病毒分子生物学课件

1、病毒分子生物学,第十章 病毒分子生物学,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因 第二节 病毒的侵染机制 第三节 病毒与受体的基因互作 第四节 病毒的侵染分子调控,病毒分子生物学,病毒的概念 病毒是一类亚显微细胞内寄生物颗粒， 由预先合成的组份装配而成，不能自 主生长或分裂，含有蛋白质、核酸和 脂肪不具备能量代谢或蛋白质合成所 必需的酶系和核糖体，需依赖寄主的 酶系进行复制的有机组合体.,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,一、病毒基因组的结构特点: 1).与细菌或真核细胞相比，病毒的基因组很小， 但是不同的病毒之间其基因组相差较大 乙肝病毒：基因

2、组DNA只有3-3.3 kb，所含信息量也较小，只能编码4种蛋白质。 痘病毒：基因组DNA达300kb，可以编码几百种蛋白质，包括病毒复制所需的酶类，以及核苷酸代谢的酶类，痘病毒对宿主的依赖性较乙肝病毒小得多。,病毒分子生物学,2). 病毒基因组只能由一种核酸组成，或为DNA或为 RNA, DNA病毒的基因组多为双链，RNA病毒 的基因组多为单链; DNA / RNA，ss/ ds，Linear / Circular， Mono-/ Multi (Segmented与Divided) 乳头瘤病毒: 闭环的双链DNA病毒 腺病毒: 线性的双链DNA 脊髓灰质炎病毒和SARS病毒: 单链的RNA病

3、毒 呼肠孤病毒：由10-12条dsRNA构成，包被在同一种 病毒粒子中,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,3). 病毒基因组中存在基因重叠现象，即同一片段能够编码23种蛋白质，这种现象类似于线粒体和质粒DNA, 这样使较小的基因组携带更多的信息。 重叠基因是1977年Sanger在研究X174时发现的， X174噬菌体是一种单链DNA病毒，它感染大肠杆菌后共合成11种蛋白质分子，总分子量为250 kDa左右，相当于6078个核苷酸所容纳的信息量， DNA本身只有5375个核苷酸，多能编码总分子量为200 kDa的蛋白质分子,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,

4、基因重叠： 完全重叠； 部分重叠； 两个基因只有一个碱基重叠：一个基因终止密码子的最后一个碱基是另一个基因起始密码子的第一个碱基。 重叠的基因尽管其重叠部分的DNA相同，但是由于将mRNA翻译成蛋白质时的阅读框不一样，因此，产生的蛋白质分子并不相同。 有些重叠的基因阅读框相同，只是起始部位不同 SV40DNA基因组中，编码三个外壳蛋白 VP1 VP2 VP3 基因之间有 122 个碱基的重叠，它们有一段共同的序列（如：t抗原完全在 T 抗原基因里面）,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,4) . 病毒基因组的大部分是用来编码蛋白质的，只有非常小的一份不被翻译，不同于真核细胞DN

5、A的冗余现象 X174：不翻译的部份只占217/5375，占4 H基因和A基因之间67个碱基，包括RNA聚合酶结合位点，转录的终止信号及核糖体结合位点等基因表达的控制区 G4 DNA中不翻译的部份占282/5577 乳头瘤病毒基因组DNA中不翻译的部份占1.0/8.0 Kb,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,5) . 病毒基因组中功能相关的基因往往集中在一个或几个特定的部位, 形成一个功能单位或转录单元 它们可被一起转录成为含有多个mRNA的分子，称为多顺反子(polycistronie) mRNA X174：基因组中的D-E-J-F-G-H基因转录在同一mRNA中，然后再翻

6、译成各种蛋白质，其中 F G及H都是编码外壳蛋白的，D蛋白与病毒的装配有关，E蛋白负责细菌的裂解，它们在功能上也是相关的 腺病毒：晚期基因编码病毒的12种外壳蛋白，在晚期基因转录时是在一个启动子的作用下生成多顺反子mRNA，然后再加工成各种mRNA,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,6).噬菌体（细菌病毒）的基因是连续的，特别是多数RNA病毒的基因组是由连续的RNA链组成； 而真核细胞病毒（正链RNA病毒除外）的基因是不连续的，具有内含子。 有些真核病毒的内含子或其中的一部分，对某一个基因来说是内含子，而对另一个基因却是外显子 有些病毒的基因组RNA是节段性的，由不连续的几条

7、链组成 。 流感病毒的基因组由8条ssRNA分子构成，每条RNA分子都可编码蛋白质 ； 呼肠孤病毒的基因组含10条dsRNA，每条RNA分子都编码12种蛋白质。,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,7). 除了反转录病毒基因组有两个拷贝外，所有病毒基因组都是单倍体，即每个基因在病毒颗粒中只出现一次,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,二、病毒的类型 1) DNA病毒 ds DNA病毒 ss DNA病毒 2) RNA 病毒 ds RNA病毒 (+)ss RNA病毒 (-)ss RNA病毒 3) DNA RNA反转录病毒,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子

8、生物学,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,1. dsDNA Virus 多为动物病毒和噬菌体 SV40、腺病毒、噬菌体和T4 噬菌体等 半保留方式进行复制, 但复制的场所及具体过程有所不同,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,dsDNAviruses： Viruses of higher animals Poxviruses (痘病毒), Herpesviruses(疱疹病毒), Adenoviruses(腺病毒), Papovaviridae(乳多空病毒科) Viruses of insects Bacul

9、oviruses(杆状病毒), Iridoviruses(虹彩病毒 ) and Polydnaviridae(多态DNA 病毒科) Viruses of eukaryotic algae(真核藻类） 藻类DNA病毒科(Phycodnaviridae) Viruses of Plant Cammelia yellow CYMoV 鸭跖草黄斑驳病毒 Cauliflower mosaic,CaMV 花椰菜花叶病毒,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,2. ssDNAVirus 基因组一般较 3.0-6.0 kb, 多数对于寄主细胞的依赖 , 如细小病毒科、微小噬菌体科(X174) 、

10、联体(双 )病毒科、复制在细胞核内进行, 通过合成一条负链为模板合成正链 Maize streak, MSV玉米条斑病毒 Beet curi top,BCTV甜菜曲顶病毒 Bean golden mosaic, BGMV菜豆金黄花叶病毒 Banana bursh top,BaBTV香蕉束顶病毒,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,X174 基因组约5.4kb, 环状, 编码10-12种蛋白，其中三个为重叠基因(B/A K/A+C E/D),有三个启动子, 结构与E. coli的启动子相似 复制过程中单链DNA形成双 (RF: 超螺旋ds环状和松弛ds环状), 有“复制叉()”和

11、“滚环 () ”两种过程,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,3. dsRNA Virus 以呼肠孤病毒(Reoviruses)为代表，球形粒子，双生衣壳；基因组16-30kbp，分为10-12个节段，长度不等(呼肠孤病毒10-12个片段; 囊状噬菌体 3个片段) 多为单顺反子，5 3末端序列保守 正链RNA 5端为“帽子”结构, 3末端为polyA尾序 病毒颗粒核心含有RNA聚合酶,在酸化作用下病毒部分脱壳, 形成亚颗粒(Particle Subviral ) 在亚颗粒中，以负链为模板产生单顺反子RNA (mRNA), 并表达各种蛋白；在侵染过程后期方以正意链(mRNA)为模

12、板合成负链，并形成双 -以全保留方式在寄主细胞质中进行复制,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,植物呼肠孤病毒(Plant reovirus)为水稻黑条矮缩病毒(斐济病毒属(Fijivirus)RBSDV)和玉米粗缩病毒(MRDV)。 White clover latent,WCMV白三叶草潜隐病毒 Sugarcane fiji,SFV甘蔗菲济病毒 哺乳动物正呼肠孤病毒(Mammalian orthoreovirus) 水生呼肠孤病毒A型(Aquareovirus A),第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,4. ss(+) RNA Virus 基因组多在10kb

13、以下, 以单组分或多组分存在(SARS virus:29kb ）包含病毒种类最多, 约占病毒总数的70%以上，RNA可直接翻译,裸露的RNA具有侵染性，基因组RNA可作为mRNA, 在侵入寄主细胞后可立即翻译产生蛋白质，组成及结构简单 , 多为杆状或球状粒子 复制因病毒基因组结构不同存在极大的差异，病毒RNA的末端结构具有特异性,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,病毒RNA的末端结构 5末端-原核生物病毒多为焦磷酸或三磷酸核苷残基; 真核生物病毒多含有7-甲基化Vpg的鸟嘌呤核苷“帽子”; Vpg(Viral Genome Associated Protein)的小分子蛋白(

14、2.5 20 kDa), 经常存在于以多肽蛋白为最初翻译产物的基因组RNA中。 3末端-多数RNA病毒具有高度有序的3末端二级结构, 如一些真核生物病毒中的tRNA结构及一些病毒中的PolyA尾序,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,5. ss(-) RNA Virus 基因组主要特征: 负链RNA基因组,病毒RNA转录产

15、生正链mRNA 裸露的 RNA不具有侵染性; 基因组分离或否，均具有包膜，粒子中多含有 RdRp（RNA-dependent RNA polymerase) 以病毒粒子携带的RdRp起始转录过程, 产生单顺 反子mRNA,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,弹状病毒 (Rhabdovirus) 既可感染动物，又可感染植物。如水泡性口膜炎病 坏死黄化病毒。基 ,线形, 11-15 kb，通常为负意 5个以上基 因,每个基因都有独立的转录起始序列和终止序列。转录终止序列末端 PolyA加尾信号(TAATAAAA), 3末端的Leader区与5末端的Trailer区互补程 度较高，

16、“锅柄”状结构 L T ( ) 与 区域的互补 负意链序列 RV 3 UGCGAAUUGUUGUUUUGGUCUCUUCUUUUU 5 ACGCUUAACAAAUAAACAACAAAAAUGAGA LNYV 3 AAUGCCUGUUAUUAUCUUCUUUUUUUAGUUCA 5 ACGGACGAUAAUAAAAUCAAAAAGUCCAAU,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,RNA、DNA逆转录病毒,第一节 病毒的类型及其

17、侵染相关基因,病毒分子生物学,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,7）与病毒类似的亚病毒(subvirus) A. 类病毒 (Viroids) 为目前已知最小的独立侵染核酸分子, 由Diener在 1971年首次发现(马铃薯纺锤形块茎类病毒 PSTVd), 主要存在于植物寄主中单链环状RNA分子, 无外壳蛋白, 核苷酸长度为246-375nt, 富含G+C (53-60%) 环状分子高度碱基配对, 外形呈杆状； 在寄主植物中可自我复制,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,已经

18、发现的类病毒已超过30种，根据序列和结构的同源 性、复制特性分为两个组，分别为马铃薯纺锤块茎类病 毒组(PSTVd)和鳄梨日斑类病毒组(ASBVd)。,病毒分子生物学,B. 朊病毒 (Prions) 一类仅含有蛋白质的侵染性病原物, 导致动物或人类中枢神经系统的慢性病变, 并可以“遗传”。例如疯牛病(mad cow )羊骚痒病（scrapie） 人G-S综合症、老年痴 (C-J病) 振颤病(海绵状脑硬化)等 疯牛病是由一种Prion侵染引起的，它也可以感染人而引起神经系统疾病 Prion是正常神经活动所需要的蛋白质，而致病Prion与正常Prion的一级结构完全相同，只是空间结构(折叠状态)不

19、同。,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,三、病毒侵染的相关基因,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,噬菌体主要的调节元件及调节基因产物的功能 PL, OL, PR, OR左右向转录的启动子和操纵子 tR (1,2,3,4,5)右向转录的终止子 tL(1,2)左向转录的终止子 PRE C蛋白建立启动子，受C蛋白调控 PI Int基因启动子，受C蛋白调控 PaQ Q蛋白反义RNA启动子，受C蛋白调控 PRM C蛋白基因维持启动子，受C浓度调控 PR 晚期转录的启动子 nutL, nutR N蛋白左右两个反终止结合

20、位点 qut Q蛋白反终止结合位点 cro PL和PR的阻遏蛋白，并可阻遏PE，抑制 CI 表达,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,cI PL 和PR 的主要的阻遏物，并可自主调控PRM c 可以启动PRE 、PI 和PAQ，使进入溶原化途径 c 和C组成复合物，启动PE产生c及cro的反义RNA N tR1, tR2及tL1的反终止蛋白 Q tR4的反终止蛋白. O, P DNA复制所需的蛋白 S, R, R2裂解宿主所需的裂解酶 Int 整合酶，使整合到宿主的染色体中 Xis 切除酶，帮助在att位点和宿主连接 bet, exo 重组蛋白，帮助和宿主进行重组 W, B,

21、N u3, C, D, E, F, F,Z 头部蛋白基因 U, V, G, T, H, M, L, K, I, J 尾部蛋白基因 cos 12bp的回文序列，由线状连接成环状的连接点 A 蛋白切割位点A末端酶，识别cos位点,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,四、噬菌体的基因组及早、晚期转录,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,The l Genome,病毒分子生物学,噬菌体基因组长48502nt，共61个基因，其中32个较为重要噬菌体提供了最为复杂的级联调控。在它发育中有两个可调控阶段，溶原化周期和裂解周期，这两个周期相互连系。 DNA进入新的宿主细胞时裂解

22、和溶原化的途径并存，早早期和晚早期的基因都需要表达，然后分化。 若晚期基因得到表达那么就向裂解途径发育； 若阻遏物CI蛋白合成了，就要进入溶原化途径。 噬菌体的调控有多种形式，有正调节、负调节、自主性的反馈调节、抗终止调节、反义调节及反向调节,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,CI蛋白是噬菌体的阻遏蛋白，由两个亚基组成，每个亚基都有两个功能区，N端与操纵基因结合，C端具有相互结合成二聚体的能力。CI蛋白的二聚体与二聚体之间有协同效应。 Cro蛋白也是一种阻遏蛋白，以二聚体的形式与操纵基因结合，但Cro最易和OR3结合，而CI最容易与OR1，OR2结合，Cro无协同效应。 C蛋

23、白能激活cI的建立溶原化启动子PRE，整合酶启动子PI以及反终止蛋白Q的反义RNA动子PAQ，这些启动子的激活却对溶原化有利。,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,病毒分子生物学,1 早早期基因: 只有两个，cro和N，由宿主的RNA聚合酶转录。 N编码一种反终止蛋白，它作用于nut（N utilization）位点，使早早期转录不会在tR1和 tL1处终止而进成一步转录晚早期的一些基因。 Cro (control of repressor and other things)具有双重功能：它既可阻止CI蛋白的合成，又可以关闭早

24、期基因的表达。,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,2 晚早期基因 包括2个复制基因（裂解感染所需的），7个重组基因及3个调节基因（cII，cIII，Q）。 7个重组基因中， 有的和裂解感染中的重组有关，其中有2个是DNA整合到细菌染色体中所必需的 C和CIII的复合物可启动PE启动子，对于阻遏物CI的开始合成是必要的。而Q蛋白也是一个反终止蛋白，它使宿主的RNA聚合酶不是在终止子tR3处终止，而继续合成晚期基因。因此我们可以将晚期基因分为两类：有的是噬菌体进入溶原化途径所必须的，而另一类是控制进入裂解周期的。,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,第一节 病毒的

25、类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,噬菌体也具有反义的mRNA调节的机制。一是PRE启动子其转录方向与cro基因的转录方向相反，其5端和cro基因的mRNA重叠，可进行反义抑制cro的表达；二是PAQ启动子转录一段长约200b的RNA ，不编码蛋白，而和抗终止蛋白Q的mRNA 5端互补，起到反义抑制的作用。 不同启动子PL和PI所产生的RNA，虽序列重叠，但长度不同，形成二级结构也不同，前者的mRNA易被RNase剪切，继而被核酸酶所降解，从而不能表达，而只有PI启动子转录的int mRNA才是稳定的可以翻译成整合酶，供溶原化时基因组插入到宿主染色体上所需。 噬菌体有2个抗终止基因N和Q，它

26、们的产物可在一定的位置和RNA聚合酶结合，使其顺利通过早早期和晚早期转录的终止子，有利于宿主的裂解。,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,在调节基因中，有早早期基因N与cro。它们是由不同的模板继转录的，N向左，cro向右，N反终止蛋白的存在使转录持续向前进入重组基因区；向右进入复制基因区。,晚期基因是作为单个的转录单位表达的，从位于Q和S之间的启动子PR开始，此启动子是连续使用的。当Q 蛋白缺乏时，晚期转录终止在tR3位点，产生了长194b的转录本，称为6S RNA。当Q蛋白存在时，它阻遏了tR3的终止和6S RNA的表达,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,

27、晚期的反终止的作用与N蛋白的反终止作用是相似的。pQ作用的qut（Q-utilization）正好位于晚期启动子的下游，RNA聚通过此处时，pQ与其作用消除了终止,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,3反终止作用 噬菌体从早期基因表达转换到下一期基因表达采用了一个完全不同的控制机制反终止作用。 早期基因是与下一期的基因相连接的。但二者之间有一个终止子位点。若终止作用在这个位点被阻止的话，那么RNA聚合酶就可以通读而进入另一基因。 在反终止作用中，相同的启动子可以继续被RNA聚合酶所识别。因此新的基因是通过RNA的延续，形成一个长的RNA链而得到表达的，在这种的RNA中，5端是早

28、期基因的序列，3端是下一期基因的序列。所以，早期基因的表达必然是连续的。,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,pN抗终止的活性是高度特异的，但抗终止这件事情本身并不取决于终止子tL1和tR1； pN作用的识别位点叫做nut（N utilization）负责左向和左向反终止位点分别是nutL和nutR。通过nut突变作图发现nutL位于PL的起始点和N编码区的起始点之间；nutR位于cro基因末端和tL1之间，这意味着两个nut位点离它们转录单位的相对距离是不同的。nutL离启动子此较近，nutR离其终止子比较近。 pN识别nut位点时可使聚合酶对终止信号不理采而持续穿过。这个反

29、应涉及到依赖因子的终止子上产生抗终止作用，但pN也能作用于内部终止子(intrinsic terminators)。,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,的nut位点含有两个序列元件，称为A盒（boxA）和B盒（boxB）。A盒在细菌的操纵中也有存在，它在噬菌体和细菌的操纵子中对于抗终止是必须的。B盒的序列发生突变就会消除pN产生的抗终止能力 ；B盒只存在于噬菌体基因组中。 nut 含有两个序列，核心酶通过boxA时，NusB-S10和它结合；当通过boxB时NusA和pN与RNA聚合酶结合。pN的存在使RNA聚合酶通读终止子，产生含有早早期序列和晚早期序列的连续mRNA,第一

30、节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,和pN相互作用的蛋白质因子通过分离E.coli突变体而被鉴别出来。因感染后仅限于早期基因的表达。这一系列的突变位点都位于rpoB基因中。表明pN就像因子一样，是和核心酶的亚基相作用的。 通过另一种阻止pN的功能的E.coli的突变而鉴别出Nus因子: NusA，NusB，NusE和NusG。这些蛋白形成了转录装置的一部分，但却不能从RNA聚合酶中分离出来。NusA，NusB和NusG的功能是和转录终止相关。 NusE是核糖体蛋白S10，它在30S亚基中的位置与在终止中的功能二者并无明显的关系。p

31、N与RNA聚合酶以及NusA、NusG、NusB和核糖体蛋白S10(NusE)形成紧密的复合物。它们可能通过控制延伸的动力学性质，如作为停顿抑制因子直接作用，也可能直接特异性地与终止装置作用，改变模板的结构。,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,pQ是噬菌体在感染晚期的抗终止蛋白。qut序列是pQ作用所需要的，它位于晚期转录单位的起始处。qut的上游部分位于启动中、下游部分位于转录区的起始处，这意味着pQ的作用涉及到DNA的识别。 pQ的基本作用是干扰停顿，一旦pQ作用在RNA聚合酶上，这个酶就明显地在所有位点减少停顿，包括在依赖性终止位点和内部终止位点。所以pQ并不直接地作用

32、终止子本身，但它可以使酶急速地通过终止子。,第一节 病毒的类型及其侵染相关基因,病毒分子生物学,第二节 病毒的侵染机制,病毒分子生物学,1 TMV病毒侵染的过程和机制 1）进入,第二节 病毒的侵染机制,病毒分子生物学,2） 复制,第二节 病毒的侵染机制,病毒分子生物学,第二节 病毒的侵染机制,病毒分子生物学,3）移动 A 细胞间的移动 613uMh 大约1 细胞2Hour 通过胞间连丝进行移动，需要编码蛋白RdrP 136kDa，MP，不需要CP B 长距离运输 通过维管束，1.5-8cm/h, 病毒粒子的整体移动,第二节 病毒的侵染机制,病毒分子生物学,第二节 病毒的侵染机制,病毒分子生物学

33、,第二节 病毒的侵染机制,病毒分子生物学,第二节 病毒的侵染机制,病毒分子生物学,第二节 病毒的侵染机制,病毒分子生物学,二 病毒的侵染机制中的转录形式,第二节 病毒的侵染机制,病毒分子生物学,第二节 病毒的侵染机制,甜菜黑色焦枯病毒(Beet black scorch virus,BBSV),病毒分子生物学,第二节 病毒的侵染机制,病毒分子生物学,第二节 病毒的侵染机制,病毒分子生物学,第二节 病毒的侵染机制,病毒分子生物学,第二节 病毒的侵染机制,病毒分子生物学,第三节 病毒与受体的基因互作,植物病毒介体传播的机制和基因互作 植物病毒47个属中，被证实可通过天然生物媒介传播的病毒有40个属

34、。植物病毒经空气传播(air-borne)的介体是昆虫和螨，而经土壤传播(soil-borne)的介体为线虫和真菌。此外，植物病毒传播还可通过寄主植物的种子(seed-borne)和花粉(pollen-borne)传播。 在昆虫传播的介导方式中，马铃薯Y病毒属(Potyvirus)在自然界由蚜虫以非持续性方式传播。研究表明两个由病毒编码的蛋白与介体传播有关：一个是外壳蛋白(Coat protein, CP)，另一个为辅助因子(Helper component protease, HC-Pro),病毒分子生物学,1）外壳蛋白(CP) 现已知道PVY CP的N端暴露表面的氨基酸三联子Asp-Ala

35、-Gly (DAG box)保守区对蚜虫传播是必须的，并推测其为HC相互作用的功能区。烟草脉斑驳病毒(Tobacco vein mottling virus, TVMV) 和西葫芦黄花叶病毒(Zucchini yellow mosaic virus, ZYMV) 的CP基因突变分析，进一步明确DAG三联子在蚜虫传播中的作用。 在TVMV CP中，这三个氨基酸任何一个缺失或替换，均能导致蚜虫传播特性明显下降或完全丧失。第一位氨基酸是酸性或中性氨基酸(Asp或Asn)而不是碱性氨基酸有传播性。第二位为一个小的非极性残基(Ala)对传播是必须的，残基变大或极性增强对传播均产生负面的影响。第三位的甘氨

36、酸(Gly)是影响传播的关键，变为任何其它氨基酸，即使是小残基的氨基酸如Ala，均能导致虫传性的丧失,第三节 病毒与受体的基因互作,病毒分子生物学,2）辅助蛋白(HC-Pro) 体外实验证明：纯化的TEV病毒粒子只能被那些预先用含有PVY HC因子的汁液饲养过的蚜虫传播，而用健康植物汁液预先饲养的蚜虫，却不能传毒，即使先饲毒而后再获取HC因子也不能传毒 将PVY的一个非蚜虫传播的HC缺陷株(称为PVC)与野生的PVY进行比较后发现，非虫传播PVC并不是缺失HC蛋白，。比较突变体HC基因的核苷酸序列有92%一致，但是有24个核苷酸。进一步比较其相应的氨基酸序列，发现只有2个氨基酸被替换，即Lys50Glu，Ile225Val，用点突变的方法证明了TVMV HC N端的Lys51Glu改变，导致了蚜虫传播性的丢失，而与Ile226Val无关系。Lys51被大部分氨基酸替代后均失去虫传活性，但对Arg替代却是允许的。此外，HC N端的His、Cys保