病毒基因表达与蛋白质合成

一旦病毒基因组进入细胞，病毒就必须产生信使RNA并将其翻译成蛋白质。其方式取决于基因组类型：有些病毒可被宿主核糖体直接读取，另一些则必须先进行转录，许多病毒则自带酶来制造和修饰其mRNA。由于病毒缺乏核糖体，它们最终都依赖于宿主翻译机制。

Definition

病毒基因表达是病毒信使RNA和蛋白质的受调控生产过程，包括转录或其他产生mRNA的途径、mRNA修饰以及病毒蛋白在宿主核糖体上的翻译。

Scope

本主题涵盖病毒mRNA的产生（转录，如需要）、允许mRNA被细胞识别的加帽等修饰、早期和晚期基因表达的时间程序，以及病毒蛋白在宿主核糖体上的翻译，包括使病毒mRNA与细胞信息竞争的策略。本内容为参考和教育材料，不作为临床指导。

Core questions

• 病毒如何制造宿主核糖体能够识别和翻译的信使RNA？
• 病毒基因表达如何按时间顺序分为早期和晚期？
• 病毒如何将宿主翻译机制重定向到其自身的信息？

Key concepts

• 基因组类型作为mRNA途径的决定因素
• 病毒编码的RNA聚合酶
• mRNA加帽和翻译机制的识别
• 时间程序：早期（调控）和晚期（结构）基因表达
• 帽依赖性翻译和内部核糖体进入位点（IRES）
• 宿主关闭和核糖体竞争
• 病毒蛋白酶对多蛋白的加工

Mechanisms

信使RNA的产生途径由基因组决定。正链RNA可直接翻译；负链RNA和双链RNA病毒携带自己的聚合酶来转录mRNA；DNA病毒通常由宿主或病毒聚合酶转录；逆转录病毒则整合一个DNA拷贝，然后进行转录。为了高效翻译，病毒mRNA通常需要一个5'端帽和细胞识别的其他特征，许多病毒编码或借用添加帽的酶，有时通过非常规化学方式。表达通常按时间顺序进行，早期基因编码调控和复制蛋白，晚期基因编码结构组分。翻译在宿主核糖体上进行，通过与细胞信息相同的延伸、终止和回收步骤，病毒采用内部核糖体进入位点、抑制宿主翻译或多蛋白加工等策略，以确保其蛋白质的合成。

Clinical relevance

病毒基因表达的特异性酶，如聚合酶和加帽酶，与宿主对应物不同，因此是抗病毒药物的靶点。本条目从概念层面描述了基础分子生物学，供参考和教育使用；它不是处方、药物选择或个体患者护理的依据。

History

20世纪70年代，人们认识到不同病毒通过不同途径达到制造mRNA的共同要求，这为巴尔的摩分类奠定了基础，并构成了病毒基因表达研究的框架。随后的分子工作表征了病毒编码的聚合酶和加帽酶，定义了许多病毒的早晚期时间程序，并揭示了通过内部核糖体进入的帽非依赖性翻译，揭示了病毒如何劫持宿主的蛋白质合成机制。

Key figures

• David Baltimore
• Bruno Canard
• Thomas Dever
• Rachel Green

Seminal works

• decroly-2012
• dever-green-2012

Frequently asked questions

为什么有些病毒会携带自己的聚合酶进入细胞？

宿主细胞无法转录某些病毒基因组——例如负链或双链RNA——因此这些病毒在病毒体中包装聚合酶，以便在进入细胞后制造第一批信使RNA。

如果病毒缺乏核糖体，它们的蛋白质是如何产生的？

每种病毒都依赖宿主细胞的核糖体来翻译其信使RNA；病毒提供mRNA并通常提供有利于其翻译的策略，但蛋白质合成本身是由细胞完成的。