[科普中国]-缺损性干扰颗粒

简介

缺损性干扰颗粒(defective interfering particle)简称DI颗粒，是指那些因基因组不完整或者因基因某一点突变而产生的不能正常进行复制的病毒，也称缺陷病毒。缺陷病毒虽然自身不能复制，却可以干扰同源的正常病毒的生活周期，这也是称其为干扰颗粒的原因。

DI颗粒是在病毒增殖的过程中自发产生的。大多数动物病毒在大量增殖的情况下．经多次复制就会产生DI颗粒。DI颗粒因自身基因组缺损而不能复制，但是若有辅助病毒存在则可进行增殖。由于DI颗粒的基因组比同种的正常病毒小，因此它在复制中占据优势，从而会干扰后者的复制。有观点认为这种干扰作用可能与病毒进入持续性感染状态有关．不过DI颗粒不能干扰异种病毒的增殖。

大多数动物病毒能产生缺损性干扰颗粒(DI)。Cole等指出，Polio病毒在高繁殖率的状态下感染细胞连续传16～18代后产生DI颗粒。DI是含缺损的RNA，其丢失了基因组5’—末端所有编码NcVPla的区域，所以，由DI合成蛋白装配的病毒无感染力(无衣壳)，而DI的衣壳是由来自完整病毒基因组所合成的蛋白组装而成。假如用相等数量的完整病毒和DI同时感染细胞，在细胞浆中会出现相等的两类病毒RNA。如果两种RNA装配毒粒的能力一样，生成的衣壳各用一半，故装配成全病毒颗粒的只有1/2，这样等量的两类病毒颗粒同时感染细胞，其子代病毒的量只有完整病毒单独感染所产生子代病毒量的1/41。

缺损病毒从某种意义而言，所有的病毒都是缺损的，因为它们都只能寄生于活细胞内进行复制，然而缺损病毒的复制还需要其他病毒基因组或病毒基因的辅助活性，否则即使在活细胞内也不能复制。不同的缺损病毒的来源和基因组的缺损表现都不相同，而且病毒基因组往往可能因严重缺损而丧失全部生物学功能。有生物活性的缺损病毒包括4类：干扰缺损病毒或称干扰缺损颗粒(defective interfering particle，DI颗粒)、卫星病毒(satellite virus)、条件缺损病毒(conditionally defective virus)和整合的病毒基因组。

干扰缺损颗粒DI颗粒是病毒复制时产生的一类亚基因组的缺失突变体，无论是动物病毒，还是植物病毒或噬菌体在自然感染或实验感染时，都可能产生各自相关的DI颗粒。特别是在感染复数高时，DI颗粒能以较高频率产生。由于DI颗粒基因组有缺损，故不能完成复制循环，而必须依赖于其同源的完全病毒提供其复制必需而又缺失了的基因产物才能复制。同时，由于DI基因组较其完全病毒小，复制更为迅速，在与其完全病毒共感染时更易占据优势，从而干扰其复制。在病毒感染时普遍产生的DI颗粒能污染病毒制备物，并给病毒的生物学活性带来深刻且通常是有害的影响。DI颗粒干扰标准病毒的复制可能是某些病毒分离、培养困难的原因之一，并且它们在机体的病毒持续性感染的形成中也可能起着重要作用。

卫星病毒卫星病毒是寄生于与之无关的辅助病毒的基因产物的病毒。与DI颗粒类似，卫星病毒的基因组是缺损的，它必须依赖于辅助病毒才能复制。与DI颗粒不同的是，它们不是由其辅助病毒的基因缺失产生的，而是存在于自然界中的一类绝对缺损病毒。卫星病毒的形态结构和抗原性都与辅助病毒不同，其基因组与辅助病毒的基因组也很少有同源性。细小病毒科中的腺联病毒(adeno—associated virus，AAV)是一种卫星病毒，这种小型的二十面体病毒含单链DNA基因组。AAV只能在同时有腺病毒或疱疹病毒感染的细胞核内复制，并且它还可干扰腺病毒的复制以及腺病毒引起的细胞转化。若是AAV单独感染细胞，则会导致流产感染发生，并且AAV的基因组整合人宿主细胞DNA中。大肠杆菌噬菌体P4是一种更为复杂的卫星病毒，属肌尾病毒科，若无辅助病毒大肠杆菌噬菌体P2的同时感染，它不能复制产生成熟的噬菌体颗粒。其原因是P4缺乏编码壳体蛋白的结构基因，它必须依赖P2合成的壳体蛋白供其装配成仅有P2壳体大小1/3的P4壳体，这样的壳体适于包装较小的DNA。除腺联病毒和P4噬菌体外，如卫星烟草坏死病毒(satellitetobacco necrosis virus，STNV)这些未归属于相应的病毒科或属的卫星病毒划归在亚病毒因子的卫星病毒之中。

条件缺损病毒条件缺损病毒是一类基因组发生了突变的病毒条件致死突变体病毒条件致死突变体，它们在允许条件下能够正常繁殖，在非允许条件或称限制条件下导致流产感染发生。某些条件缺损病毒也能干扰野生型病毒复制，它们的许多生物学行为与DI颗粒相似。

整合的病毒基因组许多温和噬菌体(temperate phage)和肿瘤病毒感染宿主细胞后，因病毒与细胞的性质，病毒基因组整合于宿主染色体，并随细胞分裂传递给子代细胞，这类感染称之为整合感染。除慢性RNA肿瘤病毒和非缺损的急性RNA肿瘤病毒外，病毒整合感染的细胞没有感染性的病毒产生。只有在一定条件下，整合在宿主染色体的病毒基因组才能转入复制循环，产生有感染性的病毒颗粒2。

干扰现象有些病毒感染宿主细胞后，不一定会引起细胞病变，用显微镜观察不到细胞有病毒感染的痕迹，但一种病毒感染宿主细胞后，可抑制另一种病毒的增殖，这种现象称之为干扰现象(inteference)。如鼻病毒感染的细胞可干扰副流感Ⅰ型病毒的增殖，而不会产生宿主细胞感染流感Ⅰ型病毒后出现的红细胞吸附现象。病毒的干扰现象有助于对那些不引起CPE的病毒的存在与否作出判断。

20世纪初，早在干扰素被发现之前病毒间的干扰现象就已为病毒学家所重视。干扰现象没有特异性，可以发生在异种病毒之间，也可发生在同种异型病毒株之间，甚至同一种病毒的无毒株与有毒株之间、灭活病毒与活病毒之间也可发生干扰现象。干扰现象不仅发生在动物机体身上，在组织培养细胞上也同样发生。但这并不是说任何病毒之间都有干扰现象，例如也有两种病毒感染同一细胞后，病毒在其中的增殖情况宛如单纯病毒感染时那样良好(如牛痘苗病毒与疱疹病毒，麻疹病毒与脊灰病毒)。病毒间的干扰现象在病毒疫苗的制备和预防接种上有重要意义。例如病毒的减毒活疫苗能阻止毒力较强病毒株的感染；机体被毒力较弱的呼吸道病毒感染后，可在一定时间内对另一些病毒不易感。由于病毒间干扰现象的存在，在制备多价病毒疫苗以及免疫接种时就必须考虑到这一问题，以免影响疫苗预防接种的效果。病毒干扰现象的原因可能是多方面的，有可能是首先感染的病毒改变了宿主细胞的表面受体或是代谢途径，使得它们不能为另一病毒所利用。已经证明，在许多病毒一细胞系统中有缺损性干扰颗粒的存在，它们干扰完整病毒的复制。再一个原因就是首先入侵的病毒诱导宿主细胞产生一种活性物质——干扰素，进而抑制了另一种病毒的增殖3。