今天介绍的是卫星因子(Satellites)，这是一种幽灵般的生物。由于它是一种亚病毒，因此我还是称之为幽灵病毒吧。

简介

       卫星因子(Satellites、Satellite RNAs、satRNAs)是一种亚病毒(Subvirus)，依赖于宿主细胞与辅助病毒的共同感染来进行复制。

        卫星因子不编码自身的结构蛋白，而是被辅助病毒编码的蛋白包裹。烟草环斑病毒卫星RNA(STobRV)基因组全长359个核苷酸。

       大多数病毒有能力利用宿主酶或自身的复制机制来独立复制自己的病毒RNA。相比之下，卫星因子完全依赖辅助病毒进行复制。卫星因子和辅助病毒之间催化卫星基因组复制的共生关系也依赖于宿主提供复制酶等组件来进行复制。

      卫星因子的命名法是在宿主病毒名称前加上"sat"。

       卫星样因子类似于卫星因子，因为它们在辅助病毒的帮助下进行复制。然而，它们的不同之处在于，它们可以编码有助于辅助病毒成功的功能；虽然它们有时被认为是辅助病毒的基因组元素，但它们并不总是在辅助病毒中发现。

       1969年，科学家发现了烟草环斑病毒(TobRV)和卫星因子的共生关系。卫星RNA的出现据说来自宿主或其共同感染因子的基因组，以及导致传播的任何载体。

起源

       satRNAs的起源一直是被关注的问题，尽管研究了几十年，但是仍然无法确认其真正来源。目前的研究证据表明satRNAs最有可能来源于寄主植物基因组和辅助病毒基因组。

复制机制

        satRNAs不能进行自我复制，它们需要依靠辅助病毒提供复制酶进行复制。satRNAs由于结构不同因而采用的复制方式也不同。环状及小线状satRNA主要利用滚环复制方式进行复制，之后通过自催化裂解产生子代，如菊黄黄色斑驳病毒(CYMV)的satRNA在复制时单拷贝的线性正义RNA先环化并作为模板合成多拷贝的负链RNA，然后反义RNA通过自催化裂解形成单拷贝反义RNA，随后以其为模板合成正义多拷贝RNA，最后通过自催化裂解产生单拷贝线性正义RNA。而大的satRNAs则利用与辅助病毒相似的复制方式进行复制，如satBaMV的3'和5'端的非编码区(UTR)对其复制是必需的，而satBaMV的3'-UTR结构与竹花叶病毒(BaMV)相似，因而它利用与辅助病毒相似的方式进行复制。

        对大单链satRNAs的复制方式有了更深入的研究后发现，在其依赖于辅助病毒复制的过程中satRNAs会形成多聚体的形式，例如芜蔷皱缩病毒(TCV)、烟草环斑病毒(TobRSV)、黄瓜花叶病毒(CMV)。在对CMVsatRNAQ分离物(Q-satRNA)复制周期的研究中发现没有CMV存在时，Q-satRNA能够与寄主BRP1(BRomodomain containing hostProtein)基因特异性地结合，在其帮助下进入细胞核内并形成多聚体形式的基因组和反义基因组链。这一阶段被称为核相(nuclearphase)，它对于Q-satRNA的复制周期是必须的。在此过程中形成的多聚体具有独特的六核苷酸基序(HeptaNucleotide Motif，HNM)结构，它位于两个单体的连接处，HNM对于Q-satRNA进行有效的复制是必需的。由此推测satRNA可能有两个复制阶段：首先Q-satRNA与BRP1互作，在其帮助下进入细胞核形成多聚体形式的基因组和反义基因组链，接着在单体连接处添加HNM，随后这些satRNA多聚体被运入细胞质内进行下一阶段复制;第二阶段的复制首先合成与HNM互补的反义多聚体，接着辅助病毒复制酶在反义多聚体的3端起始satRNA正义子代的合成，随后连接处的cHNM(complementary HNM)能帮助其终止及重新起始RNA合成，从而产生单体子代。

卫星核酸的应用

        基于satRNAs的载体具有操作简便、在活体内稳定性高和表达水平高的优点，这是因为satRNAs相对较小，对于克隆、测序、基因修饰来说，它们是一个更简单的体系。其次，大部分satRNAs是高度结构化的，因此，与其它基于病毒RNA的载体相比，它们更不容易在活体内被核酸酶降解。虽然有诸多优点，但是目前对satRNAs的应用的例子不多。

植物中表达外源基因的载体

      satBaMVRNA是目前这个应用的唯一例子。SatBaMV是信使类型的satRNA，能够编码一个非编码蛋白P20，它对satBaMV的复制是不重要的。例如，利用氯霉素乙酰转移酶(CAT基因代替P20，在被感染的奎藜(Chenopodiumquinoa)中会导致CAT的高表达，说明satBaMV RNA可以作为有效表达植物外源基因的载体。

功能研究的载体

       基于satBaMV的载体系统被应用于对产生马铃薯X病毒属(Potexvirus)亚基因组RNAs(sgRNAs)启动序列的分析。例如，在P20起始密码子的上游插入类似亚基因组启动子的序列(SGPs)可以增加与BaMVRNA共同侵染的细胞中satBaMVsgRNA的生物合成。

基因沉默的载体

        Liou等将satBaMV构建成双重的基因沉默载体，它能够应用于单子叶植物和双子叶植物，能够在本生烟草(N.benthamiana)和二穗短柄草(Brachypodiumdistachyon)中有效的沉默GFP(Green Fluorescent Protein，绿色荧光蛋白)和PDS(PhytoeneDeSaturase，八氢番茄红素脱氢酶)等内源基因，还能在沉默植物生长育所必需的基因的同时不使植物死亡。贝因迪黄脉花叶病毒(BYMV)是单组分菜豆金色花叶病毒/贝格摩病毒(Begomovirus)的病毒，它携带卫星因子。Jeyabharathy等利用多克隆位点代替卫星因子的BC1ORF,将其改造成为基因沉默的载体。它可以在本生烟草(N.benthamiana)中沉默GFP、PDS等内源基因。

抗病应用

        植物病毒会导致植物上的疾病，对作物的质量和产量造成严重影响，造成巨大的经济损失，而抗病植物的栽培是一个有效抵抗植物病毒的方式。对于抗病转基因植物有三种策略：源于病原物的抵抗、自然诱发的寄主防御调节和对病原物毒力或生理的直接干扰。转基因植物表达减轻症状的satRNAs可以抵抗其辅助病毒的侵染，例如CMV、TobRSV和花生丛簇病毒(GRV)501的satRNA。目前，satRNA转基因植物抵抗辅助病毒侵染的机制还是未知的。在BaMV中分离到的satBaMV分离物BSL6会干扰BaMV基因组RNA的复制，减轻或延迟BaMV造成的症状。将其转入本生烟草(N.benthamiana)中得到的转基因植物可以抵抗BaMV的侵染。其中，无症状的高抗性系转基因本生烟草(N.benthamiana)对病毒RNA和病毒粒子的侵染都有抗性。与有轻微症状的世系相比，在无症状的转基因植物中转基因BSL6的表达水平更高。通过实验发现RNA沉默和先天性免疫两种主要的抗病毒机制不会直接参与转基因satBaMV植物对BaMV干扰。BSL6转基因植物对BaMV侵染的抗性取决于BSL6转基因在转基因世系中的积累水平，这发生在RNA沉默反应和植物先天性免疫之前。植物转基因工程的利用为防治植物病毒病提供了新的手段，转基因植物的种植可以减少农药的使用，减少经济损失，保护环境。