域 (病毒学)

在病毒学中,()是负责监管病毒分类的国际病毒分类委员会(ICTV)为病毒设立的最高分类等级。病毒被划分为六个域,并根据特定高度保守序列特征进行识别和统一:

  • (简称:A型DNA病毒域) Adnaviria,其中包含具有A型双链 (ds) DNA基因组的古细菌丝状病毒,该基因组编码独特的α螺旋主要衣壳蛋白;
  • 双链脱氧核糖核酸病毒域(简称:双链DNA病毒域)Duplodnaviria,包含编码HK97折叠主要衣壳蛋白的所有dsDNA病毒(单链脱氧核糖核酸病毒);
  • 单链脱氧核糖核酸病毒域(简称:单链DNA病毒域)Monodnaviria,其中包含所有编码的ssDNA病毒(双链脱氧核糖核酸病毒)及其后代;
  • 核糖核酸病毒域(简称:核糖病毒域)Riboviria,其中包含所有编码RNA依赖性RNA聚合酶的RNA病毒和所有编码逆转录酶的病毒;
  • Ribozyviria,其中包含具有环状、负义单链核糖核酸(ssRNA)基因组的丁型肝炎样病毒;
  • 多变DNA病毒域 Varidnaviria,其中包含编码垂直主要衣壳蛋白的所有双链DNA病毒。

病毒域的等级与细胞生命所使用的域等级相对应,但不同之处在于,域中的病毒不一定基于共同血统而拥有共同的祖先,域之间也不一定拥有共同祖先。相反,域会根据病毒随时间推移对高度保守的特定特征进行分组,这些特征可能是在一次或多次事件中获得。因此,每个域代表至少一个病毒诞生的实例。虽然历史上很难确定病毒之间的深层进化关系,但在21世纪,宏基因组学和低温电子显微镜等方法使得此类研究成为可能,从而促成2018年核糖病毒域的建立,2019年三个领域,以及2020年两个领域的建立。

命名
域的名称由描述性的第一部分和后缀-组成,这是病毒域()使用的后缀。 双链DNA病毒域(Duplodnaviria)的第一部分“Duplo”意思是“双倍的”,指的是dsDNA病毒(双链DNA病毒), Monodnaviria(单链DNA病毒域)的第一部分意思是“单个DNA”,指的是ssDNA病毒(单链DNA病毒), Riboviria(核糖病毒域)的第一部分取自核糖核酸 (ribonucleic acid,RNA), Varidnaviria(多变DNA病毒域)的第一部分意思是“各种各样的DNA”。 对于类病毒(viroid),后缀指定为-viroidia,对于卫星类,后缀为 -satellitia


双链DNA病毒域
双链DNA病毒域包含编码具有HK97折叠的主要衣壳蛋白(major capsid protein,MCP)的双链DNA(dsDNA)病毒。该病毒还具有许多其他与衣壳和衣壳组装相关的特征,包括二十面体衣壳形状和一种在组装过程中将病毒DNA包装到衣壳中的终止酶。该病毒包含两类:感染原核生物的有尾噬菌体,被归类为有尾噬菌体目;以及感染动物的疱疹病毒,被归类为疱疹病毒目。 有尾噬菌体在世界各地普遍存在, 在海洋生态学中很重要, 也是许多研究的主题。 已知疱疹病毒可引起多种上皮疾病,包括单纯疱疹、水痘、带状疱疹和卡波西肉瘤。

单链DNA病毒域
单链DNA病毒域包含编码启动的HUH超家族内切酶的单链DNA(ssDNA)病毒,以及所有其他源自此类病毒的病毒。该域的典型成员被称为CRESS-DNA病毒,具有环状ssDNA基因组。具有线性基因组的ssDNA病毒源自它们,而一些具有环状基因组的dsDNA病毒又源自线性ssDNA病毒。 以及双子病毒,它们会感染许多具有重要经济价值的作物。

核糖病毒域
核糖病毒域包含所有编码RNA依赖性RNA聚合酶 (RdRp) 的RNA病毒,属于正RNA病毒界,以及所有逆转录病毒,即所有编码逆转录酶 (RT) 的病毒,属于副RNA病毒界(Pararnavirae)。这些酶在病毒生命周期中至关重要,因为RdRp在转录病毒mRNA时并复制基因组,而RT也复制基因组。

大多数广为人知的病毒性疾病是由核糖病毒域引起的,其中包括流感病毒、人类免疫缺陷病毒、冠状病毒、埃博拉病毒和狂犬病病毒, 逆转录病毒是基因水平转移的主要来源,通过在宿主基因组中内源化来实现,而人类基因组的很大一部分就是由这种病毒DNA组成的。

多变DNA病毒域
Pseudoalteromonas virus PM2)的主要衣壳蛋白带状图,其中两个瑞士卷折叠分别用红色和蓝色表示]]
多变DNA病毒域包含编码具有结构的主要衣壳蛋白(其中瑞士卷折叠垂直于病毒衣壳表面)的DNA病毒。许多成员还具有多种其他共同特征,包括一种具有单个瑞士卷折叠的次要衣壳蛋白、一种在衣壳组装过程中包装基因组的ATP酶以及一种常见的DNA聚合酶。目前已确认两个界:,其成员的MCP具有单个垂直的瑞士卷折叠;以及班福病毒界,其成员的主要衣壳蛋白具有两个垂直的瑞士卷折叠。 大多数已发现的真核生物DNA病毒都属于这一范畴。 多变DNA病毒域中值得注意的致病病毒包括腺病毒、痘病毒和非洲猪瘟病毒。 许多多变DNA病毒都能够内源化,其中一个特殊的例子是噬病毒体,它可以在感染过程中保护宿主免受的侵害。 该域目前包括三个科的病毒:脂毛噬菌体科、古噬菌体科/竿形(杆形)病毒科和,它们均感染超嗜热古菌。腺病毒的核蛋白螺旋由包含两个主要衣壳分子的不对称单元组成,竿形病毒为同源二聚体,脂毛噬菌体科和三层病毒科为旁系同源主要衣壳蛋白的异源二聚体。 (ligamenviral)颗粒的主要衣壳蛋白具有独特的α螺旋折叠,最早在竿形病毒的一个物种岛状硫化叶菌杆状病毒2(Sulfolobus islandicus rod-shaped virus 2,SIRV2)的主要衣壳蛋白中发现。 所有A型DNA病毒域成员都有一个共同的特征:主要衣壳蛋白二聚体与线性双链DNA基因组之间的相互作用使DNA保持A型。因此,病毒粒子中的整个基因组都呈现A型。与双链DNA病毒的另外两个分支(双链DNA病毒域和多变DNA病毒域)中许多结构相关的病毒一样,不同线状病毒纲(tokiviricetes)的病毒衣壳蛋白之间没有可检测到的序列相似性,这表明在病毒圈的这一部分中存在着巨大的、未被描述的病毒多样性。

核酶病毒域
核酶病毒域的特征是存在丁型肝炎属(Deltavirus,德尔塔病毒)类型的基因组和反基因组核酶。其他常见特征包括杆状结构和基因组编码的RNA结合“δ抗原(德尔塔抗原)”。

起源
一般来说,病毒域彼此之间没有基于共同祖先的遗传关系,这与细胞生命的三个域——古菌、细菌和真核生物——不同,它们拥有共同的祖先。同样,每个界内的病毒也不一定源自共同的祖先,因为病毒域是根据高度保守的特征而非共同祖先来分组的,而共同祖先是细胞生命分类学的基础。因此,每个病毒域被认为代表了至少一个病毒的诞生实例。 各域起源:

  • A型DNA病毒域的起源未知,但有人认为A型DNA病毒域可能已经存在很长时间了,因为人们认为它们可能感染了最后的古细菌共同祖先。
  • 单链DNA病毒域是多系的,似乎多次从细菌和古细菌的环状质粒中出现,这些质粒是生活在细菌和古细菌内部并可自我复制的染色体外DNA分子。
  • 核糖病毒域是单系或多系的。副核糖病毒界的逆转录酶很可能是由逆转录转座子(一种通过逆转录进行自我复制的DNA分子)一次性进化而来的。正核糖病毒界的RNA依赖性RNA聚合酶(RdRp)的起源尚不明确,但据信它们起源于编码逆转录酶细菌的,或者早于 LUCA,是古代RNA世界的后代,早于细胞生命的逆转录酶。
  • 核酶病毒域的起源未知。有人提出,它们可能来自(逆转录转座子家族)或具有衣壳蛋白捕获功能的类病毒样元件(即类病毒和卫星)。
  • 多变DNA病毒域是单系或多系的,可能早于LUCA。 班福病毒界很可能来自另一个界,通过两种MCP融合基因,使MCP具有两个而不是一个瑞士卷折叠。瑞士病毒界的单瑞士卷(single jelly roll,SJR)折叠主要衣壳蛋白(major capsid protein,MCP)与一组含有SJR折叠的蛋白质有关,包括和核质蛋白。中的古细菌dsDNA病毒仅含有一个垂直的SJR-MCP,而西班牙盐盒菌病毒目似乎已经将其复制为两个,因此携球古菌病毒科的MCP可能代表了多变DNA病毒域MCP进化史的早期阶段。 分子系统发育分析表明,瑞士病毒界与班福病毒界DJR-MCP的起源无关,它们可能源自保护病毒纲。

虽然各个域通常彼此之间没有亲缘关系,但也有一些例外:

  • 位于双链DNA病毒域短尾噬菌体科病毒编码的DNA聚合酶与多变DNA病毒域的许多成员编码的DNA聚合酶有关。

亚域
在病毒学中,ICTV设立的第二高分类等级是亚域(subrealm),它位于界之下。病毒亚界使用后缀-vira,类病毒亚域使用后缀-viroida,卫星亚域使用后缀-satellitida。亚域之下的等级是界。截至2019年,亚域之下尚无任何分类单元。 双链脱氧核糖核酸病毒域于2019年设立,基于越来越多的证据表明,有尾噬菌体和疱疹病毒具有许多共同特征, 单链脱氧核糖核酸病毒域于2019年成立,当时CRESS-DNA病毒的关系和起源已经得到解决, 而多变脱氧核糖核酸病毒域则是根据成员病毒的共同特征于2019年设立的。

参阅

  • 病毒分类

参考文献
延伸阅读
*

评论 (0)

  • 还没有评论,来抢沙发吧。