巴爾的摩病毒分類系統

巴爾的摩病毒分類系統

對所有病毒來說,生成細胞能識別的mRNA(信使RNA)至關重要,因為mRNA所攜帶的信息能夠直接指導蛋白質合成。


戴維·巴爾的摩(David Baltimore)是1975年諾貝爾生理學或醫學獎得主。他根據病毒的基因組產生mRNA的方式,將“千奇百怪”的病毒分為7組。


這些分類涉及4個主要的概念:鏈的方向(正/負鏈)、鏈的數量(單/雙鏈)、核酸類型(DNA/RNA),以及逆轉錄

如果簡單理解,DNA和RNA都是由鹼基排列而成,這些鹼基鏈都是有方向性的。在雙鏈結構中,鹼基會按照互補原則配對,因此如果確定了其中一條鏈的序列,另一條鏈的序列也就隨之確定。


我們所說的正鏈一般指與mRNA順序一致(相似)的鏈,而另一條與之互補的就叫負鏈


遺傳信息從DNA流動到RNA的過程被稱為轉錄,而相反,有一些病毒會把這個過程反過來,用RNA“倒推”DNA,這個過程就是逆轉錄


I

雙鏈DNA病毒


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雙鏈DNA病毒擁有雙鏈DNA作為遺傳物質,其病毒週期可以被簡單概括為:它們利用宿主細胞的聚合酶轉錄出mRNA,再通過mRNA翻譯出所需的蛋白,並利用DNA聚合酶複製出子代DNA,這樣就組裝成完整的新病毒。


代表病毒:腺病毒、皰疹病毒


II

單鏈DNA病毒


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單鏈DNA病毒可以有正鏈或負鏈的DNA單鏈,簡單來說,其步驟和雙鏈DNA病毒有些類似,但“加”了一個步驟,他們要先生成雙鏈DNA作為中間體,然後再轉錄出mRNA,並進一步翻譯、組裝。


代表病毒:細小病毒、豬圓環病毒


III

雙鏈RNA病毒


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RNA病毒與DNA病毒利用的遺傳物質不同,因此和DNA病毒相比,它們有一個顯著特點:這類病毒一般會在自己的遺傳物質中“藏”著RNA複製酶(也叫依賴於RNA的RNA聚合酶,RdRp)的信息,這些酶能以RNA為模板複製出RNA。


在生物細胞中,RNA通常以單鏈形式存在,但在有些病毒中,也時常能看到RNA以互補雙鏈的形式出現。它們一般在進入細胞時會直接帶著一些RdRp,通過這種酶和自身的負鏈生成細胞可識別的mRNA,進而翻譯出蛋白,並複製出子代的雙鏈,最後組裝成完整的子代病毒。


代表病毒:輪狀病毒、呼腸孤病毒


IV

正鏈單鏈RNA病毒


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正鏈單鏈RNA病毒((+)ssRNA)帶有的是與mRNA方向一致的正鏈,因此這些正鏈在前期可以直接充當mRNA的角色,翻譯出相關的蛋白,而後也可以用負鏈RNA作為中間體,產生新的正鏈作為mRNA和遺傳物質。


代表病毒:冠狀病毒、丙肝病毒


V

負鏈單鏈RNA病毒


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負鏈單鏈RNA病毒((-)ssRNA)的過程相對更“直接”,它們可以通過負鏈和RNA複製酶直接生成mRNA。


代表病毒:埃博拉病毒、馬爾堡病毒


VI

單鏈RNA逆轉錄病毒


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下面兩類病毒被稱為逆轉錄病毒,這一大類病毒在增殖時有一個顯著特點,它們帶有特殊的逆轉錄酶,會用RNA逆轉錄出DNA。其中一類是以單鏈RNA為遺傳物質(ssRNA-RT),它們會先將自身單鏈RNA逆轉錄成單鏈DNA,隨後細胞會把單鏈補成雙鏈,這就生成了前病毒的雙鏈DNA病毒基因組。這些雙鏈DNA會被整合進宿主細胞的基因組中,從而“肆無忌憚”地被表達和翻譯出來。


代表病毒:HIV、人類T淋巴細胞病毒


VII

雙鏈DNA逆轉錄病毒


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最後這類逆轉錄病毒看似“不合理”,但確實存在。它們自身擁有雙鏈DNA作為遺傳物質,但在增殖時還需要RNA作為中間媒介參與,並涉及逆轉錄的過程。


代表病毒:花椰菜花葉病毒、乙肝病毒


圖片來源:Sara Confalonieri/Wikicommons

長圖圖片來源:Thomas Splettstoesser,QuteMol,Graham Beards,Scientific Animations,BruceBlaus/Wikicommons


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