複製
病毒RNA的複製
病毒RNA進入宿主細胞後,還可進行複製,即在RNA指導的RNA聚合酶催化進行RNA合成反應。
RNA複製酶催化的合成反應是以RNA為模板,由5′向3′方向進行RNA鏈的合成。RNA複製酶缺乏校對功能的內切酶活性,因此RNA複製的錯誤率較高,RNA複製酶只是特異地對病毒的RNA起作用,而宿主細胞的RNA一般並不進行複製。
病毒 RNA複製的幾種方式
( 1)含正鏈RNA(+)的病毒(例如,噬菌體Q):(+)RNA充當mRNA,合成蛋白。
即以(+)RNA為模板進行複製合成(-)RNA,再以(-)RNA為模板合成(+)RNA組裝成病毒顆粒。
( 2)含負鏈RNA(-)的病毒(例如狂犬病毒):由(-)RNA合成(+)RNA,再由(+)RNA合成蛋白質、(-)RNA,組裝成病毒。
( 3)含雙鏈RNA的病毒(例如呼腸孤病毒):以(-)RNA為模板合成(+)RNA,以(+)RNA為模板合成(-)RNA和蛋白,組裝病毒顆粒。
( 4)逆轉錄病毒(例如白血病毒):由RNA反轉錄為DNA,以DNA為模板合成RNA,翻譯蛋白質。
RNA的自我複製
進一步的研究還發現一些RNA病毒如R17、f2、MS2等,可以以RNA為模板直接複製新的RNA。這些病毒都屬於最簡單的類型。例如,MS2的RNA只含有大約350個核苷酸,僅編碼三種蛋白質:外殼蛋白,附著蛋白(attachment protein,其功能主要是使病毒能附著於寄主細胞並進入其內部)、RNA複製酶(RNA replicase)的一個亞基(該亞基與寄主細胞的三種蛋白質共同形成RNA複製酶,可以使病毒RNA進行自我複製)。
轉錄
轉錄是以DNA為模板合成RNA的過程,經過轉錄DNA分子中的貯存信息傳遞到RNA分子中,再由mRNA做為模板合成蛋白質分子,轉錄也是從DNA的一個特定位置開始的,以DNA分子中的一條鏈為模板,在RNA聚合酶作用下,以四種單核苷酸為原料,合成方向仍是5'→3',完成RNA的合成。
大腸桿菌的RNA聚合酶由五個亞基構成,α2ββ'構成核心酶,再加上σ因子是全酶。RNA聚合酶識別並特異結合的DNA一段區域叫做啟動子,啟動子的序列中一10區和一35區很保守,決定了啟動子的強度是轉錄正確起點的關鍵,真核生物中位於--20的TATA盒和--70--110區域的元件是控制真核生物RNA的轉錄的關鍵。真核生物的RNA聚合酶有Ⅰ、Ⅱ、ⅢTMtn幾種,它們分別催化rRNA、mRNAt、tRNA Usn RNA、tRNA、以及線粒體RNA的合成。轉錄作用停止於DNA模板的終止信號,蛋白質ρ因子可識別此信號,終止區常常轉錄出一段反向重複序列。
轉錄生成的RNA分子為前體RNA,必須經過必在的加工修飾,才能成為有功能的RNA分子,但真核生物的RNA轉錄後加工修飾比原生物複雜的多。原核生物轉錄生成的mRNA屬於多順反子形式,由於原核生物沒有核膜,轉錄與翻譯的過程沒有明顯的屏障。而真核生物轉錄生成的mRNA為單順反子,而且具有複雜的轉錄加工修飾,包括5’端加幅,3’端加尾,剪下內含子,連線外顯子等等,人們在研究rRNA前體的加工過程中發現了具有催化作用的RNA分子,稱為酶RNA,從而打破了酶的本質是蛋白質的傳統觀念。