第五章病毒的遺傳與變異遺傳：指生物體子代與親代之間形態(tài)結(jié)構(gòu)與生理機(jī)能的相似性。變異：指親代與子代之間，以及子代各個(gè)體之間的差異。病毒的變異包括:可遺傳的變異：不可遺傳的變異：突變基因重組表型混合多倍體互補(bǔ)作用干擾作用指構(gòu)成病毒遺傳物質(zhì)的核酸分子發(fā)生堿基對(duì)的增添、缺失或改變，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。可遺傳性變異一、病毒的突變(mutation)狹義突變：一對(duì)或少數(shù)幾對(duì)堿基的缺失、插入或置換廣義突變：基因的缺失、重復(fù)、移位和倒位

（一）概念可遺傳性變異（二）突變的類型自發(fā)突變(Spontaneous)：病毒在無(wú)任何已知的誘變劑存在的條件下所發(fā)生的突變。RNA病毒的自發(fā)突變頻率較DNA病毒高。1.按引起突變的原因分誘發(fā)突變：利用各種物理或化學(xué)誘變劑處理野生型病毒群體所引起的病毒突變。

可遺傳性變異點(diǎn)突變（point)插入突變（Insertion)缺失突變（Deletion)2.按突變發(fā)生的堿基數(shù)的多少分:可遺傳性變異3.按突變引起的遺傳信息的意義改變分:同義突變(synonymousmutation)：指沒(méi)有改變產(chǎn)物氨基酸序列的密碼子變化。錯(cuò)義突變(missensemutation)：指堿基的改變引起了產(chǎn)物氨基酸的改變。無(wú)義突變(nonsensemutation)

：指某個(gè)堿基的改變使代表某種氨基酸的密碼子變?yōu)榻K止密碼子。可遺傳性變異正向突變(forwardmutation)：指改變了野生型性狀的突變。回復(fù)突變(reversemutation)：使突變體所失去的野生型性狀得到恢復(fù)的突變。

4.按突變效應(yīng)背離或返回到野生型這兩種方向分：5.按突變帶來(lái)的表型的改變分Phenotypicchanges可遺傳性變異株（strain)：指同一病毒的不同野生型。PRV：鄂A株、閩A株血清型(serotype)：利用血清學(xué)方法所確定的病毒的型。(流感病毒：A、B、C三型)基因型（genotype）：根據(jù)核苷酸同源性所確定的病毒的型。突變體（株）(mutant)：有明確的突變而不同于野生型的毒株（通常是在實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的病毒）。變異株(變種)(variant)：表型不同于野生型，但變異產(chǎn)生的基因型依據(jù)還不清楚的病毒(野外自然產(chǎn)生)。

可遺傳性變異1）條件致死突變株(conditionallethalmutant)在非允許條件（實(shí)驗(yàn)者所規(guī)定的條件）下不能繁殖，但在允許條件下能夠繁殖，而相應(yīng)的野生型在這兩種條件下都能繁殖。溫敏突變體：冷適應(yīng)突變株作用：獲得弱毒株2）宿主范圍突變株(hostrangemutant)

與野生型相比，宿主范圍有所改變?？蛇z傳性變異適應(yīng)新宿主的突變體：特點(diǎn)：對(duì)原宿主毒力減弱，對(duì)新宿主的毒力逐漸增強(qiáng)獲得弱毒株。利用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物代替本動(dòng)物進(jìn)行病毒學(xué)研究。利用細(xì)胞代替原宿主或?qū)嶒?yàn)動(dòng)物進(jìn)行病毒學(xué)研究?？绶N感染/跨種傳播（禽流感、SARS……)生物學(xué)意義：病毒蝕斑（空斑）：病毒在已長(zhǎng)成的單層細(xì)胞上形成的局限性病灶。3）蝕斑或痘斑或噬斑突變株(plaquemorphologymutant)可遺傳性變異4）毒力突變株(virulencemutant)可遺傳性變異5）抗原突變株(antigenmutant)vaccinedevelopmentpathogenesis流感病毒、口蹄疫病毒易發(fā)生抗原變異豬瘟病毒、牛瘟病毒還未發(fā)現(xiàn)有明顯的抗原差異可遺傳性變異6）抗藥性突變株（drugresistancemutant)7）同變體（共變體）多種表型同時(shí)改變的突變株importantinthedevelopmentofantiviralagents抗病毒藥物：病毒唑、金剛烷胺、嗎啉雙胍、碘苷、阿昔洛韋、5-溴脫氧尿嘧啶核苷。8）回復(fù)突變體(revertant)病毒突變體通過(guò)某些途徑回復(fù)到野生型表型，這種突變體稱回復(fù)突變體。發(fā)生回復(fù)突變的3種途徑：在原來(lái)突變的核苷酸上發(fā)生回復(fù)突變，恢復(fù)野生型病毒的核苷酸序列(真正的回復(fù)突變)在原來(lái)突變基因上的另一個(gè)位點(diǎn)發(fā)生突變，使突變體恢復(fù)到野生型表型(基因內(nèi)阻抑）在原來(lái)突變基因外的另一個(gè)基因上發(fā)生突變，產(chǎn)生野生型病毒表型(基因外阻抑)。二、基因重組Recombination

由于兩個(gè)或兩個(gè)以上的病毒顆粒共同感染同一細(xì)胞時(shí)所發(fā)生的遺傳物質(zhì)的交換?？蛇z傳性變異Exchangeofinformationbetweentwogenomes（一）病毒的重組機(jī)制可遺傳性變異分子內(nèi)重組拷貝選擇重組基因重配可遺傳性變異發(fā)生于單一分子基因組的DNA或RNA病毒中病毒核酸分子斷裂后與其它核酸分子發(fā)生再連接（病毒的交配）?！甤lassic’recombinationcommoninDNAviruses1.分子內(nèi)重組（intra-molecularrecombination)BA2.拷貝選擇重組

copy-choicerecombination發(fā)生在部分具單一分子基因組RNA病毒中。仍屬于分子內(nèi)重組，但它不涉及核酸分子的共價(jià)鍵斷裂，RNA聚合酶選擇性地連接到靜止模板鏈上進(jìn)行RNA子代鏈的合成。Picornaviruses

ABABCDC3.基因重配（Geneticreassortment）

可遺傳性變異發(fā)生于具有分段基因組的RNA病毒中分段基因組病毒之間核酸片段交換，基因組各片段在子代病毒中隨機(jī)分配。AB例：流感病毒基因重排示意圖抗原性重組株可遺傳性變異（二）病毒基因重組發(fā)生的對(duì)象活病毒間病毒與細(xì)胞之間滅活病毒與活病毒（兩者不同但相關(guān)）之間滅活病毒（不同的基因被滅活）之間可遺傳性變異（三）病毒的復(fù)活(reactivation)當(dāng)發(fā)生復(fù)合感染（一個(gè)細(xì)胞被多個(gè)病毒同時(shí)感染）時(shí)，由于滅活病毒與參與感染的有活力的病毒間發(fā)生重組，或滅活病毒之間發(fā)生重組，從而產(chǎn)生有感染性的重組子代病毒的現(xiàn)象。交叉復(fù)活復(fù)感染復(fù)活可遺傳性變異病毒的復(fù)活根據(jù)參與復(fù)合感染的病毒類型不同，分為：交叉復(fù)活（crossreactivation）一株活性病毒與另一株相關(guān)但具有不同遺傳標(biāo)記的滅活病毒復(fù)合感染細(xì)胞，由于重組而產(chǎn)生具有滅活病毒某些遺傳標(biāo)記的病毒重組體，稱為交叉復(fù)活或標(biāo)記拯救（markerrescue）。親代1親代2子代

AST

ASCABC可遺傳性變異復(fù)感染復(fù)活（multiplicityreactivation）基因型相同的多個(gè)滅活病毒顆粒感染同一細(xì)胞時(shí)，由于滅活病毒之間發(fā)生重組，產(chǎn)生有感染性的重組子代病毒。稱為復(fù)感染復(fù)活(多數(shù)感染復(fù)活現(xiàn)象）。

親代1親代2子代

ABC

ABCABC可遺傳性變異（四）重組在獸醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用

構(gòu)建重組病毒：獲得弱毒株或標(biāo)記毒株用于疫苗生產(chǎn)TKwtPRVTKmutantPRVTKmutantPRVTKwildtypePRV三、遺傳變異意義：變異使病毒逃逸免疫監(jiān)視——造成疾病流行。變異給抗病毒治療造成困難。變異改變了病毒抗原(抗體）——造成檢測(cè)的困難。變異改變了病毒的毒力——可獲得減毒疫苗。19世紀(jì)80年代，Paster對(duì)Rabiesvirus野毒（街毒）連續(xù)傳代，獲得了有效、遺傳穩(wěn)定的狂犬減毒疫苗（固定毒）我國(guó)研制的豬瘟減毒活疫苗、馬傳貧減毒活疫苗沈榮顯院士四、影響病毒表型的病毒間相互作用

表型混合多倍體互補(bǔ)作用干擾作用不可遺傳性變異（一）表型混合（雜）（phenotypicmixing)定義：病毒混合感染后產(chǎn)生一種具有來(lái)自于兩種親代病毒的表型特征，但只具有其中一種病毒基因組的子代病毒的現(xiàn)象。eg.大腸桿菌噬菌體T2

只感染大腸桿菌B/4株T4只感染大腸桿菌B/2株T2可感染B/4和B/2株混合感染B株T2+T4傳代T2只感染B/4不可遺傳性變異混合殼體（mixingcapsid)轉(zhuǎn)殼現(xiàn)象(transcapsidation)嵌合包膜(mosaicenvelope)不可遺傳性變異分類：混合殼體（mixingcapsid)：不可遺傳性變異兩種親代病毒的殼粒組成的殼體包裝著其中一種病毒的基因組。一種病毒的基因組被包裝在另一種病毒所編碼的殼體中。（子代病毒稱為假型病毒）。轉(zhuǎn)殼現(xiàn)象(transcapsidation)：嵌合包膜(mosaicenvelope)：不可遺傳性變異子代病毒的包膜具有兩種親代病毒的包膜糖蛋白抗原，但包膜內(nèi)只含有一個(gè)親代病毒的基因組。不可遺傳性變異表型混合的特點(diǎn)：基因組沒(méi)有發(fā)生改變宿主范圍可能發(fā)生改變對(duì)中和抗體可能產(chǎn)生抗性（二）多倍體(只見(jiàn)于有包膜的病毒)：不可遺傳性變異HeteropolyploidyPolyploidyPhenotypicmixing在一個(gè)病毒包膜內(nèi)包裝有幾個(gè)核衣殼的病毒。異多倍體病毒：病毒包膜內(nèi)包裝的核衣殼來(lái)源于不同的病毒。

（三）互補(bǔ)作用(Complementation)不可遺傳性變異兩種病毒混合感染時(shí)，一種病毒為另一種病毒提供了其必需的但又不能自己合成的基因產(chǎn)物，而促進(jìn)了其增殖或者兩種病毒互為提供對(duì)方所必需的基因產(chǎn)物，使雙方的增殖有所促進(jìn)。

Interactionatthefunctionallevel,NOTthenucleicacidlevel.根據(jù)參與混合感染的病毒有無(wú)活力、缺損與否將互補(bǔ)作用分為:1、輔助病毒與缺損病毒之間的互補(bǔ)

①輔助病毒與衛(wèi)星RNA②輔助病毒與干擾缺損顆粒2、有活力病毒與滅活病毒之間的互補(bǔ)

eg.痘病毒科中的肖普氏纖維瘤病毒（引起良性纖維瘤）與粘液瘤病毒（高度的致死性）不可遺傳性變異Berry-DedrickPhenomenonShopfibromavirusEastUSA,rabbitAttenuated,10-14drecoveryMyxomavirusRabbitVirulent,98%lethalityactiveHotinactivatedRabbitVirulent,98%lethalityasMyxomavirusRNApolymeraseGenomeLeporipoxvirus脫殼酶（四）干擾作用

干擾可發(fā)生于：不可遺傳性變異

兩種病毒混合感染時(shí)，一種病毒的增殖被另一種病毒所抑制的現(xiàn)象。不同的病毒之間同種病毒的不同毒株之間同一病毒的不同顆粒之間干擾形成的原因：干擾素誘導(dǎo)的干擾非干擾素誘導(dǎo)的干擾1.干擾素介導(dǎo)的干擾干擾素的發(fā)現(xiàn)1957年，Isaacs和Lindermann將吸附有滅活的流感病毒的雞胚絨毛尿囊膜加入培養(yǎng)基后繼續(xù)培養(yǎng)，上清液具有抗流感病毒的作用。

——被刺激的細(xì)胞分泌了至少一種可溶性、能夠干擾病毒繁殖的細(xì)胞因子。是一組由多種細(xì)胞在適宜誘生劑的作用下產(chǎn)生的具有抗病毒、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)和維持細(xì)胞自身穩(wěn)定等多種生物活性的糖蛋白，是一種重要的細(xì)胞因子。干擾素的性質(zhì)TypesandpropertiesofinterferonPropertyIFN-αIFN-βIFN-γIFN-λPreviousdesignationsLeukocyteIFNTypeIFibroblastIFNTypeIImmuneIFNTypeIITypeIIIInducersViruses(RNA>DNA)dsRNAViruses(RNA>DNA)dsRNAAntigensMitogensViruses(RNA>DNA)dsRNAPrincipalsourceLeukocytesEpitheliumFibroblastLymphocytesPBMCDC1980,thefirstrhIFNwasproduced.能夠激活細(xì)胞的干擾素基因，使之進(jìn)行表達(dá)產(chǎn)生干擾素的物質(zhì)干擾素誘生劑誘生劑種類：天然的誘生劑：病毒、細(xì)菌、真菌、支原體和衣原體等及其產(chǎn)物合成誘生劑：聚核苷酸、陰離子聚合物、dsRNA等IFN與細(xì)胞表面的受體（含神經(jīng)節(jié)苷脂）結(jié)合，激活干擾素刺激基因(IFN-stimulatinggenes,ISG),產(chǎn)生多種抗病毒蛋白(antiviralprotein,AVP)（主要是一些酶）：如蛋白激酶(PKR)、２’－５’寡聚腺苷合成酶（OAS）、磷酸二酯酶等。干擾素抗病毒作用的機(jī)制ModeofIFNactionMolecularbasisoftheantiviralstateThepathwaystoandfromtype1IFNTLR3-dependentsignallinginresponsetodsRNA干擾素抗病毒作用的特點(diǎn)－無(wú)直接殺病毒作用－廣譜－相對(duì)的種屬特異性－不同病毒的敏感性不同ClinicalusesofIFNsInterferonTherapeuticuseIFN-alphaIFN-betaHepatitisB(chronic)HepatitisCHerpeszoster（帶狀皰疹）PapillomavirusRhinovirus(prophylacticonly)Warts（疣）IFN-gammaLepromatousleprosy（麻風(fēng)?。㏕oxoplasmosis（弓形體病）Chronicgranulomatousdisease(CGD)（慢性肉芽腫）Tumor%completeorpartialremissionsHairycellleukemia90Chronicmyelocyticleukemia90Tcelllymphoma53Kaposi’ssarcoma42Endocrinepancreaticneoplasms30Non-Hodgkin’slymphomas25-35UseofIFNsonCancerTreatmentCommonSideEffectsofInterferons

-Fever

-Malaise

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