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腺病毒的生存之道
時間:2021-07-29   來源:華南生物   作者:李建磊

        腺病毒是一個大家庭。腺病毒科含有多個屬,可以感染哺乳動物、禽類、魚、青蛙等多種生物。腺病毒為雙鏈DNA病毒,沒有囊膜,外層為由1600多個分子組成的衣殼,血清型眾多,耐酸、耐低溫、耐有機溶劑。六鄰體上面插著纖維尾絲(主要保護性抗原),讓病毒形似通訊衛星。

        病毒的纖維尾絲和六鄰體一同結合細胞表面受體,之后被細胞攝入,被內體包被。病毒在內體的酸性環境中降解,移行到細胞質,將基因組釋放到細胞核內。細胞核內的酶協助腺病毒轉錄,在轉錄時間上,腺病毒并非同時轉錄,而是分先后次序依次轉錄,有條不紊,井然有序。

腺病毒的復制、轉錄、翻譯的特點

        腺病毒的基因組復制效率高于宿主細胞自身的復制效率,因為腺病毒兩條雙鏈均為同時的連續復制,而且復制起始不需要引物,只需要結合在病毒雙鏈DNA末端的病毒蛋白來引導合成。

       腺病毒會搶奪利用宿主細胞的蛋白來協助自己的復制和合成。腺病毒侵入宿主細胞后,產生E1A蛋白,把感染細胞帶入復制周期(即使細胞處于非復制狀態)。這樣,腺病毒就會有源源不斷地來源于宿主細胞的蛋白原料用于自己的復制。更卑鄙的地方在于,腺病毒會通過關閉細胞DNA合成通道而防止原料被宿主用盡。

        腺病毒會將自身DNA復制與宿主細胞復制周期分開,使得病毒DNA復制次數遠高于細胞DNA復制,這給了細胞需要大量復制DNA而產生更多的原料的假象。病毒侵入細胞8小時后,新的病毒DNA在細胞核內合成。腺病毒也想有快速的抗原漂移來應對宿主的防御,其利用自身的校對能力極弱的DNA聚合酶來指導復制,而不使用細胞的有糾錯能力的DNA聚合酶。但由于雙鏈DNA病毒的特性,其基因突變率還是很低。

        腺病毒感染細胞后,會產生兩種蛋白(E1B-55K、E4ORF6)來干擾細胞的mRNA從細胞核中釋放,這樣就保證了病毒mRNA的翻譯優先于細胞mRNA的翻譯。腺病毒不僅接管感染細胞內的DNA合成,也指揮細胞蛋白質的合成。病毒蛋白嚴格按時間來表達,復制高效,單個感染細胞可產生近10萬個病毒顆粒,新病毒產生的數量超過其他很多病毒。

對宿主防衛的逃逸

        雖然腺病毒在復制數量上超越了很多病毒,但復制過程相對較慢。從病毒入侵細胞到新病毒釋放出細胞大約需要2天的時間,相比輪狀病毒和流感病毒就慢了很多。這也間接地導致了腺病毒感染后的潛伏期較長。由于“慢”,獲得性免疫系統會被完全激活,機體免疫力完整而持久。由于“慢”,宿主防御系統有時間來攻擊,而腺病毒就要對抗宿主的防御系統。

        感染早期,E1B-55K和E1B-19K兩種蛋白被表達出來,前者阻斷導致細胞凋亡的基因轉錄,后者結合并失活引發細胞凋亡的關鍵宿主蛋白。從而抑制了細胞凋亡的進行,使病毒能夠繼續順利在細胞內復制。

        感染后期,腺病毒表達出E3-11.6K蛋白,該蛋白可破壞宿主細胞,使細胞裂解加速,達到快速釋放新病毒的目的。如果沒有這種蛋白,新病毒溢出細胞需要1星期左右的時間。

        腺病毒通過制造VARNA來抵抗干擾素的破壞。VARNA與蛋白激酶PKR(蛋白感受器)結合,使其失活,而使蛋白質合成繼續進行,避免了干擾素激活PKR。

        腺病毒避免病毒蛋白暴露在感染細胞表面,來對抗殺傷性T細胞對其的影響。腺病毒表達的E3-19K蛋白固定在內質網內,與大部分MHC-Ⅰ類分子結合,阻止MHC-Ⅰ類分子將從內質網捕獲的蛋白片段遞呈到細胞表面。

        腺病毒表達出的RID蛋白和E3-14.7K蛋白結合細胞表面的Fas受體,防止天然殺傷細胞與Fas受體結合而啟動細胞凋亡程序。包含腺病毒在內的幾乎所有病毒都不能防止天然殺傷細胞和殺傷性T細胞的顆粒酶作用,最終被宿主的免疫機制消滅。這弱點似乎對于病毒的繁衍來說是必要的,因為優秀的病毒不會讓宿主馬上死亡,而是和宿主達成一種繁殖與傷害的平衡,既保證了病毒繁衍的初衷,又不給宿主造成快速而致命的傷害。


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