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第十二章 病毒的分子生物学 12.1 病毒分子生物学研究的内容 病毒分子生物学是用现代分子生物学的新理论、新技术和新方法对病毒基因组的结构与功能，基因组的复制、表达和调控，病毒与宿主的相互作用关系等进行研究的一门学科。 人类对病毒的研究成果在现代分子生物学的发展史上，做出了重大的贡献。许多分子生物学上的重大突破都是以病毒作为模式或研究材料而进行的。 其研究成果除了揭示许多重要的分子生物学过程之外，对人类认识病毒感染、致病的分子本质，为病毒引起疾病的诊断、预防和治疗提供了理论基础，促进了基因工程疫苗和抗病毒药物的研制和发展。 病毒分子生物学研究领域 12.1.1 病毒基因组的结构 12.1.2 病毒基因组的复制和表达调控 12.1.3 病毒对宿主细胞的影响 12.1.4 病毒与肿瘤发生 12.1.5 病毒的基因工程疫苗与病毒载体 12.1.1 病毒基因组的结构 不同类型的病毒，其基因组有很大差异。在核酸类型上，有DNA病毒(如腺病毒)，有RNA病毒(如反转录病毒)，但对每一种病毒来说，它只能含有一种核酸。 从核酸结构上看，有的是单链核酸，有的是双链核酸，有的是线状，有的是环状。 一些单链RNA病毒的基因组还具有不同的极性，有的是正链RNA，有的是负链RNA。 有的正链RNA病毒基因组5′端有帽子结构，也有的正链RNA病毒基因组3′端有poly(A)尾结构。 相对于能独立生活的微生物来说，病毒的基因组非常简单。病毒核酸的相对分子质量约为1.6×107～1.6×108，仅为一般细菌基因组的1‰～l/10。 12.1.2 病毒基因组的复制和表达调控 病毒进入活的易感宿主细胞后，借助于宿主细胞本身提供的原料、能量、酶等，以自我复制的方式进行繁殖。 病毒基因的表达包括转录和翻译两个过程。 正链RNA病毒的基因组除了作为模板复制出子代RNA之外，还有mRNA的作用。作为翻译的模板，一般先翻译出单一的大分子肽链，然后再由蛋白酶降解为不同功能的结构蛋白等。 负链RNA病毒的基因组无mRNA的功能，必须由复制出的互补RNA(cRNA)来发挥mRNA的作用。 12.1.3 病毒对宿主细胞的影响 病毒只能在活细胞中存活，因此，病毒与宿主细胞之间有着十分密切的关系。病毒利用宿主细胞的细胞器、能量和酶等进行自身的复制，并通过宿主细胞的蛋白表达系统来表达自身所需的蛋白质，这些过程都将会对宿主细胞的形态和功能产生重大的影响。 病毒对宿主细胞的影响主要体现在病毒对宿主细胞形态和结构的影响以及病毒对宿主细胞功能的影响两个方面。 12.1.4 病毒与肿瘤发生 人类和动物肿瘤的形成除了与遗传和环境因素相关外，某些DNA和RNA病毒也可以通过不同的机制诱发恶性肿瘤。 有些病毒直接作用于细胞的基因组，使细胞增殖，最终导致肿瘤形成；有些病毒则通过抑制机体的免疫系统，诱导细胞恶性转变，形成肿瘤。 有些病毒常伴随一些特定肿瘤的发生，但它们与肿瘤的关系还未得到确认.例如在艾滋病病人中引发的Kaposi‘s肉瘤。 总之，大约15%的恶性肿瘤与病毒有关，因此研究肿瘤的病毒病因具有十分重要的意义。 12.1.5 病毒基因工程疫苗与病毒载体 基因工程疫苗是指用基因工程的方法，表达病原微生物的一段基因序列，将表达产物(多数是无毒性、无感染能力，但具有较强的免疫原性)用作疫苗，例如正在使用的大多数乙型肝炎疫苗就是基因工程疫苗。 常见的基因工程疫苗包括亚基疫苗和肽疫苗两类。以流感疫苗为例，其途径就是把病毒的免疫原蛋白(HA抗原、NA抗原)的mRNA提取出来，再制备cDNA,克隆到大肠杆菌中，高效表达该抗原。 由于基因工程疫苗具有安全性好、产量高、成本低，以及良好的免疫原性，它必将成为传统疫苗的有效替代疫苗。 12.2 DNA病毒的分子生物学 DNA病毒基因组有单链和双链两种结构，并以线状或环状形式存在，大部分为单一分子，也有的由数个片段的DNA分子构成分段的基因组。 动物DNA病毒多为双链DNA基因组，腺病毒、痘病毒、疱疹病毒都是双链线状DNA基因组，末端有重复序列，经退火能形成环形分子。 腺病毒(Aflenovirus)是一种典型的双链DNA病毒，下面以腺病毒的基因表达调控为例，简要介绍DNA病毒的分子生物学。 12.2.1 腺病毒的发现 1953年，Rowe等人从外科手术摘除的儿童腺体中分离到一种致病因子，可以使培养的细胞发生慢性进行性病变，称之为腺体退化因子，后来证明这种致病因子是病毒，1956年，Enders等建议命名为腺病毒。 腺病毒分布十分广泛， 从各种胎生哺乳动物、鸟类和两栖类动物中都已分离到。 腺病毒科分两个属： 1、哺乳动物腺病毒属 (Mastadenovirus) 2、禽腺病毒属(Ari