反转录病毒科
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中文名称
反转录病毒科
英文名称
Retroviridae
分类类型
科
反转录病毒科的成员
反转录病毒科分为两个亚科7个属。正反转录病毒亚科包括6个属，分别为甲型反转录病毒属、乙型反转录病毒属、丙型反转录病毒属、丁型反转录病毒属、戊型反转录病毒属和慢病毒属。泡沫病毒亚科仅含1个泡沫病毒属。
反转录病毒形态特征
反转录病毒粒子球形，具囊膜，直径80-100nm，糖蛋白表面突起长约8nm。内部的核心球形或20面体，核心中包埋病毒核衣壳。乙型反转录病毒属部分成员粒子和核衣壳是不同心形，属B型病毒形态；还有部分成员具圆柱状核心和低密度表面突起。甲型反转录病毒、丙型反转录病毒、丁型反转录病毒和泡沫病毒粒子和核衣壳是同心球形。慢病毒粒子是杆形或截短圆锥形。 存在两个明显不同的形态发生途径。过去以电镜观察为基础分类的甲型反转录病毒属和丙型反转录病毒属的成员，其不成熟核衣壳在质膜装配，为C型病毒。与此不同，乙型反转录病毒属成员先在细胞质装配成A型病毒颗粒，然后以B型形态（小鼠乳腺瘤病毒）或D型形态（石工-鹿角猴病毒）出芽增殖。
反转录病毒理化特性
反转录病毒粒子在蔗糖中的浮力密度为1.16-1.18g/cm3，在蔗糖中的S20W为600S，对热、去污剂和氯仿敏感。使用蛋白酶可部分去除粒子表面突起。粒子对紫外光（UV）有抗性。 病毒核酸 病毒基因组线形、正义单链RNA，由双倍体组成，每个单体分子的大小为7-11kb，基因组RNA占病毒粒子干重的2%，单体由氢键连接起来。每个RNA单体的3’端多聚腺苷化，5’端有帽子结构。纯化病毒粒子RNA没有感染性。每个单体都与一个特异的tRNA相关联，特异tRNA与RNA近5‘端一个区域碱基配对，这一区域称作引物结合位点。病毒粒子中还发现其它来源与宿主的RNA和小DNA片段。泡沫反转录病毒亚科成员的基因组由dsDNA组成，它是在病毒生命周期晚期反转录产生。DNA的精确结构还没有确定。
反转录病毒蛋白质
反转录病毒粒子干重的60%是蛋白质。两个囊膜蛋白分别为表面蛋白（surface，SU）和跨膜蛋白（transmembrane，TM），由病毒的env基因编码。泡沫反转录病毒亚科一些成员还有第三个囊膜蛋白，称为前导多肽（leader peptide，LP）。3-6个中间的非糖基化结构蛋白由gag基因编码，从N端开始，这些蛋白有：（1）基质蛋白（matrix，MA）；（2）部分病毒中的未知功能蛋白；（3）壳蛋白（capsid protein，CA）；（4）核衣壳（nucleocapside，NC）。MA蛋白经常与甘氨酸N端共价连接的豆蔻基部分酰基化。其它蛋白还有蛋白酶（PR）、反转录酶（RT）和整合酶（IN）。一些病毒中出现dUTPase（DU）。泡沫反转录病毒亚科成员仅编码一个Gag蛋白，该蛋白在约一半的C末端切割。丁型反转录病毒属、戊型反转录病毒属、慢病毒属和泡沫病毒属中的复杂病毒还编码非结构蛋白。这些病毒中许多编码转录反式活化子，它们需要LTR启动子的表达。
反转录病毒脂肪
反转录病毒粒子干重的35%为脂肪，它们来源于宿主细胞质膜。 碳水化合物 病毒粒子重量的3%是碳水化合物，根据病毒不同，碳水化合物的含量有变化。至少一个SU，但囊膜两面的蛋白通常都被糖基化。来源于宿主的糖脂也在病毒囊膜中发现。
反转录病毒基因组组成和复制
反转录病毒粒子携带双拷贝基因组。感染性病毒主要有4个编码粒子蛋白的基因，其顺序为：5’-gag-pro- pol-env-3’，一些反转录病毒还有编码非结构蛋白的基因，其编码的蛋白对调节基因表达和调控病毒复制有重要意义。病毒携带的其它细胞源序列对病理发生重要，这些细胞序列是插入整个反转录病毒基因组中（如RSV），或者是缺失病毒序列的替换形式（如MSV）。这样的缺失使病毒复制缺陷，但依靠非转化的辅助病毒可产生具感染性的子代。在许多情况下，来源于细胞的序列与一个病毒结构基因形成融合基因，然后翻译成嵌合蛋白（如gag-onc蛋白）。 所有反转录病毒RNA的结构组成大致相似，一般由gag、pol和env 3个基本基因构成，HTLV除了包含这3个基本基因外，还具有另一个长开放阅读框LORF，称为PX区。PX位于env基因和3’端长末端重复序列LTR之间，包含rex和tax基因，分别编码调节蛋白，其功能与HIV的rev和tat基因编码的产物相类似。rex编码蛋白与原病毒DNA转录后的拼接调节有关，tax编码蛋白可以反式激活病毒基因和T细胞基因的表达。 gag基因区主要编码核心蛋白，它们也是一组特异性抗原。首先gag基因的全长mRAN编码一种前体蛋白经过切割依次产生基质（MP）、衣壳蛋白（CA）、核酸结合蛋白（NC）。pol基因区编码蛋白初产物经病毒蛋白酶切割产生氨基端和羧基端两部分，其氨基端部分为反转录酶（RT），羧基端部分为整合酶（IN）。pol基因编码的反转录酶还具有RNase H的活性。在gag和pol基因之间还存在一个pro基因，它编码蛋白酶，专门负责对gag和pol基因编码的前体蛋白进行切割。env基因区编码两种包膜糖蛋白，一种是分子量较大的外膜糖蛋白（surface protein，SU），另一种是小分子量的跨膜糖蛋白（transmembrane protein, TM），这两种包膜蛋白决定着病毒感染的宿主范围，并能诱导机体产生免疫应答。 病毒侵入由粒子糖蛋白与宿主细胞表面的特异受体相互作用介导，这种相互作用产生病毒囊膜和细胞质膜的融合，病毒粒子直接进行细胞内化，或随后进行细胞内化。细胞受体是细胞表面蛋白，已鉴定的有四种。第一种受体CD4是HIV的受体蛋白，它是一个类似于免疫球蛋白的分子，其中具有跨膜区。第二和第三种受体是MLV和GALV的受体，它们参与小分子的转移，其中有一个具多哥跨膜区的复合结构。第四个受体是ALV受体，它是一个具单一跨膜区的小分子，与低密度脂蛋白细胞受体远源亲缘。 病毒复制开始以tRNA的3’末端为引物，用反转录酶将病毒RNA反转录成负链cDNA转录本，起始的短序列转移，通过RNA的双倍体末端序列的功能，从基因组的3’端进一步合成cDNA。cDNA的合成涉及伴随的病毒RNA消化（RT蛋白的RNase H活性），这种水解产物作为病毒RNA在负链cDNA转录本上合成的引物。在它的最后形式中，由病毒基因组而来的双链DNA转录本含有长末端重复序列（LTRs），LTRs由病毒RNA 3’末端（U3）和5’末端（U5）侧翼序列组成，它们位于病毒基因组的两端附近。由于病毒复制过程中RT从一个RNA模板上转移到另一个模板上，病毒复制有产生高重组率的特征。 反转录病毒DNA整合到宿主基因组DNA形成原病毒（provirus），这需要通过整合酶机制。病毒DNA加入细胞DNA中，需要从线形病毒DNA的末端去除两个碱基，在整合位点产生一个细胞序列的短双倍体。病毒DNA能在细胞基因组的许多位点整合，但一个序列一旦整合，便不能在相同细胞中进一步转位。原病毒整合图与非整合的线形病毒DNA共同存在，整合核能是病毒复制前所必需的。 整合的原病毒使用细胞RNA聚合酶II转录成病毒粒子RNA和对病毒LTRs信号响应的mRNA。在一些病毒属中，转录也由病毒转录活化子调节。一个组成整个基因组的mRNA作为gag、pro和pol基因翻译，这样形成多蛋白前体，经过切割分别产生结构蛋白、蛋白酶、RT和IN。一个较小的mRNA由基因组5’末端拼接到基因组5’末端的序列组成，其中包括env基因和U3、R区，它被翻译成囊膜蛋白前体。在含有附加基因的病毒中，产生另一种mRNA拼接形式，但所有mRNA都在5’端具有共有序列。在感染性反转录病毒中，绝大多数原始翻译产物都是多聚蛋白，它们需要经蛋白酶切割才具有功能，gag、pro和pol的产物都是由一系列原始翻译产物产生。对于pro和pol而言，翻译涉及核糖体移框、在gag-pro上的通读或跨越pro-pol边界的通读，从而绕过翻译末端信号。 核衣壳的装配在细胞质膜进行，或作为细胞质内颗粒装配，病毒粒子通过出芽机制释放，内部蛋白的修饰与粒子成熟同时进行，或者在粒子成熟后进行。
反转录病毒抗原特性
反转录病毒蛋白具有型特异性和组特异性决定子。一些囊膜糖蛋白的型决定子涉及病毒中和介导的抗体。组特异性决定子在一个血清组的成员中共有，也可能在一个特定属的不同血清组成员中具有，在不同属中没有发现交叉反应。 生物学特性 反转录病毒作为脊椎动物的外源侵染因子广泛分布，有时，由感染生物细胞产生的原病毒也可以作为宿主基因遗传，它们在脊椎动物中广泛发生。反转录病毒与多种多样的疾病相关联，这些疾病包括恶性的白血病、淋巴瘤、肉瘤、其它中胚层肿瘤、乳腺癌肿、肝和肾癌肿、免疫缺陷、自动免疫、低运动神经元病、和其它几种涉及组织伤害的急性疾病。一些反转录病毒不是病原。反转录病毒通过多种途径进行水平传播，这些途径包括血液、唾液、性接触等。病毒的垂直传播通过直接感染发育的胚胎，或者通过奶或围产途径。内源反转录病毒能通过原病毒遗传。
