病毒学第四章-病毒的侵染与复制.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,*,本章重点,1.,烈性噬菌体繁殖的一般过程,2.,一步生长曲线,3.,病毒核酸的复制,4.,朊病毒的复制与致病机理,复制（,replication,）,:,病毒感染细胞后，在病毒核酸控制下合成病毒的核酸与蛋白质等成分，然后在宿主细胞的细胞质内或核内装配成病毒颗粒，再以各种方式释放到细胞外，感染其他细胞，这种增殖方式叫复制。,第一节 病毒复制研究的实验系统,一、噬菌体细菌培养系统,1、细菌容易培养，数目易于控制。,2、形成噬菌斑容易观察。,3、实验重复快。,其相关研究为植物病毒和动物病毒的复制所借鉴。,吸附：,噬菌体和宿主细胞上的特异性吸附部位进行特异性结合，噬菌体以尾丝牢固吸附在受体上后，靠刺突“钉”在细胞表面上。,侵入：,核酸注入细胞的过程。噬菌体尾部所含酶类物质可使细胞壁产生一些小孔，然后尾鞘收缩，尾髓刺入细胞壁，并将核酸注入细胞内，蛋白质外壳留在细胞外。,复制：,包括核酸的复制和蛋白质合成。噬菌体核酸进入宿主细胞后，会控制宿主细胞的合成系统，然后以噬菌体核酸中的指令合成噬菌体所需的核酸和蛋白质。,装配：,主要步骤有：,DNA,分子的缩合通过衣壳包裹,DNA,而形成头部尾丝及尾部的其它部件独立装配完成头部与尾部相结合最后装上尾丝，至此，一个个成熟的形状、大小相同的噬菌体装配完成。,释放：,方式：,裂解：包括,T4,噬菌体在内的大多数噬菌体以裂解细胞的方式释放。,分泌：噬菌体穿出细胞，细胞并不裂解。（丝状噬菌体）,通常情况下，一个噬菌体通过上述五个过程能合成,100300,个噬菌体。烈性噬菌体的这种生长繁殖方式也称为一步生长，,2,、一步生长曲线,一步生长曲线是定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线。,（,1,）实验设计依据：,通常噬菌体和细菌的混合比例为,1:10,，保证,1,个菌体只被,1,个噬菌体感染,避免二次吸附；细菌群体被噬菌体同步感染。,（,2,）实验过程,:,敏感菌,10ml Phage 1ml,混匀，,5min,使之吸附,离心或用抗,phage,血清处理,去除过量,phage,高倍稀释,吸附,phage,的菌悬液,(,避免多次吸附,),37,培养,定时取样,噬菌斑,:,概念：,将少量噬菌体与大量敏感菌混合培养在营养琼脂中，在平板表面布满宿主细胞的菌苔上,可以用肉眼看到一个个透明的不长菌的小圆斑，称为噬菌斑。,(,每个噬菌斑一般是由一个噬菌体粒子形成的。,),应用,:,噬菌斑可用于检出、分离、纯化噬菌体和进行噬菌体的计数。,噬菌斑,取样人为裂解处理（每,5min,）,样品中加入氯仿裂解细胞,24-48h,裂解液加入敏感菌液中,适当稀释混合液,涂布于琼脂培养基上,计数噬菌斑,取样（每,5min,）,离心除去细菌,上清加入敏感菌液中,适当稀释混合液,涂布,计数噬菌斑,以培养时间为横坐标,以噬菌斑数为纵坐标,绘制成的曲线为一步生长曲线。,可分以下阶段：,潜伏期,(latent phase),裂解期,(burst phase),稳定期,(plateau phase),一步生长曲线,一步生长曲线,潜伏期：,从噬菌体吸附细菌到细菌细胞释放新的噬菌体之前的这段时期。曲线平行于横轴，噬菌体数无变化。样品中无游离的噬菌体。,(,潜伏期前的噬菌斑数是噬菌体数,也就是感染噬菌体的细菌数,).,病毒在感染细胞内消失到细胞内重新出现新的感染病毒的时期为,隐蔽期,(eclipse period),。,裂解期：,曲线直线上升，子代噬菌体不断释放到培养基中,直到达到一个极限。,稳定期,:,感染细胞后复制的子代噬菌体全部释放，噬菌斑数稳定，一次感染结束。,裂解量,:,每一受感染细胞所释放的新的噬菌体的平均数。,稳定期噬菌斑数,裂解量,=,潜伏期噬菌斑数,不同的噬菌体或同,种噬菌体感染敏感菌后所释放的噬菌体数不同，与噬菌体种类、宿主细胞菌龄以及环境因数有关。,T4,约为,100,，,X174,约为,1000,，,f2,高达,10000,、,T2,仅为,200,。,MOI:multiplicity of infection,，感染复数。,传统的,MOI,概念起源于噬菌体感染细菌的研究。其含义是感染时噬菌体与细菌的数量比值，也就是平均每个细菌感染噬菌体的数量。噬菌体的数量单位为,pfu,。一般认为,MOI,是一个比值，没有单位，其实其隐含的单位是,pfu number/cell,。后来,MOI,被普遍用于病毒感染细胞的研究中，含义是感染时病毒与细胞数量的比值。,3,、温和噬菌体与溶源性细菌,温和噬菌体,(,temperature phage,),：,噬菌体感染细胞后，将其核酸整合（附着）到宿主的核,DNA,上，并且可以随宿主,DNA,的复制而进行同步复制，在一般情况下，不引起寄主细胞裂解的噬菌体。,原噬菌体（或前噬菌体,prophage,）：,即整合在宿主核,DNA,上的噬菌体的核酸。,溶原性细菌,(,lysogenic bacteria,),：,指在核染色体上整合有原噬菌体的细菌。可进行正常生长繁殖，而不被裂解。,溶原性细菌的特点：,可稳定遗传：,子代细菌都含有,原噬菌体，均具有溶原性。,可自发裂解：,温和噬菌体的核酸也可从宿主,DNA,上脱落下来，恢复原来的状态，进行大量的复制，变成烈性噬菌体，自发裂解几率,10,-2,10,-5,。,可诱导裂解：,用化学、物理方法诱导,具有“免疫性”：,溶原菌对其本身产生的噬菌体或外来的同源的噬菌体不敏感，对同源噬菌体具免疫性，对非同源噬菌体没有免疫性。,可复愈：,自然遗失前噬菌体，但不发生自发裂解和诱导裂解,溶源转变：,由于溶原菌整合了温和噬菌体的核酸而使自己产生一些新的生理特征。,三、动物病毒,动物细胞培养系统,20世纪50年代才建立动物细胞体外连续培养技术。体外培养细胞只能近似地反应动物机体内病毒的复制过程。,空斑方法,相当数量的病毒不能在细胞培养物中生长,植物细胞去掉细胞壁，而仍有代谢活性的原生质部分称为原生质体，20世纪70年代建立。,原生质体的离体存活能力、生理活性不十分理想，有些植物原生质体的分离、培养与维持还十分困难。目前尚不如动物细胞那样成熟和方便。,四、植物病毒植物原生质体培养系统,第二节 病毒的复制周期,一、吸附(,adsorption),病毒与细胞表面特异的受体结合称为吸附。,病毒与细胞的最初结合是可逆的。,病毒与受体结构互补后，形成不可逆结合，这时即使洗下病毒颗粒，该颗粒也不具有侵袭性。,决定病毒不可逆结合的因素,1、病毒吸附蛋白,能够识别并吸附细胞表面受体的病毒表面结构蛋白。,T-,偶数噬菌体的吸附蛋白是噬菌体尾丝蛋白。流感病毒包膜上有两种突起：血凝素和神经氨酸酶，但病毒的感染性只能被抗血凝素的抗血清中和。,流感病毒外面两种蛋白质突起，一是血凝素，一是神经氨酸酶。病毒血凝素对细胞上含唾液酸的糖蛋白或脂蛋白有特异的亲和能力。神经氨酸酶与细胞表面黏液蛋白中的神经氨酸也有特异的结合能力，它的作用是从黏液蛋白释放乙酰神经氨酸，因而使得由细胞表面芽生的子代病毒，得以脱离细胞。,2、病毒的细胞受体,病毒的细胞受体决定了病毒的宿主范围、组织亲和性、并影响病毒的致病性。细胞的生理状态发生改变，也会影响病毒的吸附。,例如脊髓灰质炎病毒只能附着在灵长类的动物细胞上，而不能吸附在啮齿类动物细胞上。,脊髓灰质炎病毒的,RNA+,柯萨奇病毒的蛋白质衣壳,杂种病毒,侵染小鼠细胞,噬菌体细胞受体有严格的种系特异性，因而各种噬菌体具有严格的宿主范围，这一特性可作为细菌的分类鉴定指标。,大多数噬菌体的病毒受体为细菌细胞壁上的,磷壁酸分子，脂多糖分子以及糖蛋白复合物,，有的则位于菌毛、鞭毛或荚膜上。大部分动物病毒的病毒受体为镶嵌在细胞膜脂质双分子层中的,糖蛋白,，也有的是糖脂或唾液酸寡糖苷。植物病毒迄今尚未发现有特异性细胞受体。,植物病毒,植物病毒须经机械传递或昆虫介体传递导致感染。不存在吸附蛋白和受体的特异结合，其特异性取决于病毒复制过程的以后各步。,不侵染番茄,TMV,株系的,RNA+,侵染番茄,TMV,株系的外壳,杂种病毒,不侵染,侵染番茄,TMV,株系的,RNA+,不侵染番茄,TMV,株系的外壳,杂种病毒,侵染,3、环境因数,温度：一定温度范围内，病毒的吸附速率与温度成正比。,脊髓灰质炎病毒在,1,时的吸附率仅是,37,的十分之一。,离子环境：病毒的吸附蛋白与细胞受体主要成分是蛋白质，趋向带负电荷。一般一定浓度的阳离子促进吸附，阴离子无此作用。,pH,：,影响病毒与细胞吸附反应的第一步,-,静电引力结合。,二、侵入（,penetration,）,1、噬菌体的侵入,T,偶数噬菌体采取注射的方式,其他噬菌体的入侵方式可能不同。,2、动物病毒的入侵,（1）,位移：,一些裸露的病毒，如脊髓灰质炎病毒在吸附到细胞膜上后壳体发生改变，以便只有核酸进入细胞。,（2）,与细胞膜融合：,副黏病毒（有囊膜病毒）,（3）,内吞作用：,又称病毒胞饮，呼肠孤病毒、乳多空病毒。（有囊膜及无囊膜病毒）,3、植物病毒,（1）介体感染：主要通过昆虫。,（2）非介体感染：即带毒植物的嫁接，带毒花粉的花粉粒萌发，芽管侵入胚胎等均可使病毒进入细胞。,三、脱壳,病毒侵入细胞后，病毒的包膜和衣壳被除去而病毒核酸释放出来的过程。大部分依靠细胞内的蛋白酶进行脱壳，也有病毒表达脱壳酶。,四、病毒大分子的合成,病毒感染细胞后，要么潜伏下来将核酸整合于细胞基因组，成为前病毒随细胞分裂而传递；,要么接管细胞的代谢机制，利用细胞合成核酸和蛋白质的原料、场所、机制、能量完成病毒大分子的合成。,大多数正链,RNA,病毒的,RNA,分子直接与核糖体结合，全长或部分进行翻译。其他病毒基因组均需转录为,mRNA,，再进行蛋白表达。在细胞核内复制的,DNA,病毒通过细胞的,DNA,依赖的,RNA,聚合酶,执行转录功能，其他病毒则需由病毒编码独特的转录酶，作为病毒的中间产物。,病毒大分子的合成包括核酸的复制和基因组的转录。病毒基因组的转录具有严格的时序性，分,早期转录和晚期转录,。,发生在,病毒核酸复制,以前的转录为早期转录，转录的基因为早期基因，早期蛋白主要参与病毒核酸的复制以及参与抑制宿主细胞大分子的合成。,在核酸复制开始或复制后进行的转录称为晚期转录，晚期蛋白主要是病毒的结构蛋白。,1、病毒核酸复制概论,（1）病毒核酸的复制模式：,半保留复制和全保留复制。,1）半保留复制：,在新复制的,dsDNA,中，一条是母体,DNA,链，另一条是新合成的子代,DNA,链。是,DNA,复制普遍遵循的模式，,DNA,病毒也大多采用此种方式。但也有一些,dsRNA,病毒采用。,半保留复制,2）全保留复制,主要是,dsRNA,病毒，复制时双链基因组仍相互缠绕，只在复制点局部解开几个碱基对，子代双链全是新合成。包括呼肠孤病毒、质型多角体病毒、轮状病毒等。在+,ssRNA,噬菌体基因组复制时所形成的复制型,RF,复制子代+,RNA,链时也存在这种模式。,全保留复制,（2）病毒核酸复制的主要类型：7类,1971,年，,Baltimore D,根据病毒基因组的复制表达线路，提出了一种分类方法。,（,+,）,DNA,类,(-)DNA (,),DNA,类,(+)RNA,mRNA,(-)RNA,类,类,(-)RNA,类,(,)RNA,类,后来，学术界将嗜肝,DNA,病毒科和花椰菜花叶病毒科另列一组，这类病毒的,dsDNA,复制必须经过逆转录产生,DNA(,前基因组,),第一类型：,dsDNA,1）仅在细胞核内复制（疱疹病毒科、腺病毒科、乳头状榴病毒科），需要细胞因子参与。,2）细胞质内复制（痘病毒科），能编码转录和复制所需要的因子，不必依赖细胞因子。,3,）虹彩病毒科，其,DNA,复制早期在核内，晚期在细胞质中。,痘病毒、虹彩病毒、疱疹病毒、腺病毒：,mRNA,蛋白质,dsDNA,病毒组装,dsDNA,病毒,（,）,DNA,病毒,（,）,DNA,子代病毒,即早蛋白,早期蛋白,晚期蛋白,mRNA,mRNA,mRNA,类,第二类型：,ssDNA（,细小病毒科），病毒在细胞核内复制，中间可行成双链中间体作为合成正链的模板。大多数,ssDNA,序列与,mRNA,极性相同。,细小病毒、圆环病毒：,mRNA,蛋白质,ssDNA dsDNA,病毒组装,ssDNA,病毒,（,+,）,DNA,子代,（,+,）,DNA,细胞蛋白,病毒蛋白,子代病毒,mRNA,（,）,DNA,类,第三类型：,dsRNA（,呼肠孤病毒科），病毒有多片段的基因组，每个片段可单独转录，产生单个的单顺反子,mRNA。,（也有单片段基因组的）,呼肠孤病毒、双,RNA,病毒：,mRNA,蛋白质,dsRNA,病毒组装,dsRNA,病毒,（,）,RNA,子代,（,）,RNA,病毒,蛋白,部分装配,子代病毒,mRNA,病毒酶,类,第四类型：+,ssRNA（,微小,RNA,病毒科、杯状病毒科、披盖病毒科、黄病毒科、冠状病毒科）,微小,RNA,病毒、杯状病毒、披盖病毒、黄病毒、冠状病毒、动脉炎病毒：,蛋白质 （裂解）,+ssRNA +ssRNA,病毒组装,-ssRNA,dsRNA,1）病毒具有多顺反子,mRNA（,微小,RNA,病毒科、杯状病毒科、黄病毒科,），,合成一个多聚的蛋白产物，随后被切割形成成熟的蛋白质。具有,RF,中间型。,病毒,（,+,）,ssRNA,子代,（,+,）,ss,RNA,多聚蛋白,蛋白加工,子代病毒,dsRNA,结构蛋白,非结构蛋白,类,DNA,转录,多顺反子,mRNA,启动子,基因,1,基因,2,基因,3,DNA,转录,启动子,基因,单顺反子,mRNA,RF(replicative form),复制型,:,是核酸在复制过程中出现的一种结构，一般指单链,DNA,的病毒或,RNA,病毒的基因组,ssDNA,或,ssRNA,在复制时形成的,dsDNA,或,dsRNA,中间分子。,2）病毒具有复杂的转录过程（披盖病毒科、烟草花叶病毒属），,其转录的,mRNA,通常小于基因组,RNA,，不能做为子代,RNA,的复制模板。中间过程无,RF,出现。,病毒,（,+,）,ssRNA,子代,（,+,）,ssRNA,非结构蛋白,mRNA,子代病毒,结构蛋白,类,全长,（,-,）,ssRNA,第五类型：-,ssRNA（,正黏病毒科、单负股病毒目）,正黏病毒、副黏病毒、弹状病毒、丝状病毒等：,蛋白质,-ssRNA +ssRNA,病毒组装,-ssRNA,分段的基因组（正黏病毒科），复制在细胞核发生，复制的第一步是，病毒粒子的,RNA,依赖的,RNA,聚合酶转录产生单顺反子,mRNAs,，该,mRNA,也作为模板启动基因组复制；,病毒,（,-,）,ssRNA,子代,（,-,）,ssRNA,病毒蛋白,子代病毒,mRNA,类,病毒酶,非分段的基因组（单负股病毒目），从全长的病毒基因组产生多个单顺反子,mRNAs,，产生多个,mRNA,的机制有两种可能，一种是转录后形成的全长转录本经剪切产生多个,mRNA,；另一种是病毒基因组内存在转录起始与终止的信号。,病毒,（,-,）,ssRNA,子代,（,-,）,ssRNA,病毒蛋白,子代病毒,（,+,）,ssRNA,类,病毒酶,mRNA,第六类型：+,ssRNA，,其基因组为二倍体，具有,DNA,中间体（反转录病毒科），它不作为,mRNA,而是反转录为,DNA。,反转录病毒：,mRNA,蛋白质,+ssRNA dsDNA,整合到宿主 病毒组装,细胞基因组,+ssRNA,病毒,2,（,+,）,ssRNA,前病毒,dsDNA,子代病毒,（,+,）,ssRNA,（,-,）,ssDNA,类,病毒反转录酶,mRNA,病毒蛋白,第七类型：,dsDNA，,具有,RNA,中间体（嗜肝,DNA,病毒科、花椰菜花叶病毒科），与第六类型不同，其反转录过程发生在病毒粒子成熟过程中。当病毒感染新细胞时，首先是修复缺损的基因，然后再转录。其,dsDNA,为开环结构。,嗜肝病毒：,ss/dsDNA mRNA,蛋白质 病毒组装,dsDNA ss/dsDNA,病毒开环,dsDNA,超螺旋,dsDNA,子代病毒,（,-,）,ssDNA,（,+,）,ssRNA,类,反转录,病毒蛋白,dsDNA,五、病毒的装配与释放,病毒大分子合成产生的结构组分能以一定的方式结合，组装成完整子代病毒颗粒。这一复制阶段称为装配。,绝大多数,DNA,病毒在细胞核内组装，,RNA,病毒与痘病毒类则在细胞质内组装。无包膜病毒组装成核衣壳即为成熟的病毒体，病毒的早期蛋白，即非病毒结构成分不组装入病毒，残留在感染细胞中。,有些病毒（烟草花叶病毒）的壳体蛋白质亚基能以类似结晶作用的方式,自发装配,成病毒壳体。另一种方式为,指导装配,，有病毒基因组编码的非结构蛋白（脚手架蛋白、蛋白水解酶）参与，前者在装配中有瞬时功能，完毕后，或参与另一轮的病毒装配，或被除去。后者对前体蛋白进行加工，稳定装配步骤。,绝大多数无包膜病毒释放时被感染的细胞崩解，释放出病毒颗粒，宿主细胞膜破坏，细胞迅即死亡。绝大多数有包膜病毒通过细胞内的内质网、空泡，或包上细胞核膜或细胞膜以出芽方式释放而成为成熟病毒，在一段时间内逐个释出，对细胞膜破坏轻，宿主细胞死亡慢。从单个病毒吸附开始至所有病毒释放，此过程称为感染周期或复制周期。一个感染细胞一般释放的病毒数约为,100-1000,。,植物病毒大多数没有囊膜，结构相对简单，核衣壳大都以自我装配的方式成熟。植物病毒一般不裂解细胞，而是通过胞间连丝传递给相邻的细胞。,第三节 病毒的异常复制,1,、缺损病毒：,有些病毒由于缺乏某些基因，单独感染细胞时不能复制出完整的、具有感染性的病毒颗粒，需要其它病毒基因组或病毒基因的辅助活性，否则，即使在活细胞内也不能复制。有生物活性的缺损病毒包括,4,类：,干扰缺损病毒：,又称干扰缺损颗粒（,defective interfering particles,DI,颗粒），是病毒复制时产生的一类亚基因组的缺失突变体，必须依赖于其同源的完全病毒才能复制。,DI,基因组比其完全病毒小，复制更迅速，在与其完全病毒共感染时易占据优势，从而干扰其复制。,卫星病毒：,寄生于与之无关的辅助病毒的基因产物的病毒。基因组缺损，必须依赖于辅助病毒才能复制，它不是由其辅助病毒的基因缺失产生的，是存在于自然界中一种绝对缺损病毒，形态结构和抗原性都与辅助病毒不同，基因组很少有同源性。卫星病毒现划归在亚病毒因子的卫星之中。,条件缺损病毒：,是一类基因组发生了突变的病毒条件致死突变体，在允许条件下能够正常繁殖，在限制条件下导致流产感染，也能干扰野生型病毒复制。,整合的病毒基因组：,某些温和噬菌体和肿瘤病毒感染宿主细胞后，病毒基因组整合于宿主染色体，并随细胞分裂传递给子代细胞。除非缺损的外源性,RNA,肿瘤病毒外，病毒整合感染的细胞没有感染性的病毒产生，只有在一定条件下，整合在宿主染色体的病毒基因组才能转入复制循环，产生有感染性的病毒颗粒。,2,、顿挫感染,(abortive infection),：,病毒进入宿主细胞，若细胞缺乏病毒复制所需的酶、能量和原料等，则病毒不能合成本身成分；虽合成部分或全部成分，不能装配和释放，称为顿挫感染。这类感染过程有以下,2,种类型：,流产感染：,流产感染分为依赖于细胞的流产感染和依赖于病毒的流产感染。病毒感染的细胞是病毒不能复制的非允许细胞，将导致依赖于细胞的流产感染。非允许细胞内，缺失某些参与病毒复制的酶、,tRNA,或细胞因子，仅有少数病毒基因表达，不能完成病毒复制循环。依赖于病毒的流产感染是由基因组不完整的缺损病毒引起，无论是感染允许细胞还是非允许细胞都不能完成复制循环。,限制性感染：,因细胞的瞬时性允许产生，其结果或是病毒持续存在于受染细胞内不能复制，直到细胞成为允许性细胞，才开始复制，或是一个细胞群体中仅有少数细胞产生病毒子代。,第四节 朊病毒,朊病毒（,Prion,简称,PrP,sc,）是,20,世纪,80,年代发现的一种不含核酸的,蛋白质传染性颗粒,，是包括人在内所有动物中都具有的正常细胞朊蛋白,(PrP,c,),的同源异构体。正常细胞朊蛋白在未知因素的作用下，性质发生改变（如空间结构的改变），成为引起疾病的的病原体。,朊病毒能够在人及动物中引起一组疾病，命名为传染性海绵状脑炎（,transmissible spongiform encephalopathie,TSE,）,美国加州大学旧金山分校神经科主任,Prusiner,于,80,年代初首次发现，并因此获,1997,年诺贝尔生理学和医学奖,使普通,DNA,及,RNA,病毒失去感染性的紫外光剂量不能使脑组织匀浆中的朊病毒蛋白失去感染性。,蛋白提取物经,DNA,酶及,RNA,酶作用后仍具有较强的感染性。,经蛋白酶、蛋白变性剂处理后，蛋白提取物失去感染性。,福尔马林溶液不能完全消除朊病毒的感染性。,蛋白质致病假说的依据,PrP,sc,与,PrP,c,的基本特征比较,1.,朊病毒是一种蛋白酶抗性蛋白（,proteinase resistant protein,PrP,）。,表达组织：中枢神经系统、淋巴系统。,存在位置：细胞膜。,无核酸结构，可抵抗非变性去污剂、核酸酶的作用。因其分子量为,27,30kD,，称为,PrP27,30,。,2.,正常人和动物的神经细胞编码这一蛋白的前体分子，被称之为,PrP,c,（,cellular isoform of PrP,），分子量,33,35kD,对蛋白酶敏感。为区别朊病毒，将细胞编码的,PrP,称之为,PrP,c,，朊病毒缩写为,PrP,sc,（,scrapie isoform of PrP,）在未知因素的作用下，,PrP,c,分子构型发生改变，成为,PrP,sc,。,耐受蛋白酶的消化和常规消毒作用，只有强碱,(10N,NaOH,),，,高压消毒,(,136,，,2,小时,),才能灭活；,2.,不含核酸，用常规,PCR,无法检测；,3.,超长的潜伏期（平均,20,年），发病前无法检测和诊断；,4.,变异和跨种族感染，具有大量的潜在感染来源，主要为牛、,羊等反刍动物，传播的潜在危险不明，很难预测和控制；,5.,感染途径多,已知有消化道（食入）、神经、血液均可感染；,由正常,PrP,c,转化成恶性,PrP,sc,的机理和因素不清，难以预防；,6.100%,病死率，缺乏治疗药物，无法研制预防疫苗；,7.,异种间朊病毒感染，受感染动物体内的朊病毒为该种特异的朊病毒。,朊病毒的特殊性质,1.,羊瘙痒病（,scrapie,）,2.,疯牛病（,bovine spongiform encephalopathy,BSE,）,3.,库鲁病（,Kuru,）,4.,克,-,雅氏症（,Creutzefeldt-jakob disease,CJD,）,传染性病毒性痴呆（,transmissible virus dementia,TVD,）,5.,致死性家族性失眠症（,fatal familial insomnia,FFI,）,6.,吉斯特曼,-,斯召斯列综合征（,Gerstmann-Straussler,syndrome,GSS,）,朊病毒感染引起人和动物的主要疾病,中枢神经系统进行性退行性海绵样病变,四大神经病理特征：,1.,神经元细胞空泡变性或海绵样变（,Spongiform changes,）,2.,神经元退化、丢失,(Neuron loss),3.,星形细胞增生（,Astrocytosis,），取代正常的神经元细胞,4.,形成淀粉样斑沉积,(Amyloidosis),朊病毒病的共同病理特点,朊病毒的分子特征,The characteristics of the PrP molecule,人类,PrP,基因位于第,20,号染色体。,mRNA,转译出,253,个,aa,长的多肽链。多肽氨基端含,5,个八肽重复序列，两个糖基化位点，及一个二硫键。,PrP,c,结构中含有,3,个,-,螺旋结构，两个反向平行的,-,片层结构。多肽链羧基末端的磷脂酰肌醇使朊蛋白附着在细胞膜表面。,PrP,c,与,PrP,sc,分子结构特征比较,PrP,c,二级结构中主要以,-,螺旋结构为主，约占,40%,，仅存在少量,-,片层结构。溶解于非变性剂溶液，对蛋白酶,K,敏感。,2.,PrP,sc,含有,50%,的,-,片层结构，,20,%,的,-,螺旋。不溶于非变性剂溶液，当用蛋白酶作限制性消化时，只是在氨基端的序列被部分切割，形成对蛋白酶具有抗性的,PrP2730,。,羊瘙痒病,PrP,C,与,PrP,SC,的三维结构,折叠,PrP,C,（正常）,PrP,SC,（致病）,模板模式：,X,蛋白与,H2,和,H3-,螺旋区域结合形成,PrP,c,与,X,蛋白结合的中间体,PrP,*,，,PrP,*,促进,PrP,c,氨基末端与,PrP,sc,结合，,PrP,sc,作为模板催化,PrP,c,构型发生改变。,PrP,c,转化为,PrP,sc,的模式,The model of conversion of PrPc to PrP,sc,PrP,c,PrP*+PrP,sc,2PrP,sc,proteinX,晶种模式：,PrP,sc,作为“晶种”聚集,PrP,c,使其构型发生改变，成为,PrP,sc,。,PrP,sc,PrP,c,PrP,sc,PrP,c,PrP,sc,PrP,sc,PrP,c,PrP,c,PrP,sc,PrP,sc,PrP,sc,PrP,sc,PrP,c,PrP,sc,rP,sc,P,sc,P,c,P,P,P,P,P,P,P,P,P,P,PrP,sc,from:,1.Mutation,2.Spontaneous,3.exposure,PrP,sc,-PrP,c,Complex,forms,PrP,c,converted,To New PrP,sc,Additional,PrP,c,recruited,Recruitment of PrP,c,by PrP,sc,Becomes,more efficient as PrP,sc,levels increas,PrP,sc,accumulation results,in cellular dysfunction and,neuronal death,突变：,家族性致死性失眠症的发病多由于,PrP,基因发生变异，在没有外源性,PrP,sc,存在的环境中自发转变为,PrP,sc,。在八肽重复区中氨基酸的插入突变与家族性,CJD,的发生密切相关。,朊病毒病的诊断,Diagnosis of prion disease,1.,动物接种实验：尸检脑组织病理学特征,2.,免疫学诊断：利用可以区分,PrP,sc,和,PrP,c,的单克隆抗体,结论与展望,疯牛病及朊病毒病和艾滋病被认为是上个世纪末的两大顽疾。,朊病毒病是一种新型的传染病，有关的研究可能会丰富我们生物化学和分子生物学的内容。朊病毒的发现是生物学上的又一次革命性的突破，表示蛋白质构型与,DNA,、,RNA,一样可以提供感染源的生物信号。,另,1996,年,8,月出版的,Science,上，芝加哥大学的遗传学家,Susan Lindguist,报道，在酵母中也存在着朊病毒，并与哺乳类的朊病毒相似。,这一发现使我们想到在其他生物中是否也含有朊病毒及其造成的传染病。这些都需要进一步的研究。,习题,1.,何谓病毒的,MOI,及一步生长曲线？二者有何关系？,2.,解释病毒的复制周期及隐蔽期,3.,举例说明病毒的特异性吸附与细胞受体的关系,4.,病毒的生物合成有何特点？,5.,病毒蛋白如何翻译和加工？,6.,什么是病毒的自我组装？什么样的病毒可以自我组装？,7.,有囊膜的病毒如何成熟与释放？,The single biggest threat to mans continued dominance on the planet is the virus.,Joshua Lederberg,Nobel laureate,