第02章病毒的分类与命名分解.doc

第十章 杆状病毒科（Baculoviridae） 概 述 杆状病毒的基因组结构与功能 （一）同源序列区 （二）重叠转录物 （三）早期转录物 （四）晚期转录物 （五）基因重组 三、病毒蛋白及功能 状病毒感染的分子机理 重组杆状病毒表达外源基因 杆状病毒作为杀虫剂的应用 主要参考文献 一、概 述 能够感染昆虫的病毒大约有1200种，它们主要分属于以下四个病毒科：杆状病毒科（Baculoviridae）、呼肠孤病毒科（Reoviridae）、虹彩病毒科（Iridoviridae）和痘病毒科（Poxviridae）。其中杆状病毒科病毒为数最多，大约有610种，主要感染鳞翅目（Lepidoptera）、双翅目（Diptera）和膜翅目（Hymenoptera）昆虫。 由于杆状病毒具有高度专一的宿主范围，某些昆虫被感染后可发生大规模的流行病，但对人、畜和其他动植物无害，加之病毒粒子包含在蛋白晶体内，在细胞外环境中十分稳定，故可以作为一种生物杀虫剂用于农业害虫防治，目前已有成功应用的实例；由于多角体蛋白的高水平表达，其基因区段可以用来构建重组病毒以高效表达外源基因。因此，有关杆状病毒的分子生物学，倍受广大生命科学工作者的关注。 1．分类现状 杆状病毒可以分为A、B、C三个亚组（Matthews 1982）。 A亚组：核型多角体病毒（Nuclear polyhedrosis virus, NPV），在单一核内蛋白晶体中包藏有许多毒粒。根据其核壳聚集的程度又可分为单一的（SNPV）和多个的（MNPV）。 B亚组：颗粒体病毒（Granulosis virus, GV），在一般情况下，在蛋白晶体中只包藏有一个毒粒。 C亚组： 非包含体杆状核型病毒（Non-Concluded baculovirus），如椰二疣独角仙病毒（Oryctes rhinoceros），无包含体，可能缺少编码晶体蛋白的基因。 2．形态结构 杆状病毒的基本毒粒为杆状，本科病毒命名即来自于拉丁字Baculum。毒粒有囊膜，囊膜中含有丰富的类脂质，并有蛋白酶。囊膜内含有一个或多个杆状的核衣壳，核衣壳中含有病毒基因组。杆状病毒基因组为双链、环状DNA分子，低密度超螺旋。有时基因组呈多个串状，病毒DNA约40μm长，大约88~160kb，相当于大约80个非重叠基因。病毒DNA与一种碱性蛋白密切连结，这种DNA蛋白被绊缠在一个蛋白鞘内，其核心宽约32nm，长约350nm，蛋白鞘约4nm，环绕核心形成一个稀疏的壳。核衣壳含有4.5nm直径的亚单位，排列成一个开放堆积的环形结构。 苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒（Autographa californica nuclear polyhedrosis virus, AcMNPV）是A亚组的代表种，研究得最为详细。它有较广的宿主范围，能感染30种鳞翅目昆虫。有关杆状病毒分子生物学的研究，大多以AcMNPV为模型。 NPV和GV的病毒颗粒有两种形式，一种是病毒颗粒被包藏在蛋白晶体内形成包涵体，包涵体的基质是由一种单一蛋白组成，在NPV称为多角体（Polyhedron），在GV则称为颗粒体。多角体和颗粒体在结构上和功能上密切相关，有时这两种名称可以互用。这种多角体可以保护病毒颗粒，使其在土壤中可以存活许多年。这一小体直径约15μ，可以在显微镜下看到。包涵体非常稳定，对细菌、热和许多化学物质包括低pH有抵抗，它可溶于硫酸钠中。在pH10时，它可被毒粒携带的蛋白酶所降解，这接近于宿主中肠的pH值。因此，毒粒可被释放，能够重新开始新的感染。这种病毒颗粒称为包涵体病毒颗粒（Concluded virus particles, CVP）或称为多角体释放出来的病毒（Polyhedron-derived viruses, PDV）。另一种病毒颗粒形式则不然，它在胞浆装配、芽生，进入血淋巴感染其它细胞。这种病毒颗粒称为胞外病毒颗粒（Extracellular virus particles, ECV）或称细胞膜芽生的病毒（Cell—released virus, CRV）。在感染过程中所产生的这两类病毒，在结构、生化和抗原性上彼此不同，最明显的是在CRV有主要糖蛋白，而PDV则没有。这种糖蛋白可引起两种类型病毒在抗原性、组织嗜性和感染性方面的差异。 二、杆状病毒的基因组结构与功能 杆状病毒的基因组为双链、环状低密度超螺旋DNA，大小80~160kb。其中研究得比较详细的是苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒。A、B、C组的DNA酶切图谱是不相同的。AcNPV DNA的酶切图谱如图10-1所示。Sma I酶切主要有4个片段，BamH I酶切主要有7个片段；Sst I酶切主要有9个片段；Xho I酶切主要有13个片段；EcoR I酶切主要有24个片段；Hin