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1、噬菌体噬菌体噬菌体的生活周期噬菌体的生活周期噬菌体的基因组噬菌体的基因组噬菌体的复制噬菌体的复制噬菌体基因的转录和调控噬菌体基因的转录和调控噬菌体溶源途径与裂解途径的调节噬菌体溶源途径与裂解途径的调节一、噬菌体的生活周期分子量为分子量为31X106dal，温和噬菌体，温和噬菌体 已经定位的基因有已经定位的基因有61个个 必要基因非必要基因二、二、噬菌体的基因组噬菌体的基因组Lambda噬菌体的遗传图谱噬菌体基因组的结构噬菌体基因组的结构 粘性末端粘性末端 寄主细胞内环化寄主细胞内环化 COS位点位点533512个核苷酸个核苷酸12个核苷酸个核苷酸 环化状态下环化状态下,噬菌体噬菌体DNA分子的
2、长度为分子的长度为48,502碱基对碱基对例如，头部、尾部、复制及重组四大功能的基因，各例如，头部、尾部、复制及重组四大功能的基因，各自聚集成四个特殊的基因簇。自聚集成四个特殊的基因簇。 53AWBCD.J.att.int.xis N O P S R左侧区左侧区 中间区中间区 右侧区右侧区噬菌体头部蛋白质合成基因噬菌体头部蛋白质合成基因尾部蛋白质合成基因尾部蛋白质合成基因复制基因复制基因O和和P重组基因重组基因删除和整合作用的基因删除和整合作用的基因调节基因除了调节基因除了N和和Q之外之外( 抗终止因子抗终止因子)，还有还有c、cro、c、c四个基因四个基因溶菌基因溶菌基因三、三、噬菌体噬菌体
3、DNA的复制的复制 噬菌体噬菌体DNA以两种状态存在，以两种状态存在， 、是是在在成成熟熟的的噬噬菌菌体体颗颗粒粒中中包包装装的的DNA，呈线状，具有感染性，呈线状，具有感染性 、是是感感染染宿宿主主细细胞胞后后立立即即环环化化，成成为营养体状态为营养体状态 O蛋白以二聚体形式结合在4个oriC重复序列上此区域DNA呈现环状B,P结合进环状结构BPJ,K,E使P释放,B作为解旋酶开始解开双链PBPBSSB蛋白结合在单链DNA上,引物酶G组装到DNA上,合成RNA引物指导DNA的复制滚环复制的晚期四、基因的转录与调控前早期转录A B C J int cIII N cI cro cII O P Q
4、 S RP1 tL2 tL1 PL PR tR1 tR2PR31122主要启动子及转录终止位点主要启动子及转录终止位点1-前早期转录;2-后早期转录;3-晚期转录后早期转录后早期转录晚期转录五、五、噬菌体噬菌体溶源途径与裂解途径的调节溶源途径与裂解途径的调节 噬菌体的噬菌体的CroCro蛋白和蛋白和CICI阻遏蛋白相互阻遏蛋白相互拮抗：拮抗： Cro Cro蛋白阻止蛋白阻止cI cI 转录，从而阻止建立转录，从而阻止建立溶源性；溶源性； CI CI阻遏蛋白阻止早期基因转录，因阻遏蛋白阻止早期基因转录，因此关闭此关闭CroCro蛋白的合成。蛋白的合成。 CI阻遏蛋白在右操纵基因的排列阻遏蛋白在右
5、操纵基因的排列RNA聚合聚合酶酶表示表示CI二聚体二聚体进入溶源途径进入溶源途径:lambdaDNA整和到宿主染色体表示表示CRO二聚体二聚体进入裂解途径进入裂解途径:噬菌体的噬菌体的诱导诱导和从宿主染色体和从宿主染色体DNA上的切离上的切离PL和和PR起始早期转录起始早期转录产生出编码产生出编码N蛋白和蛋白和Cro蛋白的蛋白的mRNACII蛋白促使蛋白促使PRM转录转录CI阻遏蛋白阻遏蛋白N蛋白的抗终止作用进一步转录蛋白的抗终止作用进一步转录Q,Cro,CII,CIII的的mRNACro与与OR3的结合的结合,阻止了阻止了CI与与OR2的的结合结合,抑制了抑制了CI从从PRM的转录的转录Cr
6、o与与OL和和OR结合结合,抑制早抑制早期基因从期基因从PL和和PR转录转录同时同时Q蛋白激活晚期基因的转录蛋白激活晚期基因的转录噬菌体赖以发展作为基因克隆载体噬菌体赖以发展作为基因克隆载体: 非必要基因由外源基因取代所形成的非必要基因由外源基因取代所形成的重组噬菌体重组噬菌体DNA，可以随着寄主大肠杆菌，可以随着寄主大肠杆菌细胞一道复制和增殖，而且在其溶源周期细胞一道复制和增殖，而且在其溶源周期中，它们的中，它们的DNA是整合在大肠杆菌的染色是整合在大肠杆菌的染色体体DNA上，成为后者的一个组成部分。上，成为后者的一个组成部分。第三节第三节 反转录病毒反转录病毒 一、反转录病毒的粒结构一、反
7、转录病毒的粒结构 二、反转录病毒的生活周期二、反转录病毒的生活周期 三、反转录病毒的基因组三、反转录病毒的基因组 四、反转录过程中四、反转录过程中DNA双链的合成和双链的合成和LTR的产生的产生 五、病毒线性五、病毒线性DNA整合到寄主细胞基因组整合到寄主细胞基因组 六、原病毒的基因表达六、原病毒的基因表达 一、反转录病毒的毒粒结构一、反转录病毒的毒粒结构 反转录病毒的基因组反转录病毒的基因组 反转录病毒反转录病毒RNA基因组是由两条相同的正链基因组是由两条相同的正链RNA在在5端附近通过氢键连接而形成的双体端附近通过氢键连接而形成的双体结构，因此反转录病毒具有二倍体基因组。结构，因此反转录病
8、毒具有二倍体基因组。反转录病毒基因组反转录病毒基因组RNA的长度为的长度为5-8kb。RNA基因组的中部带有基因组的中部带有gag，pol与与env三个三个“基基因因”，“基因基因”这一术语在这里表示为编码区，这一术语在这里表示为编码区，每一编码区通过加工实际上产生出多种蛋白每一编码区通过加工实际上产生出多种蛋白质。质。反转录病毒的生活周期反转录过程中反转录过程中DNA双链的合成和双链的合成和LTR的产生的产生 反转录病毒的反转录过程（一）反转录酶以病毒基因组反转录酶以病毒基因组RNA的的5为模为模板，以板，以tRNA为引物，合成为引物，合成cDNA (大大约约100-200个核苷酸个核苷酸)
9、在反转录酶到达基因组在反转录酶到达基因组5末端末端时，该酶的时，该酶的RNaseH活性切除活性切除了刚才拷贝过的了刚才拷贝过的RNA模板模板新产生的新产生的U5R DNA序列中的序列中的R与基因与基因组组3末端的末端的R序列相结合，产生了新序列相结合，产生了新的模板的模板-引物搭配，即第一次跳跃引物搭配，即第一次跳跃DNA从从3末端延伸，产生出全末端延伸，产生出全部的部的RNA基因组互补链基因组互补链大多数大多数RNA被被RNaseH切除，只留下切除，只留下U3序列左边的一小段序列左边的一小段RNA反转录病毒的反转录（二）以该小段以该小段RNA为引物，合成出第二条为引物，合成出第二条DNA链链
10、(正链正链DNA)的的U3,R,U5和和PBS部分部分RNaseH将将RNA和和tRNA切除掉切除掉正链上的正链上的PBS序列与负链上的序列与负链上的PBS序列互补，产生了第二次跳跃序列互补，产生了第二次跳跃两条两条DNA链分别从链分别从3末端继续合成末端继续合成DNA，最后产生出具有长末端重复，最后产生出具有长末端重复序列序列LTR的双链线性的双链线性DNA病毒线性病毒线性DNA整合到寄主细胞基因组整合到寄主细胞基因组 在细胞质中合成线性的原病毒在细胞质中合成线性的原病毒DNA以后，以后，DNA进入细胞核。在细胞核内，除了线进入细胞核。在细胞核内，除了线性性DNA，病毒，病毒DNA还以环状形
11、式存在。还以环状形式存在。 体体外外实实验验证证明明，线线性性DNA可可以以整整合合到到染染色色体体基基因因组组上上，此此过过程程可可以以被被单单一一病病毒毒产产物物整整合合酶酶所所催催化化。病病毒毒DNA的的末末端端是是很很重重要要的的，正正如如转转座座子子一一样样，在在末末端端的的突变会阻止整合。突变会阻止整合。 原病毒的基因表达原病毒的基因表达 1、病毒基因的转录、病毒基因的转录 原病毒原病毒DNA的转录就像大部分其他真核细胞的转录的转录就像大部分其他真核细胞的转录一样，也需要启动子和增强子。一样，也需要启动子和增强子。 2、转录后加工、转录后加工 原病毒原病毒DNA转录合成的初转录本是
12、从同一帽子位点转录合成的初转录本是从同一帽子位点起始的，因此所有的反转录病毒起始的，因此所有的反转录病毒RNA基因组和大多基因组和大多数数mRNA都有相同的都有相同的5端，并且在端，并且在5端形成帽子结端形成帽子结构构(m7GpppGmp)。 3、病毒、病毒mRNA的翻译的翻译 全全长长的的mRNA转转运运到到细细胞胞质质后后被被翻翻译译时时，所所得得产产物物为为Gag和和Pol多多聚聚蛋蛋白白。当当翻翻译译开开始始于于起起始始密密码码子子而而终终止止于于第第一一个个终终止止密密码码子子时时所所得得产产物物为为Gag蛋蛋白白。如果要表达如果要表达Pol蛋白，则必须要越过此终止密码子。蛋白，则必须要越过此终止密码子。 反转录病毒的翻译（一）病毒外壳蛋白蛋白酶反转录酶整和酶反转录病毒的翻译过程（二）外膜糖蛋白PBSPBSPBS
