类病毒广泛存在

环状RNA是植物类病毒的存在方式，但最近研究发现，这种病毒可能广泛存在于微生物和动物，也就是说是一种更普遍现象，类病毒可以导致植物产生疾病，动物包括人类的某些疾病或许也是这种病毒导致的。如果是这样，那么这将是一种新的医学领域或方向，因为这种类病毒和病毒存在非常大差异，可能需要采用完全不同策略来审视和研究。

‘It’s insane’: New viruslike entities found in human gut microbes | Science | AAAS

当生物学家从植物、动物和微生物中收集和分析大量基因序列时，他们不断遇到惊喜，包括一些可能挑战生命定义的惊喜。本周在预印本中报道的最新消息是一种新的病毒状实体，它栖息在人类口腔和肠道中的细菌中。这些被斯坦福大学的团队称为“方尖碑”，基因组似乎由RNA环组成，属于它们的序列已经在世界各地被发现。

其他科学家对方尖碑的首次亮相感到高兴。“这太疯狂了，”北卡罗来纳大学教堂山分校的细胞和发育生物学家马克·佩弗（Mark Peifer）说。“我们看得越多，我们看到的东西就越疯狂。”

俄亥俄州立大学（Ohio State University）的综合生物学家马修·沙利文（Matthew Sullivan）说，目前尚不清楚方尖碑是否会影响人类健康，但它们可以改变细菌宿主的遗传活性，进而影响人类基因。

大多数人都知道RNA，或核糖核酸，类似是DNA的另一个自我，能将基于DNA的基因中编码的蛋白质制造配方运送到细胞核外的分子“厨房”，将蛋白质的氨基酸串在一起。但有200多种病毒，包括引起流感、埃博拉病毒和COVID-19的病毒，绕过DNA，其基因组仅由RNA组成。它们的基因组包括编码构成病毒外壳的蛋白质和核酶的序列，核酶是让病毒在细胞内复制其原始RNA的酶。

科学家们仍在争论病毒是否还活着——它们不能独立于宿主细胞的分子进行复制——但还有更简单的“生物”。在20世纪初，植物病理学家发现了类病毒，基本上是RNA的传染性环，没有典型的病毒蛋白质外壳。病毒基因组似乎根本不编码任何蛋白质。类病毒引起了人们的极大兴趣，因为它们与植物的基因组相互作用，有时是以毁灭性的方式相互作用——例如，它们会导致马铃薯、菊花和其他作物和花卉发育迟缓和变形。

长期以来，人们一直认为类病毒仅限于植物，但最近有一些证据表明，在动物、细菌和其他生命形式的序列数据库中，存在类病毒样环状RNA基因组。斯坦福大学生物学家安德鲁·菲尔（Andrew Fire）和他的研究生伊万·热卢杰夫（Ivan Zheludev）和他们的同事开发了复杂的软件，以分析生活在人类体内的微生物的活性基因的现有目录，以寻找预测形成圆圈的RNA序列 - 病毒和类病毒中的遗传物质结构。劳伦斯伯克利国家实验室美国能源部联合基因组研究所的计算生物学家西蒙·鲁克斯（Simon Roux）说：“这种方法给我留下了深刻的印象，他在2023年的一篇论文中暗示细菌可能含有类病毒或类似实体。“作者真的很有创意。”

斯坦福大学的搜索产生了近30,000个预测的RNA环，每个环由大约1000个碱基组成，可能代表一个不同的方尖碑。研究小组得出结论，它们不太可能是真正的病毒，因为RNA病毒通常有更多的碱基。但一些方尖碑序列编码参与RNA复制的蛋白质，使它们比标准类病毒更复杂。然而，像类病毒一样，方尖碑似乎并不编码构成外壳的蛋白质。Roux说，需要进一步的工作来了解方尖碑与类病毒和其他类病毒粒子的区别。

在所检查的人类微生物数据库中，方尖碑序列存在于7%的人类肠道细菌和人类口腔中一半的细菌中。来自身体不同部位的微生物中的方尖碑具有独特的序列，Fire及其同事在1月21日发布在bioRxiv上的预印本中报告说。由于方尖碑包含的基因与迄今为止在其他生物中发现的任何基因都不同，因此它们“由一类不同的RNA组成，这些RNA已经在人类和全球微生物组中定植，并且未被注意到，”该团队写道。（Fire和预印本的其他合著者拒绝对他们的工作发表评论。

“我认为这项工作更清楚地表明，我们仍在探索这个病毒宇宙的前沿，”Roux说，他也在寻找新型病毒样实体，并帮助编制了一个超过1500万个相关序列的数据库。

一个大问题是，病毒是从日益复杂的类病毒和方尖碑进化而来的，还是首先出现然后退化成这些更简单的结构。“这是目前这个领域最令人兴奋的部分之一，”Roux说：“我们可以看到地球上病毒长期进化的画面开始慢慢出现。

关于类病毒

类病毒，又称感染性RNA、病原RNA、壳病毒，是一种和病毒（virus）相似的感染性颗粒。类病毒是一类环状闭合的单链RNA分子，分子量约105Da（“真病毒”为106～108Da），含246~401个核苷酸。类病毒仅为裸露的RNA分子，棒状结构，无衣壳蛋白及mRNA活性。为了和病毒加以区分，故命名为类病毒。在天然状态下类病毒RNA以高度碱基配对的棒状结构形式存在。类病毒能耐受紫外线和作用于蛋白质的各种理化因素，如蛋白酶，胰蛋白酶，尿素等都不敏感，不被蛋白酶或脱氧核糖核酸（DNA）酶破坏，但对RNA酶极为敏感。 [1]

类病毒与病毒不同的是，类病毒没有蛋白质外壳，为共价闭合的单链RNA分子，呈棒状结构，这和朊病毒相反，由一些碱基配对的双链区和不配对的单链环状区相间排列而成。1971由美国植物病理学家 Diener及其同事在研究马铃薯纺锤块茎病(potato spindle tuber disease)病原时发现。能侵染高等植物，利用宿主细胞中的酶类进行RNA的自我复制，引起特定症状或引起植株死亡。类病毒的分子量在0.5～1.2×10^5左右。

类病毒是比已知病毒都小的能在宿主细胞内自主复制的病原体之一。它可通过植物表面的机械损伤感染高等植物，并表现出一定的症状，也可以通过花粉和种子垂直传播。已发现的类病毒达40多种，其中多为植物类病毒。植物类病毒能引发多种疾病，例如番茄簇顶病，柑桔裂皮病，黄瓜白果病，椰子死亡病等，危害很大。防治的方法主要选择无感的种子和繁殖体，以及防止机械传播。

20 世纪 70 年代初期，美国植物病理学家 Diener及其同事在研究马铃薯纺锤块茎病(potato spindle tuber disease)病原时，观察到病原无病毒颗粒和抗原性、对酚等有机溶剂不敏感、耐热（70 ℃ ~75 ℃ ）、对高速离心稳定（说明其低分子量）、对 RNA 酶敏感等特点。所有这些特点表明病原并不是病毒，而是一种游离的小分子 RNA。在电镜下可见到这RNA分子呈50nm长的杆状分子，共有359个碱基对，并证实是游离的RNA，为此正式命名为类病毒（Viroid）。它通常在宿主细胞核内，植物表面的机械损伤传染，分子量75000～130000。后又相继在菊花矮缩病（chrysanthemum stunt）、菊花绿斑病（chrysanthenumchlorotic mottle）、柑橘剥皮病（citrusexcortis）等患病植株中分离到低分子量的病原RNA。