? ? ? ? 今天介紹的是衛(wèi)星因子(Satellites)，這是一種幽靈般的生物。由于它是一種亞病毒，因此我還是稱之為幽靈病毒吧。

簡介

? ? ? ?衛(wèi)星因子(Satellites、Satellite RNAs、satRNAs)是一種亞病毒(Subvirus)，依賴于宿主細胞與輔助病毒的共同感染來進行復制。

? ? ? ? 衛(wèi)星因子不編碼自身的結(jié)構(gòu)蛋白，而是被輔助病毒編碼的蛋白包裹。煙草環(huán)斑病毒衛(wèi)星RNA(STobRV)基因組全長359個核苷酸。

? ? ? ?大多數(shù)病毒有能力利用宿主酶或自身的復制機制來獨立復制自己的病毒RNA。相比之下，衛(wèi)星因子完全依賴輔助病毒進行復制。衛(wèi)星因子和輔助病毒之間催化衛(wèi)星基因組復制的共生關(guān)系也依賴于宿主提供復制酶等組件來進行復制。

? ? ? 衛(wèi)星因子的命名法是在宿主病毒名稱前加上"sat"。

? ? ? ?衛(wèi)星樣因子類似于衛(wèi)星因子，因為它們在輔助病毒的幫助下進行復制。然而，它們的不同之處在于，它們可以編碼有助于輔助病毒成功的功能；雖然它們有時被認為是輔助病毒的基因組元素，但它們并不總是在輔助病毒中發(fā)現(xiàn)。

? ? ? ?1969年，科學家發(fā)現(xiàn)了煙草環(huán)斑病毒(TobRV)和衛(wèi)星因子的共生關(guān)系。衛(wèi)星RNA的出現(xiàn)據(jù)說來自宿主或其共同感染因子的基因組，以及導致傳播的任何載體。

起源

? ? ? ?satRNAs的起源一直是被關(guān)注的問題，盡管研究了幾十年，但是仍然無法確認其真正來源。目前的研究證據(jù)表明satRNAs最有可能來源于寄主植物基因組和輔助病毒基因組。

復制機制

? ? ? ? satRNAs不能進行自我復制，它們需要依靠輔助病毒提供復制酶進行復制。satRNAs由于結(jié)構(gòu)不同因而采用的復制方式也不同。環(huán)狀及小線狀satRNA主要利用滾環(huán)復制方式進行復制，之后通過自催化裂解產(chǎn)生子代，如菊黃黃色斑駁病毒(CYMV)的satRNA在復制時單拷貝的線性正義RNA先環(huán)化并作為模板合成多拷貝的負鏈RNA，然后反義RNA通過自催化裂解形成單拷貝反義RNA，隨后以其為模板合成正義多拷貝RNA，最后通過自催化裂解產(chǎn)生單拷貝線性正義RNA。而大的satRNAs則利用與輔助病毒相似的復制方式進行復制，如satBaMV的3'和5'端的非編碼區(qū)(UTR)對其復制是必需的，而satBaMV的3'-UTR結(jié)構(gòu)與竹花葉病毒(BaMV)相似，因而它利用與輔助病毒相似的方式進行復制。

? ? ? ? 對大單鏈satRNAs的復制方式有了更深入的研究后發(fā)現(xiàn)，在其依賴于輔助病毒復制的過程中satRNAs會形成多聚體的形式，例如蕪薔皺縮病毒(TCV)、煙草環(huán)斑病毒(TobRSV)、黃瓜花葉病毒(CMV)。在對CMVsatRNAQ分離物(Q-satRNA)復制周期的研究中發(fā)現(xiàn)沒有CMV存在時，Q-satRNA能夠與寄主BRP1(BRomodomain containing hostProtein)基因特異性地結(jié)合，在其幫助下進入細胞核內(nèi)并形成多聚體形式的基因組和反義基因組鏈。這一階段被稱為核相(nuclearphase)，它對于Q-satRNA的復制周期是必須的。在此過程中形成的多聚體具有獨特的六核苷酸基序(HeptaNucleotide Motif，HNM)結(jié)構(gòu)，它位于兩個單體的連接處，HNM對于Q-satRNA進行有效的復制是必需的。由此推測satRNA可能有兩個復制階段：首先Q-satRNA與BRP1互作，在其幫助下進入細胞核形成多聚體形式的基因組和反義基因組鏈，接著在單體連接處添加HNM，隨后這些satRNA多聚體被運入細胞質(zhì)內(nèi)進行下一階段復制;第二階段的復制首先合成與HNM互補的反義多聚體，接著輔助病毒復制酶在反義多聚體的3端起始satRNA正義子代的合成，隨后連接處的cHNM(complementary HNM)能幫助其終止及重新起始RNA合成，從而產(chǎn)生單體子代。

衛(wèi)星核酸的應用

? ? ? ? 基于satRNAs的載體具有操作簡便、在活體內(nèi)穩(wěn)定性高和表達水平高的優(yōu)點，這是因為satRNAs相對較小，對于克隆、測序、基因修飾來說，它們是一個更簡單的體系。其次，大部分satRNAs是高度結(jié)構(gòu)化的，因此，與其它基于病毒RNA的載體相比，它們更不容易在活體內(nèi)被核酸酶降解。雖然有諸多優(yōu)點，但是目前對satRNAs的應用的例子不多。

植物中表達外源基因的載體

? ? ? satBaMVRNA是目前這個應用的唯一例子。SatBaMV是信使類型的satRNA，能夠編碼一個非編碼蛋白P20，它對satBaMV的復制是不重要的。例如，利用氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移酶(CAT基因代替P20，在被感染的奎藜(Chenopodiumquinoa)中會導致CAT的高表達，說明satBaMV RNA可以作為有效表達植物外源基因的載體。

功能研究的載體

? ? ? ?基于satBaMV的載體系統(tǒng)被應用于對產(chǎn)生馬鈴薯X病毒屬(Potexvirus)亞基因組RNAs(sgRNAs)啟動序列的分析。例如，在P20起始密碼子的上游插入類似亞基因組啟動子的序列(SGPs)可以增加與BaMVRNA共同侵染的細胞中satBaMVsgRNA的生物合成。

基因沉默的載體

? ? ? ? Liou等將satBaMV構(gòu)建成雙重的基因沉默載體，它能夠應用于單子葉植物和雙子葉植物，能夠在本生煙草(N.benthamiana)和二穗短柄草(Brachypodiumdistachyon)中有效的沉默GFP(Green Fluorescent Protein，綠色熒光蛋白)和PDS(PhytoeneDeSaturase，八氫番茄紅素脫氫酶)等內(nèi)源基因，還能在沉默植物生長育所必需的基因的同時不使植物死亡。貝因迪黃脈花葉病毒(BYMV)是單組分菜豆金色花葉病毒/貝格摩病毒(Begomovirus)的病毒，它攜帶衛(wèi)星因子。Jeyabharathy等利用多克隆位點代替衛(wèi)星因子的BC1ORF,將其改造成為基因沉默的載體。它可以在本生煙草(N.benthamiana)中沉默GFP、PDS等內(nèi)源基因。

抗病應用

? ? ? ? 植物病毒會導致植物上的疾病，對作物的質(zhì)量和產(chǎn)量造成嚴重影響，造成巨大的經(jīng)濟損失，而抗病植物的栽培是一個有效抵抗植物病毒的方式。對于抗病轉(zhuǎn)基因植物有三種策略：源于病原物的抵抗、自然誘發(fā)的寄主防御調(diào)節(jié)和對病原物毒力或生理的直接干擾。轉(zhuǎn)基因植物表達減輕癥狀的satRNAs可以抵抗其輔助病毒的侵染，例如CMV、TobRSV和花生叢簇病毒(GRV)501的satRNA。目前，satRNA轉(zhuǎn)基因植物抵抗輔助病毒侵染的機制還是未知的。在BaMV中分離到的satBaMV分離物BSL6會干擾BaMV基因組RNA的復制，減輕或延遲BaMV造成的癥狀。將其轉(zhuǎn)入本生煙草(N.benthamiana)中得到的轉(zhuǎn)基因植物可以抵抗BaMV的侵染。其中，無癥狀的高抗性系轉(zhuǎn)基因本生煙草(N.benthamiana)對病毒RNA和病毒粒子的侵染都有抗性。與有輕微癥狀的世系相比，在無癥狀的轉(zhuǎn)基因植物中轉(zhuǎn)基因BSL6的表達水平更高。通過實驗發(fā)現(xiàn)RNA沉默和先天性免疫兩種主要的抗病毒機制不會直接參與轉(zhuǎn)基因satBaMV植物對BaMV干擾。BSL6轉(zhuǎn)基因植物對BaMV侵染的抗性取決于BSL6轉(zhuǎn)基因在轉(zhuǎn)基因世系中的積累水平，這發(fā)生在RNA沉默反應和植物先天性免疫之前。植物轉(zhuǎn)基因工程的利用為防治植物病毒病提供了新的手段，轉(zhuǎn)基因植物的種植可以減少農(nóng)藥的使用，減少經(jīng)濟損失，保護環(huán)境。