病毒的智慧:正链RNA病毒如何利用宿主机制进行自我复制?

正链RNA病毒(+ssRNA病毒)是一类特殊的病毒,其基因组为正义单链RNA,能轻易地被宿主细胞的核糖体翻译成病毒蛋白。这种类型的病毒包括了多种人类病原体,如丙型肝炎病毒、西尼罗病毒、登革热病毒以及多种冠状病毒,如MERS、SARS和SARS-CoV-2等。随着这些病毒的复制方式的深入研究,科学家们逐步揭示了它们如何利用宿主细胞的内部机制进行自我复制和逃避宿主的免疫反应。

正链RNA病毒的基因组通常包含3到10个基因,其中至少包括一个RNA依赖性RNA聚合酶。

正链RNA病毒的复制过程

在感染后,正链RNA病毒的基因组可以直接作为信使RNA进行翻译,首先产生的蛋白质会负责基因组的复制,这些蛋白质能够将正链病毒基因组招募到形成的病毒复制复合体中。这些复合体由病毒和宿主细胞的蛋白质组成,并且常与不同细胞器的膜结合,特别是粗糙内质网、粒线体、内质网和高基体等。

正链RNA病毒的复制通过双链RNA中间体进行,并可能藉由这些膜状内陷来避免细胞对于双链RNA的免疫反应。与此同时,在复制过程中,常会产生构建病毒基因组的亚基因组RNA。许多情况下,宿主细胞的翻译机制可能完全被挪用至生产病毒蛋白,这是因为病毒基因组的内部核糖体进入位点(IRES)元素对核糖体有很高的亲和力。

这些病毒不仅利用宿主的翻译机制,有时还会通过其特有的蛋白酶来破坏细胞mRNA翻译所需的组分。

病毒的基因重组

在同一宿主细胞中,若存在至少两个不同的病毒基因组,正链RNA病毒可能进行基因重组。这种能力在感染人类的病毒中是相当常见的。研究显示,RNA重组在病毒的基因组结构及其进化过程中起着重要的推动作用,尤其在Picornaviridae和Retroviridae等家系中。

特别是冠状病毒,基因重组能使病毒适应宿主环境,进而引起新的传染病。值得注意的是,这种基因重组的过程有时是因为病毒试图修复基因组中的损伤而产生的适应性机制。在植物中,诸如阴病毒和肠道病毒等也显示出强烈的RNA重组现象。

正链RNA病毒的分类

在全球的RNA病毒中,正链RNA病毒被划分为三个主要的门:Kitrinoviricota、Lenarviricota和Pisuviricota,这些病毒均隶属于Orthornavirae王国,并被分为Baltimore分类系统的第四组。

Kitrinoviricota

Kitrinoviricota门主要包含所谓的“阿尔法病毒超群”和“黄病毒超群”。这一门包含多种植物病毒及节肢动物病毒,其下的四个类别中包括了许多与植物和动物相关的病毒。

Lenarviricota

Lenarviricota门则与细菌和真核生物感染的病毒相关联,这一门的系统发展和演化相对于其他RNA病毒展现出独特的相似性。

Pisuviricota

Pisuviricota门则被非正式地称为“肠病毒超群”,它包含了大多数感染动物及植物的eukaryotic病毒,并包含了为数众多的病毒类别。

正链RNA病毒因其在生物体内的复杂交互作用和自我复制机制,引起了科学界的广泛关注。这些病毒若利用宿主的生理机制而引发新的疾病,未来的研究将如何改变我们对这些病毒的理解及控制策略?

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