RNA复制
RNA复制是以RNA为模板合成RNA的过程,是除了逆转录病毒以外的其他RNA病毒的复制方式。有些生物,像某些病毒的遗传信息贮存在RNA分子中,当它们进入宿主细胞后,靠复制而传代,当它们以RNA模板时,在RNA复制酶作用下,按5'→3'方向合成互补的RNA分子,但RNA复制酶中缺乏校正功能,因此RNA复制时错误率很高,这与反转录酶的特点相似。RNA复制酶只对病毒本身的RNA起作用,而不会作用于宿主细胞中的RNA分子。
基本信息
- 中文名
RNA复制
- 外文名
RNA replication
- 含义
生物界RNA合成的主要方式
- 形式
在RNA指导的下合成RNA分子
- 催化剂
RNA聚合酶
RNA复制酶RdRp
即“RNA依赖的RNA聚合酶(RdRp)”RNA聚合酶的一种,存在于大部分RNA病毒中。和细胞中用来转录的RNA聚合酶(DdRp)不同,RNA复制酶的模板是RNA分子。
某些RNA复制酶还有解旋酶活性,正链RNA或双链RNA病毒复制时都会产生双链RNA,RNA复制酶可以解开这些双链,保证RNA的复制顺利进行。
复制
病毒RNA的复制
病毒RNA进入宿主细胞后,可进行复制,即在RNA指导的RNA聚合酶催化进行RNA合成反应。
RNA复制酶催化的合成反应是以RNA为模板,由5′向3′方向进行RNA链的合成。RNA复制酶缺乏校对功能的内切酶活性,因此RNA复制的错误率较高,RNA复制酶只是特异地对病毒的RNA起作用,而宿主细胞的RNA一般并不进行复制。
病毒RNA复制的几种方式
( 1)含正链RNA(+)的病毒(例如,噬菌体Q):(+)RNA充当mRNA,合成蛋白质。
以(+)RNA为模板进行复制合成(-)RNA,再以(-)RNA为模板合成(+)RNA组装成病毒颗粒。
( 2)含负链RNA(-)的病毒(例如狂犬病毒):由(-)RNA合成(+)RNA,再由(+)RNA合成蛋白质、(-)RNA,组装成病毒。
( 3)含双链RNA的病毒(例如呼肠孤病毒):以双链RNA中的(-)RNA为模板合成(+)RNA,以(+)RNA为模板合成蛋白质,以(+)RNA为模板合成双链RNA,组装病毒颗粒。
( 4)逆转录病毒(例如白血病毒):由RNA反转录为DNA,以DNA为模板合成RNA,翻译蛋白质。
前三种都需要用到RNA复制酶,第四种需要的是逆转录酶。
RNA的自我复制
进一步的研究还发现一些RNA病毒如R17、f2、MS2等,可以以RNA为模板直接复制新的RNA。这些病毒都属于最简单的类型。例如,MS2的RNA只含有大约350个核苷酸,仅编码三种蛋白质:外壳蛋白,附着蛋白(attachment protein,其功能主要是使病毒能附着于寄主细胞并进入其内部)、RNA复制酶(RNA replicase)的一个亚基(该亚基与寄主细胞的三种蛋白质共同形成RNA复制酶,可以使病毒RNA进行自我复制)。
转录与逆转录
转录是以DNA为模板合成RNA的过程,经过转录DNA分子中的贮存信息传递到RNA分子中,再由mRNA做为模板合成蛋白质分子。逆转录也是从RNA的一个特定位置开始的,以RNA分子中的一条链为模板,在逆转录酶的作用下,以四种脱氧核苷酸为原料,合成方向仍是5'→3',完成cDNA的合成。
大肠杆菌的RNA聚合酶由五个亚基构成,α2ββ'构成核心酶,再加上σ因子是全酶。RNA聚合酶识别并特异结合的DNA一段区域叫做启动子,启动子的序列中一10区和一35区很保守,决定了启动子的强度是转录正确起点的关键,真核生物中位于--20的TATA盒和--70--110区域的元件是控制真核生物RNA的转录的关键。真核生物的RNA聚合酶有Ⅰ、Ⅱ、ⅢTMtn几种,它们分别催化rRNA、mRNAt、tRNA Usn RNA、tRNA、以及线粒体RNA的合成。转录作用停止于DNA模板的终止信号,蛋白质ρ因子可识别此信号,终止区常常转录出一段反向重复序列。