亞病毒

亞病毒：含核酸或蛋白質侵染因子的一類具有侵染性的簡單結構。包括類病毒，擬病毒和朊病毒。

基本介紹

• 中文名：亞病毒
• 外文名：subvirus
• 包括：類病毒，擬病毒和朊病毒
• 結構：核酸和蛋白質,只含其中之一
• 類別：類病毒，擬病毒和朊病毒
• 科研價值：病毒學的視野

含義

亞病毒（subviruses）是一類比病毒更為簡單，僅具有某種核酸不具有蛋白質，或僅具有蛋白質而不具有核酸，能夠侵染動植物的微小病原體。不具有完整的病毒結構的一類病毒稱之為亞病毒，包括類病毒、擬病毒、朊病毒。

結構

病毒連細胞結構都沒有，所以稱為非細胞生物。它是微生物中最小的生命實體，它的組成簡單。病毒粒體中僅含有一種核酸（DNA或RNA）及蛋白質。它們具有專性寄生性，必須在活細胞中才能增殖。因此根據宿主的不同，有動物病毒、植物病毒、細菌病毒（噬菌體）等多種類型。

有的病毒甚至沒有蛋白質，只含有具有單獨侵染性的較小型的核糖核酸（RNA）分子（類病毒），或只含有不具備單獨侵染性的RNA（擬病毒）和沒有核酸而有感染性的蛋白質顆粒（朊病毒）。我們把它們統稱為亞病毒。

類別

類病毒

20 世紀 70 年代初期，美國學者 Diener 及其同事在研究馬鈴薯紡錘塊莖病病原時，觀察到病原無病毒顆粒和抗原性、對酚等有機溶劑不敏感、耐熱 (70 ℃ ~75 ℃ ) 、對高速離心穩定 ( 說明其低分子量 ) 、對 RNA 酶敏感等特點。所有這些特點表明病原並不是病毒，而是一種游離的小分子 RNA 。從而提出了一個新的概念—類病毒(Viroid) 。在這個概念提出之前，人們一直認為，由蛋白質和核酸兩種生物多聚體構成的體系，是原始的生命體系，從未懷疑病毒是複雜生命體系的最低極限。

類病毒是一類能感染某些植物致病的單鏈閉合環狀的 RNA 分子。類病毒基因組小，分子量為 1 × 10的5次方 。已測序的類病毒變異株有 100 多個，其 RNA 分子呈棒狀結構，由一些鹼基配對的雙鏈區和不配對的單鏈環狀區相間排列而成。它們一個共同特點就是在二級結構分子中央處有一段保守區。類病毒通常 246~399 個核苷酸。如馬鈴薯紡錘塊莖類病毒 ( Potato spindle tuber viroid , PSTVd ， Vd 是用來與病毒加以區別 ) 是由 359 個核苷酸單位組成的一個共價閉合環狀 RNA 分子，長約 50A~70nm 。

所有的類病毒 RNA 沒有 mRNA 活性，不編碼任何多肽，它的複製是藉助寄主的 RNA聚合酶II 的催化，在細胞核中進行的 RNA 到 RNA 的直接轉錄。

類病毒能獨立引起感染，在自然界中存在著毒力不同的類病毒的株系。 PSTVd 的弱毒株系只減產 10% 左右，而強毒株可減產 70%~80% 。

所有的類病毒均能通過機械損傷的途徑來傳播，經耕作工具接觸的機械傳播是在自然界中傳播這種病害的主要途徑。有的類病毒，如 PSTVd 還可經種子和花粉直接傳播。類病毒病與病毒病在症狀上沒有明顯的區別，病毒病大多數典型症狀也可以由類病毒引起。類病毒感染後有較長的潛伏期，並呈持續性感染。?

不同的類病毒具有不同的宿主範圍。如對 PSTVd 敏感的寄主植物就數以百計，除茄科外，還有紫草科、桔梗科、石竹科、菊科等。柑桔裂皮類病毒( Citrus exocortis viroid , CEVd) 的寄主範圍比 PSTVd 要窄些，但也可侵染蜜柑科，菊科，茄科，葫蘆科等 50 種植物。

是目前已知最小的可傳染的致病因子，比普通病毒簡單。類病毒是無蛋白質外殼保護的游離的共價閉合環狀單鏈RNA分子，侵入宿主細胞後自我複製，並使宿主致病或死亡。類病毒的分子量在0.5～1.2×10^5，是已知的最小RNA衛星環死病毒大小的1/4。1971年首次報導的馬鈴薯紡錘形塊莖病類病毒(PSTV)只有359個核苷酸，最小的草矮生類病毒(HSV)僅含290～300個核苷酸，較大的柑桔裂皮病類病毒(CEV)亦只含371個核苷酸。關於類病毒的感染和複製機理尚不清楚。

最先是由T. O. Diener等人(1969)在馬鈴薯纖塊莖病電的病株上首先發現的，在鏡下可見到這RNA分子呈50nm長的桿狀分子，共有359個鹼基對，並證實是游離的RNA，為此正式命名為類病毒。它通常在宿主細胞核內，藉助汁液傳染，分子量75000～130000，是最小病毒的八十分之一。後又相繼在菊花矮縮病(chrysanthemum stunt)、菊花綠斑病(chrysanthenum chlorotic mottle)、柑橘剝皮病(citrus excortis)等患病植株中分離到低分子量的病原RNA。推測它也可能存在於其他植物、動物甚至人體內。絕大部分類病毒均具有共同的結構特徵：(1)位於棒狀結構中心有一個高度保守的序列；(2)靠近這一保守中心區的左側有一個多聚嘌呤區；(3)棒狀結構左側序列保守性強，右側變異性大。它可能是通過核苷酸序列或結構改變直接與寄主細胞相互作用、干擾細胞的代謝而致病。

朊病毒

美國學者 S. B. Prusiner 因發現了羊瘙癢病致病因子—朊病毒（ 1982 年），而獲得了 1997 年的諾貝爾生理和醫學獎。朊病毒 (Virino) 亦稱蛋白侵染因子(Prion, Proteinaceous infectious agents) ，是一種比病毒小、僅含有疏水的具有侵染性的蛋白質分子。

純化的感染因子稱為朊病毒蛋白 ( Prion protein ， PrP) 。致病性朊病毒用 PrP SC 表示，它具有抗蛋白酶K 水解的能力，可特異地出現在被感染的腦組織中，呈澱粉樣形式存在。

許多致命的哺乳動物中樞神經系統機能退化症均與朊病毒有關 ，如人的庫魯病（ kuru ，一種震顫病）、克雅氏症 (Creutzfeldt-Jakob Disease, CJD ，一種早老年痴呆病 ) 、致死性家族失眠症 (Fatal Familiar Insomnia, FFI) 和動物的羊瘙癢病 (Scrapie) 、牛海綿狀腦病(Bovine Spongiform Encephalopathy ， BSE 或稱瘋牛病 mad cow disease) 、貓海綿狀腦病 (Feline Spongifoem Encephalopathy ， FSE) 等。

正常的人和動物細胞DNA 中有編碼 PrP 的基因，其表達產物用 PrP c 表示，相對分子量為 33~35kDa 。正常細胞表達的 PrP c 與羊瘙癢病的 PrP sc 為同分異構體， PrP C 與 PrP SC 有相同的胺基酸序列， PrP C 有 43% 的α螺旋和 34% 的β摺疊，而 PrP SC 約有 34% 的α螺旋和 43% 的β摺疊。多個摺疊使 PrP SC 溶解度降低、對蛋白酶的抗性增加。

既然 PrP SC 是一種蛋白質而且不含任何核酸，那么它在人或動物體內又是如何進行複製，如何進行傳播的呢 ? Prusiner 等提出了雜二聚機制假說，既 PrP SC 單分子為感染物，從 PrP C 單體分子慢慢改變構象，形成 PrP SC 單體分子，中間經過 PrP C - PrP SC 雜二聚物，然後再轉變為 PrP SC -PrP C 。在這個過程中，有未知蛋白（ protein X ）可能起著調整 PrP C 轉化或維持 PrP SC 形態的作用。這個二聚物解離又釋放新的 PrP SC ，因此不斷“複製”下去。

擬病毒

20 世紀 80 年代以來，在澳大利亞陸續從絨毛煙、苜蓿、莨菪和地下三葉草上發現了四種新的植物病毒。這些病毒的蛋白質衣殼內都含有兩種 RNA 分子，一種分子量為 1.5 × 10 6 Da 的線狀 RNA 1 ，另一種為分子量約為 10 5 Da 的類似於類病毒的環狀 RNA 2 ，這種 RNA 2 分子被稱為擬病毒 (Virusoid) 。擬病毒有兩種分子結構，一是環狀 RNA 2 ，二是線狀 RNA 3 。 RNA 2 和 RNA 3 是由同一種 RNA 分子所呈現的兩種不同構型，其中 RNA 3 可能是 RNA 2 的前體，即 RNA 2 是通過 RNA 3環化而形成的。

科研價值

類病毒的發現，是 20 世紀下半葉生物學上的重要事件，開闊了病毒學的視野。它為進一步研究植物中可能存在的類病毒病開闢了一個新的方向。

朊病毒的發現在生物學界引起震驚，因為它與公認的“中心法則”即生物遺傳信息流的方向是“ DNA / RNA →蛋白質”的傳統觀念相牴觸。 Prusiner 等人闡明羊瘙癢病的發病機制是由於朊病毒分子構象的改變而致病。這一發現開闢了病因學的一個新領域，可能對其他傳染性海綿狀腦病的發病原理和病因性質，提供一條新的思路，對生物科學的發展具有重大意義。