《醫(yī)學(xué)微生物學(xué)》 四、生物合成

DNA病毒的RNA病毒在復(fù)制的生化方面有區(qū)別，但復(fù)制的結(jié)果都是合成核酸分子和蛋白質(zhì)衣殼，然后裝配成新的有感染性的病毒。一個(gè)復(fù)制周期大約需6～8小時(shí)。

（一）雙股DNA病毒的復(fù)制

多數(shù)DNA病毒為雙股DNA。

雙股DNA病毒，如單純疹病毒和腺病毒在宿主細(xì)胞核內(nèi)的RNA聚合酶作用下，從病毒DNA上轉(zhuǎn)錄病毒mRNA，然后轉(zhuǎn)移到胞漿核糖體上，指導(dǎo)合成蛋白質(zhì)。而痘苗病毒本身含有RNA聚合酶，它可在胞漿中轉(zhuǎn)錄mRNA。mRNA有二種：早期m RNA，主要合成復(fù)制病毒DNA所需的酶，如依賴DNA的DNA聚合酶，脫氧胸腺嘧啶激酶等，稱為早期蛋白；晚期mRNa ，在病毒DNA復(fù)制之后出現(xiàn)，主要指導(dǎo)合成病毒的結(jié)構(gòu)蛋白，稱為晚期蛋白。

子代病毒DNA的合成是以親代DNA為模板，按核酸半保留形式復(fù)制子代雙股DNA。DNA復(fù)制出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)蛋白合成之前。

（二）單股RNA病毒的復(fù)制

RNA病毒核酸多為單股，病毒全部遺傳信息均含在RNA中。根據(jù)病毒核酸的極性，將RNA病毒分為二組：病毒RNA的鹼基序列與mRNA完全相同者，稱為正鏈RNA病毒。這種病毒RNA可直接起病毒mRNA的作用，附著到宿主細(xì)胞核糖體上，翻譯出病毒蛋白。從正鏈RNA病毒顆粒中提取出RNA，并注入適宜的細(xì)胞時(shí)證明有感染性；病毒RNA鹼基序列與mRNA互補(bǔ)者，稱為負(fù)鏈RNA病毒。負(fù)鏈RNA病毒的顆粒中含有依賴RNA的RNA多聚酶，可催化合成互補(bǔ)鏈，成為病毒mRNA，翻譯病毒蛋白。從負(fù)鏈RNA病毒顆粒中提取出的RNA，因提取過程損壞了這種酶，從而無感染性。

1．正鏈RNA病毒的復(fù)制以脊髓灰質(zhì)炎病毒為例，侵入的RNA直接附著于宿主細(xì)胞核糖體上，翻譯出大分子蛋白，并迅速被蛋白水解酶降解為結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白，如依賴RNA的RNA聚合酶。在這種酶的作用下，以親代RNA為模板形成一雙鏈結(jié)構(gòu)，稱“復(fù)制型（Replicativeform）”。再從互補(bǔ)的負(fù)鏈復(fù)制出多股子代正鏈RNA，這種由一條完整的負(fù)鏈和正在生長中的多股正鏈組成的結(jié)構(gòu)，秒“復(fù)制中間體(Replicative intermediate) ”。新的子代RNA分子在復(fù)制環(huán)中有三種功能：（1）為進(jìn)一步合成復(fù)制型起模板作用；（2）繼續(xù)起mRNA作用；（3）構(gòu)成感染性病毒RNA。

2．負(fù)鏈RNA病毒的復(fù)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屬于這一范疇。病毒體中含有RNA的RNA聚合酶，從侵入鏈轉(zhuǎn)錄出mRNA，翻譯出病毒結(jié)構(gòu)蛋白和酶，同時(shí)又可做為模板，在依賴RNA的RNA聚合酶作用下合成子代負(fù)鏈RNA。

圖21-4 DNA病毒復(fù)制的主要步驟

（三）逆轉(zhuǎn)錄病毒的復(fù)制

逆轉(zhuǎn)錄病毒（Retrovirus）又稱RNA腫瘤病毒(Oncornavirus) ，病毒體含有單股正鏈RNA、依賴RNA的DNA多聚酶（逆轉(zhuǎn)錄酶）和tRNA。其復(fù)制過程分二個(gè)階段：第一階段，病毒核時(shí)進(jìn)入胞漿后，以RNA為模板，在依賴RNA的DNA多聚酶和tRNA引物的作用下，合成負(fù)鏈DNA（即RNA：DNA），正鏈RNA被降解，進(jìn)而以負(fù)鏈DNA為模板形成雙股DNA（即DNA：DNA），轉(zhuǎn)入細(xì)胞核內(nèi)，整合成宿主DNA中，成為前病毒。第二階段，前病毒DNA轉(zhuǎn)錄出病毒mRNA，翻譯出病毒蛋白質(zhì)。同樣從前病毒DNA轉(zhuǎn)錄出病毒RNA，在胞漿內(nèi)裝配，以出芽方式釋放。被感染的細(xì)胞仍持續(xù)分裂將前病毒傳遞至子代細(xì)胞。

（四）病毒蛋白的合成與修飾

病毒mRNA在宿主細(xì)胞聚核糖體上翻譯合成病毒結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白，結(jié)構(gòu)蛋白是病毒結(jié)構(gòu)的組成成分，非結(jié)構(gòu)蛋白雖然不是病毒的結(jié)構(gòu)成分，但是在病毒復(fù)制中具有重要功能，大多是一些催化、調(diào)節(jié)病毒復(fù)制的酶類和調(diào)控蛋白。

通常動(dòng)物病毒mRNA僅翻譯一條連續(xù)的完整的病毒多肽鏈，這種mRNA叫做單順反子mRNA (Monocistronic mRNA) 。分段基因級(jí)病毒，如流感病毒，核酸分為8個(gè)節(jié)段，每一節(jié)段轉(zhuǎn)錄一條mRNA，翻譯一種病毒蛋白。有的病毒，如脊髓灰質(zhì)炎病毒，病毒RNA本身做為,mRNA，首先翻譯出一大分子蛋白，然后在特殊位點(diǎn)被細(xì)胞或病毒蛋白水解酶裂解為許多小分子病毒蛋白，包括結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白。也有的病毒，如披膜病毒，基因組上有多處轉(zhuǎn)錄起始和終止碼，分別轉(zhuǎn)錄出單順反子mRNA并合成各自的病毒蛋白。DNA的轉(zhuǎn)錄發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物經(jīng)剪切拼接，并在3'端聚腺苷酸化，5'端加上甲基化帽，轉(zhuǎn)送入胞漿，合成病毒蛋白。

某些病毒蛋白合成后需要修飾，如磷酸化、糖基化等。由病毒和細(xì)胞的蛋白激酶完成磷酸化，這是活化或滅活某些蛋白的一種方式。病毒糖蛋白是在胞漿中與膜相連的核糖體上合成，經(jīng)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、平滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基氏體到達(dá)細(xì)胞膜，在此過程中被糖基化。