第十二章 病毒的分子生物学

• 负链RNA病毒的基因组无mRNA的功能， 必须由复制出的互补RNA(cRNA)来发挥 mRNA的作用。
12.1.3 病毒对宿主细胞的影响
• 病毒只能在活细胞中存活，因此，病毒与宿主 细胞之间有着十分密切的关系。病毒利用宿主 细胞的细胞器、能量和酶等进行自身的复制， 并通过宿主细胞的蛋白表达系统来表达自身所 需的蛋白质，这些过程都将会对宿主细胞的形 态和功能产生重大的影响。
12.2 DNA病毒的分子生物学
• DNA病毒基因组有单链和双链两种结构， 并以线状或环状形式存在，大部分为单 一分子，也有的由数个片段的DNA分子 构成分段的基因组。
• 动物DNA病毒多为双链DNA基因组，腺病 毒、痘病毒、疱疹病毒都是双链线状DNA 基因组，末端有重复序列，经退火能形成环 形分子。
• 腺病毒致癌的分子机理是目前分子病毒 学的一个重要研究领域。
12.2.2 腺病毒的毒粒结构
• 完整的腺病毒颗粒其相对分子质量1.7×1081.85×108，沉降常数约560S，在 CsCl中的 密度为1.32～1.35g/cm3。腺病毒对热和酸稳 定，能在肠道中存活。腺病毒颗粒无包膜， 外边是蛋白外壳，中间为紧密的核心颗粒， 内含单一拷贝的双链DNA。
• 常见的基因工程疫苗包括亚基疫苗和肽 疫苗两类。以流感疫苗为例，其途径就 是把病毒的免疫原蛋白(HA抗原、NA抗 原)的mRNA提取出来，再制备cDNA,克 隆到大肠杆菌中，高效表达该抗原。
• 由于基因工程疫苗具有安全性好、产量 高、成本低，以及良好的免疫原性，它 必将成为传统疫苗的有效替代疫苗。
12.1.1 病毒基因组的结构
• 不同类型的病毒，其基因组有很大差 异。在核酸类型上，有DNA病毒(如腺 病毒)，有RNA病毒(如反转录病毒)， 但对每一种病毒来说，它只能含有一 种核酸。
• 从核酸结构上看，有的是单链核酸，有 的是双链核酸，有的是线状，有的是环 状。
• 一些单链RNA病毒的基因组还具有不同 的极性，有的是正链RNA，有的是负链 RNA。
• 其研究成果除了揭示许多重要的分子生 物学过程之外，对人类认识病毒感染、 致病的分子本质，为病毒引起疾病的诊 断、预防和治疗提供了理论基础，促进 了基因工程疫苗和抗病毒药物的研制和 发展。
病毒分子生物学研究领域
12.1.1 病毒基因组的结构 12.1.2 病毒基因组的复制和表达调控 12.1.3 病毒对宿主细胞的影响 12.1.4 病毒与肿瘤发生 12.1.5 病毒的基因工程疫苗与病毒载体
• 有些病毒常伴随一些特定肿瘤的发生， 但它们与肿瘤的关系还未得到确认.例如 在艾滋病病人中引发的Kaposi‘s肉瘤。
• 总之，大约15%的恶性肿瘤与病毒有关， 因此研究肿瘤的病毒病因具有十分重要 的意义。
12.1.5 病毒基因工程疫苗与病毒载体
• 基因工程疫苗是指用基因工程的方法， 表达病原微生物的一段基因序列，将表 达产物(多数是无毒性、无感染能力，但 具有较强的免疫原性)用作疫苗，例如正 在使用的大多数乙型肝炎疫苗就是基因 工程疫苗。
• 病毒对宿主细胞的影响主要体现在病 毒对宿主细胞形态和结构的影响以及 病毒对宿主细胞功能的影响两个方面。
12.1.4 病毒与肿瘤发生
人类和动物肿瘤的形成除了与遗传和环境因 素相关外，某些DNA和RNA病毒也可以通过 不同的机制诱发恶性肿瘤。
有些病毒直接作用于细胞的基因组，使细胞 增殖，最终导致肿瘤形成；有些病毒则通过 抑制机体的免疫系统，诱导细胞恶性转变， 形成肿瘤。
12.2.3 腺病毒的基因组结构
• 腺病毒基因组为线形双链 DNA，人类腺
病毒基因组包括早期基因 E1A、 E1B、 E2A、E2B、E3 和 E4以及晚期基因 L1、 L2、L3、L4 和 L5。
12.2.4 腺病毒的复制
12.2.5 腺病毒的基因转录
12.2.6 腺病毒与肿瘤
• 至今尚未发现腺病毒感染与任何人类肿 瘤的关系。但许多的人类腺病毒却可以 使啮齿动物的培养细胞发生转化或使这 些动物产生肿瘤。
• 腺病毒(Aflenovirus)是一种典型的双链DNA 病毒，下面以腺病毒的基因表达调控为例， 简要介绍DNA病毒的分子生物学。
12.2.1 腺病毒的发现
1953年，Rowe等人从外科手术摘除的儿 童腺体中分离到一种致病因子，可以使 培养的细胞发生慢性进行性病变，称之 为腺体退化因子，后来证明这种致病因 子是病毒，1956年，Enders等建议命名 为腺病毒。
• 腺病毒分布十分பைடு நூலகம்泛， 从各种胎生哺乳动物、 鸟类和两栖类动物中都已分离到。
• 腺病毒科分两个属： 1、哺乳动物腺病毒属 (Mastadenovirus) 2、禽腺病毒属(Ariadenovirus)。
• 腺病毒感染细胞后可关闭宿主细胞某些 基因的表达，大量合成病毒蛋白质，致 使细胞的功能失常。
第十二章 病毒的分子生物学
12.1 病毒分子生物学研究的内容
• 病毒分子生物学是用现代分子生物学的 新理论、新技术和新方法对病毒基因组 的结构与功能，基因组的复制、表达和 调控，病毒与宿主的相互作用关系等进 行研究的一门学科。
• 人类对病毒的研究成果在现代分子生物 学的发展史上，做出了重大的贡献。许 多分子生物学上的重大突破都是以病毒 作为模式或研究材料而进行的。
• 病毒进入活的易感宿主细胞后，借助于 宿主细胞本身提供的原料、能量、酶等， 以自我复制的方式进行繁殖。
• 病毒基因的表达包括转录和翻译两个过程。
• 正链RNA病毒的基因组除了作为模板复制出 子代RNA之外，还有mRNA的作用。作为翻 译的模板，一般先翻译出单一的大分子肽链， 然后再由蛋白酶降解为不同功能的结构蛋白 等。
• 有的正链RNA病毒基因组5′端有帽子结 构，也有的正链RNA病毒基因组3′端有 poly(A)尾结构。
• 相对于能独立生活的微生物来说，病毒的基 因组非常简单。病毒核酸的相对分子质量约 为1.6×107～1.6×108，仅为一般细菌基因组 的1‰～l/10。
12.1.2 病毒基因组的复制和表达调控