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結構生物化學/核酸/RNA/RNA依賴性RNA聚合酶

來自華夏公益教科書

RNA依賴性RNA聚合酶是一種催化從RNA模板複製RNA的酶。通常,典型的RNA聚合酶是眾所周知的,它們催化從DNA模板轉錄成熟RNA。

病毒中最著名的RdRP是脊髓灰質炎病毒3Dpol。該病毒由RNA組成,透過受體介導的內吞作用進入細胞。RNA能夠作為互補RNA合成的模板。RNA的互補鏈能夠充當模板,以產生新的病毒基因組,這些基因組被包裝並準備從細胞裂解轉移到其他細胞以進行更多感染。這種複製方法沒有DNA;因此複製速度很快。但是,缺點是沒有“備份”DNA副本。

有幾種真核生物具有RdRP,而RdRP參與RNA干擾;它們擴增微RNA和小時間RNA。此外,它們利用小干擾RNA作為引物從使用中產生雙鏈RNA。RdRP用於防禦機制,但可以被RNA病毒利用以利於自身。

脊髓灰質炎病毒

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脊髓灰質炎病毒的首次相互作用是與宿主細胞;它由兩種材料組成:與特定細胞表面蛋白結合,以及脊髓灰質炎病毒受體(PVR)。PVR是一種細胞表面唾液酸化的糖蛋白,是免疫球蛋白超家族的成員(是蛋白質結構中作為Ig結構域的環)。因此,PVR具有三個位於細胞外部的Ig環。這些環從細胞表面的最遠端開始。在環1中,脊髓灰質炎病毒與其受體結合,該受體分子結合在病毒顆粒上。

脊髓灰質炎病毒基因組由編碼範圍為2100-2400個氨基酸的多聚蛋白的正鏈單鏈RNA組成。基因組的兩端都被修飾;在5'端透過共價連線的基本蛋白VPg修飾,該蛋白包含23個氨基酸,在3'端透過聚腺苷酸化修飾。在一系列裂解中,病毒蛋白酶自身裂解並分解多聚蛋白,生成參與複製和包裝的10種獨立的基因產物。

病毒蛋白酶2A裂解帽結合複合物的p220亞基;因此,它們使宿主細胞的mRNA對核糖體無法識別。2A蛋白酶廢除了大多數宿主細胞自身的蛋白質合成。病毒mRNA依賴於包含內部核糖體進入位點的5'UTR;作為核糖體亞基的核糖體對接位點。

檔案:RDR脊髓灰質炎.jpg
脊髓灰質炎中RDR的結構

複製完全發生在細胞質中。此外,它們作為蛋白質合成的模板,正鏈基因組被用作合成負鏈的模板。另一方面,宿主細胞缺乏複製RNA的必要條件。脊髓灰質炎病毒使用病毒RNA依賴性RNA聚合酶來產生極性相反的RNA分子。病毒蛋白VPg共價連線到尿苷,用作引物。第一輪複製產生一個單一的反義分子。反義模板用於產生原始基因組的副本,然後將它們包裝成病毒衣殼,然後釋放。

該病毒已翻譯成自己的RNA,因此它產生必要的蛋白質,並且病毒基因組被複制。然而,病毒需要將新合成的RNA分子包裝在衣殼內,並且必須需要包裝的RNA才能使病毒完成。衣殼蛋白自組裝成一個不成熟的衣殼,該衣殼具有蛋白質結構,但病毒的最終形式尚未完成裂解。成熟的脊髓灰質炎病毒衣殼具有二十面體對稱性,並且具有60個病毒衣殼蛋白的副本,這些副本是VP1、VP2、VP3和VP4。病毒RNA進入不完整的衣殼,並在病毒蛋白酶進行最終裂解時被固定在內部。一旦基因組被包裝成成熟的病毒顆粒,病毒顆粒就會等待細胞裂解以釋放。單個感染細胞可以釋放多達100,000個病毒顆粒。

衣殼發生構象變化,因為病毒與受體結合。VP4是一種內部衣殼蛋白,從衣殼上分離。衣殼膨脹,脊髓灰質炎病毒基因組易於降解。當VP1釋放時,基因組被釋放到細胞的細胞質中。病毒進入策略非常低效;只有1%的病毒啟動感染。

http://www.brown.edu/Courses/Bio_160/Projects2000/Polio/PoliovirusLifeCycle.htm

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