病毒基因的复制、转录、翻译(连载三,完结篇)

我关于病毒学的所有文章,都是随手写写,而非现学现卖,我只想验证仅凭记忆能否将病毒学的主要框架勾勒出来。因为是随手写写,所以无参考文献,请同行或研究生斧正。

今天是病毒复制、转录和翻译三部曲的最后一部:病毒蛋白的翻译。我一直觉得,RNA病毒要比DNA病毒更好玩,因为RNA病毒不稳定,种类繁多。复制、转录和翻译的花样也多。就翻译而言,亦如此。DNA病毒无非就是DNA→mRNA→蛋白质,这种比较传统的方式进行翻译。

但RNA病毒就不同了,有的病毒一上来就是mRNA,这种例子很多,如小RNA病毒科、黄病毒科等等吧。这种mRNA虽都是单顺反子结构,但一个顺反子中却含有多个结构蛋白和非结构蛋白序列,这条mRNA翻译出一条长长的多聚蛋白,然后经过层层水解,最终形成结构蛋白和非结构蛋白。有趣的是,这种一上来就是mRNA的病毒,有的并不含有5’帽子结构,大家生化底子扎实一点就应该知道,核糖体亚基要去找到帽子结构,然后与它结合后才能启动翻译。但像口蹄疫病毒,并没有帽子结构,咋办呢?有一种叫做内部核糖体进入位点(IRES)的结构,刚好可以替代帽子结构,结合核糖体然后启动翻译。IRES有5种类型,主要取决于RNA的二级结构。

核糖体在翻译蛋白过程中,还有一种好玩的现象,那就是核糖体跳跃(ribosome skipping),很有意思。说白了就是,核糖体沿着mRNA滑动,遇到特殊的序列,就会“啪”中止(而非终止)一下,前面翻译的多肽链从核糖体脱落下来,核糖体继续沿着mRNA滑动翻译蛋白。是不是很有意思?小RNA病毒科很多成员皆有此特性。

另外一个有意思的现象是核糖体移位效应,这又分为负移位或正移位(应该是这么称呼吧,我记不清了),也就是核糖体沿着mRNA正常滑动,遇到特殊序列,然后“砰”往后退或往前进一个核苷酸位置,然后继续翻译,这就导致了后续翻译的氨基酸序列完全打乱。两个典型的代表是冠状病毒(负移位)和流感病毒(正移位)。核糖体移位效应,我的记忆有点模糊了,欢迎指正。

刚才讲了两个挺好玩的核糖体调皮的例子。当核糖体沿着mRNA滑动着,遇到终止密码子(UAA,UGA,UAG)就会终止翻译。新翻译的蛋白从核糖体脱落,然后经过进一步加工,如乙酰化、糖基化、二硫键形成、高级结构形成、多聚化等等加工,成为一个成熟的蛋白。

对了,还有一件事。过去一段时间,我总误认为朊病毒是蛋白复制蛋白的过程,实际上完全错误。朊病毒本质是某个蛋白经过构象改变,通常是α螺旋变为大量的β折叠,从而形成具有嗜神经特性的朊粒。哎,有点对不起我的两位博士导师了,两位先生过去都是研究朊病毒的专家。

就写到这吧,三部曲已经完结。往后就该写写病毒入侵细胞及在细胞内做了哪些坏事了。? 2020-03-17

F. Liu