病毒学病毒的遗传与变异专家讲座

第五章病毒遗传与变异第一节病毒突变第二节病毒重组第三节影响病毒表型病毒间相互作用病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第1页本章重点1.病毒突变类型2.病毒重组机制3.病毒复活4.病毒干扰病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第2页第一节病毒突变一、突变定义病毒遗传物质核酸组成或结构发生改变称为突变（mutation）。株(strain)、型(type)、变异株(variant)、突变体(mutant)、野生型(wild-type)、野外分离株(fieldisolates)通惯用“株”来区分同一病毒不一样野生型，“型”是感染性中和作用确定血清型同义语。病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第3页

在没有任何已知诱变剂存在条件下，一些病毒在子代中产生高百分比突变体。

DNA病毒中自发突变率为10-8-10-11，RNA病毒中为10-3-10-4。RNA复制酶缺乏校正阅读活性。

二、自发突变（spontaneousmutation）病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第4页RNA病毒因为其复制保真度较低，所以，人们提出了准种（quasispecies）概念。所谓准种，即是一组本身复制分子，它们彼此不一样，但又亲密相关。病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第5页准种演变是从一个原始特定病毒序开始，该病毒每一轮复制均造成变异株出现。所以，在任何时点，某病毒群（viralpopulation）总是由常见代表性序列即主序列（mastersequence）和一组不一样但又亲密相关序列（变异株）所组成。全部这些相关序列（变异株），不论其所占比比怎样，均被认为是一群复制体（replicon），表现为动态基因相互作用（dynamicgeneticinteraction）。病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第6页当环境发生改变时，在原病毒群中已存在各种变异株，以及在复制过程中新生代变异株中，将被选择出最适应于新环境变异株。尔后，被选择出变异株又面临新环境改变。为了其子代能继续复制，将再次被选择出适应新环境变异株。如此周而复始，不停形成新病毒群（即准种）。病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第7页

利用自然界各种物理或化学诱变剂处理野生型病毒，提升病毒群体突变率，称为诱发突变。体外诱变剂，对病毒静态核苷酸进行化学修饰，使其在后面复制中发生错配，包含亚硝酸、羟胺、烷化剂等。体内诱变剂，它们作用需要代谢活跃核苷酸，一组为碱基类似物，另一组为插入剂。UV偶然也用于病毒诱变。三、诱发突变（inducedmutation）病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第8页

从突变引发遗传信息意义改变来看，可分为同义突变、错义突变和无义突变。有不少错义突变产物依然有部分活性，使表型介于突变型和野生型之间，为渗漏突变型。有些错义突变不影响或基本不影响蛋白质活性，不表现显著性状改变，为中性突变，中性突变和同义突变又常称为缄默突变（silentmutation）。

四、病毒突变类型病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第9页

从突变带来表型改变来看，可分为噬菌斑形态突变体、致死突变体、条件致死突变体和生化突变体。噬菌斑形态突变体是指造成宿主细胞噬菌斑形态改变突变体。条件致死突变体是在某一条件下含有致死效应而在另一条件下没有致死效应突变体，如温度敏感突变体，28－35℃可增殖，37－40℃不能增殖，含有减低毒力而保持免疫原性特点。生化突变体最常见有营养缺点型突变体和抗药性突变体。病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第10页宿主范围突变株：病毒基因组改变影响了对宿主细胞感染范围，可感染野生型病毒不能感染细胞。抗原性变异，病毒毒力变异。病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第11页五、回复突变

回复突变(reversemutation):突变体(mutant)经过第二次突变又完全地或部份地恢复为原来基困型或表型。完全恢复是因为突变碱基次序经第二次突变后又变为原来碱基次序，故亦称真正回复突变。部分恢复是因为第二次突变发生在另一部位上，其结果是部分恢复原来表型，亦称为第二位点突变(secondsitemutation)或基因内校正(intragenicsuppression)。此时原来突变位点依然存在，而它表型效应被基因组上第二位点突变所抑制，因而第二次突变又称抑制突变（suppressormutation）

病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第12页第二节病毒重组改变类型改变内容突变类型多肽序列改变多肽功效影响取代单核苷酸代换同义突变无（密码简并）无错义突变氨基酸代换因氨基酸及序位而定无义突变延伸提前终止普通失去增加—缺失单、寡核苷酸插入或缺失移框突变突变点后序列改变普通失去重组基因组片段连接次序改变病毒突变分子机制病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第13页一、病毒重组机制病毒变异，除了自发和诱发突变外，还可能因病毒混合感染引发病毒之间遗传重组而发生。当两种或各种病毒感染同一宿主细胞—混合感染时，有时发生两株病毒基因组之间基因交换、重配等遗传结构较大改变，这就是病毒基因重组。依据病毒核酸是连续还是分节段，依次将病毒基因重组分为分子内重组（intramolecularrecombination）和基因重配（geneticreassorment）。分子内重组还能够分为断裂连接模式（strandbreakageandreligation）和拷贝选择模式（copy-choice）

病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第14页断裂连接模式：通常发生在单一分子基因组DNA或RNA病毒中，重组需要核酸分子断裂及与其它核酸分子再连接，即需要病毒交配。

××病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第15页

拷贝选择重组（copy-choicerecombination）：发生在部分具单一分子基因组RNA病毒中（脊髓灰质炎病毒、口疹病毒、冠状病毒、口蹄疫病毒等），仍属于分子内重组，不包括核酸分子共价键断裂，RNA聚合酶选择性连接模板链上合成子代链，子代链是不一样模板链拼接。基因重配：发生在具分段基因组RNA病毒中（流感病毒、呼肠孤病毒、布尼安病毒和沙粒病毒等），重组时，各片段在子代中随机分布。病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第16页重组机制亲代1×亲代2子代示例分子内重组AbCABcABCAbcDNA病毒和少数RNA病毒（小RNA病毒）突变体之间ABCASTABTASCDNA病毒不一样毒株之间ABCDXYZABCZ腺病毒失去基因D，取得SV40基因ZABC12312ABC3温和噬菌体、肿瘤病毒基因组整合进细胞基因组基因重配A/b/CA/B/cA/B/C基因组分节段RNA病毒A/B/CA/S/TA/S/CA/B/T说明：A等字母代表有活性病毒基因；1，2，3表示有活性细胞基因；b,c为突变体基因；ABC等字母代表连续线状基因组；A/B/C表示分节段基因组

两种病毒混合感染引发病毒基因组重组几个方式病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第17页二、基因重组遗传学效应

1、复活现象复合感染（multipleinfection）：一个细胞被多个病毒同时感染。复活（reactivation）：复合感染时，灭活病毒之间发生重组或灭活病毒与有活力病毒间发生重组，从而产生有感染活性重组子代病毒。病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第18页复活现象亲代1亲代2子代说明交叉复活紫外灭活者与异品系相关病毒之间abCa/b/CASTA/S/TASCA/S/C用基因重排或分子内重组拯救亲代灭活基因C多重复活不一样基因失活同种病毒不一样毒粒之间ABcA/B/cAbCA/b/CABCA/B/C基因B,C重组或重配产生有活性子代病毒病毒复活现象说明：A,B,C代表有活性病毒基因；a,b,c表示失活病毒基因；ABC等字母代表连续线状基因组；A/B/C表示分节段基因组病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第19页

一株活性病毒与另一株相关但含有不一样遗传标识灭活病毒复合感染细胞，产生含有灭活病毒一些遗传标识活性病毒重组体，这类病毒复活现象称为交叉复活，又称标识拯救（markerrescue）。首先在T4噬菌体中发觉。应用：能够选择性地取得病毒重组体。（1）交叉复活（crossreactivation）病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第20页活病毒与灭活病毒之间（交叉复活）A3株（流行株）新A3抗原鸡胚中增殖不良A1株（非流行株）旧A1抗原鸡胚中生长良好鸡胚中共同培养重组体（理想疫苗）有A3抗原鸡胚中生长良好UV灭活病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第21页

当基因型相同多个灭活病毒颗粒感染同一细胞时，因为灭活病毒之间发生重组，产生有感染性重组体子代病毒。如流感病毒、呼肠孤病毒、狂犬病毒、脊髓灰质炎病毒和痘病毒。这是因为两种病毒核酸上受损害基因部位不一样，因为重组合相互填补而得到复活。所以现今不用紫外线灭活病毒制造疫苗，以防病毒复活危险。（2）多重复活

（mutliplicityreactivation）病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第22页第三节影响病毒表型病毒间相互作用一、表型混杂（phenotypicmixing）病毒混合感染产生一个含有两个亲代病毒结构蛋白（壳体或囊膜）子代。其一个极端现象为转壳现象。病毒表型混杂为一个暂时现象，随传代而消失。无囊膜病毒中，亲缘关系亲密病毒间经常发生表型混杂，常出现转壳现象。有囊膜病毒表型混杂常表现为一个病毒核衣壳包埋在另一个病毒囊膜中，形成伪型病毒。也有囊膜蛋白嵌合混杂。病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第23页病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第24页

二、互补作用（complementation）：即病毒感染过程中基因产物间相互作用，其结果是一个或两种亲本病毒产量增加，而两种病毒在基因水平上并未改变。在这种情况下，一个病毒为另一个存在某种功效缺点病毒提供了该种功效基因产物。病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第25页三、病毒间干扰

（1）干扰定义：

在两种病毒共同感染同一个细胞时，可发生一个病毒抑制另一个病毒复制现象。干扰现象可在同种以及同株病毒间发生，后者如流感病毒本身干扰。异种病毒和无亲缘关系病毒之间也能够干扰，且比较常见。病毒学病毒的遗传与变异专家讲座第26页（2）干扰类型a.本身干扰：在复制过程中产生了缺点性干扰颗粒（defectiveinterfering

particle,DIP），能干扰同种正常病毒在细胞内复制，如流感病毒在鸡胚尿囊液中连续传代，则DIP逐步增加而发生本身干扰。b.同种干扰：同种异型（流感病毒A、B）同型异株（流感病毒A1、A2）c.异种干扰：第一个病毒占据或破坏了宿主细胞表面受体或者改变了宿主细胞代谢路径因而阻止另