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杆状病毒-教学
艾滋病的概述
参考文献 曾毅：爱滋病的流行趋势、研究进展及遏制策略 联合国2008全球艾滋病流行状况报告，中国感染人数上 升 医学、营养药膳学：营养干预可明显延缓艾滋病发病 艾滋病的感染治疗和预防 解析艾滋病"获得性免疫缺陷综合症"： 艾滋病检测中心文献 艾滋病检测中心 中医治疗艾滋病 洁爱网
微生物教研组 郑方亮
杆状病毒简介
杆状病毒是节肢动物的病源病毒，其天 然宿主主要是鳞翅目、膜翅目和双翅目的 昆虫， 还有少数杆状病毒可以感染甲壳纲 的节肢动物，目前已从超过800种昆虫体内 分类鉴定出了600多种杆状病毒。
棉铃虫
棉铃虫单粒包埋核型多角体病毒 （Helicoverpa armigera singlenucleocapsid nucleopolyhedrovirus， HaSNPV ）
杆状病毒其它功能基因
杆状病毒基因表达的时序性
杆状病毒基因的表达具有时序性，据此可以将杆状 病毒的基因分为两大类，即早期基因（early genes）和晚 期基因（late genes）。早期基因是指表达发生在病毒 DNA复制之前的基因，它又可细分为极早期基因 （immediate early genes）和早滞期基因（delayed early genes），或叫β-时相基因（β-phase genes）。晚期基因 是指那些在病毒DNA复制开始或之后才表达的基因，又 可分为晚期基因（late genes）和极晚期基因（very late genes）。杆状病毒基因表达的这种时序性调节可用级联 调节模型（regulatory cascade model）进行解释，因为目 前大多数证据表明，病毒基因的时序表达是通过时序之前 的一组病毒基因的表达产物，直接地或间接地反式激活 （trans-activeate）其时序之后的一组病毒基因的转录，因 而调节主要发生在转录水平上。
４．钱晖刘继林黄诒森， 生命的化学， 2001年21卷2期，134—136．
５．Ｃａｒｔｅｎ Ｗ， Ｋｌｅｎｋ Ｈ Ｄ． Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｉｎｆｌｕｅｎｚａ ｖｉｒｕｓ ｐａ ｔｈｏｇｅｎｉｃｉｔｙ．Ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，１９ ９９，７（３）：９９－１００
杆状病毒
杆状病毒杀虫剂的缺点
毒性小，见效慢 杀虫谱窄 生产困难 稳定性差 持续能力差 注册困难
杆状病毒表达系统
LacZ:: attTn7
卡那霉素
Mini-F 复制子
外源基因
病变、外源基因表达
健康细胞
杆状病毒表达系统的优点
超强启动子：杆状病毒ph和p10基因是两种超量表达的基 因，其中ph基因的表达产物在病毒感染的晚期可达到细胞 蛋白质总量的25%-50%。 杆状病毒表达系统具有蛋白质的修饰功能， 经杆状病毒 表达系统所产生的蛋白质， 比原核系统所表达的蛋白质 更能保证其生物活性，这是因为昆虫细胞具有大部分哺乳 动物细胞所具有的翻译后修饰功能，例如磷酸化、乙酰化 和胺酰化等；只是在糖基化途径上昆虫细胞与哺乳动物细 胞有所差别，目前也可以通过构建表达特殊糖基化酶的转 基因细胞系来克服这一缺点； 杆状病毒是无脊椎动物病毒， 对人畜无害， 其生产相当 安全； 可以表达多价蛋白。目前昆虫细胞/杆状病毒系统已经成 为真核外源基因表达的最常用工具之一。
BV通ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ内吞进入细胞
1.病毒粒子联结到宿主细胞受体 2.宿主细胞质膜的内陷 3.含有病毒粒子的内吞泡的形成 4.内吞体的酸化 5.病毒囊膜融合蛋白的活化 6.病毒囊膜与内吞体膜的融合 7.病毒核衣壳向蛋白质的释放
杆状病毒基因组
杆状病毒的基因分类
杆状病毒的结构蛋白基因
与病毒的转录和复制相关的基因
早期时相向晚期基因表达 的过渡
杆状病毒早期基因表达时相向 晚期基因表达时相过渡的特征是病 毒DNA的复制，病毒诱导的RNA聚 合酶的活化及宿主转录的明显抑制。
晚期基因的表达
杆状病毒感染晚期时相最为显著 的特征是晚期基因的转录。晚期基因 产物分为两类
病毒粒子结构蛋白 病毒释放相关蛋白
杆状病毒分子生物学研究的 实践意义
杆状病毒的分类
NPV Nucleopholyhedrovirus 核型多角体病毒属
MNPV SNPV
Baculoviridae 杆状病毒科
GV Granulovirus 颗粒体病毒属
组I
NPV Baculoviridae
AcMNPV OpMNPV BmMNPV
LdMNPV 组 II SeMNPV HaSNPV
病毒基因表达
早期基因的表达 早期时相向晚期基因表达的过渡 晚期基因的表达
早期基因的表达
早期基因的转录是由宿主RNA聚合酶Ⅱ 介导的。早期基因迅速表达以满足病毒复制 周期所需条件：
控制宿主细胞的代谢机器 为病毒DNA复制提供必需条件 突破或阻断宿主细胞防御机制 提供下一时相病毒基因表达所需基因产物
GV
杆状病毒的结构
出芽型病毒粒子 Budded virus (BV)
BV Specific Components GP64 (F protein) FGF P6.9 VP39 VP80 P78/83 FP25K VP91 VP1054 BV/ODV-C42 BV/ODV-E26 Vlf-1 PCNA Polyhedrin PEP Occlusion body
包涵体来源型病毒粒子 Occlusion Derived virus (ODV)
ODV Specific Components ODV-E18 ODV-E25 ODV-E35 ODV-E56 ODV-E66 P74 PIF-1 PIF-2 PIF-3
杆状病毒的感染周期
中肠
几丁质
围食膜
蛋白质
糖蛋白
杆状病毒的感染周期
杆状病毒杀虫剂的研究 杆状病毒表达系统 杆状病毒作为基因治疗的载体
杆状病毒杀虫剂的研究
杆状病毒杀虫剂作为农作物、森林害虫防治 的新型安全的生物农药，已经得到了人们的重视。 与传统的化学农药相比，杆状病毒对宿主昆虫具 有高度的病原性，对非靶生物十分安全，能够在 环境中长期存活，对人、畜及其他脊椎动物无害， 不污染环境，能和其他化学农药混合使用，同时 具有防效时间长、使用方便等优点，所以早在 1973年就已被联合国粮农组织和世界卫生组织推 荐作为化学农药的理想替代品。
艾滋病的概述
参考文献 曾毅：爱滋病的流行趋势、研究进展及遏制策略 联合国2008全球艾滋病流行状况报告，中国感染人数上 升 医学、营养药膳学：营养干预可明显延缓艾滋病发病 艾滋病的感染治疗和预防 解析艾滋病"获得性免疫缺陷综合症"： 艾滋病检测中心文献 艾滋病检测中心 中医治疗艾滋病 洁爱网
微生物教研组 郑方亮
杆状病毒简介
杆状病毒是节肢动物的病源病毒，其天 然宿主主要是鳞翅目、膜翅目和双翅目的 昆虫， 还有少数杆状病毒可以感染甲壳纲 的节肢动物，目前已从超过800种昆虫体内 分类鉴定出了600多种杆状病毒。
棉铃虫
棉铃虫单粒包埋核型多角体病毒 （Helicoverpa armigera singlenucleocapsid nucleopolyhedrovirus， HaSNPV ）
杆状病毒其它功能基因
杆状病毒基因表达的时序性
杆状病毒基因的表达具有时序性，据此可以将杆状 病毒的基因分为两大类，即早期基因（early genes）和晚 期基因（late genes）。早期基因是指表达发生在病毒 DNA复制之前的基因，它又可细分为极早期基因 （immediate early genes）和早滞期基因（delayed early genes），或叫β-时相基因（β-phase genes）。晚期基因 是指那些在病毒DNA复制开始或之后才表达的基因，又 可分为晚期基因（late genes）和极晚期基因（very late genes）。杆状病毒基因表达的这种时序性调节可用级联 调节模型（regulatory cascade model）进行解释，因为目 前大多数证据表明，病毒基因的时序表达是通过时序之前 的一组病毒基因的表达产物，直接地或间接地反式激活 （trans-activeate）其时序之后的一组病毒基因的转录，因 而调节主要发生在转录水平上。
４．钱晖刘继林黄诒森， 生命的化学， 2001年21卷2期，134—136．
５．Ｃａｒｔｅｎ Ｗ， Ｋｌｅｎｋ Ｈ Ｄ． Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｉｎｆｌｕｅｎｚａ ｖｉｒｕｓ ｐａ ｔｈｏｇｅｎｉｃｉｔｙ．Ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，１９ ９９，７（３）：９９－１００
杆状病毒
杆状病毒杀虫剂的缺点
毒性小，见效慢 杀虫谱窄 生产困难 稳定性差 持续能力差 注册困难
杆状病毒表达系统
LacZ:: attTn7
卡那霉素
Mini-F 复制子
外源基因
病变、外源基因表达
健康细胞
杆状病毒表达系统的优点
超强启动子：杆状病毒ph和p10基因是两种超量表达的基 因，其中ph基因的表达产物在病毒感染的晚期可达到细胞 蛋白质总量的25%-50%。 杆状病毒表达系统具有蛋白质的修饰功能， 经杆状病毒 表达系统所产生的蛋白质， 比原核系统所表达的蛋白质 更能保证其生物活性，这是因为昆虫细胞具有大部分哺乳 动物细胞所具有的翻译后修饰功能，例如磷酸化、乙酰化 和胺酰化等；只是在糖基化途径上昆虫细胞与哺乳动物细 胞有所差别，目前也可以通过构建表达特殊糖基化酶的转 基因细胞系来克服这一缺点； 杆状病毒是无脊椎动物病毒， 对人畜无害， 其生产相当 安全； 可以表达多价蛋白。目前昆虫细胞/杆状病毒系统已经成 为真核外源基因表达的最常用工具之一。
BV通ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ内吞进入细胞
1.病毒粒子联结到宿主细胞受体 2.宿主细胞质膜的内陷 3.含有病毒粒子的内吞泡的形成 4.内吞体的酸化 5.病毒囊膜融合蛋白的活化 6.病毒囊膜与内吞体膜的融合 7.病毒核衣壳向蛋白质的释放
杆状病毒基因组
杆状病毒的基因分类
杆状病毒的结构蛋白基因
与病毒的转录和复制相关的基因
早期时相向晚期基因表达 的过渡
杆状病毒早期基因表达时相向 晚期基因表达时相过渡的特征是病 毒DNA的复制，病毒诱导的RNA聚 合酶的活化及宿主转录的明显抑制。
晚期基因的表达
杆状病毒感染晚期时相最为显著 的特征是晚期基因的转录。晚期基因 产物分为两类
病毒粒子结构蛋白 病毒释放相关蛋白
杆状病毒分子生物学研究的 实践意义
杆状病毒的分类
NPV Nucleopholyhedrovirus 核型多角体病毒属
MNPV SNPV
Baculoviridae 杆状病毒科
GV Granulovirus 颗粒体病毒属
组I
NPV Baculoviridae
AcMNPV OpMNPV BmMNPV
LdMNPV 组 II SeMNPV HaSNPV
病毒基因表达
早期基因的表达 早期时相向晚期基因表达的过渡 晚期基因的表达
早期基因的表达
早期基因的转录是由宿主RNA聚合酶Ⅱ 介导的。早期基因迅速表达以满足病毒复制 周期所需条件：
控制宿主细胞的代谢机器 为病毒DNA复制提供必需条件 突破或阻断宿主细胞防御机制 提供下一时相病毒基因表达所需基因产物
GV
杆状病毒的结构
出芽型病毒粒子 Budded virus (BV)
BV Specific Components GP64 (F protein) FGF P6.9 VP39 VP80 P78/83 FP25K VP91 VP1054 BV/ODV-C42 BV/ODV-E26 Vlf-1 PCNA Polyhedrin PEP Occlusion body
包涵体来源型病毒粒子 Occlusion Derived virus (ODV)
ODV Specific Components ODV-E18 ODV-E25 ODV-E35 ODV-E56 ODV-E66 P74 PIF-1 PIF-2 PIF-3
杆状病毒的感染周期
中肠
几丁质
围食膜
蛋白质
糖蛋白
杆状病毒的感染周期
杆状病毒杀虫剂的研究 杆状病毒表达系统 杆状病毒作为基因治疗的载体
杆状病毒杀虫剂的研究
杆状病毒杀虫剂作为农作物、森林害虫防治 的新型安全的生物农药，已经得到了人们的重视。 与传统的化学农药相比，杆状病毒对宿主昆虫具 有高度的病原性，对非靶生物十分安全，能够在 环境中长期存活，对人、畜及其他脊椎动物无害， 不污染环境，能和其他化学农药混合使用，同时 具有防效时间长、使用方便等优点，所以早在 1973年就已被联合国粮农组织和世界卫生组织推 荐作为化学农药的理想替代品。