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关于腺病毒的转录与复制的介绍

2022.10.14

  一旦病毒基因组进入细胞核,就将进行一系列的复杂而有序的逐级放大的剪切和转录过程。一般的,以病毒DNA开始复制为分界线,按转录时间的先后,将腺病毒基因大致区分为早期(E1~4)和晚期转录单位(L1~5)。各种腺病毒基因又可以进一步地分为更小的转录单位,如E1区可以进一步分为E1A和E1B,每个转录单位都至少有一个独特的启动子。腺病毒基因组进入细胞核后,细胞转录因子首先与E1A区上游的增强子结合,表达E1A蛋白,该蛋白的作用是调节细胞代谢,使病毒DNA更易于在细胞中复制。E1A蛋白还可以激活其他早期基因(E1B、E2A、E2B、E3和E4)的启动子,其中E2B驱动另外三个与病毒复制有关的早期基因转录单位末端蛋白前体(pTP, precursor terminal protein)、单链DNA结合蛋白(ssDBP, single-stranded DNA binding proteins)以及DNA聚合酶(DNA pol, DNA polymerase)的表达,这三个基因的表达产物紧密地结合成一个复合物,与至少三种细胞蛋白相互作用,启动病毒基因组的复制。

  一般而言,DNA的复制是由RNA启动的,而在腺病毒却是所谓的蛋白启动(protein-priming)。如前所述,腺病毒双链DNA的每条单链的5′端有pTP蛋白结合,pTP通过其Ser-OH与DNA 5′端的dCMP 5′磷酸之间形成磷酸二脂键。腺病毒的DNA复制首先是以5′端结合有pTP的dCMP作为引物,以3′端的末端反向重复序列(ITR)为模板,进行链置换(strand displacement)合成,置换出的单链分子可以自我退火环化,形成锅柄样环形分子,然后这种环形分子再以相同的机制合成出子代双链DNA分子。

  病毒基因组复制通常在感染后数小时开始,同时早期基因的转录和翻译被关闭,晚期基因开始表达。大部分的晚期基因的转录是以一个共同的主要晚期启动子(MLP, Major Late Promoter)调控的。实际上,MLP的活性与病毒基因组复制密切相关,有研究表明一旦腺病毒基因组开始复制MLP的活性将明显增强,对此我们将另外行文详述。晚期基因主要编码腺病毒的结构蛋白。病毒结构蛋白在细胞核内聚集形成病毒衣壳,病毒的基因组被包装进去,形成有感染能力的病毒颗粒,并最终裂解宿主细胞被释放出去,完成腺病毒的生活周期。腺病毒有明显的种属特异性,人的野生型5型腺病毒(wtAd5)感染其他的非人类细胞(如鼠类细胞)后可以表达早期基因,基因组也可有一定程度的复制并能够形成一些不成熟的病毒颗粒,却不能形成成熟的病毒颗粒,也不能二次感染其他细胞。

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