经典的多瘤病毒——SV40
今天介绍的病毒是SV40——她是多瘤病毒的代表。
简介


SV40是猴空泡病毒40(Simian Vacuolating Virus 40)或猴病毒40(Simian Virus 40)的缩写,这是一种在猴子和人类中均有发现的多瘤病毒。与其他多瘤病毒一样,SV40是一种DNA病毒,有可能导致动物肿瘤,但最常以潜伏感染的形式持续存在。SV40作为一种模型真核病毒已被广泛研究,导致在真核DNA复制和转录方面的许多早期发现。
病毒历史

SV40最早由BenSweet和MauriceHilleman于1960年发现,当时他们发现美国有10-30%的脊髓灰质炎疫苗被SV40污染。1962年,BerniceEddy描述了SV40致癌功能,在用SV40感染的猴子细胞接种的仓鼠中诱导肉瘤和室管膜瘤。1978年,美国耶鲁大学的Weissman以及比利时根特大学的Fiers及其团队对完整的病毒基因组进行了测序。
人类疾病
SV40可能导致人类癌症的假设一直是一个特别有争议的研究领域。目前尚不清楚SV40是否对导致肿瘤有任何作用。由于这些不确定性,学术界意见仍然存在分歧,一些人认为这一假设不受数据支持,而另一些人则认为某些癌症可能涉及SV40。美国国家癌症研究所在2004年宣布,虽然SV40在某些动物模型中确实会导致癌症,但“已经积累了大量流行病学证据表明SV40可能不会导致人类癌症”。该公告基于两项研究。这份2004年的公告与美国国家科学院免疫安全审查委员会2002年进行的一项研究形成对比,该委员会指出,“该委员会得出的结论是,生物学证据是适度的,表明在自然条件下接触SV40可能导致人类癌症。”
p53损伤和致癌性

SV40可能与石棉共同致癌,导致间皮瘤。该机制可能涉及通过SV40大T抗原和SV40小T抗原抑制人类肿瘤抑制因子p53的转录特性。肿瘤抑制因子p53负责在细胞受损时启动细胞凋亡或细胞周期停滞。突变的p53基因可能会导致不受控制的细胞增殖,从而导致肿瘤。
脊髓灰质炎病毒疫苗污染
1955年至1961年间在美国生产的一些疫苗被发现受到来自生长培养基和原始种子菌株的SV40的污染。尽管SV40已被广泛研究,但人口水平研究并未显示因接触而导致癌症发病率增加的广泛证据。35年的随访没有发现与SV40相关的过多癌症。
病毒学特征


SV40由一个无包膜的二十面体病毒粒子组成,带有一个封闭的环状双链DNA基因组5.2kb。病毒粒子通过病毒粒子糖蛋白VP1粘附到MHCI类的细胞表面受体。渗透到细胞中是通过小窝囊泡。在细胞核内,细胞RNA聚合酶II起到促进早期基因表达的作用。这导致剪接成两个片段的mRNA。由此产生小T抗原和大T抗原。大T抗原有两个功能:5%进入质细胞膜,95%返回细胞核。一旦进入细胞核,大T抗原就会结合三个病毒DNA位点,I、II和III。位点I和II的结合自动调节早期RNA合成。与位点II的结合发生在每个细胞周期中。结合位点I在复制起点启动DNA复制。早期转录产生两个都是经过剪切的19sRNA。晚期转录提供了更长的16秒,用于合成主要的病毒衣壳蛋白VP1;以及较小的19s,它通过泄漏扫描提供VP2和VP3。所有蛋白质,除了5%的大T外,都返回细胞核,因为病毒颗粒的组装发生在那里。据报道,一种推定的晚期蛋白VP4可作为病毒孔蛋白促进病毒颗粒的释放并导致细胞裂解;然而,VP4的存在和作用一直存在争议。
多重激活
SV40能够进行多重激活(MR)。MR是两个或多个包含致命损伤的病毒基因组在受感染细胞内相互作用以形成可行病毒基因组的过程。Yamamato和Shimojo观察到当SV40病毒粒子被紫外线照射并允许多次感染宿主细胞时发生MR。Hall研究了当SV40病毒体暴露于DNA交联剂4,5',8-trimethylpsoralen时的MR。在只有一个病毒颗粒进入每个宿主细胞的条件下,大约有一个DNA交联对病毒是致命的,并且无法修复。相反,当多个病毒基因组感染宿主细胞时,补骨脂素诱导的DNA交联得到修复;也就是说,MR发生了。Hall建议通过重组修复来修复具有交联DNA的病毒粒子。米科德等人观察不同病毒中MR的许多例子,并认为MR是一种常见的性互动形式,它提供了基因组损伤的重组修复的优势。
转录
SV40的早期启动子包含三个元件:TATA框位于转录起始位点上游约20个碱基对处。21个碱基对重复包含6个GC框,是决定转录方向的位点。此外,72个碱基对重复是转录增强子。当SP1蛋白与21个碱基对重复序列相互作用时,它会结合前三个或最后三个GC框。结合前三个启动早期表达,结合后三个启动晚期表达。72个碱基对重复的功能是增加稳定RNA的数量和提高合成速度。这是通过与AP-1转录因子结合(二聚化)以产生3'多聚腺苷酸化和5'加帽的初级转录物来完成的。
其他动物体内的SV40
感染SV40的恒河猴中无症状,在野外的许多猕猴种群中都发现了这种病毒,在那里它很少引起疾病。然而,在免疫缺陷的猴子中——例如,由于感染了猴免疫缺陷病毒(SIV)——SV40的作用很像人类JC和BK多瘤病毒,导致肾脏疾病,有时还会导致类似于进行性多灶性白质脑病的脱髓鞘疾病。在其他物种中,特别是仓鼠,SV40会导致多种肿瘤,通常是肉瘤。在大鼠中,使用致癌SV40大T抗原建立原始神经外胚层肿瘤和髓母细胞瘤的脑肿瘤模型。
病毒繁殖和改变细胞功能的分子机制以前是未知的,对SV40的研究极大地增加了生物学家对基因表达和细胞生长调控的理解。
SV40启动子
由于SV40的早期启动子除了具有转录功能外,还含有一个DNA复制起点(SV40 Ori)。因此,在可以表达SV40大T抗原的细胞,例如293T细胞(人造癌细胞)内,含有SV40启动子的质粒可以迅速扩增。这是非常重要的,因为哺乳动物细胞转染步骤非常繁琐。