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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,第五章 病毒的遺傳與變異,第一節(jié) 病毒的突變,第二節(jié) 病毒的重組,第三節(jié) 影響病毒表型的病毒間相互作用,本章重點(diǎn),1.,病毒突變的類型,2.,病毒重組的機(jī)制,3.,病毒的復(fù)活,4.,病毒的干擾,第一節(jié) 病毒的突變,一、突變的定義,病毒遺傳物質(zhì)核酸的組成或結(jié)構(gòu)發(fā)生改變稱為突變（,mutation）。,株(,strain)、,型(,type)、,變異株(,variant)、,突變體(,mutant)、,野生型(,wild-type)、,野外分離株(,field isolates),通常用“株”來(lái)區(qū)分同一病毒的不

2、同野生型，“型”是感染性中和作用確定的血清型的同義語(yǔ)。,在沒(méi)有任何已知誘變劑存在的條件下，一些病毒在子代中產(chǎn)生高比例的突變體。,DNA,病毒中自發(fā)突變率為10,-8,-10,-11,，,RNA,病毒中為10,-3,-10,-4,。,RNA,復(fù)制酶缺少校正閱讀活性。,二、自發(fā)突變（,spontaneous mutation）,RNA,病毒由于其復(fù)制的保真度較低，因此，人們提出了準(zhǔn)種（,quasispecies,）的概念。所謂準(zhǔn)種，即是一組自身復(fù)制的分子，它們彼此不同，但又密切相關(guān)。,準(zhǔn)種的演變是從一個(gè)原始的特定病毒序開始的，該病毒的每一輪復(fù)制均導(dǎo)致變異株的出現(xiàn)。因此，在任何時(shí)點(diǎn)，某病毒群（,vi

3、ral population,）總是由常見的代表性序列即主序列（,master sequence,）和一組不同的但又密切相關(guān)的序列（變異株）所組成。,所有這些相關(guān)的序列（變異株），不管其所占比例如何，均被認(rèn)為是一群復(fù)制體（,replicon,），表現(xiàn)為動(dòng)態(tài)的基因相互作用（,dynamic genetic interaction,）。,當(dāng)環(huán)境發(fā)生改變時(shí)，在原病毒群中已存在的各種變異株，以及在復(fù)制過(guò)程中新生代的變異株中，將被選擇出最適應(yīng)于新環(huán)境的變異株。爾后，被選擇出的變異株又面臨新環(huán)境的變化。為了其子代能繼續(xù)復(fù)制，將再次被選擇出適應(yīng)新環(huán)境的變異株。如此周而復(fù)始，不斷形成新的病毒群（即準(zhǔn)種）。,利

4、用自然界各種物理或化學(xué)誘變劑處理野生型病毒，提高病毒群體的突變率，稱為誘發(fā)突變。,體外誘變劑，對(duì)病毒靜態(tài)核苷酸進(jìn)行化學(xué)修飾，使其在后面的復(fù)制中發(fā)生錯(cuò)配，包括亞硝酸、羥胺、烷化劑等。,體內(nèi)誘變劑，它們的作用需要代謝活躍的核苷酸，一組為堿基類似物，另一組為插入劑。,UV,偶爾也用于病毒的誘變。,三、誘發(fā)突變,（,induced mutation）,從突變引起的遺傳信息的意義改變來(lái)看，可分為,同義突變、錯(cuò)義突變和無(wú)義突變,。,有不少錯(cuò)義突變的產(chǎn)物仍然有部分活性，使表型介于突變型和野生型之間，為滲漏突變型。,有些錯(cuò)義突變不影響或基本不影響蛋白質(zhì)活性，不表現(xiàn)明顯的性狀變化，為中性突變，中性突變和同義突變

5、又常稱為沉默突變（,silent mutation）。,四、病毒突變類型,從突變帶來(lái)的表型改變來(lái)看，可分為噬菌斑形態(tài)突變體、致死突變體、條件致死突變體和生化突變體。,噬菌斑,形態(tài)突變體是指造成宿主細(xì)胞噬菌斑形態(tài)改變的突變體。,條件致死突變體是在某一條件下具有致死效應(yīng)而在另一條件下沒(méi)有致死效應(yīng)的突變體，如溫度敏感突變體，,28,35,可增殖，,37,40,不能增殖，具有減低毒力而保持免疫原性的特點(diǎn)。,生化突變體最常見的有營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變體和抗藥性突變體,。,宿主范圍突變株：病毒基因組改變影響了對(duì)宿主細(xì)胞的感染范圍，可感染野生型病毒不能感染的細(xì)胞。,抗原性變異，病毒毒力變異。,五、回復(fù)突變,回復(fù)突變

6、,(reverse mutation):,突變體,(mutant),經(jīng)過(guò)第二次突變又完全地或部份地恢復(fù)為原來(lái)的基困型或表型。完全恢復(fù)是由于突變的堿基順序經(jīng)第二次突變后又變?yōu)樵瓉?lái)的堿基順序，故亦稱真正的回復(fù)突變。,部分恢復(fù)是由于第二次突變發(fā)生在另一部位上，其結(jié)果是部分恢復(fù)原來(lái)的表型，亦稱為第二位點(diǎn)突變,(second site mutation),或基因內(nèi)校正,(intragenic suppression),。此時(shí)原來(lái)的突變位點(diǎn)依然存在，而它的表型效應(yīng)被基因組上第二位點(diǎn)的突變所抑制，因而第二次突變又稱抑制突變（,suppressor mutation,）,第二節(jié) 病毒的重組,改變的類型,改變內(nèi)

7、容,突變類型,多肽序列改變,多肽功能影響,取代,單核苷酸代換,同義突變,無(wú)（密碼簡(jiǎn)并）,無(wú),錯(cuò)義突變,氨基酸代換,因氨基酸及序位而定,無(wú)義突變,延伸提前終止,一般失去,增加,缺失,單、寡核苷酸插入或缺失,移框突變,突變點(diǎn)后序列改變,一般失去,重組,基因組片段連接次序改變,病毒突變的分子機(jī)制,一、病毒重組的機(jī)制,病毒變異，除了自發(fā)和誘發(fā)突變外，還可能因病毒混合感染引起病毒之間的遺傳重組而發(fā)生。當(dāng)兩種或多種病毒感染同一宿主細(xì)胞,混合感染時(shí)，有時(shí)發(fā)生兩株病毒基因組之間基因的交換、重配等遺傳結(jié)構(gòu)較大的變化，這就是病毒的基因重組。,根據(jù)病毒核酸是連續(xù)還是分節(jié)段，依次將病毒的基因重組分為分子內(nèi)重組（,in

8、tramolecular recombination,）和基因重配（,genetic reassorment,）。,分子內(nèi)重組還可以分為斷裂連接模式（,strand breakage and religation,）和拷貝選擇模式（,copy-choice,）,斷裂連接模式：通常發(fā)生在單一分子基因組的,DNA,或,RNA,病毒中，重組需要核酸分子的斷裂及與其他核酸分子的再連接，即需要病毒的交配。,拷貝選擇重組（,copy-choice recombination）：,發(fā)生在部分具單一分子基因組,RNA,病毒中（脊髓灰質(zhì)炎病毒、口疹病毒、冠狀病毒、口蹄疫病毒等），仍屬于分子內(nèi)重組，不涉及核酸分子

9、共價(jià)鍵的斷裂，,RNA,聚合酶選擇性連接的模板鏈上合成子代鏈，子代鏈?zhǔn)遣煌０彐湹钠唇印?基因重配：發(fā)生在具分段基因組的,RNA,病毒中（流感病毒、呼腸孤病毒、布尼安病毒和沙粒病毒等），重組時(shí)，各片段在子代中隨機(jī)分布。,重組機(jī)制,親代,1,親代,2,子代,示例,分子內(nèi),重組,AbC ABc,ABC Abc,DNA,病毒和少數(shù),RNA,病毒（小,RNA,病毒）的突變體之間,ABC AST,ABT ASC,DNA,病毒不同毒株之間,ABCD XYZ,ABCZ,腺病毒失去基因,D,，獲得,SV40,基因,Z,ABC 123,12ABC3,溫和噬菌體、腫瘤病毒基因組整合進(jìn)細(xì)胞的基因組,基因重配,A/b

10、/C A/B/c,A/B/C,基因組分節(jié)段的,RNA,病毒,A/B/C A/S/T,A/S/C A/B/T,說(shuō)明：,A,等字母代表有活性的病毒基因；,1,，,2,，,3,表示有活性的細(xì)胞基因；,b,c,為突變體基因；,ABC,等字母代表連續(xù)線狀基因組；,A/B/C,表示分節(jié)段基因組,兩種病毒混合感染引起病毒基因組重組的幾種方式,二、基因重組的遺傳學(xué)效應(yīng),1,、復(fù)活現(xiàn)象,復(fù)合感染（,multiple infection）：,一個(gè)細(xì)胞被多個(gè)病毒同時(shí)感染。,復(fù)活（,reactivation）：,復(fù)合感染時(shí)，滅活的病毒之間發(fā)生重組或滅活的病毒與有活力的病毒間發(fā)生重組，從而產(chǎn)生有感染活性重組子代病毒。,

11、復(fù)活現(xiàn)象,親代,1,親代,2,子代,說(shuō)明,交叉復(fù)活,紫外滅活者與異品系的相關(guān)病毒之間,abC,a/b/C,AST,A/S/T,ASC,A/S/C,用基因重排或分子內(nèi)重組拯救親代滅活基因,C,多重復(fù)活,不同基因失活的同種病毒的不同毒粒之間,ABc,A/B/c,AbC,A/b/C,ABC,A/B/C,基因,B,C,的重組或重配產(chǎn)生有活性的子代病毒,病毒復(fù)活現(xiàn)象,說(shuō)明：,A,B,C,代表有活性的病毒基因；,a,b,c,表示失活的病毒基因；,ABC,等字母代表連續(xù)線狀基因組；,A/B/C,表示分節(jié)段基因組,一株活性病毒與另一株相關(guān)但具有不同遺傳標(biāo)記的滅活病毒復(fù)合感染細(xì)胞，產(chǎn)生具有滅活病毒某些遺傳標(biāo)記的

12、活性病毒重組體，這類病毒復(fù)活現(xiàn)象稱為交叉復(fù)活，又稱標(biāo)記拯救（,marker rescue）。,首先在,T4,噬菌體中發(fā)現(xiàn)。,應(yīng)用：可以選擇性地獲得病毒重組體。,（1）交叉復(fù)活（,cross reactivation）,活病毒與滅活病毒之間（交叉復(fù)活）,A,3,株（流行株）,新,A,3,抗原,雞胚中增殖不良,A,1,株（非流行株）,舊,A,1,抗原,雞胚中生長(zhǎng)良好,雞胚中共同培養(yǎng),重組體（理想疫苗）,有,A,3,抗原,雞胚中生長(zhǎng)良好,UV,滅活,當(dāng)基因型相同的多個(gè)滅活病毒顆粒感染同一細(xì)胞時(shí)，由于滅活病毒之間發(fā)生重組，產(chǎn)生有感染性的重組體子代病毒。如流感病毒、呼腸孤病毒、狂犬病毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒和

13、痘病毒。這是因?yàn)閮煞N病毒核酸上受損害的基因部位不同，由于重組合相互彌補(bǔ)而得到復(fù)活。因此現(xiàn)今不用紫外線滅活病毒制造疫苗，以防病毒復(fù)活的危險(xiǎn)。,（2）,多重復(fù)活,（,mutliplicity reactivation）,第三節(jié) 影響病毒表型的病毒間相互作用,一、表型混雜（,phenotypic mixing）,病毒混合感染產(chǎn)生一種具有兩個(gè)親代病毒結(jié)構(gòu)蛋白（殼體或囊膜）的子代。其一種極端現(xiàn)象為轉(zhuǎn)殼現(xiàn)象。病毒的表型混雜為一種暫時(shí)現(xiàn)象，隨傳代而消失。,無(wú)囊膜病毒中，親緣關(guān)系密切的病毒間經(jīng)常發(fā)生表型混雜，常出現(xiàn)轉(zhuǎn)殼現(xiàn)象。,有囊膜病毒的表型混雜常表現(xiàn)為一個(gè)病毒的核衣殼包埋在另一個(gè)病毒的囊膜中，形成偽型病毒。

14、也有囊膜蛋白的嵌合混雜。,二、互補(bǔ)作用（,complementation,）：,即病毒感染過(guò)程中基因產(chǎn)物間的相互作用，其結(jié)果是一種或兩種親本病毒產(chǎn)量增加，而兩種病毒在基因水平上并未改變。在這種情況下，一種病毒為另一個(gè)存在某種功能缺陷的病毒提供了該種功能基因產(chǎn)物。,三、病毒間的干擾,（,1,）干擾的定義：,在兩種病毒共同感染同一種細(xì)胞時(shí)，可發(fā)生一種病毒抑制另一種病毒復(fù)制的現(xiàn)象。,干擾現(xiàn)象可在同種以及同株的病毒間發(fā)生，后者如流感病毒的自身干擾。異種病毒和無(wú)親緣關(guān)系的病毒之間也可以干擾，且比較常見。,（,2,）干擾的類型,a.,自身干擾：在復(fù)制過(guò)程中產(chǎn)生了缺陷性干擾顆粒（,defective int

15、erfering particle,DIP,），能干擾同種的正常病毒在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制，如流感病毒在雞胚尿囊液中連續(xù)傳代，則,DIP,逐漸增加而發(fā)生自身干擾。,b.,同種干擾：同種異型（流感病毒,A,、,B,）,同型異株（流感病毒,A,1,、,A,2,）,c.,異種干擾：第一種病毒占據(jù)或破壞了宿主細(xì)胞的表面受體或者改變了宿主細(xì)胞的代謝途徑因而阻止另一種病毒的吸附或穿入，如粘病毒等；另外，也可能是阻止第二種,mRNA,的轉(zhuǎn)譯，如脊髓灰質(zhì)炎病毒干擾水泡性口炎病毒。,（,3,）干擾的機(jī)理,a.,產(chǎn)生干擾素：最主要的干擾方式,b.,干擾病毒的吸附：阻斷病毒受體,c.,改變宿主細(xì)胞的代謝途徑：爭(zhēng)奪宿主細(xì)胞的酶及生物合成原料，干擾病毒的復(fù)制,d.,缺損病毒引起的干擾：缺陷干擾（,DI）,病毒具有三個(gè)特征：缺陷性、干擾性和富集性。,（,4,）干擾的意義,a.,阻止或中斷病毒感染，自愈,b.,有病毒感染時(shí)暫不能預(yù)防接種減毒活疫苗,習(xí)題,1.,病毒基因組的變異有哪些類型？發(fā)生的幾率及后果如何？,2.,舉例說(shuō)明病毒表型變異的特點(diǎn)及應(yīng)用價(jià)值,3.,什么是缺陷型干擾突變？有何意義？,4.,試述“準(zhǔn)種”的概念,5.,定點(diǎn)誘變?nèi)绾芜M(jìn)行？,6.,分子內(nèi)重組與重配的結(jié)果與意義？,7.,什么是表型混合？,