分子生物学本5-病毒基因组特点及功能.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,二、病毒基因组的结构与功能,病毒结构,完整的病毒颗粒包括：,外壳蛋白,基因组,（,DNA,或,RNA）,有些病毒的外壳蛋白外面有一层由宿主细胞构成的被膜（,envelope,），被膜内含有病毒基因编码的糖蛋白,HIV,HIV,HIV结构示意图,病毒的结构和功能,病毒不能独立地复制，必需进入宿主细胞中，借助细胞内的一些酶类和细胞器才能使病毒得以复制,外壳蛋白（或被膜）的功能是,识别和侵袭特定的宿主细胞,保护病毒基因组不受核酸酶的破坏,病毒基因组的结构特点,病毒基因组基因组很小，且大小相差较大,病毒基因组可以由,DNA,组成，或由,RNA,组成,多数,RNA,病毒的基因组是由连续的,RNA,链组成,基因重叠,基因组的大部分可编码蛋白质，只有非常小的一部份不编码蛋白质,形成,多顺反子结构,病毒基因组都是单倍体（逆转录病毒除外）,噬菌体（细菌病毒）的基因是连续的，而真核细胞病毒的基因是不连续的,病毒基因组的结构特点（一）,1.病毒基因组大小相差较大，与细菌或真核细胞相比，病毒的基因组很小,*,不仅编码病毒复制所需的酶类，而且编码核苷酸代谢的酶类，因此，痘病毒对宿主的依赖性较乙肝病毒小得多,基因组大小 编码蛋白质,乙肝病毒,3Kb 4,种,痘病毒*,3000Kb,几百种,病毒基因组的结构特点（四）,4.基因重叠，即同一段DNA片段能够编码,两种甚至三种蛋白质分子,这种现象在其它的生物细胞中较为少见，所以也可以认为是病毒基因组的结构特点,基因重叠,这种结构使较小的基因组,能够携带较多的遗传信息,基因重叠（一）,1977年，Sanger 在研究X174时发现的,X174是一种单链DNA病毒，宿主为大肠杆菌，因此，又是噬菌体,X174 感染大肠杆菌后共合成11个蛋白质分子，总分子量为25万左右，相当于6078个核苷酸所容纳的信息量,X174 DNA本身只有5375个核苷酸，最多能编码总分子量为20万的蛋白质分子,噬菌体,X174基因图,基因重叠（二）,基因重叠有以下几种情况：,（1）完全重叠,（2）部分重叠,（3）两个基因只有一个碱基重叠,一个基因终止密码子的最后一个碱,基是另一个基因起始密码子的第一,个碱基,基因重叠示意图,噬菌体,X174基因图,基因重叠（三）,重叠的基因尽管其重叠部分的DNA相同，但是由于将mRNA翻译成蛋白质时的,读框不一样,，因此，产生的蛋白质分子并不相同,有些重叠的基因,读框相同,，只是起始部位不同，如 SV40 DNA基因组中，编码三个外壳蛋白 VP1、VP2、VP3 基因之间有 122 个碱基的重叠，它们有一段共同的序列（如：t 抗原完全在 T 抗原基因里面）,病毒基因组的结构特点（五）,5.基因组的大部分可编码蛋白质，只有非常小,的一部份不编码蛋白质,X174 DNA中不翻译的部份只占 217/5375,G4 DNA中不翻译的部份占282/5577,乳头瘤病毒基因组DNA中不翻译的部份占,1.0/8.0 Kb,不翻译的DNA顺序通常是基因表达的控制序列（RNA聚合酶结合位，转录的终止信号及核糖体结合位点等）,病毒基因组的结构特点（六）,6.病毒基因组 DNA序列中功能上相关的,蛋白质的基因或rRNA的基因往往丛集,在基因组的一个或几个特定的部位，,形成一个功能单位或转录单元，即形,成,多顺反子结构,（polycistronie）,多顺反子可被一起转录成为含有多个,mRNA,的分子，称为多顺反子,mRNA，,然后再加工成各种蛋白质的模板,mRNA,腺病毒,晚期基因编码病毒的12种外壳蛋白，在晚期基因转录时是在一个启动子的作用下生成多顺反子mRNA，然后再加工成各种mRNA,X174,基因组中的D-E-J-F-G-H基因也转录在同一个mRNA中，然后再翻译成各种蛋白质，其中、F、G及H都是编码外壳蛋白的，D 蛋白与病毒的装配有关，E 蛋白负责细菌的裂解，因此它们在功能上是相关的,病毒基因组的结构特点（七）,7.除了反转录病毒以外，一切病毒基因组,都是单倍体，每个基因在病毒颗粒中只,出现一次,反转录病毒基因组有两个拷贝,病毒基因组的结构特点（八）,8.噬菌体（细菌病毒）的基因是连续的，,而真核细胞病毒的基因是不连续的,真核细胞病毒具有,内含子,（intron）,（除正链RNA病毒外）,真核细胞病毒的基因都是先转录成 mRNA 前体，再经加工切除内含子成为成熟的mRNA,有些真核病毒的内含子或其中的一部分，对某一个基因来说是内含子，而对另一个基因却是,外显子,（exon）,三、细菌基因组结构与功能,细菌染色体基因组结构的特点（一）,1.形成类核（nucleoid）：,由一条环状双链 DNA 分子组成细菌的染色体，并相对聚集在一起，形成一个较为致密的区域,类核无核膜与胞浆分开，类核的中央部分由RNA和支架蛋白组成，外围是双链闭环的DNA超螺旋,细菌染色体基因组结构的特点（二）,2.染色体DNA通常与细胞膜相连：,连接点的数量随细菌生长状况和不,同的生活周期而异,在 DNA链上，与 DNA 复制、转录,有关的信号区域与细胞膜优先结合,大肠杆菌模式图,细菌染色体基因组结构的特点（三）,3.具有操纵子结构：,结构基因为多顺反子，若干个功能,相关的结构基因串联在一起，受同,一个调节区的调节，可以一起转录为含多个mRNA的分子,数个操纵子还可以由一个共同的调,节基因（regulatorygene）即调节,子（regulon）所调控,乳糖操纵子（lac operon）,Lac operon（close）,Lac operon（open）,细菌染色体基因组结构的特点（四）,4.结构基因都是单拷贝，rRNA基因为多拷贝，,基因组DNA中不编码的部份所占比例比真核,细胞基因组少得多,细菌染色体基因组结构的特点（五）,5.较少出现基因重叠现象：,基因组中，编码顺序一般不会重叠,细菌染色体基因组结构的特点（六）,6.具有同基因（isogene）：编码同工,酶（isoenzyme）,例如：在大肠杆菌基因组中有两个编码,分支酸（chorismic acid）变位酶,的基因，两个编码乙酰乳酸,（acetolactate）合成酶的基因,细菌染色体基因组结构的特点（七）,7.DNA分子中具有各种功能的识别区域,如：复制起始区（OriC）,复制终止区（TerC）,转录启动区,转录终止区,这些区域往往具有特殊的顺序，并且含有反向重复顺序,细菌染色体基因组结构的特点（八）,8.具有终止子（termintor）：,基因或操纵子终末的特殊顺序,可使转录终止、RNA聚合酶从DNA链上,脱落,终止子有强、弱之分,强终止子含有反向重复顺序，可形成茎环结,构，其后面为 polyT 结构，无需终止蛋白参,与即可使转录终止,弱终止子也有反向重复序列，但无 polyT 结,构，需要有终止蛋白参与才能使转录终止,