病毒的分類基礎以及目前最常用的病毒分類系統

2020-12-03 聽科學說

病毒是小專性細胞內寄生蟲,包含一個RNA或DNA基因組以及被基因組編碼的蛋白質外殼。病毒從結構簡單小巧的細小病毒和小核糖核酸病毒大而複雜的痘病毒和皰疹病毒。

感染人類的病毒是目前分為21個家庭,只有一小部分的病毒的宿主範圍從脊椎動物原生動物和植物對細菌和真菌。

病毒分類的基礎:

病毒粒子的形態,包括大小、形狀、對稱類型、存在或不存在粒子,以及膜的存在或不存在。病毒基因組的屬性,包括類型的核酸(DNA或RNA),基因組的鹼基的大小(kb),單雙鏈,是否線性或圓形(正、負,還是都有),片段的數量和大小,核苷酸序列,G + C含量,存在特殊功能(重複元素、異構化、5′端帽,5′末端共價連接蛋白質、3′末端poly (A))。基因組組織和複製,包括基因順序、開放閱讀框的數量和位置、複製策略(轉錄、翻譯模式)和細胞位置(蛋白質積累、病毒粒子組裝、病毒粒子釋放)。病毒蛋白性質,包括結構蛋白和非結構蛋白的數量、大小、功能活性、胺基酸序列、修飾(糖基化、磷酸化、肉豆芽化)、特殊功能活性(轉錄酶、逆轉錄酶、神經氨酸苷酶、融合活性)。抗原的特點。病毒粒子的物理化學性質,包括分子質量、浮力密度、pH穩定性、熱穩定性,以及對物理和化學試劑,特別是醚和洗滌劑的敏感性。生物學特性,包括自然宿主範圍、傳播方式、媒介關係、致病性、組織特性和病理學。

依據遺傳物質的特性分類

病毒是小型的非活體寄生蟲,不能在宿主細胞外複製。病毒由基因信息組成——DNA或RNA——被蛋白質包裹。它們被分為DNA病毒和RNA病毒。核酸可為單鏈或雙鏈、環狀或線狀、分段或未分段。DNA病毒,顧名思義,DNA病毒利用DNA作為遺傳物質。

DNA病毒的一些常見例子是細小病毒、乳頭瘤病毒和皰疹病毒。

DNA病毒可以感染人和動物,範圍從引起良性症狀到造成非常嚴重的健康問題。

RNA病毒,以RNA為遺傳物質的病毒稱為RNA病毒。

輪狀病毒、脊髓灰質炎病毒、黃熱病病毒、登革熱病毒、C肝病毒、麻疹病毒、狂犬病病毒、流感病毒和伊波拉病毒都是RNA病毒。

DNA-RNA病毒

被稱為白血病病毒和勞斯病毒的RNA腫瘤病毒通常同時含有DNA和RNA作為遺傳物質。

巴爾的摩Baltimore的分類

最常用的病毒分類系統是由諾貝爾獎獲得者生物學家David Baltimore在20世紀70年代早期開發的。除了上述形態學和遺傳學上的差異外,巴爾的摩分類法還根據病毒複製周期中信使RNA的產生方式對病毒進行分類。

第一組病毒的基因組包含雙鏈DNA (dsDNA)。它們的信使RNA是通過轉錄產生的,其方式與細胞DNA非常相似。

第二組病毒的基因組是單鏈DNA (ssDNA)。在轉錄成mRNA之前,它們將單鏈基因組轉化為dsDNA中間產物。

第三類病毒使用dsRNA作為它們的基因組。這些鏈被分開,其中一個鏈被用作模板,利用病毒編碼的RNA依賴RNA聚合酶來生成mRNA。

IV組病毒的基因組以ssRNA為正極性。正極性意味著基因組RNA可以直接作為信使RNA。dsRNA的中間體稱為複製中間體,是在複製基因組RNA的過程中產生的。多個負極性的全長RNA鏈(與正鏈基因組RNA互補)由這些中間產物形成,這些中間產物可作為生產正極性RNA的模板,包括全長基因組RNA和較短的病毒mRNA。

V組病毒含有負極性的ssRNA基因組,這意味著它們的序列與mRNA互補。與IV類病毒一樣,dsRNA中間體用於複製基因組並產生信使rna。在這種情況下,負鏈基因組可以直接轉化為mRNA。此外,全長正RNA鏈是作為模板生產的負鏈基因組。

VI類病毒有二倍體(兩個拷貝)ssRNA基因組,必須使用逆轉錄酶將其轉化為dsDNA;然後,dsDNA被運送到宿主細胞的細胞核並插入宿主基因組。然後,mRNA可以通過整合到宿主基因組中的病毒DNA轉錄而產生。

第VII類病毒有部分dsDNA基因組,並產生作為信使rna的ssRNA中間體,但也通過逆轉錄酶轉化回dsDNA基因組,這是基因組複製所必需的。

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