? ? ? ?今天介紹的病毒是最小的RNA病毒——MS2噬菌體(MS2病毒，Bacteriophage MS2，Emesvirus)。

簡介

? ? ? ? MS2噬菌體是二十面體的單鏈正義RNA病毒，可感染大腸桿菌和腸桿菌科的其他成員。MS2噬菌體屬于輕巧病毒(Levivirus)家族的成員，其中包括噬菌體f2、噬菌體Qβ、噬菌體R17和噬菌體GA。

病毒歷史

? ? ? ?1961年，阿爾文·約翰·克拉克（Alvin John Clark）分離出了MS2，并被認(rèn)為是一種與噬菌體f2非常相似的含RNA的噬菌體。

? ? ? ?1976年，MS2基因組是第一個(gè)完全測序的基因組。這是由Walter Fiers和他的團(tuán)隊(duì)在1972年建立的第一個(gè)完全測序的基因MS2外殼蛋白的早期里程碑的基礎(chǔ)上完成的。這些序列是在RNA水平確定的，而下一個(gè)具有里程碑意義的成就是使用DNA確定了1977年噬菌體ΦX174基因組的序列。對MS2基因組進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的第一步是尋找核苷酸序列中的模式。 確定了幾個(gè)非編碼序列，但是，在本研究（1979年）時(shí)，未知模式的功能尚不清楚。

病毒學(xué)特征

病毒結(jié)構(gòu)

? ? ???通過電子顯微鏡確定，MS2病毒體（病毒顆粒）的直徑約為27nm。它由一個(gè)副本的成熟蛋白和180個(gè)外殼蛋白（組織成90個(gè)二聚體）組成，排列成三角面數(shù)T = 3的二十面體，保護(hù)了內(nèi)部的基因組RNA。病毒體的等電點(diǎn)（pI）為3.9。

? ? ? ?外殼蛋白的結(jié)構(gòu)是具有兩個(gè)α螺旋和一個(gè)發(fā)夾的五鏈β折疊。 組裝衣殼后，螺旋和發(fā)夾面對顆粒的外部，而β-折疊面對內(nèi)部。

病毒基因組

? ? ? ?MS2基因組是已知的最小基因組之一，由3569個(gè)單鏈RNA核苷酸組成。它僅編碼四種蛋白：成熟蛋白（A蛋白），裂解蛋白，外殼蛋白和復(fù)制酶蛋白。編碼裂解蛋白（lys）的基因與上游基因（cp）的3'末端和下游基因（rep）的5'末端都重疊，并且是重疊基因的第一個(gè)已知實(shí)例。 正義RNA基因組起信使RNA的作用，并在宿主細(xì)胞內(nèi)被病毒解殼后進(jìn)行翻譯。 盡管這四種蛋白質(zhì)是由相同的信使/病毒RNA編碼的，但它們并非全部以相同的水平表達(dá)； 這些蛋白質(zhì)的表達(dá)受翻譯和RNA二級結(jié)構(gòu)之間復(fù)雜的相互作用調(diào)控。

生活周期

? ? ? ?MS2感染帶有繁殖力（F）因子的大腸桿菌，該因子使細(xì)胞在細(xì)菌結(jié)合中充當(dāng)DNA供體。? F質(zhì)粒上的基因?qū)е翭菌毛的產(chǎn)生，該菌毛充當(dāng)病毒受體。MS2通過其單個(gè)成熟蛋白附著在菌毛的側(cè)面。噬菌體RNA進(jìn)入細(xì)菌的確切機(jī)制尚不清楚。

? ? ? ? 病毒RNA進(jìn)入細(xì)胞后，它就開始起信使RNA的作用，用于生產(chǎn)噬菌體蛋白。 最豐富的蛋白質(zhì)的基因，外殼蛋白，可以立即被翻譯。 復(fù)制酶基因的翻譯起點(diǎn)通常隱藏在RNA二級結(jié)構(gòu)中，但是當(dāng)核糖體穿過外殼蛋白基因時(shí)可以暫時(shí)打開。 一旦產(chǎn)生大量外殼蛋白，復(fù)制子翻譯也將被關(guān)閉。 外殼蛋白二聚體結(jié)合并穩(wěn)定RNA“操縱子發(fā)夾”，阻止復(fù)制酶的啟動。 成熟蛋白基因的起點(diǎn)可在正在復(fù)制的RNA中訪問，但隱藏在完整的MS2 RNA的RNA二級結(jié)構(gòu)中； 這樣可確保每個(gè)RNA僅翻譯很少量的成熟蛋白。 最后，裂解蛋白基因只能由核糖體起始，核糖體完成了外殼蛋白基因的翻譯，并以大約5％的頻率“滑回”裂解蛋白基因的起點(diǎn)。

? ? ? ?復(fù)制正義MS2基因組需要合成反義互補(bǔ)RNA，然后可以將其用作合成新正義RNA的模板。 與高度相關(guān)的噬菌體Qβ的復(fù)制相比，對MS2復(fù)制的研究還不夠深入，部分原因是MS2復(fù)制酶很難分離，但可能很相似。

? ? ? ?病毒體的形成被認(rèn)為是由成熟蛋白與MS2 RNA結(jié)合引起的。 實(shí)際上，成熟蛋白和RNA的復(fù)合物具有傳染性。 由外殼蛋白組裝的二十面體殼或衣殼可以在沒有RNA的情況下發(fā)生。 然而，衣殼蛋白的組裝是由外殼蛋白二聚體與操縱子發(fā)夾結(jié)合而形成的，當(dāng)存在MS2 RNA時(shí)，外殼蛋白的組裝會在外殼蛋白濃度低得多時(shí)發(fā)生。

? ? ? ? 當(dāng)積累了足夠的裂解蛋白后，細(xì)菌就會裂解并釋放出新形成的病毒顆粒。 裂解蛋白（L）在細(xì)胞質(zhì)膜上形成孔，導(dǎo)致膜電位損失和細(xì)胞壁破裂。已知裂解蛋白通過重要的P330殘基與DnaJ結(jié)合。L蛋白上的LS二肽基序遍布整個(gè)Levivirus屬，似乎對裂解活性至關(guān)重要，盡管它們的不同位置表明它們已經(jīng)獨(dú)立進(jìn)化。

病毒的應(yīng)用

? ? ? ?自1998年以來，MS2操作員的發(fā)夾和外殼蛋白已發(fā)現(xiàn)可用于檢測活細(xì)胞中的RNA。 目前也正在研究MS2和其他病毒衣殼作為藥物遞送，腫瘤成像和光收集應(yīng)用的藥物。

? ? ? ? MS2由于其與諾如病毒的結(jié)構(gòu)相似性，其相似的最佳增殖條件以及對人類的非致病性，已被用于疾病傳播研究中的諾如病毒的替代品。