单股RNA病毒的复制教学文稿

1、单 股 RNA 病 毒 的 复 制单股 RNA 病毒的复制RNA 病毒核酸多为单股，病毒全部遗传信息均含在 RNA 中。根据病毒核酸的极性，将 RNA 病毒分为二组：病毒 RNA 的硷基序列与 mRNA 完全相同者，称为正链 RNA 病毒。这种 病毒 RNA 可直接起病毒 mRNA 的作用，附着到宿主细胞核糖 体上，翻译出病毒蛋白。从正链 RNA 病毒颗粒中提取出 RNA ，并注入适宜的细胞时证明有感染性；病毒 RNA 硷基序 列与 mRNA 互补者，称为负链 RNA 病毒。负链 RNA 病毒的颗 粒中含有依赖 RNA 的 RNA 多聚酶，可催化合成互补链，成为 病毒 mRNA ，翻译病毒蛋白

2、。从负链 RNA 病毒颗粒中提取出 的 RNA ，因提取过程损坏了这种酶，从而无感染性。1正链 RNA 病毒的复制 以脊髓灰质炎病毒为例，侵入的 RNA 直接附着于宿主细胞核糖体上，翻译出大分子蛋白，并迅 速被蛋白水解酶降解为结构蛋白和非结构蛋白，如依赖 RNA 的 RNA 聚合酶。在这种酶的作用下，以亲代 RNA 为模板形成一 双链结构，称“复制型（ Replicative form ）”。再从互补的负 链复制出多股子代正链 RNA ，这种由一条完整的负链和正在生 长中的多股正链组成的结构，秒“复制中间体 （Replicative intermediate） ”。新的子代 RNA 分子在复制

3、环中有三种功 能：（ 1）为进一步合成复制型起模板作用；（ 2）继续起 mRNA 作用；（ 3）构成感染性病毒 RNA 。2负链 RNA 病毒的复制 流感病毒、副流感病毒、狂犬病毒和腮腺炎病毒等有囊膜病毒属于这一范畴。病毒体中含有RNA 的 RNA 聚合酶，从侵入链转录出 mRNA ，翻译出病毒结 构蛋白和酶，同时又可做为模板，在依赖 RNA 的 RNA 聚合酶 作用下合成子代负链 RNA 。RNA病毒的复制途径DNA病毒在其基因组复制和表达过程中利用许多的宿主蛋白质。RNA病毒的复制则面临一个特殊的问题，即未受侵染的宿主细胞没有按照RNA模板的指令合成 RNA的酶。因此，RNA病毒必须含有合

4、成这类酶的遗传信息。在RNA病毒中果然先后发现了 RNA指导的RNA聚合酶（也叫做RNA复制酶）或RNA指导的DNA聚合酶（也叫做反转录酶）。已知RNA病毒有 4种复制和转录途径，若依照惯例把mRNA规定为（+）RNA,其互补链为（一）RNA根据病毒RNA和其mRNA勺关系，D Baltimore 于70年代初将RNA病毒分为4类。1类病毒为正链 RNA病毒如脊髓灰质炎病毒和 Qe噬菌体；它们先合成（一）RNA再以之作为合成（+）RNA的 模板。2类病毒是负链 RNA病毒，如狂犬病病毒和疱疹性口炎病毒；其病毒 （一）RNA是 （+）mRNA合成的模板。3类病毒是双连 RNA病毒，如呼肠孤病毒；

5、其病毒 （± ）RNA指寻 （+）mRNA的不对称合成。4类病毒是逆转录病毒，如 Rous肉瘤病毒；这类病毒最特殊，它 们通过一个DNA中间物表达病毒（+）RNA的遗传信息。这个 DNA中间物是（+）RNA合成的模 板。因此，逆转录病毒的信息流是从RNA到DNA再返回RNARNA 的复制病毒RNA进入宿主细胞后，还可进行复制，即在RNA指导的RNA聚合酶催化进行RNA合成反应。RNA复制酶催化的合成反应是以 RNA为模板，由5向3方向进行RNA链的合 成。RNA复制酶缺乏校对功能的内切酶活性，因此RNA复制的错误率较高，RNA复制酶只是特异地对病毒的 RNA起作用，而宿主细胞的 RN

6、A 一般并不进行复制。病毒RNA复制的几种方式(1) 含正链 RNA(+)的病毒(例如，噬菌体 Q): (+)RNA充当mRNA ,合成蛋白(+)RNA为模板，复制，合成(-)RNA ,再以(-)RNA为模板合成(+)RNA组装成病 毒颗粒。(2) 含负链RNA(-)的病毒(例如狂犬病)：由(-)RNA合成(+)RNA ,再由(+)RNA 合成蛋白质、(-)RNA ,组装成病毒。(3) 含双链RNA的病毒(例如呼肠孤病毒):以(-)RNA为模板合成(+)RNA ,以 (+)RNA为模板合成(-)RNA和蛋白，组装病毒颗粒。(4) 逆转录病毒(例如白血病毒)：由RNA反转录为DNA ,以DNA为

7、模板合成 RNA ,翻译蛋白质。病毒的增殖1.病毒的复制周期从病毒进入细胞开始，经基因组复制到子代病毒的释出，称为一个复制周 期。(1) 吸附：?病毒受体：由宿主基因组所编码、控制和表达的一组能参与病毒结合、相互 作用，便于病毒感染宿主细胞、位于细胞膜表面的蛋白质组分。?病毒吸附蛋白：病毒体表面能与细胞受体结合的蛋白质。病毒受体的分布与病毒对宿主动物的感染范围有关。有的受体可在多种不同种属的动物细胞上存在。在同一感染动物中，存在着各种不同类型的病毒受体。如果没有受体，也没有与受体有关的病毒附着系统，就不可能发生感染，或感染效能大大降低。病毒受体是影响病毒宿主特异性和组织嗜性的主要决定因素。对病

8、毒受体的研究及对病毒-受体结合方式的研究对于抗病毒药物的 筛选有重要的指导意义。女口：流感病毒的表面结构-神经氨酸酶与呼吸道上皮细胞表面的半乳糖 -N- 乙酰神经氨酸结合。人类免疫缺陷病毒的表面结构-gp120与淋巴细胞表面的CD4分子结合。(2) 穿入 (Penetrati On):病毒吸附在易感细胞表面上后，可通过多种方式进入细胞内。吞饮-裸露的病毒；女口：痘类病毒融合-包膜病毒；女口：流感病毒直接进入-微小病毒；如：呼肠孤病毒穿入过程中需一定的温度(2537C)及能量供应(细胞中的 ATP分解， 释放能量)。(3) 脱壳(Uncoati ng):进入易感细胞的病毒体必须脱去衣壳，才能使病

9、毒基因组发挥作用。不同病毒脱壳的方式各异：外壳留在宿主细胞外，如：噬菌体。在宿主细胞溶酶体酶的作用下，衣壳蛋白溶解女口：脊髓灰质炎病毒。在宿主细胞溶酶体酶及病毒特有的脱壳酶的双重作用下，衣壳蛋白才能 完全溶解.如：痘病毒。螺旋对称型病毒无需脱去衣壳亦可进行核酸转录。女口：流感病毒(4) 生物合成(biosy nt hesi s):病毒基因组一旦释放到细胞中，就开始病毒的生物合成。生物合成一般分两个阶段：早期合成；晚期合成早期合成：抑制宿主细胞的代谢。病毒基因编码转录、翻译抑制细胞代谢的蛋 白质；病毒激活细胞内隐伏的对细胞自身代谢抑制的成分。 转录早期mRNA翻译合成早期蛋白(病毒进行生物合成所

10、需要的 酶)晚期合成：病毒子代核酸的复制 病毒基因组转录、翻译产生病毒结构蛋白。由于病毒基因组的类型不同，故其病毒基因的转录、蛋白质合成的方式也 不同。双股DNA毒的复制-多数DNA病毒为双股DNA双股DNA病毒，如单纯疹病毒和腺病毒在宿主细胞核内的 RNA聚合酶作用下，从病毒DNA上转录病毒mRNA然后转移到胞浆核糖体上，指导合成蛋白质。A. 病毒基因的mRNA专录（早期转录）：病毒本身含有RNA聚合酶，可在胞 浆中转录mRNA mRNAT二种：早期m RNA主要合成复制病毒DNA所需的酶及调 控蛋白等，如依赖DNA勺DNA聚合酶，脱氧胸腺嘧啶激酶等，称为早期 蛋白；B. 病毒核酸复制：子代

11、病毒 DNA勺合成是以亲代DNA为模板，按核酸半保留形式复制子代双股DNA DNAM制出现在结构蛋白合成之前。C. 晚期转录：晚期mRNA口晚期翻译：晚期蛋白- 衣壳蛋白,包膜蛋白晚期mRNA在病毒DNAM制之后出现，主要指导合成病毒的结构蛋白，称为晚期蛋白。单股RNA病毒的复制-RNA病毒核酸多为单股，病毒全部遗传信息均含在 RNA 中。又可分为：病毒RNA的硷基序列与mRN完全相同者，称为正链RNA病毒。病毒RNA佥基序列与mRNA£补者，称为负链 RNA病毒。逆转录病毒又称RNA肿瘤病毒（OnCOmaViruS）,病毒体含有单股正链 RNA 依赖RNA勺DNA多聚酶（逆转录酶）

12、和tRNA。A. 正链RNA病毒的复制以脊髓灰质炎病毒为例，侵入的 RNAft接附着于宿主细胞核糖体上，翻译出大分子蛋白，并迅速被蛋白水解酶降解为结构蛋白和 非结构蛋白，如依赖RNA勺RNA聚合酶。在这种酶的作用下，以亲代 RNA为 模板形成一双链结构，称“复制型( Replicative form )”。再从互补的负链 复制出多股子代正链RNA这种由一条完整的负链和正在生长中的多股正链组成的结构，称“复制中间体(RePliCatiVe in termediate)”。新的子代RNA分子在复制环中有三种功能：( 1)为进一步合成复制型起模板作用；( 2) 继续起mRNA用；(3)构成感染性病毒

13、RNAB. 负链RNAl毒的复制流感病毒、副流感病毒、狂犬病毒和腮腺炎病毒等有囊膜病毒属于这一范畴。病毒体中含有 RNA勺RNAK合酶，从侵入链转录出 mRNA翻译出病毒结构蛋白和酶，同时又可做为模板，在依赖RNA勺RNAg合酶作用下合成子代负链 RNA。C. 逆转录病毒( RetroVirus )复制过程 分二个阶段：第一阶段，病毒核时进 入胞浆后，以RNA为模板，在依赖RNA的DNA多聚酶和tRNA引物的作用下， 合成负链DNA(即RNA DNA ,正链RNA被降解，进而以负链DNA为模板形 成双股DNA(即DNA DNA ,转入细胞核内，整合成宿主 DNA中，成为前病 毒。第二阶段，前病毒DNA专录出病毒mRNA翻译出病毒蛋白质。同样从前 病毒DNA专录出病毒RNA在胞浆内装配，以出芽方式释放。被感染的细胞 仍持续分裂将前病毒传递至子代细胞。(5) 组装、成熟和释放(assenble mat Urat i On and rel ease)组装- 将生物合