由於本科病毒體積很小,多數成員的致病性不明或不引起嚴重疾病,不太引起人們的注意,所以發現較晚。隻有在病毒分離培養技術顯著提高和電子顯微鏡廣泛應用之後,一些病毒學家才偶然地從一些生物材料如繼代細胞係培養物和動物的腫瘤組織中發現了這類病毒,從而找到了為病毒學者們早已預言的最小單股DNA病毒。研究表明,本科病毒在自然界的分布極為廣泛,並與多種疾病有關,從而才開始引起病毒學者的重視。
本科病毒無論從大小和形態上,都與小RNA病毒相似,它們之間的相似形態和不同的核酸類型,恰好互相對應。本科病毒的拉丁語名稱Parvoviridae中的“Parvo”係細小之意。其共同的形態結構特征是:無囊膜,直徑約18~26nm,二十麵體對稱,衣殼約由32個長3~4nm的殼粒構成。病毒粒子在氯化銫溶液中的浮密度較大,為139~142g/cm3。立體對稱的衣殼包圍著一個分子的單股線狀DNA。核酸的分子量為15×106~20×106。堿基中G+C的含量占核酸總量的41%~53%。本科病毒的一個突出特點是對外界因素具有強大的抵抗力,能耐受脂溶劑和較高溫度的處理,而不喪失其感染性。
病毒在細胞核內增殖。某些細小病毒需要有輔助病毒的協助才能增殖,另一些細小病毒雖能自行複製,但需依賴細胞有絲分裂過程中的某些功能。根據病毒的宿主不同,該科分成兩個亞科,即細小病毒亞科(Parvovirinae)和濃病毒亞科(Densovirinae),前者的宿主是脊椎動物,後者的是節肢動物。在國際病毒分類委員會第六次報告中,細小病毒亞科分為細小病毒屬(Parvovrius)、紅病毒屬(Erythrovirus)和依賴病毒屬(Dependovrius),相當於原來的腺病毒伴隨病毒屬)。原來的濃病毒屬提升為濃病毒亞科。細小病毒屬又稱“細小DNA病毒屬”,是本病毒科中最主要的病毒屬,我們將對其重要代表分別予以敘述。而對其餘的病毒屬,則隻扼要介紹如下:依賴病毒屬以腺聯病毒(AAV)1型為代表種,另包括腺聯病毒2型、3型、4型和5型以及雞腺聯病毒、牛腺聯病毒、犬腺聯病毒、馬腺聯病毒和綿羊腺聯病毒。
腺聯病毒是一類缺損病毒,它們的基因組不完備,必須在有輔助病毒——腺病毒與之同時存在的條件下,才能複製出有感染性的後代。本屬病毒的一個顯著特點是其DNA呈互補性,也就是說,在同一種病毒中有的病毒粒子中含有正極性的DNA,有的病毒粒子中含有負極性的DNA,即含有不同極性DNA的病毒粒子同時存在。在DNA提取過程中,不同極性的核酸分子,很容易發生退火,形成互補的雙股DNA。上述特性引起了病毒學者的注意。AAV1、AAV2與人類有關,有的研究者發現30%的兒童含有抗AAV抗體,並常同時發現抗腺病毒的抗體。馬AAV是Dutto1975年從患呼吸道病駒分離獲得的。在比利時,很多牛含有抗牛AAV抗體。犬AAV是從犬肝炎病毒培養物中分離出來的,很多日本犬的血清中含有抗體。禽AAV是從鵪鶉支氣管炎病毒培養物中分離來的。腺聯病毒的致病性,目前尚不清楚。
紅病毒屬 該屬僅有一個成員,即B19病毒(B19V)。B19V是自主複製病毒,與AAV一樣,正、負極性的DNA分子均可以作為病毒的基因組。B19V是人的一種病源,主要引起人的皮疹、慢性溶血性貧血和孕婦流產、死胎。其靶器官是骨髓,主要引起骨髓中的成紅細胞和外周血液中的網織紅細胞的消失。 濃病毒亞科下設三個病毒屬:濃病毒屬(Densovirus)、艾特拉病毒屬(Iteravirrus)和康特拉病毒屬(Contravirus)。該亞科的成員均分離自節肢動物,有6個正式成員和13個暫定成員。病毒均能自我複製,不依靠輔助病毒。其DNA也是互補的,在人工提取過程中能自動形成雙股DNA。
細小病毒的基因組長約5000nt,在線性單鏈DNA(ssDNA)分子的3和5端均有發夾結構。3端的發夾結構長115~116nt,5端的長200~242nt。多數成員的基因組既可是負極性DNA分子,也可是正極性DNA分子,而少部分成員的基因組隻是負極性的DNA分子。基因組有2個主要的ORF:NSORF和SORF,前者的產物為基因複製和轉錄所必需,後者編碼衣殼蛋白。某些病毒還有一些較小的ORF。鼠細小病毒(MMV)的NSORF編碼2種非結構蛋白NS1和NS2,而其SORF則編碼3種結構蛋白VP1~3。VP1和VP2的序列大部分相同,隻是VP1的氨基端多了一部分氨基酸序列,而VP3則是由VP2在蛋白酶作用下裂解而來。其它大部分細小病毒的結構蛋白的合成亦與此相似。
人們提出了許多細小病毒基因組的複製模型。有的模型比較簡單,有的則較為複雜。但不同模型的基本點一致,即先以3端發夾結構的3—OH為引物合成基因組的互補鏈,形成複製型中間體(RF),再通過RF產生子代病毒的基因組。現以AAV為例說明細小病毒的複製過程(圖37-1)。由圖可見AAV的複製過程如下:①基因組的兩端形成發夾結構;②以3端發夾結構的3-OH為引物合成基因組的互補鏈,形成RF分子,該過程由宿主細胞的DNA聚合酶(如α和δ)催化完成;③在圖中箭頭處切斷親代鏈,該過程可能由NS1蛋白催化完成;④以切口處的3-OH為引物,延伸被切斷的親代鏈,這樣親代鏈的3末端即發生了倒置重排;⑤在拓撲異構酶作用下,線性雙鏈分子發生重分異構化,即每條鏈的兩端均形成發夾結構;⑥以一條鏈的3端發夾結構為引物,以另一條鏈為模板合成一個新的RF分子,同時形成一個子代基因組DNA。RF分子進入新一輪的DNA複製,新合成的基因組既可以作為模板複製新的子代基因組,也可被包裝進入衣殼形成子代病毒粒子。從上可以看出AAV的基因有兩個特點:一是互補雙鏈均可作為病毒DNA複製的模板鏈;二是基因組末端的發夾結構發生倒置重排。
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