病毒复制与核酸合成

在复制周期的核心，病毒复制其基因组以产生将包装到子代病毒体中的核酸。这一步骤的化学性质——以及它在细胞中的发生位置——由基因组类型决定，许多病毒会构建专门的、与膜相关的复制区室，以高效地进行复制并避开宿主防御。

Definition

病毒基因组复制是病毒核酸新拷贝的合成，由病毒和/或宿主聚合酶根据基因组类型进行，通常在专门的复制复合体中进行。

Scope

本主题涵盖新病毒基因组的合成：复制DNA和RNA基因组的酶、主要基因组类别的不同策略、逆转录，以及许多病毒组装的膜结合复制复合体或工厂。它是一个参考和教育性处理，而非临床指导。

Core questions

• 每种基因组类别——DNA、正链和负链RNA、双链RNA、逆转录病毒——如何复制其基因组？
• 为什么许多RNA病毒会构建膜相关复制工厂？
• 基因组复制在细胞的何处发生，以及它如何与基因表达和组装协调？

Key concepts

• 基因组类别和复制策略
• RNA依赖性RNA聚合酶
• 逆转录和整合（逆转录病毒）
• 模板和复制中间体
• 膜相关复制复合体（复制工厂）
• 与宿主传感器隔离的区室化
• RNA复制的低保真度和高突变率

Mechanisms

基因组复制取决于基因组类型。DNA病毒通常在细胞核中利用病毒或宿主DNA聚合酶复制其基因组；正链和负链RNA病毒使用病毒编码的RNA依赖性RNA聚合酶，产生极性相反的复制中间体；双链RNA病毒在亚病毒颗粒内复制；逆转录病毒将其RNA逆转录为DNA，并整合到宿主染色体中。一个反复出现的主题，尤其是在正链RNA病毒中，是将宿主膜重塑为区室——通常称为复制复合体或工厂——这些区室集中复制机制，在空间上组织步骤，并保护病毒核酸免受细胞质先天免疫传感器的检测。RNA复制通常容易出错，导致RNA病毒具有高突变率和快速进化。

Clinical relevance

基因组复制酶，如RNA依赖性RNA聚合酶和逆转录酶，是抗病毒治疗的主要靶点，因为它们与宿主酶不同。本条目在概念层面描述了这种生物学，以供参考和教育；它不是处方、药物选择或患者管理的依据。

History

20世纪70年代逆转录酶的发现推翻了遗传信息仅从DNA流向RNA的假设，并解释了逆转录病毒的复制。与此同时，对RNA依赖性RNA聚合酶的研究确立了RNA基因组如何被复制，后来的细胞生物学研究揭示了多种病毒将宿主膜重塑为类细胞器复制区室，这是对感染细胞内基因组合成的组织方式和位置的统一认识。

Key figures

• Paul Ahlquist
• David Baltimore
• Howard Temin
• Renato Dulbecco

Seminal works

• denboon-ahlquist-2010
• miller-krijnselocker-2008

Frequently asked questions

为什么RNA病毒变异如此之快？

复制大多数RNA基因组的RNA依赖性RNA聚合酶通常缺乏有效的校对功能，因此复制容易出错；由此产生的高突变率使RNA病毒能够快速进化，例如逃避免疫或抵抗药物。

什么是病毒复制工厂？

许多病毒，特别是正链RNA病毒，将宿主细胞膜重组为专门的区室，这些区室集中复制机制，并有助于将新产生的病毒核酸隐藏起来，使其不被细胞的先天免疫传感器检测到。