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1700260482 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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1700260484 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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1700260486 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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1700260488 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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1700260490 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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1700260495 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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1700260500 图4—17 鳄梨日斑类病毒科的扩增机制。(作者绘)
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1700260502 生命的起源:所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的? [:1700256335]
1700260503 延伸阅读亚病毒因子
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1700260505 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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1700260507 类病毒已经在前文中很详细地介绍过了。
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1700260509 “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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1700260511 第一类是卫星病毒,这种卫星不能劫持细胞的酶,但是能够劫持辅助病毒的酶(当然,辅助病毒的酶也是辅助病毒劫持了细胞的酶才制造出来的),所以,卫星病毒是依赖辅助病毒复制自己,但它们自己能够编码衣壳蛋白,可以封装自己。其中,那些能够抑制辅助病毒的卫星病毒,就叫“噬病毒体”,它们的辅助病毒往往是一些巨型病毒。
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1700260513 第二类是卫星核酸,这种卫星能够亲自劫持细胞中的酶复制自己,但是不能合成衣壳蛋白,必须盗取辅助病毒的衣壳蛋白才能完成封装,脱离原始细胞,感染新的细胞。其中,某些核酸是环状RNA的卫星核酸,并不编码任何蛋白质,从结构到复制机制像极了类病毒,它们就被叫作“拟病毒”(virusoid)。那种造成丁型肝炎的卫星核酸常被视为拟病毒的代表,但事实上,丁型肝炎的卫星核酸编码了一种蛋白质用来调节复制的速度,这个蛋白质很可能是在进化中劫持来的。
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1700260515 最后,朊毒体,俗称朊病毒,非常特殊,是已知的唯一不含核酸的感染性有机体。顾名思义,“朊”是“蛋白质”的旧称,朊毒体就是一种“有害的蛋白质”。
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1700260517 但这种蛋白质的来源却很正经,就是动物细胞自己合成的朊蛋白,主要分布在神经系统、免疫系统、消化系统的细胞膜上,维持着多种生化功能,是一种常见的结构蛋白。但是,某些朊蛋白的三维结构没有正常折叠,出现了一些关键的错误,就会从结构蛋白变成具有催化能力的酶,也就是朊毒体。
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1700260519 至于朊毒体的催化能力,说出来很简单,后果却很可怕:朊毒体能重新折叠那些正常的朊蛋白,把它们都变成朊毒体,使细胞里的朊毒体越来越多。
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1700260521 不仅如此,朊毒体的三维结构与乐高积木颇有些异曲同工之处,能互相拼接起来,动不动就聚集成一长串,团成一大团。而这样的朊毒体团块极其稳定,不但细胞内的各种蛋白酶无法分解它,高压锅慢炖4小时、短波紫外线持续照射、福尔马林浸泡,统统不能使它失活,动物的消化系统当然也不能破坏它们了。
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1700260526 图4—18 左边是正常的朊蛋白,右边是变异的朊毒体,最关键的变化是一对α螺旋变成了β片层。(作者绘)
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1700260528 这些朊毒体的纤维和团块越长越大,越聚越多,最后就会杀死整个细胞。而中枢神经系统,尤其是大脑中的朊蛋白特别多,所以朊毒体对大脑的损伤就格外严重——疯牛病、库鲁病、变异型克——雅脑病,都是大脑被朊毒体严重损害的结果,死亡率高达100%。
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1700260530 但是朊病毒毕竟不是病毒,那种接触诱变的扩张方式在感染初期非常慢,要经过5年甚至几十年的发展才达到致病的程度,这已经超过了几乎所有动物的预期寿命。而且,朊病毒在不同的物种身上也多多少少有些不同,所以它们通常也不会通过猎物感染掠食者。
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