第六章 亚病毒(Subvirus)

第六章亚病毒（Subvirus）亚病毒（Subvirus）又称亚病毒因子（Subviiral agents），以往习惯上将亚病毒分为类病毒（viroid）、拟病毒（Virusoid）及朊病毒（Virino），在1995年的病毒分类与命名第六次报告中则分为类病毒、卫星因子（Satellites）和朊病毒三类。

经典的病毒均是由一种类型的核酸（RNA或DNA）与至少一种结构蛋白组成有一定形态的病毒子，为真病毒（euvirus）。

亚病毒则是比真病毒更为简单的致病因子，是一小分子量的RNA或DNA或一种蛋白质，为迄今发现的最小生命单位。

如果现阶段病毒的概念包括真病毒和亚病毒，那么病毒的定义要比原有的更为概括。

病毒是一种具有生命特征的遗传单位。

对于亚病毒的分类，最新的国际病毒分类系统，对朊病毒和卫星因子未做科、属的划分，而将类病毒分为2个科、7个属，即鳄梨白斑类病毒科包括鳄梨白斑类病毒属和桃潜隐花叶类病毒属，马铃薯纺缍形块茎类病毒科包含马铃薯纺缍形块茎类病毒属、酒花矮化类病毒属、锦紫苏类病毒属、椰子死亡类病毒属和苹果北美果疤类病毒属。

第一节类病毒（Viroid）1971年Diener发现了马铃薯纺缍形块茎病的病原，不同于传统的病毒：（1）该病原在机体内是一种未核衣壳化的RNA；（2）在受染的组织中未发现病毒样的颗粒；（3）感染性RNA的分子量很小；（4）感染性RNA可在敏感细胞内自我复制，不需要辅助病毒；（5）感染性RNA只由一种分子所组成。

因而，该作者称其为类病毒（Viroid）。

一、类病毒的特性类病毒是使植物发病的感染因子。

系单股共价闭合的环状RNA分子，没有蛋白质，分子质量为120KD，为小RNA病毒的感染性RNA的1/10或还要小，感染性极高，10个分子的马铃薯纺缍形块茎类病毒就足以使马铃薯感染。

自1971年以来，现已发现有几十种类病毒，且对其中20多种进行了比较全面的鉴定，证明类病毒的全长均在246～375 nt （nucleotide）之间。

二、类病毒的结构1．基因组：类病毒RNA基因组全序列为单链共价闭合的RNA分子。

至今已对40多个类病毒毒株进行序列测定，病毒不同组成RNA的碱基数不同，在246～375 nt之间，无mRNA活性。

2．结构域：根据序列和结构的同源性，已知序列的类病毒可分为二类：第一类只有苹果锈果类病毒（ASBV）；第二类包括其他所有类病毒，与PSTV（马铃薯纺缍形块茎类病毒）相似。

ASBV虽然推测有杆状结构，这点与其它类病毒相似，但是，它的A﹕U (腺嘌呤﹕尿嘧啶)比例很高，序列同源性也较低。

PSTV样类病毒任何两个成员间的同源性至少是35%，所有毒株有一中央保守的U形凸出区。

（1）C结构域在所有类病毒中是最保守的，有95个核苷酸。

在TASV（番茄顶矮化类病毒）和CEV-A（柑桔裂皮类病毒-A）之间有99 %的同源性，整个同源性是73 %。

C 结构域的5＇端5～9位核苷酸和3＇端7～15位核苷酸处在一个9个核苷酸的反向重复，这一反向重复可以形成一杆状环圈，C结构域可能是复制中间体RNA加工的信号。

图PSTV样类病毒的5个结构域（T1，P，C，V，T2）模式图注：箭头所示为反向重序列，可以形成杆状结构（2）P结构域除CCCV（椰子死亡类病毒）外，所有的PSTV样类病毒中有一P结构域，包括长约15～17个核苷酸的主要是A的嘌呤区，在相反的链上在寡U 4～7序列。

P结构域与症状有关。

（3）V结构域这一区段易于变异，最相近的毒株之间的同源性小于50 %。

（4）T结构域在PSTV样类病毒的T结构域中同源性是最有意义的。

在T1结构域有CCUC，在T2结构域有CCUUC保守序列。

这些序列有利于依赖于DNA的RNA多聚酶II的结合，后者可能是类病毒在机体内的复制酶。

3．ASBV的结构：ASBV在结构上不同于PSTV样类病毒，ASBV中A＋U为62%，而PSTV样类病毒则为40%～44%；ASBV中A﹕V＋G﹕V占65%，而在PSTV样类病毒则为32%～48%。

而且，ASBV在整个序列与其它成员的同源性也较低，它没有中央保守的凸出区和9个核苷酸反向重复的侧翼区。

在ASBV，RNA的加工是在特殊位点上。

三、类病毒的复制类病毒RNA本身无mRNA活性，不编码任何蛋白。

因此，类病毒复制所必需的酶类必须事先就存在于宿主细胞内，所有的类病毒复制是RNA-RNA直接转录，不涉及DNA。

类病毒复制的最终产物是单体环状类病毒（+）RNA分子，也就是成熟的感染性类病毒，然而也伴有小的线状分子，这可能是由于尚未环化或已环化的成熟分子又被核酸酶切割所造成。

在类病毒感染的细胞中，采用分子杂交技术可以发现多体的类病毒（+）和（－）RNA，以及含有两者的复合物，这说明至少有一条链的合成是通过滚环样机制。

类病毒在植物宿主细胞中，第一步是感染性单体类病毒（+）RNA在依赖于DNA的RNA多聚酶II 的作用下转录成多体的（－）RNA拷贝，这一多体（－）RNA又在依赖于DNA的RNA 多聚酶I的催化下再转录成（+）RNA多聚物，再从（+）RNA多聚物前体，通过类似于剪接的过程形成单体RNA分子。

这一过程可由植物细胞内存在的依赖于RNA的RNA聚合酶催化，在试管内复制类病子RNA。

四、类病毒与内含子众所周知，许多真核基因被一些内含子所间隔。

在基因表达时，mRNA前体中的内含子必须被去除，外显子则依次连接，成为成熟的mRNA，这一过程称为剪接（Splicing）。

内含子被剪接后，可以作为线状分子，或者也可环化。

根据内含子的剪接机制和RNA结构，现已知至少有4种类型的内含子。

第一种，核mRNA中的内含子，在其剪接的连接处有一保守序列，何酶参与剪接不清。

第二种，是核tRNA内含子，在剪接位点处无保守序列，在内含子内也无保守序列。

切割的酶有内核酸酶、磷酸酶和连接酶等。

第三种，是线粒体和叶绿体的某些mRNA内含子，Michel和Pujon（1982）称这种内含子为II组，在其3＇端的100个核苷酸中有一条保守序列。

它所涉及的机制与第一种内含子相似。

第四种，内含子有保守序列和结构上的特点，存在于线粒体的mRNA、rRNA基因、叶绿体RNA基因中，也存在于核RNA基因中。

这种内含子的特点是有一16个核苷酸的保守序列，即I组保守序列。

在类病毒以及卫星因子也具有与I组内含子在序列上和结构上的同源性，究尽类病毒由内含子进化而来，还是两者均由一个共同的祖先分子进化而来，尚不清楚。

第二节卫星因子（Satellites）在RNA植物病毒中，有些病毒包含两种相关的、但在抗原上又完全不同的病毒颗粒，一种是它本身的较大的颗粒，另一种是较小的病毒颗粒；有些病毒的病毒粒子中，除包含它的基因组RNA外，还含有一种与病毒基因组一起包壳的小分子RNA。

这些小病毒颗粒的RNA或与病毒基因组一起包壳的小分子RNA与各自有关的病毒基因组或寄主基因组核苷酸序列没有同源性，也不能单独侵染和复制，必须依赖它们有关的病毒复制。

前者称为卫星病毒，后者称为卫星RNA，统称为卫星因子或病毒卫星，其复制有关的病毒则称谓辅助病毒。

因为病毒卫星依赖其辅助病毒复制，又干扰辅助病毒复制，多数还能改变由其辅助病毒引起的寄主植物病状，又把病毒卫星看作是分子寄生物。

因此，卫星因子是由核酸分子组成的一种亚病毒，必须依赖宿主细胞内共感染的辅助病毒才能复制。

迄今发现的卫星因子包括：卫星双股DNA（dsDNA satellites），卫星双股RNA（ds RNA satellite），卫星单股RNA（ssRNA satellites），卫星单股DNA病毒（ssDNA satellite viruses）和卫星单股RNA病毒（ssRNA satellite viruses）。

这些卫星因子大多以植物病毒为辅助病毒，也有动物病毒的一些卫星因子。

一、卫星因子的一般特性卫星因子以其对辅助病毒的依赖性为特征，多数卫星因子是基因复制性依赖，但也有一些卫星因子是壳体化的依赖。

但是少数卫星病毒可于某些特定条件下在无辅助病毒存在时，呈现轻度增殖。

卫星因子不构成统一的分类学类群。

某些卫星因子归属于相应的病毒科或属，例如卫星双链DNA P4被列入肌病毒科（Myoviridae），单股DNA腺联病毒归入细小病毒科依赖病毒属（Dependovirus），而单股RNA δ病毒则归列于δ病毒属（Deltavirus），但还有许多卫星因子尚无归属。

由此可见，目前所讲的卫星因子包含过去划分于缺损病毒中卫星病毒，过去亚病毒中的拟病毒，是指卫星RNA而言，而现在的卫星核酸则不仅是RNA一种，所以卫星因子包括的范围比过去更广。

卫星病毒不同于依赖辅助病毒的缺损病毒（defective interfering病毒粒子，DI病毒粒子），虽然两者均需利用另一病毒的基因产物，才能进行自我复制，但不同于DI粒子的是这类病毒本身从结构上看并不缺损，另外辅助病毒是在结构上与其毫不相似的病毒。

卫星病毒、卫星RNA和DI颗粒的比较二、卫星病毒40年代初，英国Bawden等在研究一些烟草坏死病毒（TNV）的分离物时，发现其中有的病毒含有大小不同和沉降速率有别的两种核蛋白颗粒，他们设想较小的病毒颗粒是由较大的病毒颗粒产生的。

60年代初，英国Kassanis等证实，TNV中较大的病毒颗粒（直径约30nm）能自身复制，而较小的病毒颗粒（直径约17nm），不能单独侵染和复制，只有较大的颗粒存在时才能复制，而且两种病毒颗粒在抗原上完全不同。

因此把较小一种病毒颗粒称作卫星病毒（STNV），把较大的病毒颗粒称作辅助病毒。

进一步研究证明，这种卫星病毒的RNA由1239个核苷酸组成，只能为其本身编码一种195个氨基酸的外壳蛋白。

它的RNA在体内外很稳定，具有高度的碱基配对，3＇端有两个象三叶草样的结构。

在动物病毒中见有的卫星病毒如腺联病毒（一种单股DNA卫星病毒）、δ肝炎病毒（单股RNA 卫星病毒，由1700 nt组成）。

三、卫星RNA1972年，法国番茄上发生一种致死性坏死病害，研究结果证明是由黄瓜花叶病毒（CMV）引起的，奇怪的是由这种病毒引起的植物病状与普通的CMV引起的病状不一样，后来在其中的一个株系CMV-S中发现提纯的CMV制备物中，除含有4个本身基因组RNA1～4外，还含有一个较小的RNA5。

1976年，美国Kaper等指出，RNA5是一种缺损的，与CMV-S有关的象卫星的RNA，称作CA RNA5。

此后又找到了能减轻辅助病毒引起植物病状的卫星RNA。

目前在黄瓜花叶病毒组中至少发现了10种不同的卫星RNA分离物，多数已确定了核苷酸序列，约由334～386个核苷酸组成，且证明不同卫星RNA分离物的核苷酸之间有高度的序列同源性。