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1、第四章病毒基因组 临床生化教研室 病毒 virus 的概念是一类比较原始的 有生命特征的 能够自我复制的 严格细胞内寄生的非细胞生物 是结构最简单 最微小的生命形式 病毒的四种基本结构成份 核酸 DNA或RNA 衣壳 被膜 病毒颗粒中的其它内容物 第一节病毒基因组的一般特征 一 病毒基因组的组成和分类病毒基因组有4种核酸类型 双链DNA 单链DNA 双链RNA及单链RNA 一个或多个核酸分子 即分段基因组 还有线状和环状分子之分 国际病毒分类委员会 ICTV 根据病毒的基因组组成及复制方式 病毒分为如下几类 DNA病毒 DNAViruses 第一组 双链DNA病毒 dsDNAViruses 第
2、二组 单链DNA病毒 ssDNAViruses RNA病毒 RNAvirus 第三组 双链RNA病毒 dsRNAViruses 第四组 正链RNA病毒 ssRNAViruses 第五组 负链RNA病毒 ssRNAViruses DNA与RNA逆转录病毒 DNAandRNAReverseTranscribingViruses 第六组 RNA逆转录病毒 RNAReverseTranscribingViruses 第七组 DNA逆转录病毒 DNAReverseTranscribingViruses 亚病毒因子 SubviralAgents 卫星 Satellitesviruses 类病毒 Viroi
3、ds 朊病毒 Prions 二 病毒基因组的大小及碱基组成 病毒基因组大小范围在1 5 103bp nt 3 6 106bp nt 之间 可编码5 数百个基因 痘苗病毒科最大 3 6 106bp 编码数百个蛋白质 乙型肝炎病毒最小 仅3 2Kb 仅编码6个蛋白质 三 病毒基因组的结构特点 5 端的帽子结构 m7GpppGmp 多数单链RNA病毒有此结构 3 端poly A 尾结构 RNA病毒末端结构 对RNA具有保护作用 一 帽子和poly A 尾结构 二 粘性末端是指病毒基因组双链DNA分子两端具有能够互补的单链DNA部分 带粘性末端的病毒双链DNA基因组形成环状结构或二聚体 环化 聚合 末
4、端正向重复序列是指双链DNA分子两端有一段相同的核苷酸序列 末端反向重复序列是指病毒基因组两端的反向互补重复序列 长末端重复序列 longterminalrepeat LTR 逆转录病毒基因组RNA在逆转录后生成的双链DNA中 两端有LTR结构 逆转录病毒基因组利用LTR中的重复序列形成环状结构 病毒基因组的重叠基因 重叠基因 overlappinggene 很多病毒基因组的一段DNA序列有两个或两个以上的开放读码框架 可以编码两种或两种以上的多肽链 称为重叠基因 分段基因组 segmentedgenome 是指病毒基因组由数条不同的核酸分子组成 分段基因组多见于RNA病毒 由于分段基因组易发
5、生重组 故病毒容易变异 第二节DNA病毒基因组 DNA病毒基因组又分为单链DNA和双链DNA两种 它们以线状或环状分子存在 1 双链线状DNA病毒2 双链环状DNA病毒 乙型肝炎病毒 hepatitisBvirus HBV 二 单链DNA病毒基因组 一 双链DNA病毒基因组 二 HBV基因组结构 HBV基因组长约3 2Kb 是不完全双链环状DNA分子 有部分单链区 长链 L 与病毒mRNA互补 为负链 大小为3 2Kb 短链 S 为正链 5 端固定 3 端不确定 链长度为L链的50 100 HBV基因组上有4个已知的开放读码框架 ORF 都在L 链上 S C P和X 分别编码外膜蛋白 核壳蛋白
6、 聚合酶及X蛋白 6个ORF相互重叠 HBV基因组序列的利用率高达150 200 正负DNA链的5 端互补区域各有TTCACCTCTGC构成的正向重复序列 DR 分别称DR1和DR2 DR在病毒基因组复制及维持基因组环状结构中起重要作用 第三节RNA病毒基因组 RNA病毒基因组为线状单链或双链 有一个RNA分子或多个RNA分子 即分段基因组 正链RNA RNA 病毒 正链RNA病毒基因组均为线状RNA分子 基因组序列与mRNA相同负链RNA RNA 病毒 几乎负链RNA病毒基因组均为线状 基因组序列与mRNA互补双链RNA病毒 流行性感冒病毒的基因组 流行性感冒病毒 influenzaviru
7、s 简称流感病毒 属正粘病毒科 根据病毒核衣壳蛋白 NP 及基质蛋白 M 的特征 分甲 A 乙 B 和丙 C 型 根据病毒颗粒表面的血凝素 Hemagglutinin HA 和神经氨酸酶 Neuraminidase NA 的抗原性 甲型流感病毒又可分为15个HA亚型 H1 H15 9个NA亚型 N1 N9 甲型能够染人 猪 马和禽类 禽流感 丙型主要感染人和猪 乙型仅感染人类 是引起人类流感的重要病原 流感病毒的基因组结构特征 基因组为分节段的单链 RNA甲型和乙型病毒基因组有8个独立的单链RNA片段组成 而丙型病毒基因组有7个RNA片段组成 基因组单链 RNA既是转录合成mRNA的模板 又是
8、合成正链RNA的模板 每个节段RNA编码1 2个蛋白 甲型流感病毒基因组8个RNA片段共编码10种蛋白 流感病毒基因组的变异 病毒的所有RNA两端都有高度保守序列 抗原漂移 antigenshift 当宿主细胞同时感染两种亚型的病毒时 毒株之间会发生基因重配现象 子代病毒可获得两个亲代病毒的基因片段 导致子代病毒表面抗原发生变化 从而逃避机体免疫系统的攻击 基因重配引起的抗原转变是流感大流行的重要原因 另外 由于RNA聚合酶缺乏校读功能 不能识别和修复错配的碱基 使流感病毒RNA基因组的复制常常发生点突变 也是流感病毒易发生变异的原因 第四节逆转录病毒基因组 逆转录病毒 ReverseTran
9、scribingViruses 所有的RNA肿瘤病毒均属RNA逆转录病毒 能够携带或编码逆转录酶 reversetranscriptase RT 病毒感染细胞后 逆转录合成前病毒DNA再整合到宿主细胞染色体DNA中 并能随细胞基因组的复制和细胞分裂 在宿主细胞RNA聚合酶 的作用下 前病毒DNA又能重新转录成子代病毒基因DNA 逆转录病毒基因组的结构 所有逆转录病毒的基因组RNA结构相似两端各有一个长末端重复序列 LTR 编码三个结构基因 从5 端开始依次为Gag 编码核心蛋白Pol 编码逆转录酶等Env 编码包膜蛋白 人类免疫缺陷病毒 humanimmunodeficiencyvirus HIV 已发现HIV 1和HIV 2两型HIV 1引起人类获得性免疫缺陷综合症
