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病毒学原理之逆转录

逆转录病毒颗粒内含有两个拷贝的RNA基因组,它们通过在多重区域碱基配对的方式连接在一起,尽管病毒包裹有两个基因组,但是当细胞被病毒粒子感染后,通常只能发现一个完整拷贝的病毒DNA,因此逆转录病毒粒子被认为是假二倍体。和负链RNA病毒基因组一样,逆转录病毒的基因组也是由病毒核衣壳蛋白(NC)沿着长轴包裹的,生化实验表明NC在逆转录过程中能促进模板交换,起着类似于原核细胞中单链DNA结合(SSB)蛋白的作用,提高持续合成能力。在病毒组装和成熟期间,来源于细胞的tRNA引物通过与RT和病毒RNA的相互作用被插入模板基因组,迄今为止发现的所有逆转录病毒的逆转录酶都是以少数几种细胞tRNA中的某一种作为引物,对数哺乳动物逆转录病毒的引物为tRNAPro,tRNALys3或tRNALys1,2。

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逆转录的关键反应包括负链DNA合成的起始、初次模板交换、正链DNA合成的起始、再次模板交换以及逆转录加快重组过程。早期研究者发现逆转录病毒的逆转录实际上是从5’端邻近处开始的,不过当合成了100个左右的核苷酸时就会从模板上脱落。在基因组RNA拷贝产生负链DNA之后,它的5’端被RT的RNAase H活性中心消化,剩余的部分被称为负链强终止DNA。随后,病毒基因组RNA的3’端位于poly(A)尾上游的一段序列r与负链强终止DNA上的互补序列R之间通过氢键结合,以行使模板的功能,这一过程被称为初次模板交换。病毒RNA模板在拷贝形成负链DNA之后即被RT RNase H消化,消化产物主要由13~15个多聚尿嘧啶链(ppt)组成,ppt是正链DNA合成起始的引物。逆转录过程的第二步为再次模板交换,在这一步中,与互补的pbs序列配对可以使RT继续完成以环形DNA为模板的聚合过程。

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逆转录病毒的逆转录过程被称为毁灭性复制,这可能是由于这一过程并不产生纯粹的病毒基因组,而是由一个双链DNA分子代替了两个拷贝的单链基因组RNA。不过通过这种虽然复杂但是相当精细的途径,RT不仅产生出可用于整合的逆转录病毒基因组的线性拷贝,也形成了对整合的DNA的转录起重要调节作用的LTR序列,这样的逆转录病毒形式成为原病毒。上游LTR的启动子区使病毒可以利用宿主细胞RNA聚合酶II合成子代RNA基因组和病毒蛋白的mRNAs,同时下游LTR还包含了mRNA多聚腺苷化的信号。

来源:IMMUNO随笔

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