动物病毒学课件第五章病毒的遗传与变异2013310

第五章病毒的遗传与变异遗传：指生物体子代与亲代之间形态结构与生理机能的相似性。变异：指亲代与子代之间，以及子代各个体之间的差异。病毒的变异包括:可遗传的变异：不可遗传的变异：突变基因重组表型混合多倍体互补作用干扰作用指构成病毒遗传物质的核酸分子发生碱基对的增添、缺失或改变，而引起的基因结构的改变。可遗传性变异一、病毒的突变(mutation)狭义突变：一对或少数几对碱基的缺失、插入或置换广义突变：基因的缺失、重复、移位和倒位

（一）概念可遗传性变异（二）突变的类型自发突变(Spontaneous)：病毒在无任何已知的诱变剂存在的条件下所发生的突变。RNA病毒的自发突变频率较DNA病毒高。1.按引起突变的原因分诱发突变：利用各种物理或化学诱变剂处理野生型病毒群体所引起的病毒突变。

可遗传性变异点突变（point)插入突变（Insertion)缺失突变（Deletion)2.按突变发生的碱基数的多少分:可遗传性变异3.按突变引起的遗传信息的意义改变分:同义突变(synonymousmutation)：指没有改变产物氨基酸序列的密码子变化。错义突变(missensemutation)：指碱基的改变引起了产物氨基酸的改变。无义突变(nonsensemutation)

：指某个碱基的改变使代表某种氨基酸的密码子变为终止密码子。可遗传性变异正向突变(forwardmutation)：指改变了野生型性状的突变。回复突变(reversemutation)：使突变体所失去的野生型性状得到恢复的突变。

4.按突变效应背离或返回到野生型这两种方向分：5.按突变带来的表型的改变分Phenotypicchanges可遗传性变异株（strain)：指同一病毒的不同野生型。PRV：鄂A株、闽A株血清型(serotype)：利用血清学方法所确定的病毒的型。(流感病毒：A、B、C三型)基因型（genotype）：根据核苷酸同源性所确定的病毒的型。突变体（株）(mutant)：有明确的突变而不同于野生型的毒株（通常是在实验室产生的病毒）。变异株(变种)(variant)：表型不同于野生型，但变异产生的基因型依据还不清楚的病毒(野外自然产生)。

可遗传性变异1）条件致死突变株(conditionallethalmutant)在非允许条件（实验者所规定的条件）下不能繁殖，但在允许条件下能够繁殖，而相应的野生型在这两种条件下都能繁殖。温敏突变体：冷适应突变株作用：获得弱毒株2）宿主范围突变株(hostrangemutant)

与野生型相比，宿主范围有所改变。可遗传性变异适应新宿主的突变体：特点：对原宿主毒力减弱，对新宿主的毒力逐渐增强获得弱毒株。利用实验动物代替本动物进行病毒学研究。利用细胞代替原宿主或实验动物进行病毒学研究。跨种感染/跨种传播（禽流感、SARS……)生物学意义：病毒蚀斑（空斑）：病毒在已长成的单层细胞上形成的局限性病灶。3）蚀斑或痘斑或噬斑突变株(plaquemorphologymutant)可遗传性变异4）毒力突变株(virulencemutant)可遗传性变异5）抗原突变株(antigenmutant)vaccinedevelopmentpathogenesis流感病毒、口蹄疫病毒易发生抗原变异猪瘟病毒、牛瘟病毒还未发现有明显的抗原差异可遗传性变异6）抗药性突变株（drugresistancemutant)7）同变体（共变体）多种表型同时改变的突变株importantinthedevelopmentofantiviralagents抗病毒药物：病毒唑、金刚烷胺、吗啉双胍、碘苷、阿昔洛韦、5-溴脱氧尿嘧啶核苷。8）回复突变体(revertant)病毒突变体通过某些途径回复到野生型表型，这种突变体称回复突变体。发生回复突变的3种途径：在原来突变的核苷酸上发生回复突变，恢复野生型病毒的核苷酸序列(真正的回复突变)在原来突变基因上的另一个位点发生突变，使突变体恢复到野生型表型(基因内阻抑）在原来突变基因外的另一个基因上发生突变，产生野生型病毒表型(基因外阻抑)。二、基因重组Recombination

由于两个或两个以上的病毒颗粒共同感染同一细胞时所发生的遗传物质的交换。可遗传性变异Exchangeofinformationbetweentwogenomes（一）病毒的重组机制可遗传性变异分子内重组拷贝选择重组基因重配可遗传性变异发生于单一分子基因组的DNA或RNA病毒中病毒核酸分子断裂后与其它核酸分子发生再连接（病毒的交配）。‘classic’recombinationcommoninDNAviruses1.分子内重组（intra-molecularrecombination)BA2.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。仍属于分子内重组，但它不涉及核酸分子的共价键断裂，RNA聚合酶选择性地连接到静止模板链上进行RNA子代链的合成。Picornaviruses

ABABCDC3.基因重配（Geneticreassortment）

可遗传性变异发生于具有分段基因组的RNA病毒中分段基因组病毒之间核酸片段交换，基因组各片段在子代病毒中随机分配。AB例：流感病毒基因重排示意图抗原性重组株可遗传性变异（二）病毒基因重组发生的对象活病毒间病毒与细胞之间灭活病毒与活病毒（两者不同但相关）之间灭活病毒（不同的基因被灭活）之间可遗传性变异（三）病毒的复活(reactivation)当发生复合感染（一个细胞被多个病毒同时感染）时，由于灭活病毒与参与感染的有活力的病毒间发生重组，或灭活病毒之间发生重组，从而产生有感染性的重组子代病毒的现象。交叉复活复感染复活可遗传性变异病毒的复活根据参与复合感染的病毒类型不同，分为：交叉复活（crossreactivation）一株活性病毒与另一株相关但具有不同遗传标记的灭活病毒复合感染细胞，由于重组而产生具有灭活病毒某些遗传标记的病毒重组体，称为交叉复活或标记拯救（markerrescue）。亲代1亲代2子代

AST

ASCABC可遗传性变异复感染复活（multiplicityreactivation）基因型相同的多个灭活病毒颗粒感染同一细胞时，由于灭活病毒之间发生重组，产生有感染性的重组子代病毒。称为复感染复活(多数感染复活现象）。

亲代1亲代2子代

ABC

ABCABC可遗传性变异（四）重组在兽医学研究中的应用

构建重组病毒：获得弱毒株或标记毒株用于疫苗生产TKwtPRVTKmutantPRVTKmutantPRVTKwildtypePRV三、遗传变异意义：变异使病毒逃逸免疫监视——造成疾病流行。变异给抗病毒治疗造成困难。变异改变了病毒抗原(抗体）——造成检测的困难。变异改变了病毒的毒力——可获得减毒疫苗。19世纪80年代，Paster对Rabiesvirus野毒（街毒）连续传代，获得了有效、遗传稳定的狂犬减毒疫苗（固定毒）我国研制的猪瘟减毒活疫苗、马传贫减毒活疫苗沈荣显院士四、影响病毒表型的病毒间相互作用

表型混合多倍体互补作用干扰作用不可遗传性变异（一）表型混合（杂）（phenotypicmixing)定义：病毒混合感染后产生一种具有来自于两种亲代病毒的表型特征，但只具有其中一种病毒基因组的子代病毒的现象。eg.大肠杆菌噬菌体T2

只感染大肠杆菌B/4株T4只感染大肠杆菌B/2株T2可感染B/4和B/2株混合感染B株T2+T4传代T2只感染B/4不可遗传性变异混合壳体（mixingcapsid)转壳现象(transcapsidation)嵌合包膜(mosaicenvelope)不可遗传性变异分类：混合壳体（mixingcapsid)：不可遗传性变异两种亲代病毒的壳粒组成的壳体包装着其中一种病毒的基因组。一种病毒的基因组被包装在另一种病毒所编码的壳体中。（子代病毒称为假型病毒）。转壳现象(transcapsidation)：嵌合包膜(mosaicenvelope)：不可遗传性变异子代病毒的包膜具有两种亲代病毒的包膜糖蛋白抗原，但包膜内只含有一个亲代病毒的基因组。不可遗传性变异表型混合的特点：基因组没有发生改变宿主范围可能发生改变对中和抗体可能产生抗性（二）多倍体(只见于有包膜的病毒)：不可遗传性变异HeteropolyploidyPolyploidyPhenotypicmixing在一个病毒包膜内包装有几个核衣壳的病毒。异多倍体病毒：病毒包膜内包装的核衣壳来源于不同的病毒。

（三）互补作用(Complementation)不可遗传性变异两种病毒混合感染时，一种病毒为另一种病毒提供了其必需的但又不能自己合成的基因产物，而促进了其增殖或者两种病毒互为提供对方所必需的基因产物，使双方的增殖有所促进。

Interactionatthefunctionallevel,NOTthenucleicacidlevel.根据参与混合感染的病毒有无活力、缺损与否将互补作用分为:1、辅助病毒与缺损病毒之间的互补

①辅助病毒与卫星RNA②辅助病毒与干扰缺损颗粒2、有活力病毒与灭活病毒之间的互补

eg.痘病毒科中的肖普氏纤维瘤病毒（引起良性纤维瘤）与粘液瘤病毒（高度的致死性）不可遗传性变异Berry-DedrickPhenomenonShopfibromavirusEastUSA,rabbitAttenuated,10-14drecoveryMyxomavirusRabbitVirulent,98%lethalityactiveHotinactivatedRabbitVirulent,98%lethalityasMyxomavirusRNApolymeraseGenomeLeporipoxvirus脱壳酶（四）干扰作用

干扰可发生于：不可遗传性变异

两种病毒混合感染时，一种病毒的增殖被另一种病毒所抑制的现象。不同的病毒之间同种病毒的不同毒株之间同一病毒的不同颗粒之间干扰形成的原因：干扰素诱导的干扰非干扰素诱导的干扰1.干扰素介导的干扰干扰素的发现1957年，Isaacs和Lindermann将吸附有灭活的流感病毒的鸡胚绒毛尿囊膜加入培养基后继续培养，上清液具有抗流感病毒的作用。

——被刺激的细胞分泌了至少一种可溶性、能够干扰病毒繁殖的细胞因子。是一组由多种细胞在适宜诱生剂的作用下产生的具有抗病毒、抗肿瘤、免疫调节和维持细胞自身稳定等多种生物活性的糖蛋白，是一种重要的细胞因子。干扰素的性质TypesandpropertiesofinterferonPropertyIFN-αIFN-βIFN-γIFN-λPreviousdesignationsLeukocyteIFNTypeIFibroblastIFNTypeIImmuneIFNTypeIITypeIIIInducersViruses(RNA>DNA)dsRNAViruses(RNA>DNA)dsRNAAntigensMitogensViruses(RNA>DNA)dsRNAPrincipalsourceLeukocytesEpitheliumFibroblastLymphocytesPBMCDC1980,thefirstrhIFNwasproduced.能够激活细胞的干扰素基因，使之进行表达产生干扰素的物质干扰素诱生剂诱生剂种类：天然的诱生剂：病毒、细菌、真菌、支原体和衣原体等及其产物合成诱生剂：聚核苷酸、阴离子聚合物、dsRNA等IFN与细胞表面的受体（含神经节苷脂）结合，激活干扰素刺激基因(IFN-stimulatinggenes,ISG),产生多种抗病毒蛋白(antiviralprotein,AVP)（主要是一些酶）：如蛋白激酶(PKR)、２’－５’寡聚腺苷合成酶（OAS）、磷酸二酯酶等。干扰素抗病毒作用的机制ModeofIFNactionMolecularbasisoftheantiviralstateThepathwaystoandfromtype1IFNTLR3-dependentsignallinginresponsetodsRNA干扰素抗病毒作用的特点－无直接杀病毒作用－广谱－相对的种属特异性－不同病毒的敏感性不同ClinicalusesofIFNsInterferonTherapeuticuseIFN-alphaIFN-betaHepatitisB(chronic)HepatitisCHerpeszoster（带状疱疹）PapillomavirusRhinovirus(prophylacticonly)Warts（疣）IFN-gammaLepromatousleprosy（麻风病）Toxoplasmosis（弓形体病）Chronicgranulomatousdisease(CGD)（慢性肉芽肿）Tumor%completeorpartialremissionsHairycellleukemia90Chronicmyelocyticleukemia90Tcelllymphoma53Kaposi’ssarcoma42Endocrinepancreaticneoplasms30Non-Hodgkin’slymphomas25-35UseofIFNsonCancerTreatmentCommonSideEffectsofInterferons

-Fever

-Malaise

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