[转移贴]怯怯请教本科问题——关于病毒遗传、突变以及进化的

cao1976

原贴由晚风hit发表于 2007-11-21 00:20

武汉病毒所2006年硕士入学考试的最后一道题：
   结合SARS及禽流感病毒，试叙你对病毒在物种之间的遗传、突变及进化关系的认识。


对此知识点我基本无法回答，还敬请各位学长学姐不吝赐教。

cao1976

SARS病毒的特点是基因突变导致垮宿主感染
禽流感的特点是基因突变容易产生抗原飘移antigenic drift. 抗原位移antigenic shift 。

在这两点的基础上，我想是不是主要让考生对“病毒进化”的观点进行阐述？

病毒进化方面的内容在金奇编的《医学分子病毒学》中有详细的阐述。我根据书上所说先简单说一下我对病毒进化方面的认识，详细的你可以自己去看看。

   病毒进化的主要工具就是基因突变，基因突变是病毒变种的根本原因，突变也是病毒适应环境谋求生存的重要方式，突变是遗传进化的基础。病毒作为一种独立的生物群体,其进化也必然符合达尔文的自然选择学说(natural selection theory) 。病毒为更好地生存、更好地适应环境,必然要发生多样性的突变。病毒的突变与进化有着和普通细胞生命不同的特征。例如其速度就比一般生命快的多，SARS病毒研究推测SARS 冠状病毒的大致年龄为230 年,其范围大约在195～265年，这是多细胞生命进化速度的近万倍。所以病毒的突变与进化方式一直是病毒学重要部分。

病毒进化与突变的主要方式有：

1、病毒基因突变的一般特点： 病毒的复制每日数以亿计,RNA(核糖核酸) 病毒转录酶不具有校对功能其错配率在十万分之一到万分之一,远高于寄主细胞。由于DNA(脱氧核糖核酸) 病毒聚合酶有纠错功能,其突变率远低于RNA病毒,但也大大超过寄主细胞。而乙肝病毒(HBV) 的复制由前基因组RNA 中间体反转录为负链DNA ,反转录是利用病毒自身的DNA 聚合酶进行的,此酶缺乏校对功能,发生突变后难以修正,造成复制过程中反转录失真,故其突变高于其他DNA 病毒4 个数量级,而低于RNA 病毒1～2 数量级。高速的复制及高度的突变率增加了病毒的基因多样性,为其突变和进化提供了首要条件。点突变通常发生在密码子第三个核苷酸,多是一种无表型突变(nonphenotypic mutation) ,而发生在密码子第一、二个核苷酸的突变,可能引起氨基酸的改变,在关键位置上核苷酸的突变造成的错义突变(missense muta2tion) ,可影响病毒的复制和病毒蛋白的表达。如果该处核苷酸分别参与重叠的开放读码框,则单一位点的突变可改变2个开放读码框8。突变可引起抗原位点上关键部位的氨基酸的替换,从而使蛋白质产生新的构象,导致新抗原性的出现。变异的方式可以是各种各样的,包括核苷酸的转换、颠换、插入、缺失、分子内重组(recombination) 、核酸节段之间的重配(reassortment) 、病毒基因和寄主基因的整合等。病毒和寄主的核酸相互作用,可以快速扩大病毒核酸的多样性。如寄主核酸上发现病毒癌基因(v n oncogene) ;在黄病毒的基因组上发现寄主泛素(ubiquitin) 等核酸成分的插入,等等。

2、基因突变和跨宿主进化

   一般所谓的新病毒，除了少数是在本身宿主中突变产生的，其余大部分都是因为宿主的改变而产生的。在同一群宿主中，为了使病毒和宿主和谐发展，病毒的毒性会趋于缓和。所以，一般像非典和禽流感这类强毒性病毒，大部分起源于变宿主基因突变与进化。 物种之间的病毒由于宿主的变化而产生的病毒跨宿主传播越发显得严重。SARS、禽流感、HIV-1、HIV-2都是从非人类病毒演化而成。SARS是由于广东人吃果子狸和蓝孔雀产生的，禽流感是由于人类长期饲养禽类并与起接触产生的，HIV-1是从黑猩猩身上的猿免疫缺陷病毒越过种间障碍传给了人类，HIV-2病毒是人类食用乌白眉猴传染上的猿免疫缺陷病毒。
    虽然简单的突变使病毒躲避了寄主免疫系统的杀伤，但是病毒过快的变异也限制了病毒的大小，一般RNA病毒变异速度比DNA病毒要快一到两个数量级，所以RNA病毒的最大尺寸也比DNA要小一个数量级，限制了病毒的进化和功能。

3、遗传物质横向传递与病毒进化
  
    病毒和宿主之间也会有遗传物质的交流。一个病毒进入细胞后，也会有同种病毒进入，它们之间的基因交流不仅可以“交换经验”，也可以“追溯祖先”，以致交流在变异过程中失去的有用的基因。
   病毒之间可以通过基因组片段的重组( recombination) 或重配( reassortment) 交换遗传信息,这是病毒在自然选择过程中继续生存所必需的。两种或多种病毒同时感染一个宿主细胞为病毒之间遗传信息的交换提供了机会。此外,病毒与细胞基因组之间也存在遗传信息的交换,许多病毒基因组中都存在与宿主高度同源的序列就是最好的证明。这种遗传信息的交换在病毒进化中扮演了一个的重要角色。

以上是我从网上搜索的一些内容。 不知道是否能回答你的问题，期待其他会员批评指正并进一步讨论，谢谢！

cao1976

晚风hit发表于 2007-11-21 23:47 :

我个人认为此题关键要点应该是，SARS与禽流感病毒均本不属于人患病毒，所以“跨宿主进化”肯定是一个很重要的方面。而就学长（或老师，呵呵~也不知道如何称呼cao1976）提供的资料而言，造成跨宿主进化的原因应该有三点：
其一：病毒本身的基因突变。如SARS
其二：病毒之间可以通过基因组片段的重组( recombination) 或重配( reassortment) 。这一点应该就涉及到禽流感的抗原漂移antigenic drift. 和抗原移位antigenic shift 。不过这一点应该主要是讲述禽流感病毒抗原的多变性。当然，也有可能是禽流感病毒与人本身的普通流感病毒之间发生了基因的组合和重组导致的抗原漂移和抗原移位，从而使得“跨宿主进化”。
其三：病毒和宿主之间也会有遗传物质的交流。


如此分析，不知道对否，敬请斧正~，

更盼添加~