第三讲 病毒的遗传变异

1、病毒的一步生长曲线（病毒的一步生长曲线（one-step growth curve） 感染比感染比（multiplicity of infection, MOI）是指在一个系统中感染病毒的细胞）是指在一个系统中感染病毒的细胞数与细胞总数之比。数与细胞总数之比。在人工培养的细胞中，接种高在人工培养的细胞中，接种高MOI的病毒的病毒，使所有细胞几乎同时受到病毒感染，如，使所有细胞几乎同时受到病毒感染，如分析该培养系统中的单个细胞，分析该培养系统中的单个细胞，就可以代表病毒在整个体系中所有细胞生就可以代表病毒在整个体系中所有细胞生长的情况。应用这一方法，可获得病毒一长的情况。应用这一方法，可获得病毒

2、一步生长曲线试验的结果（图步生长曲线试验的结果（图22-1），），观察到病毒具有观察到病毒具有复制周期复制周期（replication cycle）。一个完整的复制周期包括吸附、）。一个完整的复制周期包括吸附、穿入与脱壳、生物合成、组装与释放等步穿入与脱壳、生物合成、组装与释放等步骤。骤。病毒感染细胞之后的一个短时间内，病毒病毒感染细胞之后的一个短时间内，病毒完全消失，甚至在细胞内也找不到传染性完全消失，甚至在细胞内也找不到传染性的病毒颗粒，的病毒颗粒，直至感染数小时后子代病毒出现为止，这直至感染数小时后子代病毒出现为止，这阶段称为隐蔽期（阶段称为隐蔽期（eclipse period），一），

3、一般持续般持续212h。在病毒的遗传与变异病毒的遗传与变异lWhat is a gene?lStable source of informationlAbility to replicate accuratelylCapable of change基因基因激活激活转录起始转录起始翻译后加工翻译后加工翻译翻译RNADNAPr转录后加工转录后加工mRNA降解降解转化转化Frederick Griffiths Transformation Experiment - 1928“transforming principle” demonstrated with Streptococcus pneumon

4、iael第一节第一节 突变突变l第二节第二节 诱变诱变l第三节第三节 基因重组基因重组l第四节第四节 病毒基因产物间的相互作用病毒基因产物间的相互作用突变缺损型干扰缺损型干扰( (defective defective interfering,DIinterfering,DI) )突变株突变株 这是一种缺失突变的产物。自身不能复制这是一种缺失突变的产物。自身不能复制, ,只有在只有在亲本野生株作为辅助病毒存在时才能复制亲本野生株作为辅助病毒存在时才能复制, ,但又干但又干扰亲本病毒的复制扰亲本病毒的复制, ,导致后者数量减少。导致后者数量减少。含正常的衣壳蛋白质含正常的衣壳蛋白质只含有正常基因

5、组的只含有正常基因组的一部分一部分只能在正常同源病毒同时存在时才能繁殖只能在正常同源病毒同时存在时才能繁殖, ,这时同源病毒成为辅助病毒这时同源病毒成为辅助病毒( (helper helper virus)virus)特异性地干扰同源病毒的繁殖特异性地干扰同源病毒的繁殖, ,经连续传代经连续传代后后, ,DIDI颗粒增多颗粒增多突变率和适应性诱变诱变1.从生物有机体基因组中，分离从生物有机体基因组中，分离出带有目的基因的出带有目的基因的DNA片段。片段。2. 将带有目的基因的外源将带有目的基因的外源DNA片片段连接到能够自我复制的并具有段连接到能够自我复制的并具有选择记号的载体分子上，形成重选

6、择记号的载体分子上，形成重组组DNA分子。分子。3. 将重组将重组DNA分子转移到适当的分子转移到适当的受体细胞（亦称寄主细胞）并与受体细胞（亦称寄主细胞）并与之一起增殖。之一起增殖。4. 从大量的细胞繁殖群体中，筛从大量的细胞繁殖群体中，筛选出获得了重组选出获得了重组DNA分子的受体分子的受体细胞，并筛选出已经得到扩增的细胞，并筛选出已经得到扩增的目的基因。目的基因。5. 将目的基因克隆到表达载体上将目的基因克隆到表达载体上，导入寄主细胞，使之在新的遗，导入寄主细胞，使之在新的遗传背景下实现功能表达，产生出传背景下实现功能表达，产生出人类所需要的物质人类所需要的物质. 基因重组基因重组 将两

7、个有亲缘关系但生物学性状不同的毒将两个有亲缘关系但生物学性状不同的毒株感染同一个宿主细胞，从而可发生核酸水平株感染同一个宿主细胞，从而可发生核酸水平上的互换，产生兼有两亲本特性的子代，称为上的互换，产生兼有两亲本特性的子代，称为重组。重组。一、分子内重组一、分子内重组l重配重配 大多数情况下特指基因组分节段的大多数情况下特指基因组分节段的RNA病病毒，砂粒病毒毒，砂粒病毒 双双RNA病毒病毒 布尼病毒布尼病毒 正黏病毒正黏病毒 以及呼肠孤病毒。以及呼肠孤病毒。l两个进化相近的毒株感染同一细胞是，两者两个进化相近的毒株感染同一细胞是，两者 发生了基因的交换，产生稳定或可变的重配发生了基因的交换，

8、产生稳定或可变的重配 毒株。毒株。二、重配二、重配( (reassortmentreassortment) )病毒进化的例证病毒进化的例证 流感期間 Camp Funston 的緊急軍事醫院。野生水禽是禽流感病毒的基因库随机突变 基因组节段交换流感病毒抗原性漂移及转移示意（据Harper）漂移 转移 转移甲型流感病毒甲型流感病毒传播的传播的经典模式经典模式蛋白蛋白酶酶l红皇后学说，来源于来维卡罗所描写的爱丽丝红皇后学说，来源于来维卡罗所描写的爱丽丝历险记中红皇后所说历险记中红皇后所说“你必须尽力的不停的跑，你必须尽力的不停的跑，才能保持在原来的地方。才能保持在原来的地方。” “逆水行舟，不逆水

9、行舟，不进则退进则退”。指侵扰性的寄生物和宿主双方都必。指侵扰性的寄生物和宿主双方都必须快速变异，以维持存在。须快速变异，以维持存在。一、补偿作用（一、补偿作用（complementationcomplementation） 是指在感染的细胞中，病毒蛋白质之间由是指在感染的细胞中，病毒蛋白质之间由于相互作用的结果，拯救了一种或两种病于相互作用的结果，拯救了一种或两种病毒或增加了病毒的产量。毒或增加了病毒的产量。Progeny virus assembled using wt N and wt M proteinsGenomes in progeny are either ts M or ts

10、N 和和（或）（或） 两种病毒混合感染后，一个病毒的基因两种病毒混合感染后，一个病毒的基因组偶尔装入另一病毒的衣壳内，或装入两组偶尔装入另一病毒的衣壳内，或装入两个病毒成分构成的衣壳内，发生表型混合。个病毒成分构成的衣壳内，发生表型混合。no changes in genomepossibly altered host rangepossibly resistant to antibody neutralization表型混合特点：表型混合特点：n两株病毒混合感染时，装配过程发生错误形成两株病毒混合感染时，装配过程发生错误形成n主要表现为耐药性，抗原性等改变，基因并未主要表现为耐药性，抗原性等改变，基因并未改变，改变的生物学性状不能遗传改变，改变的生物学性状不能遗传指两种病毒的核酸偶尔混合装在同一病指两种病毒的核酸偶尔混合装在同一病毒衣壳内，或两种病毒的核衣壳偶尔包毒衣壳内，或两种病毒的核衣壳偶尔包在一个囊膜内，但它们的核酸都未重组在一个囊膜内，但它们的核酸都未重