[科普中國(guó)]-衛(wèi)星RNA

定義

衛(wèi)星RNA是一類小的非編碼RNA，基因組大小為200-1500nt，通常不編碼蛋白，完全依賴于輔助病毒來(lái)完成復(fù)制、包被、移動(dòng)和傳播，且和其輔助病毒的基因組不存在序列同源性。部分衛(wèi)星RNA可以影響輔助病毒在寄主植物上誘發(fā)的癥狀，多數(shù)為減輕，少數(shù)會(huì)加重寄主癥狀。傳統(tǒng)理論認(rèn)為衛(wèi)星RNA是通過(guò)與輔助病毒競(jìng)爭(zhēng)復(fù)制酶，減少了輔助病毒的復(fù)制，從而減輕了寄主癥狀。1

特點(diǎn)Schneider（1969年）在煙草環(huán)斑病毒中首次發(fā)現(xiàn)了衛(wèi)星RNA，他們通常有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1、多個(gè)衛(wèi)星RNA分子可與輔助病毒基因組存在于同一衣殼中。

2、對(duì)宿主植物無(wú)獨(dú)立的侵染性。

3、其復(fù)制和包裝全部依賴于輔助病毒而后者不依賴于前者。

4、不具有mRNA活性。

5、與輔助病毒的RNA無(wú)同源性。

6、能干擾輔助病毒的復(fù)制從而降低其增殖量。

7、可改變輔助病毒所引起的植物病害程度和癥狀。

8、它對(duì)輔助病毒侵染宿主不是必要條件。1

衛(wèi)星RNA的重組在一些動(dòng)物病毒中，存在著基因組之間的重組現(xiàn)象。發(fā)生重組的RNA可能具有同源性，也可能沒(méi)有同源性。前一種情況下，交換重組的RNA發(fā)生在兩者之中的相同位置而不會(huì)改變通讀框架ORF；后一種情況下，交換重組的位置不確定，因而會(huì)影響到ORF。到目前為止，在植物病毒中，僅證明雀麥花葉病毒BMV存在著RNA基因組重組現(xiàn)象。

TCV是單股正鏈RNA病毒，TCV不同于其它動(dòng)物和植物病毒之處在于它支持三種不同類型的線狀小分子RNA的復(fù)制：（a）衛(wèi)星RNA；（b）缺損干擾RNA來(lái)源于輔助病毒的序列；（3）嵌合RNA，其5’端為衛(wèi)星RNA序列，3端則為缺損干擾RNA的序列。TCV衛(wèi)星RNA也有一個(gè)小家族，衛(wèi)星RNA-D(非毒性，194堿基)，衛(wèi)星RNA-F (非毒性，231堿基)，而衛(wèi)星RNA-C (356堿基)是一個(gè)毒性衛(wèi)星RNA，與輔助病毒共同接種則引起許多不同種類的寄主產(chǎn)生嚴(yán)重癥狀。其5’端功能區(qū)與非毒性衛(wèi)星RNA相似，3’端功能區(qū)則與TCV基因組3’末端類似，利用RNA-F與RNA-C構(gòu)建嵌合衛(wèi)星RNA的研究表明，3’端區(qū)決定衛(wèi)星RNA毒性，尤其是集 中在衛(wèi)星RNA同源區(qū)的AGCAGC重復(fù)序列處的小區(qū)域?qū)πl(wèi)星RNA的侵染性有關(guān)鍵作用。通 過(guò)對(duì)TCV相關(guān)衛(wèi)星RNA及缺損干擾RNA（DIRNA）的研究，認(rèn)為衛(wèi)星RNA-C具有衛(wèi)星RNA -D、F和DIRNA雙重性質(zhì)的衛(wèi)星RNA。在實(shí)驗(yàn)中，給植物同時(shí)接種TCV衛(wèi)星RNA-D及在5’端區(qū)有致死突變的RNA-C體外轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物時(shí)，發(fā)生衛(wèi)星RNA因重組而使毒性恢復(fù)的現(xiàn)象，這 種毒性恢復(fù)了的衛(wèi)星RNA5’端與衛(wèi)星RNA-D5’端相同，3’端與衛(wèi)星RNA-C3’端相同。有學(xué)者分析了17個(gè)重組分子接頭處的序列，發(fā)現(xiàn)這些序列是特異的，這是由于植物體內(nèi)發(fā)生 的不等交換導(dǎo)致短序列的重復(fù)而形成的。30 %的衛(wèi)星RNA重組體在交換位點(diǎn)處發(fā)生非模板 編碼的核苷酸插入。有學(xué)者提出一種解釋重組衛(wèi)星RNA形成的模型，設(shè)想存在一種復(fù)制酶 , 該酶具有模板選擇功能，可以在TCV正鏈及與病毒相關(guān)的RNA合成過(guò)程中識(shí)別特定的起始信號(hào)并與之相結(jié)合，開(kāi)始復(fù)制，然后新合成的鏈與酶不解離，在復(fù)制一段或全長(zhǎng)之后，從原 模板脫落下來(lái)，重新選擇模板繼續(xù)合成。因此，當(dāng)酶先識(shí)別RNA-D上的原始位點(diǎn)，依模板合成一部或全長(zhǎng)分子后，酶連同新生鏈與模板鏈解離，然后識(shí)別RNA-C上起始位點(diǎn)并結(jié)合，繼續(xù)合成，這樣便可以形成重組衛(wèi)星RNA，同樣，也解釋了DIRNA及衛(wèi)星RNA-DI多聚體的形成。2

衛(wèi)星RNA的加工在具侵染性小分子RNAs的復(fù)制機(jī)制中，RNA的加工最令學(xué)者們興趣，即是在多聚體形式與相關(guān)的線狀和環(huán)狀單體之間的切割與連接過(guò)程。1986年有學(xué)者發(fā)現(xiàn)煙草環(huán)斑病毒ToRSV與衛(wèi)星RNA 正鏈二聚體在接點(diǎn)處自我切割，產(chǎn)生具有感染性的線狀單休。隨后，又發(fā)現(xiàn)包含有ASBV的正鏈與負(fù)鏈的二聚體的體外轉(zhuǎn)錄休能夠在特殊位點(diǎn)自我切割，產(chǎn)生正鏈與負(fù)鏈的線狀單體。利用煙草環(huán)斑病毒衛(wèi)星RNA的體外轉(zhuǎn)錄體也取得同樣的結(jié)果。這些自我切割反應(yīng) 由二價(jià)金屬離子催化并產(chǎn)生5’-OH與2’，3’-環(huán)化磷酸二酯末端。證明包含有LTSV衛(wèi)星RNA部分序列的正性與負(fù)鏈RNA體外轉(zhuǎn)錄體能夠在加熱(80℃)變性條件下自我切割。通過(guò)對(duì)切點(diǎn) 附近的序列進(jìn)行比較、分析與排列，提出了存在于RNA分子內(nèi)在的自我切割的活性位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)模式，即一種所謂的“錘頭”結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)包括一個(gè)幾乎完全相同的17個(gè)高度深守核苷酸序列，與此相連的是三個(gè)堿基配對(duì)組成的莖（Stem）與Loop結(jié)構(gòu)，整個(gè)構(gòu)像看起來(lái)像一個(gè)錘頭。這一錘頭結(jié)構(gòu)對(duì)于有效的自我切割是必需的，它是切割活性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。據(jù)推測(cè)，在體外，在某些因子的作用下，非活性的多聚體便形成具有活性的“錘頭”結(jié)構(gòu)而表現(xiàn)出自我切割功能。此后，又進(jìn)一步證明了由5個(gè)左右的核苷酸構(gòu)成的“錘頭”狀活性結(jié)構(gòu)能夠充分完成LTSV擬病毒RNA的自我切割。2