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正文里已经有过概述:类病毒虽然是个环状分子,但由于大范围的自我配对,类病毒在整体上被拉长成了双链,这不但让它更加稳定,还让它能冒充双链DNA结合到RNA聚合酶上,然后利用这个酶复制自己。
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但是,RNA聚合酶的本职工作是转录,是根据DNA的模板链聚合互补的RNA链,就像图4—7那样。所以,即便被类病毒劫持,它也只能以类病毒的母链为模板,聚合出来一条类病毒的“负链”。同时,类病毒是个环,RNA聚合酶沿着它转圈,聚合出来的负链就会是一条无穷无尽的重复线性序列,又该怎么恢复成一个个的“类病毒正链”呢?
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我们已知的类病毒有两个科,它们用不同的方式解决这些问题,追究起来,也都很有趣IX。
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首先是较早发现的马铃薯纺锤块茎类病毒科,这个科的类病毒都像图4—13那样,二级结构近似一对双链,就像苏东坡那句“柳庭风静人眠昼。昼眠人静风庭柳”[9],出句对句就是互相转个身,RNA聚合酶绕着它走一圈,转录出来的负链就会与正链几乎一样,也能形成大段大段的自我配对(图4—14)。又因为这些序列头尾相连,于是就折叠成了一大串“……几几几几几几几……”这样的“连体负链”。更要紧的是,既然负链与正链非常类似,那么这每个“几”也将酷似DNA的双螺旋,也都能劫持DNA聚合酶,于是在每个“几”上面,又一轮新的聚合反应开始了。
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这一次的聚合产物当然就是正链了,但是,既然负链是连体的,这些新合成的正链也还是“……几几几几几几几……”这样的连体正链。但是如此多的RNA双链实在太刺眼了,细胞自己的RNA很少形成这样的结构,这显然是病毒入侵的标志。所以,细胞的RNA干扰机制会派出一种“III型RNA内切酶”(RNase III),上去把它们全都剪断。哈哈,这下反而中了计,把正愁分不开的连体正链齐齐整整地分开了!
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最后,每一个成功分离的正链都会折叠成一个图4—13那样的双链,只是某处还有一个断口,而这样的结构又能欺骗细胞里面用来修复DNA缺口的“I型DNA连接酶”,把断口连接上。
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事儿就这样成了,类病毒复制成功。
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图4—14 马铃薯纺锤块茎类病毒科的扩增机制。(作者绘)
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图4—15 苏轼这两句诗,后一句刚好就是前一句旋转180°。这样的序列被称为“回文序列”。同样,每条胶囊形的线圈住的RNA都是一个“回文序列”,如果一个环状RNA能够自我配对成双链,比如左上的那个序列,它的互补序列就刚好是把自己旋转180°。(作者绘)
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稍晚被发现的鳄梨日斑类病毒科在结构上则有所不同。如图4—16所示,它们虽然也是个环,但二级结构要复杂得多,一端照例是双链,用来劫持RNA聚合酶,而另一端就是个“锤头”似的结构。
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那些熟悉核酸生物学的读者可能会眼前一亮,因为锤头结构正是自剪接酶RNA的常见结构。由于正链和负链互为镜像,所以这些类病毒的负链也有这个锤头。如图4—17,负链的锤头就会发挥酶RNA的功能,把自己所在的负链与下一个负链剪切开,成为一个独立而完整的类病毒负链。这个过程很像自剪接内含子,所以人们一度怀疑它们有什么进化上的渊源,但比较了碱基序列之后,它们又实在不像。
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话说回来,类病毒的负链也会因为自我配对而形成普遍的双链,类似图4—16的样子,只是头尾之间有个断口,而这个断口附近的结构刚好可以骗来细胞里的“转运RNA连接酶”。这种酶本来负责把剪除了内含子的转运RNA重新接好,这下却帮着把类病毒的负链修复成了一个环X。
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接下来的事情就好办了,这个类病毒的负链像极了类病毒本身,它将从劫持RNA聚合酶开始,把上面的工作重复一遍,也就能够复制出新的类病毒了。
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图4—16 鳄梨日斑类病毒科的茄潜隐类病毒的二级结构,右端的锤头结构比较简单,同科的类病毒还有更复杂的。
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图4—17 鳄梨日斑类病毒科的扩增机制。(作者绘)
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延伸阅读亚病毒因子
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人类已经知道,这个世界上还有许许多多比病毒更小、更简单的感染性有机体,它们被统称为“亚病毒因子”。目前为止,我们已知的亚病毒因子可以分为三类:类病毒、“卫星”和朊毒体。
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类病毒已经在前文中很详细地介绍过了。
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“卫星”是一个庞大而复杂的类群,凡是那些本身没有感染能力,必须与某种病毒搭配起来才能感染传播的亚病毒因子,就被统称为“卫星”。对于每一种具体的卫星,那些帮助它们感染传播的病毒,就被称为它们的辅助病毒。比如丁型肝炎卫星核酸的辅助病毒就是乙肝病毒。而根据与辅助病毒的关系,卫星又分为两类。
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