病毒基因的复制、转录、翻译(连载一)

给研一新生代课的时候,我尽量把病毒的分子生物学机制给学生多讲一点,但并不能引起同学们的兴趣,少数研究生保持傲慢与不屑。我不断给研一新生灌输:孱弱的分子生物学底子必然限制你思考问题的高度。我也会推荐学生去读一些分子生物学书籍。十几年的科研工作经历,使我越来越体会到,孱弱的分子生物学功底势必大大限制科研工作者思考问题的高度。

分子生物学主要侧重于复制、转录、表达、调控这四大块内容,这四大块内容皆与病毒的复制、转录、翻译息息相关。今天就聊聊病毒基因组复制吧,在这里只能聊聊,如果真要展开,内容体量巨大。

病毒的核酸或是DNA或是RNA,有单股的、有环状的、有单链的、有分节段的…. …种类太多了,每一病毒科基因组复制都不一样。而且,虽说病毒是细胞的“寄生虫”,但病毒基因组复制和细胞DNA复制还是差别较大。先举DNA病毒的例子吧。首先是细小病毒的复制,我们都知道细胞的DNA复制要有引物,进行半保留不连续复制,复制过程中产生冈崎片段…….(如果连这个都不知道,就说不过去了)。细小病毒是单链DNA病毒,两端存在Y字型回文结构,这种特殊结构决定着基因组在复制过程中不需要引物,或者严格来说基因组以其自身作为引物而进行基因组复制,很有意思,是吧?类似的情况,在双链DNA病毒(如痘病毒)也存在,病毒也是以自身基因组作为引物进行复制,这种现象叫做self-priming。大家可以查一查资料,还是很有意思的一种现象。

RNA病毒基因组复制机制就更显复杂,也有一些很有意思的现象,例如小RNA病毒科,是以蛋白作为引物进行基因组复制。这种蛋白叫VPg,它通常与pUpU结合,形成VPg-pUpU复合物,从而指导基因组(或反义基因组)复制,这种现象叫protein-priming,也很有意思,是吧?

RNA病毒有一个非常重要的概念:RNA依赖性RNA聚合酶(RdRp),其指导mRNA的转录,基因组与反义基因组的互相复制,重要性不言而喻。有一个比较有意思的现象,会发生在单股正链RNA病毒反义基因组复制过程中。以猪瘟病毒为例吧,其基因组是一条mRNA,5’有帽子结构,3’端有polyA结构。大家可以想象,核糖体会结合到基因组5’端,从5’端往3’端滑动从而翻译蛋白;此时呢,RdRp会结合到基因组3’端,,从3’端向5’端滑动从而复制反义基因组。这样就会导致,核糖体和RdRp将在基因组的某个位置发生“撞车”现象,那“撞车”后会发生什么,我也希望同行可以分享一下。这真是一个很有意思的现象!

好了,不展开说了,内容太多。总之,孱弱的分子生物学功底势必大大限制科研工作者思考问题的高度,这就是我对研一新生的忠告。2020-03-15

F. Liu

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