病毒基因组的结构和功能
,对某一个基因来说是内含子,而对另 一个基因却是外显子。如SV40和多瘤病 毒(polyomavirus)的早期基因就是这 样。SV40的早期基因即大T和小t抗原的 基
因都是从5146开始反时针方向进行,大 T抗原基因到2676位终止,而小t抗原到 4624位即终止了,但是,从4900到4555 之间一段346bp的片段是大T抗原基
R)非编码区又称上游调控区(URR) 或长控制区(LCR),位于晚期基因L1 终止密码子与早期基因E6第一个起始密 码子之间,长度在不同的乳头瘤病毒中 不一样,在BPV
中长约1.0kb。在NCR转录的启动子序列, 可以启动早期基因的转录和表达,另外, 在该区还有增强子序列,可以被早期基 因产物E2蛋白激活,进一步促进早期基 因AAC的
子。 3.多数RNA病毒的基因组是由连续的核 糖核酸链组成,但也有些病毒的基因组 RNA由不连续的几条核酸链组成如流感 病毒的基因组RNA分子是节段性的,由 八条RN
A分子构成,每条RNA分子都含有编码 蛋白质分子的信息;而呼肠孤病毒的基 因组由双链的节段性的RNA分子构成, 共有10个双链RNA片段,同样每段RNA 分子都编码一种
病毒是最简单的原核生物,完整的病毒 颗粒包括外壳蛋白和内部的基因组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。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 病毒是最简单的原核生物,完整的病毒 颗粒包
因的内含子,而该内含子中从49004624之间的DNA序列则是小t抗原的编码 基因。同样,在多瘤病毒中,大T抗原基 因中的内含子则是中T和t抗原的编码基 因。 牛
乳头瘤病毒基因组结构和功能 乳头瘤病毒(papillomavirus)是感染人 和动物皮肤、粘膜并引起乳头状瘤病变 的一种DNA病毒,属于乳多空泡病毒 (papov
'端各有一段非翻译序列,该序列对 稳定RNA分子也有一定作用。 另一种RNA噬菌体Qβ的基因组略 大,与上述RNA噬菌体的基因组有以下 不同;
[1]没有独立的溶解蛋白基因,但结构蛋 白A2(或称成熟蛋白, MaturaitonProtein)即具有溶解蛋白的 功能,[2]还编码另一种外壳蛋白A1。 乙肝病
白以构成病毒颗粒,每个噬菌体有180个 分子。基因组的其他部分编码RNA复制 酶和一个溶解蛋白,编码溶解蛋白的基 因与外壳蛋白和复制酶的基因有部分重 叠,但读框与外壳蛋
白的读框不一样。在MS2、R17、f2基因 组内有许多二级结构,RNA分子内碱基 的自我配对,可能对防止RNase降解有 一定作用。另外,在编码基因的5' 和3
第一碱基G为1号位,按 5'→3'的方向给碱基编号 定位。DNA序列分析表明,所有的开放读 框(ORF)都存在于一条DNA链上,基 因之间有相
互重叠。整个BPV基因组分为编码区和 非编码区(NCR),编码区又按其编码 蛋白质的功能不同,分为早期转录功能 区(E区)和晚期转录功能区(L区)。 1.非编码区(NC
表达,目前已搞清了BPVNCR区增强子 的序列,该序列为TTGGCGGNNG和 ATCGGTGCACCGAT回文结构。从 NCR的结构特点上可以看出其主要功能 是调节B
PV基因的表达。 2.早期转录功能区(或称早期基因区,E 区)BPV的E区含有八个开放读框 (ORF),分别为E6、E7、E8、E1、 E2、E3、E4、E5,其中
后再加工成各种mRNA,编码病毒的各 种外壳蛋白,它们在功能上都是相关的; ΦX174基因组中的D-E-J-F-G-H基因 也转录在同一mRNA中,然后再翻译
成各种蛋白质,其中J、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,它们在功能 上也是相关的。 7.除了反转录病毒以外,一切病毒基
全在大T抗原基因里面,它们有共同的起 始密码子。 5.病毒基因组的大部分是用来编码蛋白 质的,只有非常小的一份不被翻译,这 与真核细胞DNA的冗余现象不同如在 &Ph
i;X174中不翻译的部份只占217/5375, G4DNA中占282/5577,都不到5%。不 翻译的DNA顺序通常是基因表达的控制 序列。如ΦX174的H
毒基因组的结构特点和功能 乙肝病毒(HBV)的基因组DNA结构很 奇特,是一环状的部分双螺旋结构,长约 3.2kb。其中的2/3为双螺旋结构,1/3为 单链,这就是
说,DNA中的两条链不等长。长链的 5'端与3'端无共价连接,而是 与一种蛋白质共价相连。长链的5' 端以250-300对碱基互补结合。长链为
A和RNA可以是单链的,也可以是双链 的,可以是闭环分子,也可以是线性分 子。如乳头瘤病毒是一种闭环的双链 DNA病毒,而腺病毒的基因组则是线性 的双链DNA,脊髓灰质
炎病毒是一种单链的RNA病毒,而呼肠 孤病毒的基因组是双链的RNA分子。一 般说来,大多数DNA病毒的基因组双链 DNA分子,而大多数RNA病毒的基因组 是单链RNA分
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。它们可被一起转录成为含有多个 mRNA的分子,称为多顺反子mRNA (polycistro
niemRNA),然后再加工成各种蛋白质 的模板mRNA。如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
00个核苷酸,包含四个基因。MS2.R17 和f2具有几乎一样的基因组结构。在四 个基因中有两个基因编码噬菌体的结构 蛋白:一个是A蛋白的基因,长1178个 核苷酸。A
蛋白(称为成熟蛋白)的功能是使噬菌 体能识别宿主,并使其RNA基因组能进 入宿主菌,每个噬菌体一般只存在分子 的A蛋白。另一个结构蛋白基因长399个 核苷酸,编码外壳蛋
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。 8.噬菌体(细胞病毒)的基因是连续的; 而真核细胞病毒的基因NA病毒之外,真核细胞病 毒的基因都是先转录成mRNA前体,再 经加工才能切除内含子成为成熟的 mRNA。更为有趣的是,有些真核病毒 的内含子或其中的一部分
基因和A基因之间的序列(3906- 3973),共67个碱基,包括RNA聚合酶 结合位,转录的终止信号及核糖体结合 位点等基因表达的控制区。乳头瘤病毒 是一类感染人和动
物的病毒,基因组约8.0Kb,其中不翻译 的部份约为1.0kb,该区同样也是其他基因 表达的调控区. 6.病毒基因组DNA序列中功能上相关的 蛋白质的基因或rRNA
基因组的结构特点 牛乳头瘤病毒基因组结构和功能 RNA噬菌体的基因组结构和功能 乙肝病毒基因组的结构特点和功能 病毒基因组的结构特点 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,但是不同的病毒之间 其基因组相差亦甚大。如乙肝病毒DNA 只有3kb大小,所含信息量也较小,只能 编码4种蛋白质,
负链,短链为正链。短链的长度视病毒 而异,一般长约1.6-2.8kb,约为长链的 2/3。短链之间的空隙可由病毒颗粒中的 DNA聚合酶充填。乙肝病毒是目前已知 的感染人
类最小的双链DNA病毒。为了能在细胞 内独立复制,病毒在很小的基因组中尽 量容纳大量的遗传信息。因而HBV的基 因组结构显得特别精密浓缩,充分利用 其遗传物质。 重叠
重叠的之前,这样一个矛盾长时间无法解 决。重叠基因有以下几种情况: (1)一个基因完全在另一个基因里面。 如基因A和B是两个不同基因,而B包 含在基因A内。同样
,基因E在基因D内。 (2)部分重叠。如基因K和基因A及C 的一部分基因重叠。 (3)两个基因只有一个碱基重叠。如基 因D的终止密码子的最后一个碱基是J 基因起始
蛋白质。目前,还没有发现有节段性的 DNA分子构成的病毒基因组。 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 其它的生物细胞中仅见于
线粒体和质粒DNA,所以也可以认为是 病毒基因组的结构特点。这种结构使较 小的基因组能够携带较多的遗传信息。 重叠基因是1977年Sanger在研究 ΦX174
细胞的增殖和分化,使该过程失去控制 而形成肿瘤;[2]最近,在正常细胞中发 现有两种蛋白质分子量分别为53KD和 106KD分别称为p53和p106蛋白质。这 两种蛋白
质缺失或失活往往引起细胞的恶性化。 研究发现,乳头瘤病毒的E7和E6蛋白分 别可以和p53和p106蛋白质结合而使其 失活,这也可能是E6和E7蛋白质导致细 胞恶性化的
时发现的。ΦX174是一种单链DNA 病毒,宿主为大肠杆菌,因此,又是噬 菌体。它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。而该病毒 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, Sanger在弄清ΦX174的11个基因中 有些是
E6、E7、E1基因有部份重叠,E8完全 在E1中,E3、E4全部包含在E2中,E5 与E2部份重叠。E2ORF编码的蛋白产物 可以与NCR的增强子结合,而提高或降 低
早期基因的表达水平。另外,E2ORF与 E1ORF协同可以维持乳头瘤病毒DNA的 游离状态而不整合到宿主细胞染色体上 去。E6和E7ORFs编码的蛋白质可能是 致癌蛋白
avirus)科。根据病毒感染的宿主不同可 以分为牛乳头瘤病毒(BPV),人乳头 瘤病毒(HPV)等。目前已发现的乳头 瘤病毒基因组都具有相似的结构。下面 以BPV为例
说明乳头瘤病毒的基因组结构及功能。 BPVDNA全长7945bp,为闭环超螺旋结 构,在宿主细胞中可以和组蛋白结合形 成核小体。以BPVDNA中单一的HpaⅠ 酶切位点