第十六章 逆转录病毒和反座子.pdf

第十六章 逆转录病毒和反座子 通过RNA 中间体的转座是真核生物独有的，这种转座作用是由逆转录病毒(Retrovirus) 把RNA 基因组逆转录成DNA，再插入到宿主染色体中所提供的。一些真核生物的转座子 和寄生在这些生物中的逆转录病毒的前体有关，它们是通过 RNA 中间体进行转座的。作 为一类，这些元件被称为反座子(Retroposon)，有时也称为反转座子(Retrotransposon) 。反 座子包括逆转录病毒，它们能自由地侵染宿主细胞，具有转座子的特征，在插入位点产生 短的由方向性的重复序列。 甚至在并没有检测到活性转座子的基因组中，以前转座事件的足迹也被发现，它们形 成了分散的有方向的重复序列。这些序列表明 RNA 序列是基因组(DNA)序列的祖先。我 们认为RNA 一定是被逆转录成双螺旋DNA ，并且 过类似转座的形式插入到基因组中的。 像其它复制循环一样，逆转录病毒或反座子的循环是连续的，我们任意在某一点打断，并 且称之为起始点。但我们 常推荐如图16.1 的形式来定义循环。逆转录病毒首先是作为一 种感染病毒颗粒被发现的，它能在细胞之间传染，因此细胞内的循环被认为是RNA 病毒 复制的一种途径。反座子是作为基因组的组分被发现的，它的RNA 形式和mRNA 具有相 似的特征和作用，因此我们认为反座子是基因组序列，它能在细胞内转座，但不能在细胞 间转移。 16.1 逆转录病毒的生命周期中包含类似转座的事件 逆转录病毒的基因组是单链的RNA，它 过一个双链DNA 中间体复制，病毒的生命 周期中包含一个阶段，在这个阶段中，双链DNA 通过类似转座的机制被插入到宿主基因 组中，形成反向重复序列(Reversed repeats)。 这个反应的意义超出了病毒繁衍的范围，其结果有以下几点: 被整合到细胞基因组中的逆转录病毒序列称为原病毒(Provirus)，一个原病毒就像细胞基 因组的一部分一样。 有时细胞的序列能与逆转录病毒的序列重组并且随之转座，这些序列可能会被当作双螺 旋序列插入到新位点。 被逆转录病毒转座的细胞序列能改变被感染细胞的特性。 逆转录病毒生命周期的特殊性如图16.2 所示。其中关键的步骤是病毒的RNA 被逆转 录成DNA ，然 DNA 被整合到宿主基因组中，最 ，DNA 原病毒被转录成RNA 。 负责将RNA 逆转录成DNA 的酶被称为逆转录酶(Reverse transcriptase)，逆转录酶在 宿主细胞中将RNA 逆转录成双链DNA(DNA 也能被逆转录成环形的，但这些环形的DNA 不能进行复制) 。 线形DNA 进入到细胞核中，一个或多个DNA 分子被整合到宿主基因组中，过程由整 合酶(Integrase)催化，整合的原病毒被宿主的转录系统转录为病毒RNA，这个RNA 既能充 当 mRNA 也能作为基因组被包装成为病毒。整合(Integration)作为病毒生命周期的一部分 是转录所必需的。 1 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 图 16.1 逆转录病毒和返座子的循环再生过程中 图 16.2 逆转录病毒生活周期中，病毒的 RNA 都伴随着从DNA 到RNA 以及从RNA 到DNA 基因组经逆转录成为双链 DNA ，双链 DNA 插 的交替转录，不同的是逆转录病毒能产生感染性 入宿主的基因组中。已整合的DNA 再转录出病 颗粒，返座子只在细胞内进行再生循环。 毒RNA 。 每一个病毒中包装了两个拷贝的RNA 基因组，结果使每一个病毒颗粒是双倍体。当 细胞同时被不同的