第三講 病毒的遺傳變異

1、病毒的一步生長曲線（病毒的一步生長曲線（one-step growth curve） 感染比感染比（multiplicity of infection, MOI）是指在一個系統(tǒng)中感染病毒的細(xì)胞）是指在一個系統(tǒng)中感染病毒的細(xì)胞數(shù)與細(xì)胞總數(shù)之比。數(shù)與細(xì)胞總數(shù)之比。在人工培養(yǎng)的細(xì)胞中，接種高在人工培養(yǎng)的細(xì)胞中，接種高M(jìn)OI的病毒的病毒，使所有細(xì)胞幾乎同時受到病毒感染，如，使所有細(xì)胞幾乎同時受到病毒感染，如分析該培養(yǎng)系統(tǒng)中的單個細(xì)胞，分析該培養(yǎng)系統(tǒng)中的單個細(xì)胞，就可以代表病毒在整個體系中所有細(xì)胞生就可以代表病毒在整個體系中所有細(xì)胞生長的情況。應(yīng)用這一方法，可獲得病毒一長的情況。應(yīng)用這一方法，可獲得病毒

2、一步生長曲線試驗的結(jié)果（圖步生長曲線試驗的結(jié)果（圖22-1），），觀察到病毒具有觀察到病毒具有復(fù)制周期復(fù)制周期（replication cycle）。一個完整的復(fù)制周期包括吸附、）。一個完整的復(fù)制周期包括吸附、穿入與脫殼、生物合成、組裝與釋放等步穿入與脫殼、生物合成、組裝與釋放等步驟。驟。病毒感染細(xì)胞之后的一個短時間內(nèi)，病毒病毒感染細(xì)胞之后的一個短時間內(nèi)，病毒完全消失，甚至在細(xì)胞內(nèi)也找不到傳染性完全消失，甚至在細(xì)胞內(nèi)也找不到傳染性的病毒顆粒，的病毒顆粒，直至感染數(shù)小時后子代病毒出現(xiàn)為止，這直至感染數(shù)小時后子代病毒出現(xiàn)為止，這階段稱為隱蔽期（階段稱為隱蔽期（eclipse period），一），

3、一般持續(xù)般持續(xù)212h。在病毒的遺傳與變異病毒的遺傳與變異lWhat is a gene?lStable source of informationlAbility to replicate accuratelylCapable of change基因基因激活激活轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始翻譯后加工翻譯后加工翻譯翻譯RNADNAPr轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄后加工mRNA降解降解轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化Frederick Griffiths Transformation Experiment - 1928“transforming principle” demonstrated with Streptococcus pneumon

4、iael第一節(jié)第一節(jié) 突變突變l第二節(jié)第二節(jié) 誘變誘變l第三節(jié)第三節(jié) 基因重組基因重組l第四節(jié)第四節(jié) 病毒基因產(chǎn)物間的相互作用病毒基因產(chǎn)物間的相互作用突變?nèi)睋p型干擾缺損型干擾( (defective defective interfering,DIinterfering,DI) )突變株突變株 這是一種缺失突變的產(chǎn)物。自身不能復(fù)制這是一種缺失突變的產(chǎn)物。自身不能復(fù)制, ,只有在只有在親本野生株作為輔助病毒存在時才能復(fù)制親本野生株作為輔助病毒存在時才能復(fù)制, ,但又干但又干擾親本病毒的復(fù)制擾親本病毒的復(fù)制, ,導(dǎo)致后者數(shù)量減少。導(dǎo)致后者數(shù)量減少。含正常的衣殼蛋白質(zhì)含正常的衣殼蛋白質(zhì)只含有正?；?/p>

5、組的只含有正?；蚪M的一部分一部分只能在正常同源病毒同時存在時才能繁殖只能在正常同源病毒同時存在時才能繁殖, ,這時同源病毒成為輔助病毒這時同源病毒成為輔助病毒( (helper helper virus)virus)特異性地干擾同源病毒的繁殖特異性地干擾同源病毒的繁殖, ,經(jīng)連續(xù)傳代經(jīng)連續(xù)傳代后后, ,DIDI顆粒增多顆粒增多突變率和適應(yīng)性誘變誘變1.從生物有機(jī)體基因組中，分離從生物有機(jī)體基因組中，分離出帶有目的基因的出帶有目的基因的DNA片段。片段。2. 將帶有目的基因的外源將帶有目的基因的外源DNA片片段連接到能夠自我復(fù)制的并具有段連接到能夠自我復(fù)制的并具有選擇記號的載體分子上，形成重選

6、擇記號的載體分子上，形成重組組DNA分子。分子。3. 將重組將重組DNA分子轉(zhuǎn)移到適當(dāng)?shù)姆肿愚D(zhuǎn)移到適當(dāng)?shù)氖荏w細(xì)胞（亦稱寄主細(xì)胞）并與受體細(xì)胞（亦稱寄主細(xì)胞）并與之一起增殖。之一起增殖。4. 從大量的細(xì)胞繁殖群體中，篩從大量的細(xì)胞繁殖群體中，篩選出獲得了重組選出獲得了重組DNA分子的受體分子的受體細(xì)胞，并篩選出已經(jīng)得到擴(kuò)增的細(xì)胞，并篩選出已經(jīng)得到擴(kuò)增的目的基因。目的基因。5. 將目的基因克隆到表達(dá)載體上將目的基因克隆到表達(dá)載體上，導(dǎo)入寄主細(xì)胞，使之在新的遺，導(dǎo)入寄主細(xì)胞，使之在新的遺傳背景下實現(xiàn)功能表達(dá)，產(chǎn)生出傳背景下實現(xiàn)功能表達(dá)，產(chǎn)生出人類所需要的物質(zhì)人類所需要的物質(zhì). 基因重組基因重組 將兩

7、個有親緣關(guān)系但生物學(xué)性狀不同的毒將兩個有親緣關(guān)系但生物學(xué)性狀不同的毒株感染同一個宿主細(xì)胞，從而可發(fā)生核酸水平株感染同一個宿主細(xì)胞，從而可發(fā)生核酸水平上的互換，產(chǎn)生兼有兩親本特性的子代，稱為上的互換，產(chǎn)生兼有兩親本特性的子代，稱為重組。重組。一、分子內(nèi)重組一、分子內(nèi)重組l重配重配 大多數(shù)情況下特指基因組分節(jié)段的大多數(shù)情況下特指基因組分節(jié)段的RNA病病毒，砂粒病毒毒，砂粒病毒 雙雙RNA病毒病毒 布尼病毒布尼病毒 正黏病毒正黏病毒 以及呼腸孤病毒。以及呼腸孤病毒。l兩個進(jìn)化相近的毒株感染同一細(xì)胞是，兩者兩個進(jìn)化相近的毒株感染同一細(xì)胞是，兩者 發(fā)生了基因的交換，產(chǎn)生穩(wěn)定或可變的重配發(fā)生了基因的交換，

8、產(chǎn)生穩(wěn)定或可變的重配 毒株。毒株。二、重配二、重配( (reassortmentreassortment) )病毒進(jìn)化的例證病毒進(jìn)化的例證 流感期間 Camp Funston 的緊急軍事醫(yī)院。野生水禽是禽流感病毒的基因庫隨機(jī)突變 基因組節(jié)段交換流感病毒抗原性漂移及轉(zhuǎn)移示意（據(jù)Harper）漂移 轉(zhuǎn)移 轉(zhuǎn)移甲型流感病毒甲型流感病毒傳播的傳播的經(jīng)典模式經(jīng)典模式蛋白蛋白酶酶l紅皇后學(xué)說，來源于來維卡羅所描寫的愛麗絲紅皇后學(xué)說，來源于來維卡羅所描寫的愛麗絲歷險記中紅皇后所說歷險記中紅皇后所說“你必須盡力的不停的跑，你必須盡力的不停的跑，才能保持在原來的地方。才能保持在原來的地方?！?“逆水行舟，不逆水

9、行舟，不進(jìn)則退進(jìn)則退”。指侵?jǐn)_性的寄生物和宿主雙方都必。指侵?jǐn)_性的寄生物和宿主雙方都必須快速變異，以維持存在。須快速變異，以維持存在。一、補(bǔ)償作用（一、補(bǔ)償作用（complementationcomplementation） 是指在感染的細(xì)胞中，病毒蛋白質(zhì)之間由是指在感染的細(xì)胞中，病毒蛋白質(zhì)之間由于相互作用的結(jié)果，拯救了一種或兩種病于相互作用的結(jié)果，拯救了一種或兩種病毒或增加了病毒的產(chǎn)量。毒或增加了病毒的產(chǎn)量。Progeny virus assembled using wt N and wt M proteinsGenomes in progeny are either ts M or ts

10、N 和和（或）（或） 兩種病毒混合感染后，一個病毒的基因兩種病毒混合感染后，一個病毒的基因組偶爾裝入另一病毒的衣殼內(nèi)，或裝入兩組偶爾裝入另一病毒的衣殼內(nèi)，或裝入兩個病毒成分構(gòu)成的衣殼內(nèi)，發(fā)生表型混合。個病毒成分構(gòu)成的衣殼內(nèi)，發(fā)生表型混合。no changes in genomepossibly altered host rangepossibly resistant to antibody neutralization表型混合特點：表型混合特點：n兩株病毒混合感染時，裝配過程發(fā)生錯誤形成兩株病毒混合感染時，裝配過程發(fā)生錯誤形成n主要表現(xiàn)為耐藥性，抗原性等改變，基因并未主要表現(xiàn)為耐藥性，抗原性等改變，基因并未改變，改變的生物學(xué)性狀不能遺傳改變，改變的生物學(xué)性狀不能遺傳指兩種病毒的核酸偶爾混合裝在同一病指兩種病毒的核酸偶爾混合裝在同一病毒衣殼內(nèi)，或兩種病毒的核衣殼偶爾包毒衣殼內(nèi)，或兩種病毒的核衣殼偶爾包在一個囊膜內(nèi)，但它們的核酸都未重組在一個囊膜內(nèi)，但它們的核酸都未重