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1、Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,Molecular Virology,華中師范大學生科院,分子病毒學,Molecular Virology,目錄,第一章 概論,第二章 病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu),第三章 病毒吸附宿主及內(nèi)化過程,第四章 病毒的基因組復制,第五章 病毒基因的表達,第六章 病毒裝配和釋放

2、,第七章 病毒感染與機體抗病毒免疫,第八章 病毒感染的病理與治療,目錄第一章 概論,Basic process of viral assemble and release,2-capsid formation,3-genome packaged into capsid,4-acqure envelope,1-structural unit formation,6-maturation,5-release,Basic process of viral asse,病毒的組裝,Assembly,裝配,：在宿主內(nèi)，合成一個完整的病毒粒子需要的各個組分按照一定一定方式進行組裝形成一個新的病毒粒子的過程；

3、,2.裝配,過程中，結(jié)構(gòu)蛋白首先形成一個結(jié)構(gòu)單元（,structural unit,）；然后多個結(jié)構(gòu)單元再組裝成不成熟的前衣殼，經(jīng)過一定修飾，形成成熟的衣殼。,3.裝配,位置因病毒不同而異，主要取決于病毒在胞內(nèi)復制位點和釋放機制,:,胞質(zhì),中裝配,：,picornaviruses,poxviruses&reoviruses,核中,裝配：,adenoviruses,polyomaviruses&parvoviruses it,胞膜位置裝配：,HIV,病毒的組裝裝配：在宿主內(nèi)，合成一個完整的病毒粒子需要的各個組,病毒的自組裝和輔助組裝Self-Assembly,and Assisted Assem

4、bly,VP1 pentamers in SV40,1-有的病毒蛋白一級結(jié)構(gòu)序列含有足夠的自組裝信息。,比如，VP1在 E-coli表達,分離出來的VP1 就是五聚體，在體外就可組成類-衣殼的結(jié)構(gòu),2-盡管對病毒結(jié)構(gòu)蛋而言，自組裝是基本機制，但還需要病毒的或細胞的其他組分參與組裝，起輔助作用。,病毒的自組裝和輔助組裝Self-Assembly and,參與病毒組裝的輔助成分,病毒成分：,-基因組 RNA,（,作為裝配時的支架（,scaffold）-,ssRNA viruses and Retrovirus assembly).,或與結(jié)構(gòu)蛋白互作）,-.,細胞成分,-,胞膜,結(jié)構(gòu)蛋白與細胞膜發(fā)生

5、關(guān)聯(lián)（association），對某些蛋白衣殼裝配是必需的,參與病毒組裝的輔助成分病毒成分：,-Cellular and Viral proteins,參與病毒組裝的輔助成分,-Cellular and Viral proteins參,-Cellular and Viral proteins,參與病毒組裝的細胞輔助成分,分子伴侶,-Cellular and Viral proteins參,-Cellular and Viral proteins,參與病毒組裝的病毒輔助成分,分子伴侶,支架蛋白,-Cellular and Viral proteins參,病毒支架蛋白Scaffolding Pro

6、tein,是病毒裝配必須成分,支架蛋白：參與核衣殼或衣殼的裝配，但后來又被移除，所以這類蛋白稱為支架蛋白。,舉例,-VP22a,HSV-1,-L1 52/55-kDa,Adenovirus,病毒支架蛋白Scaffolding Protein是病毒裝,Herpes virus,Herpes virus,1 結(jié)構(gòu)單元（structural unit)的組裝-機制,-由單一蛋白（individual proteins）,-或長肽多聚蛋白（polyprotein）組裝,-由細胞或病毒的分子伴侶（,Viral Chaperone or Cellular Chaperone）,協(xié)助,第一步 蛋白衣殼的裝配

7、,1 結(jié)構(gòu)單元（structural unit)的組裝-機制,SV40病毒衣殼五聚體的組裝,-來自單個蛋白,表達,組裝,SV40病毒衣殼五聚體的組裝表達組裝,腺病毒II型,衣殼五聚體的組裝,-來自單個蛋白,腺病毒II型,脊髓灰質(zhì)炎病毒衣殼結(jié)構(gòu)單元組裝,-來自于長肽寡聚蛋白-,脊髓灰質(zhì)炎病毒衣殼結(jié)構(gòu)單元組裝,腺病毒II型,衣殼六聚體的組裝,-分子伴侶輔助,腺病毒II型,分子病毒學-第l六章-病毒裝配成熟釋放,第二步：形成衣殼或核衣殼,分子病毒學-第l六章-病毒裝配成熟釋放,Bacteriophage T4,鞘機基盤的組裝,頭部組裝,尾絲組裝,Bacteriophage T4 鞘機基盤的組裝頭部組

8、裝,Bacteriophage T4,progressively more complex structures are formed in a,stepwise,mechanism,對許多病毒而言，衣殼結(jié)構(gòu)中間體很難分離或,Bacteriophage T4 progressive,包裝（packaging）,:,把基因組裝進裝配好的或正在裝配中的粒子中,要求：基因組上要有特定的識別位點(,Packaging Signals),以區(qū)別與宿主核酸成分,第三步：包裝基因組和其它病毒成分,包裝（packaging）:把基因組裝進裝配好的或正在裝,-,sequence,at the 5 end of

9、Retrovirus is the major packaging signal.,反轉(zhuǎn)錄病毒RNA基因組上的包裝信號,-sequence at the 5 end of,螺旋對稱桿狀衣殼的裝配,（helical capsids）,以TMV為例,：,衣殼的裝配圍繞基因組進行,1.,衣殼蛋白首先形成一個盤狀結(jié)構(gòu),由,17,個亞單位（subunits，capsomers，衣殼粒）組成,2.合成好的基因組RNA被捕獲到盤狀結(jié)構(gòu)的中心，掛在盤子的“內(nèi)壁”上（基因組內(nèi)部的一個位點與內(nèi)壁結(jié)合）；,以盤狀結(jié)構(gòu)為中心，向兩個方向延伸，堆積結(jié)構(gòu)單元，延長桿狀結(jié)構(gòu),延長過程中，RNA基因組從上下兩個方向分別不斷被

10、拉伸進入螺旋結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁,螺旋對稱桿狀衣殼的裝配以TMV為例：衣殼的裝配圍繞基因組進,5,3,盤狀結(jié)構(gòu)（起始結(jié)構(gòu)）,合成好的基因組RNA,上,下,衣殼向兩個方向延伸,基因組的兩端也貼著衣殼內(nèi)壁，向兩個方向延伸，嵌合在衣殼內(nèi)壁中,特定序列,53盤狀結(jié)構(gòu)（起始結(jié)構(gòu)）合成好的基因組RNA上下衣殼向兩個方,TMV assembly,TMV assembly,二十面體球狀衣殼和基因組的組裝,外殼先裝配，基因組再插入,結(jié)構(gòu)單元（,capsomer subunits,）圍繞著支架蛋白（,scaffolding protein,）進行初級組裝成前衣殼（,procapsid,）,支架蛋白被從衣殼中移除（再利用），

11、形成一個中空衣殼。,基因組塞入中空衣殼。這個過程需要能量和衣殼一定的構(gòu)象的變化。,某些病毒蛋白（核酸酶活性）可以識別基因組的包裝信號序列，并與之結(jié)合形成復合體；再與空衣殼的門戶蛋白發(fā)生相互作用，把基因組拉伸進入衣殼；當一倍長度的基因組拉伸進入衣殼時，在復合體中核酸酶切割下其余部分；門戶蛋白被帽蛋白取代，核衣殼組裝完畢,二十面體球狀衣殼和基因組的組裝外殼先裝配，基因組再插入某些病,Fig.p72,前衣殼到變成成熟的衣殼需要一定病毒編碼的蛋白水解酶（成熟蛋白酶）的參與，將一些前衣殼中的蛋白進行酶切，會導致衣殼結(jié)構(gòu)發(fā)生微小的改變或穩(wěn)定性發(fā)生微弱改變，這個過程中伴隨著基因組的進入。,支架蛋白,門戶蛋白

12、,Fig.p72前衣殼到變成成熟的衣殼需要一定病毒編碼的蛋白水,單純皰疹病毒DNA基因組的包裝,長獨特區(qū),短獨特區(qū),重復序列,中含有包裝信號序列（pac1,pac2 ）,重復序列在基因組上由多個拷貝（短獨特區(qū)U,S,只有一個拷貝）,單純皰疹病毒基因組復制是形成多拷貝的基因組頭尾相連的多連體DNA,基因組包裝信號（pac1,pac2）位于基因組末端重復序列,中。兩側(cè)還有正向重復序列（DR）是切割位點,單純皰疹病毒DNA基因組的包裝長獨特區(qū)短獨特區(qū)重復序列中含,Step 1-2 是基因組被包裝的過程啟動：先有幾個病毒蛋白（UL15，UL32,UL28，末端酶，或稱包裝蛋白，具有核酸切割活性）結(jié)合在

13、基因組上的包裝信號序列位置形成一個復合體，與衣殼上的門戶蛋白portal 發(fā)生相互作用，接下來，基因組的一個正向重復序列處（DR）發(fā)生第一次切割，由復合體中的包裝蛋白切下。基因組被拉入衣殼中；,Step 3是在多連體基因組上一個全基因組位置被拖至入衣殼中后，由復合體中的包裝蛋白在另一個正向重復序列處（DR）進行第二次切割。,Step 4 是由病毒編碼的帽蛋白塞住衣殼出口。,單純皰疹病毒DNA基因組的包裝,Step 1-2 是基因組被包裝的過程啟動：先有幾個病毒蛋白,病毒其它組分（酶或蛋白）進入衣殼,1:有些病毒蛋白本身是結(jié)構(gòu)蛋白，同時參與病毒在宿主內(nèi)的復制過程。Some of these pr

14、oteins are also structural proteins of the virion,-單純皰疹病毒的,VP16 protein：,a major component of the virion tegument and the activator of transcription of viral immediate-early genes.,2:它們包裝進入衣殼需要特定機制：,（-）RNA病毒的轉(zhuǎn)錄酶,RNA-dependent RNA polymerase必須以非共價鍵與基因組或結(jié)構(gòu)蛋白相互作用被包裝進去，進入宿主后才可獨立發(fā)揮作用,(-)strand RNA viruse

15、s,病毒其它組分（酶或蛋白）進入衣殼(-)strand RNA,1.有的病毒（如 皰疹病毒）是在,細胞核中,進行裝配，所以它們出核膜時就會獲得一層包膜；,2.其它包膜病毒衣殼裝配可以發(fā)生在胞質(zhì)中，有的如HIV發(fā)生在包膜上，所以可以從,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜或細胞膜,上獲得包膜結(jié)構(gòu).,注意：,這些脂膜上必須有病毒編碼的糖蛋白后期表達蛋白，在高爾基體上修飾后，隨著液泡系運輸?shù)侥は抵?第四步 獲得包膜,1.有的病毒（如 皰疹病毒）是在細胞核中進行裝配，所以它,跨膜蛋白是在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成：當在核糖體上合成出來就插入到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，在內(nèi)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中糖基化。轉(zhuǎn)移到高爾基體進行進一步修飾和折疊，然后轉(zhuǎn)運到細胞膜上,病毒包膜中的

16、糖蛋白的形成和轉(zhuǎn)運,跨膜蛋白是在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成：當在核糖體上合成出來就插入到內(nèi),HSV：Herpesviruses在核內(nèi)包裝,冠狀病毒E1在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上包裝,HSV：Herpesviruses在核內(nèi)包裝冠狀病毒E1在內(nèi),機制一,:大多數(shù)包膜病毒，包裝和獲得衣殼是在時空上是分開的過程,e.g.Influenza virus/VSV,第四步 獲得包膜,機制一:大多數(shù)包膜病毒，包裝和獲得衣殼是在時空上是分開的過,機制二：反轉(zhuǎn)錄病毒，裝配和獲得衣殼及出芽在時空上是同時的（coincident）.,第四步 獲得包膜,機制二：反轉(zhuǎn)錄病毒，裝配和獲得衣殼及出芽在時空上是同時的（c,反轉(zhuǎn)錄病毒裝配和包膜的獲得及出芽釋放,衣殼,囊膜,基因組,膜上的跨膜糖蛋白,反轉(zhuǎn)錄病毒裝配和包膜的獲得及出芽釋放衣殼囊膜基因組膜上的跨膜,除,植物病毒要設(shè)法突破植物細胞壁的障礙外，其它病毒從宿主中釋放一般采用的機制有：,-,裂解,細胞,：,(most non-enveloped viruses),宿主,細胞完全破裂，病毒出來（噬菌體）,-,嗜菌斑 細胞空斑,-,出芽：(,Enveloped viruses,）-,病毒粒子釋放