上海交通大学病毒学第二次课.

第七章病毒学孙建和教授上海交通大学农业与生物学院TEL：34206926，13671744188E-MAIL：[e-mail]上海市兽医生物技术重点实验室SJTU一、病毒的发现和研究历史概述1900年前后，包括口蹄疫（footandmouthdisease）在内的多种动植物疾病病原体的滤过性特性被证明。filterableviruses（滤过性病毒）viruses（病毒）FWTwort（1915年）、Fd’Herelle（1917年），分别发现细菌（Shigelladysenteriae）病毒bacteriophagesPhago：“toeat”噬菌体（phage）1935年，WMStanley首次提纯并结晶了烟草花叶病毒；Bawden等证明烟草花叶病毒的本质为核蛋白；1940年，Kausche首先用电镜观察到烟草花叶病毒颗粒；HistoricalRoots1.EARLYSTUDIESOFVIRALPATHOGENESISVirologywasseverelyconstrainedinthefirsthalfofthe20thcenturybyseveraltechnicallimitations,themostimportantofwhichwasthelackofacellculturesystemforgrowingandtitratingviruses.Intheabsenceofmethodsfordetectingvirusesintissues,observationsofexperimentalinfectionswerelimitedtoclinicalsignsandpathologicallesionsthatrepresentedtheendstageofdisease.Inspiteoftheseadversecircumstances,extensivestudieswereundertakenofafewinfections,suchaspoliomyelitisandRoussarcoma.2.THECLASSICERAthemostsignificantoftheearlybreakthroughswasthedevelopmentofmethodsforthecultureofprimary(原代)andcontinuouslines(继代）ofmammaliancells.AsecondsignificantadvancewaspioneeredbyCoonswho,in1953,introducedaprocedurefortheidentificationofviralantigensincells.Athirdimportantadvancewastheintroductionoftechniquesformeasurementoftheimmuneresponsetoviralinfections.3.THEERAOFMOLECULARBIOLOGYsequenceviralgenomesandtomodifytheminordertodeterminethegeneticbasisofviralvariationandvirulence.Appliedtoinvivostudies,viralgenomesandtheirtranscriptscouldbevisualized,usinginsituhybridizationandtheinsitupolymerasechainreaction(PCR).Startinginthe1990s,itbecamepossibletomanipulatethegenomesofmammalianhosts,eitherbyablatingaspecificgenefunction(‘knockout’)orbyinsertingneworalteredgenes(transgenicanimals)Trackingthespreadofaneurotropicvirusfromtheperipherytothecentralnervoussysteminanintactanimal.MicewereinfectedbysubcutaneousinjectionintherightfootpadwithaSindbisvirusthathadbeenengineeredtoexpress,inadditiontoviralgenes,luciferaseunderaninternalpromoter.ImagesA–Drespectively,weretakenat8hoursand1,3and4daysafterinfection.Theyshowthatthevirususedtwopathwaystothecentralnervoussystem,eitherupperipheralnervestothespinalcordorviabloodtotheolfactorybulbandthencetothebrain.4.PATHOGENESISINTHENEWMILLENNIUMTheresponseofperipheralbloodmononuclearcellsinmonkeysinfectedwithvariolavirus(smallpox).Evenatthislowresolution,itisclearthatcertaingroupsofgenesareupregulatedwhileothersaredownregulated.Atotalof2387elementsdisplayed3-foldchangeinmRNAexpression.Thedataforthese2387cloneswerehierarchicallyclustered.Datafromindividualelementsorgenesarerepresentedasasinglerowanddifferenttimepointsareshownascolumns.Redandgreendenoteexpressionlevelsgreaterorless,respectively,thanbaselinevalues.Successivesamplesinthetimecoursearedisplayedasconsecutivecolumns.Animalsarearrangedfromlefttorightbasedontheirsurvivaltime.Thesevenleft-handcolumnsrepresentonesetofanimals,andtheright-handfourcolumnsasecondsetofanimals二、病毒的特点和定义第一节概述1、特点1）不具有细胞结构，具有一般化学大分子的特征。2）一种病毒的毒粒内只含有一种核酸，DNA或者RNA。3）大部分病毒没有酶或酶系极不完全，不含催化能量代谢的酶，不能进行独立的代谢作用。4）严格的活细胞内寄生，没有自身的核糖体，没有个体生长，也不进行二均分裂，必须依赖宿主细胞进行自身的核酸复制，形成子代。5）个体微小，在电子显微镜下才能看见。6）对大多数抗生素不敏感，对干扰素敏感。例如一些简单的病毒仅由核酸和蛋白质外壳（coat）构成，故可把它们视为核蛋白分子。朊病毒甚至仅由蛋白质构成例如利福平可抑制痘病毒复制病毒感染敏感宿主细胞后，病毒核酸进入细胞，通过其复制与表达产生子代病毒基因组和新的蛋白质，然后由这些新合成的病毒组分装配（assembly）成子代毒粒，并以一定方式释放到细胞外。病毒的这种特殊繁殖方式称做复制（replication）。第一节概述1、特点二、病毒的特点和定义病毒是一类既具有化学大分子属性，又具有生物体基本特征；既具有细胞外的感染性颗粒形式，又具有细胞内的繁殖性基因形式的独特生物类群。超显微的、没有细胞结构的、专性活细胞内寄生的实体第一节概述1、特点二、病毒的特点和定义表7-1单细胞微生物与病毒性质的比较aDNA病毒和RNA病毒中的一部分;b性质细菌立克次氏体支原体衣原体病毒直径大于300nm++±±-在无生命培养基生长+-±--专性活细胞内寄生-+±++双分裂++++-含有DNA和RNA++++-核酸感染性----+a核糖体++++-产能代谢++++-细胞膜++++-对抗生素的敏感++++-b对干扰素的敏感----+第一节概述2、定义二、病毒的特点和定义迄今仍无一个科学而严谨的定义病毒为具有独立于其宿主的进化史的绝对细胞内寄生物，它的DNA或RNA基因组被其所编码的蛋白质壳体化（encapsidation）。-------------（Fields等，1990年）非细胞生物（真）病毒virion：至少含核酸和蛋白质二种组分亚病毒subvirus类病毒viroid：只含具侵染性的RNA组分卫星RNA：只含有不具侵染性的RNA组分朊病毒prion：只含蛋白质Viruses(EncyclopediaBritannica)..infectiousagentsofsmallsizeandsimplecompositionthatcanmultiplyonlyinlivingcellsofanimals,plantsandbacteria.Virusesareobligateparasitesthataremetabolicallyinertwhentheyareoutsidetheirhosts.Theyallrely,tovaryingextents,onthemetabolicprocessesoftheirhoststoreproducethemselves.Theviraldiseasesweseeareduetotheeffectsofthisinteractionbetweenthevirusanditshostcell(and/orthehost’sresponsetothisinteraction).第一节概述病毒几乎可以感染所有的细胞生物，并具有宿主特异性噬菌体（phage）、植物病毒（plantviruses）动物病毒（animalviruses）AdenovirusPapillomavirusHerpesvirusHepatitisBvirusMolluscumcontagiosumParvovirusInfluenzavirusRotavirusParamyxovirusesEnterovirusesRiftValleyFeverVirusFilovirusEbolavirus四病毒的分类与命名分类原则形态、结构、基因组、化学组成、脂溶剂敏感性命名规则InternationalCommitteeonTaxonomyofViruses,---ICTVorder,-virales（目）family,-viridae（科）,virinae（亚科）genus,-virus（属）Species（种）专家建议专家小组讨论ICTV分会讨论ICTV执委会病毒学会大会评议确定分类报告官方刊物发布病毒的分类2011年第九次分类报告（2012年出版）6个目87个病毒科19个亚科348个病毒属2284个病毒种Dr.AndrewM.Q.KingProposalsSecretary,ICTVPirbrightLaboratoryInstituteforAnimalHealthSunfield,DawneyHill,Pirbright,WokingSurreyGU240JBUK脊椎动物病毒31个科非洲猪瘟病毒科腺病毒科疱疹病毒科虹彩病毒科多瘤病毒科乳头瘤病毒科痘病毒科细环病毒科圆环病毒科细小病毒科嗜肝病毒科砂粒病毒科布尼亚病毒科正粘病