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。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(—)RNA，根据病毒 RNA和其mRNA的关系，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Qβ噬菌体；它们先合成(—)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；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RNA。

RNA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RNA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。

如：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（p e n e t r a t i o n）:

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；如：痘类病毒

融合---包膜病毒；如：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（25~37℃）及能量供应（细胞中的ATP分解，释放能量）。

（3）脱壳(u n c o a t i n g)：

进入易感细胞的病毒体必须脱去衣壳，才能使病毒基因组发挥作用。

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. 如：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。如：流感病毒

（4）生物合成(b i o s y n t h e s i 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

①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需要的酶）

②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病毒的复制----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转录（早期转录）: 病毒本身含有RNA聚合酶，可在

胞浆中转录

mRNA。mRNA有二种：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的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：子代病毒DNA的合成是以亲代DNA为模板，按核酸半保留

形式复制子代双股DNA。DNA复制出现在结构蛋白合成之前。

C. 晚期转录: 晚期mRNA和晚期翻译:晚期蛋白 --- 衣壳蛋白, 包膜蛋白

晚期mRNA,在病毒DNA复制之后出现，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mRNA完全相同者，称为正链RNA病毒。

病毒RNA硷基序列与mRNA互补者，称为负链RNA病毒。

逆转录病毒又称RNA肿瘤病毒 (Oncornavirus) ，病毒体含有单股正链RNA、依赖RNA的DNA多聚酶（逆转录酶）和 tRNA。

A.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，称“复制中间体(Replicative intermediate) ”。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作用；（3）构成感染性病毒RNA。

B. 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。

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转录出病毒mRNA，翻译出病毒蛋白质。同样从前病毒DNA转录出病毒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(a s s e m b l e m a t u r a t i o n a n d r e l e a s e)

组装---将生物合成的蛋白和核酸装配成子代核衣壳的过程。

病毒种类不同，其装配的部位、方式不同。

DNA病毒的核衣壳在核内装配；

RNA 病毒的核衣壳在胞质内装配

释放---组装完毕的病毒颗粒，以不同方式从宿主细胞中释放出去。

细胞裂解，病毒释放-----裸露的病毒

病毒出芽，游离于细胞外---包膜病毒

某些病毒基因组复制完成后，并不进行组装，而是将其核酸（DNA）整合到宿主染色体中，随宿主染色体一起复制，引起宿主细胞功能的改变。多见于一些引起肿瘤的病毒。