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  逆转录病毒

逆转录病毒(Retrovirus),又称反转录病毒,属于RNA病毒中的一类,它们的遗传信息不是储存在脱氧核糖核酸(DNA),而是储存在核糖核酸(RNA)上。逆转录病毒基因组为二倍体,两条相同的单股正链RNA,其两端为长末端重复序列(LTR),内含有较强启动子和增强子,对病毒DNA的转录调控具有重要作用。病毒核心包含逆转录酶和整合酶。与其他RNA病毒不同之处在于,逆转录病毒的RNA不进行自我复制,进入宿主细胞后,RNA经逆转录酶合成双链DNA,双链DNA被整合酶整合至宿主细胞染色体DNA上形成前病毒,建立终生感染并可随宿主细胞分裂传递给子代细胞。反转录病毒DNA的整合是复制病毒RNA的必经阶段。反转录病毒的DNA基因组随机整合在宿主染色体上的位点。每个受感染的细胞一般有1~10份前病毒拷贝。反转录病毒的DNA插入宿主细胞染色体时,在5’LTR的U3左端和3’端LTR的U5右端各丢失2 bp,而在宿主染色体插入位点上生成4~6 bp的重复序列。只有当受感染细胞处于细胞分裂期间,反转录病毒DNA基因组才能接触到宿主细胞的遗传物质。因此,反转录病毒只能在分裂中的细胞内复制。其逆转录酶的发现丰富了遗传学的“中心法则”,同时它们的特殊繁殖方式也使人们获得了更多有关基因转录、基因组复制及整合的知识。另外逆转录病毒作为载体可以在哺乳动物细胞中进行基因转移,这将为人类分子疾病的基因治疗提供广阔的应用前景。

简介

(1)所有的反转录病毒都有一个结构特征,即粗大的球形颗粒,大小为 80~100 nm。并有完好的突起的外膜。(2)反转录病毒颗粒的化学成分几乎是一样的,RNA 占 2%,蛋白质占 60%~70%,其中 5%~ 7% 是复杂的糖蛋白,脂类为 30%~40%,碳水化合物为 1%~2%。(3)在反转录病毒编码的蛋白中,酶占有特殊的地位。反转录病毒最有特性的酶是反转录酶。细 胞内有它的存在就是有反转录病毒感染的证据。反转录酶主要作用就是保证不同来源的 RNA 模板能合成 DNA 。(4)在允许病毒繁殖的细胞中,癌基因在细胞的病毒转化中起主要作用。Rous 肉瘤病毒的基因排列顺序:5’- LT R – gag – pol – env – src – LTR - 3’ 代表了反转录病毒基因组的结构特征,其结构上的主要特征是基因的两末端存在相同的末端重复序列(LTR ),LTR 包括病毒的启动子和增强子。病毒与细胞结合时,LTR 能提高邻近的病毒和细胞基因的活性。gag 是编码完整病毒颗粒 结构的蛋白基因,pol 是反转录酶基因,亦称聚合酶基因,env 是病毒颗粒外膜蛋白质基因,亦称包膜基因,src 是相应细胞的转化基因,这种物质不是病毒颗粒的组成成分,也不是结构蛋白。

评价

反转录病毒的感染能否实现,取决于细胞的特性,细胞的分裂时相以及与病毒有关的受体是否存在。而病毒的感受性则由细胞基因所决定。只有在许多条件都具备时,肿瘤因子才能感染细胞。首先,病毒吸附在细胞表面。在这一过程中,细胞受体及膜蛋白起主导作用,细胞没有相应的受体就不会被病毒感染。在敏感的细胞里,吸附的病毒经过细胞膜,脱掉自身的蛋白膜,激活了病毒颗粒内的酶的功能。然后,病毒 RNA 和细胞核混在一起。最后,在反转录酶的参与下,在病毒 RNA 的模板上实现双链环状 DNA 的合成,这种环状 DNA 被称为前病毒 。前病毒是反转录病毒所固有的。对病毒本身的增殖而言,DNA 的中间相是必要的。所有含有传染能力的单 RNA, 经过双链 DNA 合成自己的 RNA 。在被反转录病毒感染的细胞内,没有双链的病毒 RNA。反转录病毒 RNA 的复制途径是:病毒 RNA → DNA → 前病毒→ RNA。DNA 前病毒合成的最后产物是 RNA –DNA 杂交分子。前病毒由胞浆向核内过渡时,除占有优势的丝状形态的前病毒外,还出现带有单股或双股的末端重叠的环状结构,而环状结构是前病毒的前身,环状结构形成之前,在酶的影响下,前病毒 的环状分子在双股末端重复序列处扩增,连接在宿主细胞染色体的一定部位,细胞的基因组中有很多部位能连接前病毒。在细胞 DNA 内生存下来的前病毒,长期保存在细胞内,一代一代传下去。起初,它们从属于细胞的调节机制。因此,它们的状态,在很大程度上取决于细胞的状态。前病毒的表达是病毒信息通过细胞酶转录。由于转化的结果,已形成的病毒 RNA ,由核内转移到胞浆中去。病毒蛋白的合成开始在核蛋白体上进行。这时,细胞酶体系参与到病毒膜糖蛋白的形成过程, 这一过程伴随细胞膜的改变。病毒颗粒的形成是借助于病毒蛋白和病毒的装置进行的,颗粒形成 后就释放到细胞外,这样,有效的感染就完成了。细胞具有肿瘤性质,不取决于细胞内是否存在病毒颗粒,起作用的是病毒的特殊物质即转化蛋白。前病毒 DNA 提供病毒的调控装置,并能长期存在于感染的细胞内,不形成这样的物质, 就不会损害细胞,也就不能表现出自己的存在。 DNA 前病毒在潜伏状态时,它自己携带的全部 必需物质是为了在适当的条件下活跃起来,传递蛋白合成信息,穿上病毒颗粒成熟所必需的外壳, 这样就能使细胞发生根本的变化,把正常细胞变成肿瘤细胞。[1]

参考文献