分子生物学

整合(Integration) or 环化(circulation)
整合
整合酶
5. Transcription
From provirus to RNA
Poly (A)
U3携带一个启动子。多数情况下，只有左边LTR 的启动子具有活性，负责前病毒的起始转录
LTR同样可携带一个增强子 polyA主要生成位点位于右边LTR的R与U5的交界 处
Retrovirus/retroposon Reverse transcriptase Endogenous/Integration Open reading frame
siRNA miRNA piRNA
特点 产生 功能
特点
逆转录病毒 序列
逆转座子 逆转录酶
逆转录—— 整合
in E.coli
主要途径
repeats (δ) at each end
2 mRNA of Ty: 2 开放阅读框(Open reading frame, ORF) TyA: DNA结合蛋白; TyB: 具有RTase, protease, integrase活性
病毒样 颗粒
病毒样颗粒(Virus-like particle, VLP)
Transducing virus 携带癌基因(v-onc gene) 癌基因(v-onc gene)来自于宿主细 胞(host cell)的原 癌基因(c-onc gene)
7. 逆转座子Retroposon
LTR逆转座子:
1.也称为病毒超家族(viral superfamily) 2.序列组成和转座机制类似于逆转录病毒 3.失去感染性
Copia
序列特点: ~5kb; direct terminal repeat of 276 bp; 5 bp generated when integrated
阅读框: gag, pol: 4227 bp; 缺少env
Non-LTR逆转座子
LINES(long interspersed elements) Transcripted by RNA Pol II 数量: 2~5万/cell 序列特点: ~6.5 kb, 末端没有LTR 编码产物: RTase, endo-nuclease 哺乳细胞中最常见的成员：L1
逆转录酶 (Reverse transcriptase)： 是一种依赖RNA 的DNA 聚合酶，能 够以单链RNA为模板合成双链DNA
逆转座子(Retroposon)
以RNA 为中间体进行转座的转座子， 它能够通过DNA转录为RNA后，再 经逆转录成为DNA并插入到基因组 的新位点上
2. Genome structure
Non-LTR逆转座子
也称为LINEs(long interspersed elements)
非自主元件SINEs (short interspersed elements)
也称为Non-viral superfamily
比较：
Ty (transposon yeast)
2类: Ty1,2,4,5 & Ty3 序列特点: ~ 6.3kb; ~330bp direct
2.细胞基因组序列有时会与逆转录病毒序列发生 重组，并可以与逆转录病毒序列一起进行转座
3.改变被感染细胞的一些特性
3种形式
U: unique to each end of the viral RNA U5 (unique to the 5’ end); U3 (unique to the 3’ end). R: 位于retroviral RNA末端的重复序列.
LINES的转座 机制
SINES
SINES (short interspersed elements)
Transcripted by RNA pol III e.g.Alu family
Alu family
~300,000个/基因组 序列特点: ~300 bp, 含有Alu I位点， 序列相似于7sL RNA (signal-recognition
末端结构：R-U5 和 U3-R.
长末端重复序列 (Long terminal repeat, LTR)
U3 R U5 5‘
UTR NNTGNN... NNACNN...
TGNN... ACNN...
U3 R U5 3‘
UTR
...NNCANN ...NNGTNN
..NNCA ..NNGT
3 forms
of retrovirus
P11/NC，P9 SU/Gp90
Gp45/TM
Viral RNA genome
P26/CA
SU=Gp90: surface TM=Gp45: transmembrane MA: matrix CA=p26: capsid NC: nucleocapsid
Membrane Integrase
NMD NSD NGD
全长RNA ds-DNA RTase 活性 Integrase (TyB products) Core protein from TyA
No env , 不能包装.
Ty功能：
transposition activity “Dead Ty” Provide
target for transposition
P15/MA
Protease RTase
90-120 nm
Two RNA
5’ cap and 3’ end
来源于宿主的tRNA
dimer linkage structure
包装相关位点：“Psi” (y) or “E”
DNA合成
整合
Transcription
包装
Cell
包装过程
2 RNAs in 1 virus 2 个不同但相似的viruses 感染 1 个细
host-cell RNA polymerase II
6. 转导病毒 Transducing virus
缺陷型病毒
缺陷型病毒
转导病毒(Transducing virus):携带有部分宿主 DNA片段的病毒变种。
如：逆转录病毒 vs 真核细胞 噬菌体 vs E. coli.
1.几乎所有的转导病毒都是复制缺陷型病毒
From RNA to ssDNA, from ssDNA to dsDNA
逆转录病毒在在DNA合成过程中可以更改模板。 使得病毒的遗传信息有可能发生重组，这种逆转 录病毒的基因重组方式叫做Copy choice
4. 整合 (Integration)
From linear DNA to provirus
3. 逆转录 (Reverse transcription)
From RNA to DNA
David Baltimore
Reverse Transcriptase
逆转录酶活性: RNA to DNA DNA指导的DNA聚合酶活性: DNA to DNA RNase H 活性: 降解RNA-DNA杂交分子 中的RNA
Retrovirus (逆转录病毒) and retroposons (逆转座子)
1. 基本概念 逆转录(Reverse transcription): 也 称为反转录，是在逆转录酶作用下， 以RNA为模板合成DNA的过程。
逆转录是产生逆转录病毒和逆转座子 的共同机制。
逆转录病毒(Retrovirus)：又称反转 录病毒，是RNA病毒的一种，以单 链RNA为遗传物质，通过一个双链 DNA中间体进行复制。
编码复制有关的蛋白的基因，已经在与宿主DNA 序列进行交换之后丢失 通常情况下，转导病毒自身不能完成复制 野生型病毒可帮助转导病毒进行复制
劳式肉瘤病毒(RSV)例外
2.转导病毒可能会改变被感染细胞的表型 携带有通过基因重组所获得的细胞内基因
Transducing virus and helper virus
particle，SRP)
两端都是短的同向重复序列
LINEs和SINEs属于非编码的中等重复序列， 在动物基因组中占有很大的比例
SINEs在有活性的LINEs的帮助下进行转座
LINEs 由RNA 聚合酶Ⅱ转录，SINEs由RNA 聚合酶Ⅲ转录
已加工假基因(processed pseudogene)是通过逆转录产生的
胞 = 杂合 virus
Retrovirus生 活史包含一个 类似于转座的
过程
Cell

后果
1.内源性的 (Endogenous)前病毒成为了宿主遗 传物质的一部分
前病毒 (Provirus)：插入到宿主基因组中，代表 着逆转录病毒基因组的DNA序列.
后果
1.内源性的 (Endogenous)前病毒成为了宿主遗 传物质的一部分
依赖于脱腺苷酸 化的mRNA降解
正常转录物 的降解途径
不依赖脱腺苷酸化的由脱 帽反应引发的mRNA降解
次要途径 核酸内切酶介导的mRNA降解 组蛋白mRNA的降解 miRNA介导的mRNA降解
异常转录物的 细胞核RNA监督系统
降解途径
(RNA监督
细胞质RNA
(surveillance) 监督系统
系统)