缺損病毒

缺損病毒，是指複製需要其他病毒基因組或病毒基因的輔助，否則即使在活細胞內也不能複製的病毒。不同的缺損病毒的來源和基因組的缺損表現都不相同，而且病毒基因組往往可能因嚴重缺損而喪失全部生物學功能。有生物活性的缺損病毒包括四類：干擾缺損病毒或稱干擾缺損顆粒( defective interfering particles，DI顆粒)、衛星病毒(satellite viruses)、條件缺損病毒(conditional defective viruses)和整合的病毒基因組。

基本介紹

• 中文名：缺損病毒
• 外文名：defective viruses
• 屬性：病毒

概述

從某種意義上而言，所有的病毒都是缺損的，因為它們都只能寄生於活細胞內進行複製。然而缺損病毒的複製還需要其他病毒基因組或病毒基因的輔助活性，否則即使在活細胞內也不能複製。不同的缺損病毒的來源和基因組的缺損表現都不相同，而且病毒基因組往往可能因嚴重缺損而喪失全部生物學功能。有生物活性的缺損病毒包括四類：干擾缺損病毒或稱干擾缺損顆粒( defective interferingparticles，DI顆粒)、衛星病毒(satellite viruses)、條件缺損病毒(conditional defective viruses)和整合的病毒基因組。

分類

干擾缺損顆粒

DI顆粒是病毒複製時產生的一類亞基因組的缺失突變體(subgenomic delation mutants) 。現在已知無論是動物病毒，還是植物病毒和噬菌體在自然感染或實驗感染時，都可能產生各自相關的DI顆粒。特別是在高感染複數時，DI顆粒能以較高的頻率產生。由於DI顆粒基因組有缺損，故不能完成複製循環，而必須依賴於其同源的完全病毒才能複製。同時，由於DI基因組較其完全病毒小、複製更為迅速，在與其完全病毒共感染時更易占據優勢，從而干擾其複製。在病毒感染時普編產生的Dl顆粒能污染病毒製備物，並給病毒的生物學活性帶來深刻且通常是有害的影響。DI顆粒干擾標準病毒的複製可能是某些病毒分離，培養困難的原因之一。DI顆粒在病毒持續性感染的形成中也可能起著重要作用。

衛星病毒

衛星病毒是寄生於與之無關的輔助病毒(helper viruse)的基因產物的病毒。與DI顆粒類似，衛星崩毒的基因組是缺損的，它必須依賴於輔助病毒才能複製。與DI顆粒不同的是，它們不是由其輔助病毒的基因缺失產生的，而是存在於自然界中的一種絕對缺損病毒，而且它們的形態結構和抗原性都與輔助病毒不同，其基因組與輔助病毒的基因組也很少有同源性。細小病毒科中的腺聯病毒（AAV）是一種衛星病毒。這種小型的二十面體病毒含單鏈DNA基因組。腺聯病毒只能在同時有腺病毒或皰疹病毒感染的細胞內複製，並且它還可干擾腺病毒的複製及腺病毒引起的細胞轉化。若是AAV單獨感染細胞，則會導致流產感染的發生，並且AAV的基因組整合在宿主細胞DNA中。大腸桿菌噬菌體P4是一種更為複雜的衛星病毒，屬肌尾噬菌體科。若無非缺損的輔助病毒大腸桿菌噬菌體P2的同時感染，它不能複製產生成熟的噬菌體顆粒。其原因是P4缺乏編碼殼體蛋白的結構基因，它必須依賴P2合成的殼體蛋白裝配成僅有P2殼體大小1/3的P4殼體，這樣的殼體適於包裝較小的P4 DNA。除腺聯病毒和P4噬菌體外，衛星菸草壞死病毒，丁型肝炎病毒這些原來未歸屬於相應的病毒科或屬的衛星毒現在劃歸在亞病毒因子的衛星之中。

條件缺損病毒

條件缺損病毒是一類基因組發生了突變的病毒條件致死突變體，它們在允許條件下能夠正常繁殖，在非允許條件或稱限制條件下導致流產感染髮生。某些條件缺損病毒也能幹擾野生型病毒複製，它們的許多生物學行為與DI顆粒相似。

整合的病毒基因組

某些溫和噬菌體(temperate phage)和腫瘤病毒感染宿主細胞後，因病毒與細胞的性質，病毒基因組整合於宿主染色體，並隨細胞分裂傳遞給子代細胞，這類感染稱之為整合感染。除非缺損的外源性RNA腫瘤病毒外，病毒整合感染的細胞沒有感染性的病毒產生。只有在一定條件下，整合在宿主染色體的病毒基因組才能轉入複製循環，產生有感染性的病毒顆粒。

1.溫和噬菌體的溶源性反應

大多數噬菌體感染宿主細胞，都能在細胞內正常複製並最終殺死細胞，這類噬菌體的裂解循環一般都是由烈性噬菌體(virulent phage)引起。而另有一些噬菌體除能以裂解循環在宿主細胞內生長外，還能以溶源狀(lysogenic state)存在。以溶源狀態存在的噬菌體不能完成複製循環，噬菌體基因組長期存在於宿主細胞內，沒有成熟噬菌體產生，這一現象稱做溶源性現象。能夠導致溶源性發生的噬菌體稱做溫和噬菌體或稱溶源性噬菌體（lysogenic phage）。在多數情況下，溫和噬菌體的基因組都整合於宿主染色體中，亦有少數是以質粒形式存在。整合於細菌染色體或以質粒形式存在的溫和噬菌體基因組稱做原噬菌體(prophage)。在原噬菌體階段，噬菌體的複製被抑制，宿主細胞正常地生長繁殖，而噬菌體基因與宿主細菌染色體同步複製，並隨細胞分裂傳遞給子代細胞。細胞中含有以原噬菌體狀態存在的溫和噬菌體基因組的細菌稱做溶源性細菌(lysogenic bacteria)。處於溶潦性細菌細胞中的噬菌體DNA在一定條件下亦可啟動裂解循環，產生成熟的病毒顆粒。自然情況下的溶源性細菌的裂解稱為自發裂解，但裂解量較少。若經紫外線、氮芥、環氧化物等理化因子處理，可產生大量的裂解，此稱為誘發裂解(inductive lysis)。溶源性反應是一種比裂解反應更有利於病毒持續和傳播的病毒生存方式。處於這種最適應於它們所處環境中的噬菌體不會迅速殺死細胞，從而喪失傳播的機會，所以，這也被認為一種原始的分化方式。

2.動物病毒的整合感染

在動物病毒中，許多DNA腫瘤病毒（如SV40、B型肝炎病毒等）和RNA腫瘤病毒都能引起整合感染。在這些病毒感染的細胞中，病毒的基因組DNA或前病毒(provirus)DNA整合入宿主細胞的染色體中。除慢性RNA腫瘤病毒和非複製缺損型的急性RNA腫瘤病毒外，受染細胞內沒有病毒繁殖。只有在一定條件下，整合在細胞染色體上的病毒基因組才能轉入複製循環．產生子代病毒顆粒。

屬於逆轉錄病毒科的RNA腫瘤病毒的基因組通過逆轉錄產生DNA中間體，然後整合入宿主染色體。這一過程是病毒複製的必經階段。整合入宿主染色體的病毒dsDNA中間體稱做前病毒。

RNA腫瘤病毒感染細胞後能否繁殖和引起細胞轉化取決於病毒和受染細胞的性質。除Rous肉瘤病毒(Rous sarcoma virus，RSV)外，所有的急性RNA腫瘤病毒都是缺損病毒，由於其複製必需基因缺損，所以都不能獨立複製。另外還有一類內源性病毒(endogenious viruses)，這類RNA腫瘤病毒的基因組普遍存在於許多動物的DNA中，但不轉化細胞，也不產生病毒。內源性前病毒與原噬菌體類似，亦可自發地或經誘導轉入複製循環，產生有感染性的病毒。