病毒基因组的表达及病毒感染对宿主细胞
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第六章 病毒基因组的表达及病毒感染对宿主 细胞的遗传效应
• 1.病毒(virus)是细胞中一类复合大分子寄生物，只 有在寄主细胞中才能复制。
• 2.病毒的复制由自身基因型所决定，但必须利用 宿主细胞的能量代谢和核酸蛋白质合成机制。
• 3.病毒粒子只能含有一种核酸，要么是DNA，要 么就是RNA，二者不能同时存在于同一病毒粒子 之中。
五、RNA病毒基因组
• （一）单链RNA噬菌体 • 目前知道的RNA噬菌体有4组，其中有2组
的分子生物学研究较清楚。所有单链RNA 噬菌体的基因组都很小，只有3 500到4 500个核昔酸，为单正链RNA，被包裹在20 面体的壳体之中。
二、哺乳动物小分子来自百度文库NA病毒
二、哺乳动物双链DNA病毒基因组
• 真核生物病毒非常复杂，可分为： • 1、双链有包膜 包疹 • 2、双链无包膜 • 3、单链无包膜 • 4、不完全双链有包膜 等 • 主要以4种病毒为例进行讨论，即多瘤病毒
(polyomavirus )、腺病毒(aden• ovirus) ,疤疹病毒(herpesvirus)和痘病毒
• 4.病毒能够自我复制，产生连续的后代，所以它 们又类似生物体。
第一节 病毒基因组的组织
• 一、双链DNA噬菌体基因组 各种病毒的基因组可分成4大类，即双链DNA、
单链DNA、双链RNA. • （一）烈性双链DNA噬菌体 • 1、T偶列噬菌体 • T开头的偶列噬菌体研究比较详细。 • 基因组很大，如T4含60个以上基因。 • 其基因组可分为早期和晚期两个区。
三、植物双链DNA病毒基因组
四、单链DNA病毒基因组
• 单链病毒主要见原核生物，植物中也有少 数几种单链病毒。
• （一）细菌单链DNA病毒 • 廿面体形单链DNA病毒主要有cpX174 ,
M13，这种病毒的基因组均为单链环状 DNA分子，侵染宿主细胞后，病毒首先通 过合成基因组DNA的互补链，形成双链环 状分子，即所谓复制型(replicative form)。
• 2、 T奇列噬菌体 • T7 比较清楚含53个基因，是双链线状的。间隔序
列很短。 • 基因组可分成早期、中期和晚期三部分。早期区
有10个基因，其产物的功能是克服宿主细胞对其 人侵的限制作用，包括RNA聚合酶、蛋白质激酶 以及一些与复制有关的酶类的基因。 • 中间区最大，载有22个基因，编码DNA结合蛋白、 内切和外切核酸酶、溶菌酶、引物酶、DNA聚合 酶以及若干种未知功能的蛋白质。 • 晚期区有21个基因，大多数编码壳体和尾部蛋白。
(poxvirus) 。
（一）哺乳动物小分子DNA病毒
• 1较. 小猴，肾为病环毒状sv双40，链是DN多A瘤分病子毒，的长代5 表24，3b其p，基只因有组 噬菌体基因组的10%，编码10种分子量为20kD的 蛋白质。
• 2组.腺的病6倍毒，基为因线组状腺双病链毒D基N因A分组子的，大其小中约腺为病sv毒40基5 因 (Ad5)的DNA长36kb。在每一条单链的末端有一 颠倒重复。所有这些晚期基因都由宿主细胞的 RNA聚合酶ll转录，转录子都具有5'帽子结构和3 多聚A尾巴。
• 其整合到宿主细胞有特异性，病毒与插入 有关的区域叫attp，长240bp。在宿主中叫 attB，25bp。因此插入区域始终位于特定 位点。
• 整合与2种酶有关，整合酶integrase 和宿主 整合因子integration Host factor
• 从溶原性周期进人裂解周期必须从细菌染 色体上切割下来，形成复制型DNA。切割 过程由切割酶催化，即通过重组形成环状 DNA。
• vaccine • 两条单链通过磷酸二脂键结合，末端重复。表达
的特点之一是早期基因在壳体内转录，晚期基因 在缩主细胞质中转录。早期基因和晚期基因紧紧 相连，其中有些基因还相互重叠。据估计，痘病 毒基因组至少含有150多个基因。
三、植物双链DNA病毒基因组
• 在高等植物中，目前已知的唯一双链 DNA病毒为花椰菜花叶病毒( caulimovirus , CaMV )，其基因组为环状双链DNA分子， 长8 024bp，具有7个编码区，都位于负链 上(图6一5)。
（二）脊椎动物大双链DNA病毒
• 1、疱疹病毒基因组 • 疱疹病毒1-HSV 和疱疹病毒2-EB病毒，EB病毒
基因组则长172kb。特点：U1-U5和末端重复。
2、痘病毒基因组 Vaccinia virus 天花病毒
• 天花是由天花病毒引起的一种烈性传染病，是人类的死敌，在人类历史上曾 经杀死亿万人类。18世纪欧洲蔓延天花，死亡人数曾高达1亿5千万人以上。
• （二）温和性双链DNA噬菌体 • 1、λ 噬菌体 bacterio phage • 有些噬菌体侵人宿主细胞后，并不一
定马上裂解宿主细胞，其基因组与缩 主DNA结合，并随宿主DNA一复制。 • λ噬菌体是最为熟知的温和性噬菌体之 一，线状双链DNA，编码30-40蛋白质。 两端有12个碱基的尾巴，所以λDNA可 以形成环状结构。在宿主细胞中的复 制型为环状DNA分子，类似细菌的质 粒。
• 腺病毒对呼吸道、胃肠道、尿道和膀胱、眼、肝 脏等均可感染，人腺病毒约1/3的已知血清型通常 与人类疾病相关，但一种血清型可引起不同的临 床疾患；相反，不同血清型也可引起同一种疾患。
（二）脊椎动物大双链DNA病毒
• 1、疱疹病毒基因组：HSV经口腔、呼吸道、 生殖道粘膜和破损皮肤等多种途径侵入机 体。人感染非常普遍，感染率达80～90%， 常见的临床表现是粘膜或皮肤局部集聚的 疱疹，偶尔也可发生严重的全身性疾病， 累及内脏，为一些致癌的可疑因子。
• 世界上曾有两个戒备森严的实验室保存着很少量的天花病毒，它们被冷冻在 －70℃的冰箱里，等待着对它们的终审判决。这两个实验室一个在莫斯科， 另一个在美国的亚特兰大。
• 2、痘病毒基因组 • 在人类历史上，天花和黑死病、霍乱等瘟疫都留
下了惊人的死亡数字。从最初出现到被彻底灭绝， 伴随着天花3千多年的历程发生了太多的故事。 • Vaccinia virus 天花病毒
• 1.病毒(virus)是细胞中一类复合大分子寄生物，只 有在寄主细胞中才能复制。
• 2.病毒的复制由自身基因型所决定，但必须利用 宿主细胞的能量代谢和核酸蛋白质合成机制。
• 3.病毒粒子只能含有一种核酸，要么是DNA，要 么就是RNA，二者不能同时存在于同一病毒粒子 之中。
五、RNA病毒基因组
• （一）单链RNA噬菌体 • 目前知道的RNA噬菌体有4组，其中有2组
的分子生物学研究较清楚。所有单链RNA 噬菌体的基因组都很小，只有3 500到4 500个核昔酸，为单正链RNA，被包裹在20 面体的壳体之中。
二、哺乳动物小分子来自百度文库NA病毒
二、哺乳动物双链DNA病毒基因组
• 真核生物病毒非常复杂，可分为： • 1、双链有包膜 包疹 • 2、双链无包膜 • 3、单链无包膜 • 4、不完全双链有包膜 等 • 主要以4种病毒为例进行讨论，即多瘤病毒
(polyomavirus )、腺病毒(aden• ovirus) ,疤疹病毒(herpesvirus)和痘病毒
• 4.病毒能够自我复制，产生连续的后代，所以它 们又类似生物体。
第一节 病毒基因组的组织
• 一、双链DNA噬菌体基因组 各种病毒的基因组可分成4大类，即双链DNA、
单链DNA、双链RNA. • （一）烈性双链DNA噬菌体 • 1、T偶列噬菌体 • T开头的偶列噬菌体研究比较详细。 • 基因组很大，如T4含60个以上基因。 • 其基因组可分为早期和晚期两个区。
三、植物双链DNA病毒基因组
四、单链DNA病毒基因组
• 单链病毒主要见原核生物，植物中也有少 数几种单链病毒。
• （一）细菌单链DNA病毒 • 廿面体形单链DNA病毒主要有cpX174 ,
M13，这种病毒的基因组均为单链环状 DNA分子，侵染宿主细胞后，病毒首先通 过合成基因组DNA的互补链，形成双链环 状分子，即所谓复制型(replicative form)。
• 2、 T奇列噬菌体 • T7 比较清楚含53个基因，是双链线状的。间隔序
列很短。 • 基因组可分成早期、中期和晚期三部分。早期区
有10个基因，其产物的功能是克服宿主细胞对其 人侵的限制作用，包括RNA聚合酶、蛋白质激酶 以及一些与复制有关的酶类的基因。 • 中间区最大，载有22个基因，编码DNA结合蛋白、 内切和外切核酸酶、溶菌酶、引物酶、DNA聚合 酶以及若干种未知功能的蛋白质。 • 晚期区有21个基因，大多数编码壳体和尾部蛋白。
(poxvirus) 。
（一）哺乳动物小分子DNA病毒
• 1较. 小猴，肾为病环毒状sv双40，链是DN多A瘤分病子毒，的长代5 表24，3b其p，基只因有组 噬菌体基因组的10%，编码10种分子量为20kD的 蛋白质。
• 2组.腺的病6倍毒，基为因线组状腺双病链毒D基N因A分组子的，大其小中约腺为病sv毒40基5 因 (Ad5)的DNA长36kb。在每一条单链的末端有一 颠倒重复。所有这些晚期基因都由宿主细胞的 RNA聚合酶ll转录，转录子都具有5'帽子结构和3 多聚A尾巴。
• 其整合到宿主细胞有特异性，病毒与插入 有关的区域叫attp，长240bp。在宿主中叫 attB，25bp。因此插入区域始终位于特定 位点。
• 整合与2种酶有关，整合酶integrase 和宿主 整合因子integration Host factor
• 从溶原性周期进人裂解周期必须从细菌染 色体上切割下来，形成复制型DNA。切割 过程由切割酶催化，即通过重组形成环状 DNA。
• vaccine • 两条单链通过磷酸二脂键结合，末端重复。表达
的特点之一是早期基因在壳体内转录，晚期基因 在缩主细胞质中转录。早期基因和晚期基因紧紧 相连，其中有些基因还相互重叠。据估计，痘病 毒基因组至少含有150多个基因。
三、植物双链DNA病毒基因组
• 在高等植物中，目前已知的唯一双链 DNA病毒为花椰菜花叶病毒( caulimovirus , CaMV )，其基因组为环状双链DNA分子， 长8 024bp，具有7个编码区，都位于负链 上(图6一5)。
（二）脊椎动物大双链DNA病毒
• 1、疱疹病毒基因组 • 疱疹病毒1-HSV 和疱疹病毒2-EB病毒，EB病毒
基因组则长172kb。特点：U1-U5和末端重复。
2、痘病毒基因组 Vaccinia virus 天花病毒
• 天花是由天花病毒引起的一种烈性传染病，是人类的死敌，在人类历史上曾 经杀死亿万人类。18世纪欧洲蔓延天花，死亡人数曾高达1亿5千万人以上。
• （二）温和性双链DNA噬菌体 • 1、λ 噬菌体 bacterio phage • 有些噬菌体侵人宿主细胞后，并不一
定马上裂解宿主细胞，其基因组与缩 主DNA结合，并随宿主DNA一复制。 • λ噬菌体是最为熟知的温和性噬菌体之 一，线状双链DNA，编码30-40蛋白质。 两端有12个碱基的尾巴，所以λDNA可 以形成环状结构。在宿主细胞中的复 制型为环状DNA分子，类似细菌的质 粒。
• 腺病毒对呼吸道、胃肠道、尿道和膀胱、眼、肝 脏等均可感染，人腺病毒约1/3的已知血清型通常 与人类疾病相关，但一种血清型可引起不同的临 床疾患；相反，不同血清型也可引起同一种疾患。
（二）脊椎动物大双链DNA病毒
• 1、疱疹病毒基因组：HSV经口腔、呼吸道、 生殖道粘膜和破损皮肤等多种途径侵入机 体。人感染非常普遍，感染率达80～90%， 常见的临床表现是粘膜或皮肤局部集聚的 疱疹，偶尔也可发生严重的全身性疾病， 累及内脏，为一些致癌的可疑因子。
• 世界上曾有两个戒备森严的实验室保存着很少量的天花病毒，它们被冷冻在 －70℃的冰箱里，等待着对它们的终审判决。这两个实验室一个在莫斯科， 另一个在美国的亚特兰大。
• 2、痘病毒基因组 • 在人类历史上，天花和黑死病、霍乱等瘟疫都留
下了惊人的死亡数字。从最初出现到被彻底灭绝， 伴随着天花3千多年的历程发生了太多的故事。 • Vaccinia virus 天花病毒