中文名稱
反轉錄病毒科
英文名稱
Retroviridae
分類類型
科
反轉錄病毒科的成員
反轉錄病毒科分爲兩個亞科7個屬。正反轉錄病毒亞科包括6個屬，分別爲甲型反轉錄病毒屬、乙型反轉錄病毒屬、丙型反轉錄病毒屬、丁型反轉錄病毒屬、戊型反轉錄病毒屬和慢病毒屬。泡沫病毒亞科僅含1個泡沫病毒屬。
反轉錄病毒形態特徵
反轉錄病毒粒子球形，具囊膜，直徑80-100nm，糖蛋白表面突起長約8nm。內部的核心球形或20面體，核心中包埋病毒核衣殼。乙型反轉錄病毒屬部分成員粒子和核衣殼是不同心形，屬B型病毒形態；還有部分成員具圓柱狀核心和低密度表面突起。甲型反轉錄病毒、丙型反轉錄病毒、丁型反轉錄病毒和泡沫病毒粒子和核衣殼是同心球形。慢病毒粒子是杆形或截短圓錐形。 存在兩個明顯不同的形態發生途徑。過去以電鏡觀察爲基礎分類的甲型反轉錄病毒屬和丙型反轉錄病毒屬的成員，其不成熟核衣殼在質膜裝配，爲C型病毒。與此不同，乙型反轉錄病毒屬成員先在細胞質裝配成A型病毒顆粒，然後以B型形態（小鼠乳腺瘤病毒）或D型形態（石工-鹿角猴病毒）出芽增殖。
反轉錄病毒理化特性
反轉錄病毒粒子在蔗糖中的浮力密度爲1.16-1.18g/cm3，在蔗糖中的S20W爲600S，對熱、去污劑和氯仿敏感。使用蛋白酶可部分去除粒子表面突起。粒子對紫外光（UV）有抗性。 病毒核酸 病毒基因組線形、正義單鏈RNA，由雙倍體組成，每個單體分子的大小爲7-11kb，基因組RNA佔病毒粒子乾重的2%，單體由氫鍵連接起來。每個RNA單體的3’端多聚腺苷化，5’端有帽子結構。純化病毒粒子RNA沒有感染性。每個單體都與一個特異的tRNA相關聯，特異tRNA與RNA近5‘端一個區域鹼基配對，這一區域稱作引物結合位點。病毒粒子中還發現其它來源與宿主的RNA和小DNA片段。泡沫反轉錄病毒亞科成員的基因組由dsDNA組成，它是在病毒生命週期晚期反轉錄產生。DNA的精確結構還沒有確定。
反轉錄病毒蛋白質
反轉錄病毒粒子乾重的60%是蛋白質。兩個囊膜蛋白分別爲表面蛋白（surface，SU）和跨膜蛋白（transmembrane，TM），由病毒的env基因編碼。泡沫反轉錄病毒亞科一些成員還有第三個囊膜蛋白，稱爲前導多肽（leader peptide，LP）。3-6箇中間的非糖基化結構蛋白由gag基因編碼，從N端開始，這些蛋白有：（1）基質蛋白（matrix，MA）；（2）部分病毒中的未知功能蛋白；（3）殼蛋白（capsid protein，CA）；（4）核衣殼（nucleocapside，NC）。MA蛋白經常與甘氨酸N端共價連接的豆蔻基部分酰基化。其它蛋白還有蛋白酶（PR）、反轉錄酶（RT）和整合酶（IN）。一些病毒中出現dUTPase（DU）。泡沫反轉錄病毒亞科成員僅編碼一個Gag蛋白，該蛋白在約一半的C末端切割。丁型反轉錄病毒屬、戊型反轉錄病毒屬、慢病毒屬和泡沫病毒屬中的複雜病毒還編碼非結構蛋白。這些病毒中許多編碼轉錄反式活化子，它們需要LTR啓動子的表達。
反轉錄病毒脂肪
反轉錄病毒粒子乾重的35%爲脂肪，它們來源於宿主細胞質膜。 碳水化合物 病毒粒子重量的3%是碳水化合物，根據病毒不同，碳水化合物的含量有變化。至少一個SU，但囊膜兩面的蛋白通常都被糖基化。來源於宿主的糖脂也在病毒囊膜中發現。
反轉錄病毒基因組組成和複製
反轉錄病毒粒子攜帶雙拷貝基因組。感染性病毒主要有4個編碼粒子蛋白的基因，其順序爲：5’-gag-pro- pol-env-3’，一些反轉錄病毒還有編碼非結構蛋白的基因，其編碼的蛋白對調節基因表達和調控病毒複製有重要意義。病毒攜帶的其它細胞源序列對病理髮生重要，這些細胞序列是插入整個反轉錄病毒基因組中（如RSV），或者是缺失病毒序列的替換形式（如MSV）。這樣的缺失使病毒複製缺陷，但依靠非轉化的輔助病毒可產生具感染性的子代。在許多情況下，來源於細胞的序列與一個病毒結構基因形成融合基因，然後翻譯成嵌合蛋白（如gag-onc蛋白）。 所有反轉錄病毒RNA的結構組成大致相似，一般由gag、pol和env 3個基本基因構成，HTLV除了包含這3個基本基因外，還具有另一個長開放閱讀框LORF，稱爲PX區。PX位於env基因和3’端長末端重複序列LTR之間，包含rex和tax基因，分別編碼調節蛋白，其功能與HIV的rev和tat基因編碼的產物相類似。rex編碼蛋白與原病毒DNA轉錄後的拼接調節有關，tax編碼蛋白可以反式激活病毒基因和T細胞基因的表達。 gag基因區主要編碼核心蛋白，它們也是一組特異性抗原。首先gag基因的全長mRAN編碼一種前體蛋白經過切割依次產生基質（MP）、衣殼蛋白（CA）、核酸結合蛋白（NC）。pol基因區編碼蛋白初產物經病毒蛋白酶切割產生氨基端和羧基端兩部分，其氨基端部分爲反轉錄酶（RT），羧基端部分爲整合酶（IN）。pol基因編碼的反轉錄酶還具有RNase H的活性。在gag和pol基因之間還存在一個pro基因，它編碼蛋白酶，專門負責對gag和pol基因編碼的前體蛋白進行切割。env基因區編碼兩種包膜糖蛋白，一種是分子量較大的外膜糖蛋白（surface protein，SU），另一種是小分子量的跨膜糖蛋白（transmembrane protein, TM），這兩種包膜蛋白決定着病毒感染的宿主範圍，並能誘導機體產生免疫應答。 病毒侵入由粒子糖蛋白與宿主細胞表面的特異受體相互作用介導，這種相互作用產生病毒囊膜和細胞質膜的融合，病毒粒子直接進行細胞內化，或隨後進行細胞內化。細胞受體是細胞表面蛋白，已鑑定的有四種。第一種受體CD4是HIV的受體蛋白，它是一個類似於免疫球蛋白的分子，其中具有跨膜區。第二和第三種受體是MLV和GALV的受體，它們參與小分子的轉移，其中有一個具多哥跨膜區的複合結構。第四個受體是ALV受體，它是一個具單一跨膜區的小分子，與低密度脂蛋白細胞受體遠源親緣。 病毒複製開始以tRNA的3’末端爲引物，用反轉錄酶將病毒RNA反轉錄成負鏈cDNA轉錄本，起始的短序列轉移，通過RNA的雙倍體末端序列的功能，從基因組的3’端進一步合成cDNA。cDNA的合成涉及伴隨的病毒RNA消化（RT蛋白的RNase H活性），這種水解產物作爲病毒RNA在負鏈cDNA轉錄本上合成的引物。在它的最後形式中，由病毒基因組而來的雙鏈DNA轉錄本含有長末端重複序列（LTRs），LTRs由病毒RNA 3’末端（U3）和5’末端（U5）側翼序列組成，它們位於病毒基因組的兩端附近。由於病毒複製過程中RT從一個RNA模板上轉移到另一個模板上，病毒複製有產生高重組率的特徵。 反轉錄病毒DNA整合到宿主基因組DNA形成原病毒（provirus），這需要通過整合酶機制。病毒DNA加入細胞DNA中，需要從線形病毒DNA的末端去除兩個鹼基，在整合位點產生一個細胞序列的短雙倍體。病毒DNA能在細胞基因組的許多位點整合，但一個序列一旦整合，便不能在相同細胞中進一步轉位。原病毒整合圖與非整合的線形病毒DNA共同存在，整合核能是病毒複製前所必需的。 整合的原病毒使用細胞RNA聚合酶II轉錄成病毒粒子RNA和對病毒LTRs信號響應的mRNA。在一些病毒屬中，轉錄也由病毒轉錄活化子調節。一個組成整個基因組的mRNA作爲gag、pro和pol基因翻譯，這樣形成多蛋白前體，經過切割分別產生結構蛋白、蛋白酶、RT和IN。一個較小的mRNA由基因組5’末端拼接到基因組5’末端的序列組成，其中包括env基因和U3、R區，它被翻譯成囊膜蛋白前體。在含有附加基因的病毒中，產生另一種mRNA拼接形式，但所有mRNA都在5’端具有共有序列。在感染性反轉錄病毒中，絕大多數原始翻譯產物都是多聚蛋白，它們需要經蛋白酶切割才具有功能，gag、pro和pol的產物都是由一系列原始翻譯產物產生。對於pro和pol而言，翻譯涉及核糖體移框、在gag-pro上的通讀或跨越pro-pol邊界的通讀，從而繞過翻譯末端信號。 核衣殼的裝配在細胞質膜進行，或作爲細胞質內顆粒裝配，病毒粒子通過出芽機制釋放，內部蛋白的修飾與粒子成熟同時進行，或者在粒子成熟後進行。
反轉錄病毒抗原特性
反轉錄病毒蛋白具有型特異性和組特異性決定子。一些囊膜糖蛋白的型決定子涉及病毒中和介導的抗體。組特異性決定子在一個血清組的成員中共有，也可能在一個特定屬的不同血清組成員中具有，在不同屬中沒有發現交叉反應。 生物學特性 反轉錄病毒作爲脊椎動物的外源侵染因子廣泛分佈，有時，由感染生物細胞產生的原病毒也可以作爲宿主基因遺傳，它們在脊椎動物中廣泛發生。反轉錄病毒與多種多樣的疾病相關聯，這些疾病包括惡性的白血病、淋巴瘤、肉瘤、其它中胚層腫瘤、乳腺癌腫、肝和腎癌腫、免疫缺陷、自動免疫、低運動神經元病、和其它幾種涉及組織傷害的急性疾病。一些反轉錄病毒不是病原。反轉錄病毒通過多種途徑進行水平傳播，這些途徑包括血液、唾液、性接觸等。病毒的垂直傳播通過直接感染髮育的胚胎，或者通過奶或圍產途徑。內源反轉錄病毒能通過原病毒遺傳。