病毒的遺傳與變異

1、病毒的遺傳與變異1遺傳是生物的親代與子代之間的相似性；變異則是親代與子代之間，子代各個(gè)體之間的差異性。 2病毒的遺傳與變異一、病毒的遺傳特點(diǎn)二、病毒變異的類型三、病毒基因圖構(gòu)建方法四、病毒基因組研究的意義3一、病毒遺傳的特點(diǎn)1、遺傳方式簡單2、受宿主細(xì)胞影響3、易產(chǎn)生突變4各類病毒的基因組結(jié)構(gòu) 病毒的類別 核酸 染色體形狀1 染色體長度2/m 堿基對(duì)(或堿基)的數(shù)目/bp 類病毒1.噬菌體T2,T4T5P22T76X174R17,F2, MS22.植物病毒創(chuàng)傷腫瘤病毒（Wound tumour virus）雀麥花葉病毒(Brome mosaic)馬鈴薯X病毒(Potato virus-X, P

2、VX) 花椰菜花葉病毒(Cauliflowez mosaic virus, CaMV)煙草花葉病毒(Tobacco mosaic virus,TMV) 蕪菁黃花葉病毒(Twznip yellow mosaic virus, TYMV)3.動(dòng)物病毒雞痘病毒(Fowlpox virus)痘苗病毒(Vaccinia virus)皰疹病毒(Hezpes virus)呼腸孤病毒(Reovirus) 口蹄疫病毒(Foot and mouth disease virus, FMDV)脊髓灰質(zhì)炎病毒(Polio virus) 多型瘤病毒(Polyome virus) 1-RNA2-DNA2-DNA2-DNA2

3、-DNA2-DNA2-RNA1-DNA1-RNA2-RNA1-RNA1-RNA2-DNA1-RNA1-RNA2-DNA2-DNA2-DNA2-RNA1-RNA1-RNA2-DNA LLLL/OLLL(M)OLLL(M)LOLLL?LLLLLO 0.154.039.017.313.712.54.71.81.07.03.02.92.72.12.0100.080.053.011.33.42.61.5 200162 000117 00051 90040 50037 50014 1005 4003 00021 0009 0008 6708 1006 3006 000300 000240 000159 0

4、0034 00010 3007 8004 500 5二、病毒變異的類型1、突變2、基因重組3、表型混合61、突變病毒遺傳物質(zhì)核酸的組成或結(jié)構(gòu)發(fā)生改變稱為突變。7野生型：在自然群體中往往有一種占多數(shù)的（因此常被視為正常的）等位基因 。突變型：同一座位上的其他等位基因一般都直接或間接地由野生型基因通過突變產(chǎn)生，相對(duì)于野生型基因，稱它們?yōu)橥蛔冃突颉?81.1、突變類型基因組與表型變異點(diǎn)突變：少數(shù)幾對(duì)堿基的缺少、插入或置換。遺傳結(jié)構(gòu)改變：大段染色體的缺失、重復(fù)、移位和倒位等。自發(fā)突變與誘發(fā)突變9位點(diǎn)變異1.1.2、基因組變異10缺損型干擾(defective interfering,DI)突變株 這

5、是一種缺失突變的產(chǎn)物。自身不能復(fù)制,只有在親本野生株作為輔助病毒存在時(shí)才能復(fù)制,但又干擾親本病毒的復(fù)制,導(dǎo)致后者數(shù)量減少。11DI突變株特點(diǎn)含正常的衣殼蛋白質(zhì)只含有正常基因組的一部分只能在正常同源病毒同時(shí)存在時(shí)才能繁殖,這時(shí)同源病毒成為輔助病毒特異性地干擾同源病毒的繁殖,經(jīng)連續(xù)傳代后，DI顆粒增多121.1.2、表型變異毒力變異抗原性變異空斑變異條件致死性突變株 如：溫度敏感性(ts)突變株131.2、突變率 DNA病毒復(fù)制具有校正（proofreading）功能 ，RNA的復(fù)制缺少校正機(jī)制，病毒RNA復(fù)制的錯(cuò)誤率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于病毒DNA。 141.3、誘變 物理誘變 化學(xué)誘變 定點(diǎn)誘變：將病毒基因

6、組任何既定部位的核苷酸替換，或者使之缺失，或者插入另一段核苷酸。 152、基因重組 分子內(nèi)重組重配16 將兩個(gè)有親緣關(guān)系但生物學(xué)性狀不同的毒株感染同一個(gè)宿主細(xì)胞，從而可發(fā)生核酸水平上的互換，產(chǎn)生兼有兩親本特性的子代，稱為重組。2.1、分子內(nèi)重組17Recombination by break-rejoin of incompletely linked genes 18 對(duì)于分節(jié)段的RNA病毒，通過交換RNA節(jié)段而進(jìn)行的重組稱為重配。2.2、重配19 Reassortment by independent assortment during dual infection. 2021adapted

7、 fromTreanor JJ Infect. Med. 15:71422最近重配此次甲型H1N1流感病毒包含北美和歐亞豬流感病毒、人流感病毒以及禽流感病毒的基因片段。正因?yàn)槠浠蚱尾煌趥鹘y(tǒng)的H1N1病毒，因此屬于新病毒。 23一種蛋白是血細(xì)胞凝集素 （HA），至少有15種亞型，幫助病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞；另一種是神經(jīng)氨酸酶（NA），有9種亞型，能夠破壞細(xì)胞的受體，使病毒在宿主體內(nèi)自由傳播 243、病毒基因產(chǎn)物間的相互作用 補(bǔ)償作用（complementation） 表型混合（phenotypic mixing） 基因型混合（Genotype mixing）253.1、補(bǔ)償作用 是指在感染的細(xì)胞

8、中，病毒蛋白質(zhì)之間由于相互作用的結(jié)果，拯救了一種或兩種病毒或增加了病毒的產(chǎn)量。26Complementationts Nts Mwt NProgeny virus assembled using wt N and wt M proteinsGenomes in progeny are either ts M or ts N 和（或）273.2、表型混合 兩種病毒混合感染后，一個(gè)病毒的基因組偶爾裝入另一病毒的衣殼內(nèi)，或裝入兩個(gè)病毒成分構(gòu)成的衣殼內(nèi)，發(fā)生表型混合。28PHENOTYPIC MIXING29PHENOTYPIC MIXINGno changes in genomepossibly a

9、ltered host rangepossibly resistant to antibody neutralization30表型混合特點(diǎn)：兩株病毒混合感染時(shí)，裝配過程發(fā)生錯(cuò)誤形成主要表現(xiàn)為耐藥性，抗原性等改變，基因并未改變，改變的生物學(xué)性狀不能遺傳313.3、基因型混合指兩種病毒的核酸偶爾混合裝在同一病毒衣殼內(nèi)，或兩種病毒的核衣殼偶爾包在一個(gè)囊膜內(nèi)，但它們的核酸都未重組合，所以沒有遺傳性。32virus Avirus B或POLYPOIDY33三、病毒基因圖構(gòu)建方法重組作圖重配組圖中間型雜交作圖物理圖譜341、重組作圖連鎖交換。最大重組率為50%，兩突變體標(biāo)記最遠(yuǎn)。35噬菌體突變的重組試驗(yàn)

10、T2突變型及特性 細(xì) 菌 1 2 1+2快速溶菌突變型：r 大噬菌斑 . .野生型：r+ 小噬菌斑 . .T2宿主范圍野生型: h + - 半透明T2宿主范圍突變型: h- + + 透明36T2突變型的兩點(diǎn)試驗(yàn)噬菌體雜交 h-r+ h+r- Ecoli 1 表現(xiàn)型 基因型透明,小 h-r+ 親組合半透明,大 h+r- 親組合 透明,大 h-r- 重組合半透明,小 h+r+ 重組合 (二) 噬菌體重組值的計(jì)算 重組噬菌斑數(shù)重組值 = 總噬菌斑數(shù)Ecoli：1+2 100%37三 T4突變型的三點(diǎn)試驗(yàn)表5-5 T4的 m r tu + + + 三點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果 類 型 噬菌斑數(shù) % 重組頻率% m-r r-tu m-tu親本類型 m r tu 3467 + + + 3279單交換型 m + + 520 + r tu 474單交換型 m r + 853 + + tu 96