病毒基因組核酸的主要類型

病毒基因組核酸的主要類型第1頁/共33頁Virusgenome第2頁/共33頁病毒基因組核酸的主要類型1、雙鏈DNA

多數(shù)動物病毒，如腺病毒、皰疹病毒、痘病毒，環(huán)形、線形。2、單鏈DNA

動物病毒中僅微小病毒為單鏈病毒；噬菌體中僅含單鏈DNA。第3頁/共33頁RNA病毒基因組所攜帶的遺傳信息一般在同一條鏈上，序列與mRNA相同的為正股（+），與mRNA互補的為負股（—）3、雙鏈RNA

以負鏈RNA為模板轉(zhuǎn)錄出mRNA如呼腸孤病毒及噬真菌體。4、單鏈負股RNA

5、單鏈正股RNA：如逆轉(zhuǎn)錄病毒第4頁/共33頁病毒基因組結(jié)構(gòu)與功能1、不同病毒基因組大小相差較大2、不同病毒的基因組可以是不同結(jié)構(gòu)的核酸3、病毒基因組有連續(xù)的也有不連續(xù)的4、病毒基因組的編碼序列大于90%5、單倍體基因組除逆轉(zhuǎn)錄病毒外6、基因有連續(xù)的和間斷的第5頁/共33頁7、相關基因叢集病毒基因組核酸序列中功能相關的蛋白質(zhì)基因往往叢集在基因組的一個或幾個特定的部位，形成一個功能單位或轉(zhuǎn)錄單元。8、基因重疊同一段核酸序列能夠編碼2種或2種以上蛋白質(zhì)。重疊基因雖然共用一段核酸序列，但轉(zhuǎn)錄成的mRNA鏈的讀框不同，產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子大不相同。第6頁/共33頁（1）幾個結(jié)構(gòu)基因的編碼區(qū)無間隔：幾個基因的編碼區(qū)是連續(xù)的、不間斷的，即編碼一條多肽鏈，翻譯后切割成幾個蛋白質(zhì)。（2）mRNA沒有5′端帽子結(jié)構(gòu)5′

端非編碼區(qū)的RNA形成特殊的空間結(jié)構(gòu)稱翻譯增強子。（3）結(jié)構(gòu)基因本身沒有翻譯起始序列，必須在轉(zhuǎn)錄后進行加工、剪接，與病毒RNA5′端的帽結(jié)構(gòu)相連，或與其它基因的起始密碼子連接，成為有翻譯功能的完整mRNA。第7頁/共33頁SV40病毒基因組動物病毒中以SV40研究較多，由sweet和Hilleman從恒河猴細胞分離。無包膜，直徑45nm，雙鏈環(huán)狀DNA，DNA長5243bp。在自然界不引起疾病和腫瘤，當大量接種于免疫缺損動物或新生動物時，引起腫瘤發(fā)生。SV40基因編碼兩種抗原。第8頁/共33頁第9頁/共33頁第10頁/共33頁VP2和VP3是一個基因通過mRNA剪接形成的不同編碼產(chǎn)物。其序列相同，只是N端的長度不同，VP3的N端比VP2的N端短1/3，它們有相同的C端，只是N端編碼區(qū)剪切掉的序列長短不同。VP1是另外一個基因，晚期基因是一個重疊基因。VP1的起始密碼子位于VP2和VP3的編碼區(qū)的內(nèi)部，閱讀框不同。VP1需要通過轉(zhuǎn)錄后剪接獲得5′端非編碼區(qū)即翻譯起始所需的5′帽子結(jié)構(gòu)，因此又是一個結(jié)構(gòu)不規(guī)則的基因。第11頁/共33頁乙型肝炎病毒（HBV）

基因組第12頁/共33頁第13頁/共33頁不同毒株的HBV以負股DNA為模板轉(zhuǎn)錄的RNA均有4個開放閱讀框架（openreadingframe,ORF):S、C、P、X。P與其它三個ORF重疊。S區(qū)段編碼病毒的外膜蛋白，由S基因、前S1區(qū)段、前S2區(qū)段三部分組成。主要蛋白即S蛋白（HBsAg)由S基因編碼；中蛋白由pre-S2和S基因編碼；大蛋白由pre-S1、pre-S2和S基因編碼。第14頁/共33頁C區(qū)段編碼HBV核心抗原（HBcAg),長約183~214個氨基酸殘基。前C（pre-C)富含疏水性氨基酸的密碼子，其編碼產(chǎn)物可促進C抗原從細胞內(nèi)排到細胞外，進入血液轉(zhuǎn)變成e抗原。若pre-C缺失，將不會產(chǎn)生e抗原，而C抗原就積聚于肝細胞內(nèi)。P區(qū)段編碼DNA聚合酶，富含組氨酸為堿性蛋白，是依賴于RNA的DNA聚合酶（逆轉(zhuǎn)錄酶）。X區(qū)段位于C區(qū)段上游。第15頁/共33頁

逆轉(zhuǎn)錄病毒（retroviruses)基因組的一般特征▲編碼區(qū)：3個基本的結(jié)構(gòu)基因

gap編碼病毒衣殼蛋白；pol編碼肽鏈內(nèi)切酶、一個逆轉(zhuǎn)錄酶和一個與前病毒整合有關的酶；env編碼包膜蛋白。有的含癌基因。5′帽-R-U5-PB--DLS-Ψ-gap-pol-env-(onc)-C-PB+-U3-R-poly(A)n第16頁/共33頁▲非編碼區(qū)（1）R區(qū):兩端都有,20~80個核苷酸。（2）引物結(jié)合區(qū)（primerbindingsite,PB):位于5端的PB區(qū)引導起始負鏈cDNA的合成，用PB-表示。（3）U區(qū)：位于R區(qū)與PB區(qū)之間。U5與轉(zhuǎn)錄終止和加polyA有關，U3含強啟動子，起始轉(zhuǎn)錄RNA。（4）DLS、Ψ和C區(qū)。DLS是兩條病毒（+）RNA鏈以氫鍵相結(jié)合的位點。Ψ為包裝信號。可使RNA包入病毒顆粒；C區(qū)不編碼蛋白質(zhì)，為調(diào)控區(qū)。第17頁/共33頁前病毒基因組的轉(zhuǎn)錄和翻譯逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組的復制和轉(zhuǎn)錄都需要經(jīng)過DNA中間體，這種DNA中間體稱為前病毒（provirus)。長末端重復序列（longtermialrepeated,LTR):U3-R-U5-PB--DLS-Ψ-gap-pol-env-(onc)-C-PB+-U3-R-U5第18頁/共33頁人類免疫缺陷病毒（HIV）GenomeHIV(humanimmunodeficiencyvirus)俗稱艾滋病毒(AIDS)是逆轉(zhuǎn)錄病毒的一類，引起人類獲得性免疫缺損綜合癥，長約9.3kb，除了逆轉(zhuǎn)錄病毒一般的特征外，另外至少含有6個調(diào)控基因如tat、rev、nef、vif、vpu及vpr。已發(fā)現(xiàn)的HIV有兩種：HIVⅠ和HIVⅡ.HIVⅠ從歐洲和美洲分離的毒株,致病力強,是引起全球艾滋病流行的主要病原;HIVⅡ毒力較弱主要局限于西部非洲。第19頁/共33頁第20頁/共33頁第21頁/共33頁tat(反式激活基因）編碼一種反式激活蛋白（transactivator,Tat),Tat是HIV基因組復制和基因表達所必須的反式激活因子。存在于兩段分隔存在的基因部分。失去tat的功能則成為完全無感染性的病毒。rev基因（regulatorofvirionproteins)編碼產(chǎn)物對gag、pol、env、vpu、vpr、vif的表達有正調(diào)控作用，對nef、tat、rev的表達則行使負調(diào)控作用。第22頁/共33頁nef(negativeregulationfactor,nef)兼有正負調(diào)節(jié)效應。vif編碼病毒感染因子(viralinfectivityfactor,vif)vpr編碼病毒蛋白R(viralproteinR)激活基因的表達。vpu:HIV-1vpx:HIV-2第23頁/共33頁ProkaryoteGenome1、常僅由一條環(huán)狀雙鏈DNA分子組成2、只有一個復制起始點。3、具有操縱子（operon)結(jié)構(gòu)。4、編碼順序一般不會重疊。5、基因是連續(xù)的，無內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄后不需剪接。第24頁/共33頁第25頁/共33頁6、編碼區(qū)在基因組中所占比例遠遠大于真核基因組，小于病毒基因組。7、基因組中重復序列少。一般為單拷貝，但編碼rRNA的基因往往是多拷貝。8、具有編碼同工酶的基因（isogene).9、細菌基因組中存在可移動的DNA序列，包括插入序列和轉(zhuǎn)座子。10、在DNA分子中具有多種功能的識別區(qū)域。第26頁/共33頁質(zhì)粒（plasmid)質(zhì)粒是細菌細胞內(nèi)攜帶的染色體外的DNA分子，是共價閉合的環(huán)狀DNA分子（covalentclosedcircularDNAcccDNA),大小在1~200kb,能獨立進行復制。質(zhì)粒“友好”地借居于宿主細胞內(nèi)。靠宿主細胞才能完成自己的復制，而質(zhì)粒對宿主細胞的生存不是必需的。質(zhì)粒不是單純的寄生，所攜帶的遺傳信息能賦予細菌特定的遺傳性狀。第27頁/共33頁質(zhì)粒的分類按功能：R質(zhì)粒：抗藥性質(zhì)粒F質(zhì)粒(fertilityfactor):性質(zhì)粒（sexplasmid)可決定細菌的性別Col質(zhì)粒：大腸桿菌素質(zhì)粒,合成大腸桿菌素，殺死不含大腸桿菌素質(zhì)粒的親緣細菌。第28頁/共33頁根據(jù)質(zhì)粒能否在細胞間進行傳遞：接合型質(zhì)粒（conjugativeplasmid)：如F質(zhì)粒，雌雄細胞通過性纖毛相互接觸而結(jié)合，質(zhì)粒便從一個細胞傳遞給另一個細胞。非接合型質(zhì)粒：按復制機理：嚴緊型質(zhì)粒（stringentplasmid):即低拷貝數(shù)質(zhì)粒松弛型質(zhì)粒（relaxedplasmid):高拷貝數(shù)質(zhì)粒。第29頁/共33頁質(zhì)粒的特性1、能自主復制。2、質(zhì)粒的不相容性（incompatibility)兩種親緣關系密切的不同質(zhì)粒不能共存于一個宿主菌。3、質(zhì)粒可以轉(zhuǎn)移。第30頁