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1、第13卷第2期中国病毒学Vol.13No.21998年6月VIROLOGICASINICAJun.1998XRNA病毒RNA聚合酶的研究进展丁清泉(中国科学院武汉病毒研究所,武汉430071)ResearchAdvancesonRNAPolymeraseofRNAVirusesDingQingquan(WuhanInstituteofVirology,AcademiaSinica,Wuhan430071)关键词RNA聚合酶,RNA病毒,转录,复制KeywordsRNApolymerase,RNAvirus
2、es,Transcription,Replication自然界仅有RNA病毒以RNA作为基因载体。依赖于RNA的RNA聚合酶在这种病毒的增殖复制期起到了非常重要的作用。它一方面以病毒RNA为模板复制子代病毒的基因,另一方面也将病毒增殖期间需要的蛋白质和酶类的基因转录成为mRNA,也就是说它担负了复制酶和转录酶双重功能。由于酶的稳定性差、结构复杂,在分子水平对它进行分析存在许多困难。基因克隆、核酸序列分析和cDNA转染技术的发展促进了酶的结构和功能的研究。本文就这方面的研究进展作一简要的介绍。1单股正链RN
3、A病毒的RNA聚合酶单股正链RNA病毒的基因组RNA能直接翻译成病毒蛋白包括RNA聚合酶,该酶参与两步反应:病毒RNA(v-RNA)指导的负性互补RNA(v-RNA)的合成,cRNA指导的vRNA合成。多数RNA噬菌体以正链RNA作为基因组,RNA复制酶的亚单位B由噬菌体基因组编码,它和三个细菌蛋白即核糖体蛋白S1(A亚单位),翻译延长因子Tu(C)和Ts(D)结合形成[1][2]RNA聚合酶全酶,并可能还具有RNA螺旋酶(helicase)活性。感染大肠杆菌的噬菌体有四组,彼此的血清型不同,MS2(Ñ组
4、)、GA(Ò组)、QB(Ó组)和SP(Ô组)的RNA聚合酶的氨基酸序列的中心区有一保守区域。保守的YGDD序列是这些噬[3]菌体中共同的,这一序列中任一氨基酸的改变将损害酶的功能。脊髓灰质炎病毒(POLV)是细小核糖核酸病毒科的典型种,其基因组含有7.5kb的正链RNA,在病毒感染的细胞内,基因翻译成一个简单的大聚蛋白前体,RNA聚合酶核心酶(3D基因产物)、引物蛋白VPg和含蛋白酶活性的聚蛋白体(3C)都定位在多聚蛋白前体的近C末端,用高浓度的盐处理转录/复制复合物时,3D聚合酶具有可溶性,并显示出依赖
5、引物和模板的收稿日期:1997-01-20,修回日期:1997-10-23X本项目得到中国科学院留学经费择优支持和所长基金资助108中国病毒学第13卷[4]RNA合成活性。在病毒的温度敏感突变株中,负链合成的热敏感发生在RNA合成的启动[5]而不是新生链的延长。改变POLVRNA聚合酶保守序列YGDD的结构,用酪氨酸置换甘氨酸导致酶活性的丧失,仅在少数情况下,苯丙氨酸取代色氨酸、丙氨酸或丝氨酸取代甘氨酸[6][7]不影响酶的活性。病毒在适宜条件下有能力回复YGDD区的突变。黄病毒(flaviviruses
6、)类似细小核糖核酸病毒。编码七种非结构蛋白的基因定位于基因组[8]的近3c端。病毒非结构蛋白NS5含有病毒RNA聚合酶的结构区。目前有关甲病毒属的转录和复制的知识,均来自Semliki森林病毒(SFV)和辛德毕斯病毒(SND)。SND含有11.7kb正链RNA基因组,具有帽状结构和polyA尾,与POLV和黄病毒不同,它的非结构蛋白的基因定位在近5c端区域,四种非结构蛋白(NS1、NS2、NS3、NS4)是两种聚蛋白前体(NS123、NS1234)水解过程产生的,聚蛋白前体由全长vRNA翻译而成。聚合[9
7、]酶的保守区定位在NS4,蛋白前体的加工由NS2自身催化完成,NS4被整合进与细胞膜结[10]合的转录/复制复合体中。整合的NS4的酶活性较稳定,而非整合的酶能被随机降解。冠状病毒含有一个大的单链RNA(>20kb)基因组,通过转录cRNA成为mRNA来表达病毒基因,所有的mRNA5c端都有一个共同的序列,这种结构是cRNA3c末端区的转录产物。禽传染性支气管炎病毒(IBV)和鼠冠状病毒(MCV)的RNA聚合酶基因,由两个长度分别为12kb(ORF1a)、8kb(ORF1b)的vRNA近5c端编码的开放阅
8、读框(ORF)组成,从ORF1a的3c端到ORF1b的5c端进行移码翻译全RNA聚合酶,ORF1a和ORF1b交界处的特殊序列包括RNA的假突结(pseudoknot)参与这个过程,有效的核糖体移码即使在体外翻译系统中也能[11]发生。冠状病毒RNA聚合酶的这个异常表达阶段可能与一种镶嵌分子的产生有关。伯尔尼(Berne)病毒(BEV)的基因结构和表达模式类似于冠状病毒。序列分析的结果表明:BEV和IBV/MCV的RNA聚合酶
