今天介绍的病毒是最小的RNA病毒——MS2噬菌体(MS2病毒，Bacteriophage MS2，Emesvirus)。

简介

        MS2噬菌体是二十面体的单链正义RNA病毒，可感染大肠杆菌和肠杆菌科的其他成员。MS2噬菌体属于轻巧病毒(Levivirus)家族的成员，其中包括噬菌体f2、噬菌体Qβ、噬菌体R17和噬菌体GA。

病毒历史

       1961年，阿尔文·约翰·克拉克（Alvin John Clark）分离出了MS2，并被认为是一种与噬菌体f2非常相似的含RNA的噬菌体。

       1976年，MS2基因组是第一个完全测序的基因组。这是由Walter Fiers和他的团队在1972年建立的第一个完全测序的基因MS2外壳蛋白的早期里程碑的基础上完成的。这些序列是在RNA水平确定的，而下一个具有里程碑意义的成就是使用DNA确定了1977年噬菌体ΦX174基因组的序列。对MS2基因组进行统计分析的第一步是寻找核苷酸序列中的模式。 确定了几个非编码序列，但是，在本研究（1979年）时，未知模式的功能尚不清楚。

病毒学特征

病毒结构

       通过电子显微镜确定，MS2病毒体（病毒颗粒）的直径约为27nm。它由一个副本的成熟蛋白和180个外壳蛋白（组织成90个二聚体）组成，排列成三角面数T = 3的二十面体，保护了内部的基因组RNA。病毒体的等电点（pI）为3.9。

       外壳蛋白的结构是具有两个α螺旋和一个发夹的五链β折叠。 组装衣壳后，螺旋和发夹面对颗粒的外部，而β-折叠面对内部。

病毒基因组

       MS2基因组是已知的最小基因组之一，由3569个单链RNA核苷酸组成。它仅编码四种蛋白：成熟蛋白（A蛋白），裂解蛋白，外壳蛋白和复制酶蛋白。编码裂解蛋白（lys）的基因与上游基因（cp）的3'末端和下游基因（rep）的5'末端都重叠，并且是重叠基因的第一个已知实例。 正义RNA基因组起信使RNA的作用，并在宿主细胞内被病毒解壳后进行翻译。 尽管这四种蛋白质是由相同的信使/病毒RNA编码的，但它们并非全部以相同的水平表达； 这些蛋白质的表达受翻译和RNA二级结构之间复杂的相互作用调控。

生活周期

       MS2感染带有繁殖力（F）因子的大肠杆菌，该因子使细胞在细菌结合中充当DNA供体。  F质粒上的基因导致F菌毛的产生，该菌毛充当病毒受体。MS2通过其单个成熟蛋白附着在菌毛的侧面。噬菌体RNA进入细菌的确切机制尚不清楚。

        病毒RNA进入细胞后，它就开始起信使RNA的作用，用于生产噬菌体蛋白。 最丰富的蛋白质的基因，外壳蛋白，可以立即被翻译。 复制酶基因的翻译起点通常隐藏在RNA二级结构中，但是当核糖体穿过外壳蛋白基因时可以暂时打开。 一旦产生大量外壳蛋白，复制子翻译也将被关闭。 外壳蛋白二聚体结合并稳定RNA“操纵子发夹”，阻止复制酶的启动。 成熟蛋白基因的起点可在正在复制的RNA中访问，但隐藏在完整的MS2 RNA的RNA二级结构中； 这样可确保每个RNA仅翻译很少量的成熟蛋白。 最后，裂解蛋白基因只能由核糖体起始，核糖体完成了外壳蛋白基因的翻译，并以大约5％的频率“滑回”裂解蛋白基因的起点。

       复制正义MS2基因组需要合成反义互补RNA，然后可以将其用作合成新正义RNA的模板。 与高度相关的噬菌体Qβ的复制相比，对MS2复制的研究还不够深入，部分原因是MS2复制酶很难分离，但可能很相似。

       病毒体的形成被认为是由成熟蛋白与MS2 RNA结合引起的。 实际上，成熟蛋白和RNA的复合物具有传染性。 由外壳蛋白组装的二十面体壳或衣壳可以在没有RNA的情况下发生。 然而，衣壳蛋白的组装是由外壳蛋白二聚体与操纵子发夹结合而形成的，当存在MS2 RNA时，外壳蛋白的组装会在外壳蛋白浓度低得多时发生。

        当积累了足够的裂解蛋白后，细菌就会裂解并释放出新形成的病毒颗粒。 裂解蛋白（L）在细胞质膜上形成孔，导致膜电位损失和细胞壁破裂。已知裂解蛋白通过重要的P330残基与DnaJ结合。L蛋白上的LS二肽基序遍布整个Levivirus属，似乎对裂解活性至关重要，尽管它们的不同位置表明它们已经独立进化。

病毒的应用

       自1998年以来，MS2操作员的发夹和外壳蛋白已发现可用于检测活细胞中的RNA。 目前也正在研究MS2和其他病毒衣壳作为药物递送，肿瘤成像和光收集应用的药物。

        MS2由于其与诺如病毒的结构相似性，其相似的最佳增殖条件以及对人类的非致病性，已被用于疾病传播研究中的诺如病毒的替代品。