分子病毒学-第l六章-病毒装配成熟释放课件

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1、Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,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,*,Molecular Virology,华中师范大学生科院,分子病毒学,Molecular Virology,目录,第一章 概论,第二章 病毒的形态结构,第三章 病毒吸附宿主及内化过程,第四章 病毒的基因组复制,第五章 病毒基因的表达,第六章 病毒装配和释放

2、,第七章 病毒感染与机体抗病毒免疫,第八章 病毒感染的病理与治疗,目录第一章 概论,Basic process of viral assemble and release,2-capsid formation,3-genome packaged into capsid,4-acqure envelope,1-structural unit formation,6-maturation,5-release,Basic process of viral asse,病毒的组装,Assembly,装配,：在宿主内，合成一个完整的病毒粒子需要的各个组分按照一定一定方式进行组装形成一个新的病毒粒子的过程；

3、,2.装配,过程中，结构蛋白首先形成一个结构单元（,structural unit,）；然后多个结构单元再组装成不成熟的前衣壳，经过一定修饰，形成成熟的衣壳。,3.装配,位置因病毒不同而异，主要取决于病毒在胞内复制位点和释放机制,:,胞质,中装配,：,picornaviruses,poxviruses&reoviruses,核中,装配：,adenoviruses,polyomaviruses&parvoviruses it,胞膜位置装配：,HIV,病毒的组装装配：在宿主内，合成一个完整的病毒粒子需要的各个组,病毒的自组装和辅助组装Self-Assembly,and Assisted Assem

4、bly,VP1 pentamers in SV40,1-有的病毒蛋白一级结构序列含有足够的自组装信息。,比如，VP1在 E-coli表达,分离出来的VP1 就是五聚体，在体外就可组成类-衣壳的结构,2-尽管对病毒结构蛋而言，自组装是基本机制，但还需要病毒的或细胞的其他组分参与组装，起辅助作用。,病毒的自组装和辅助组装Self-Assembly and,参与病毒组装的辅助成分,病毒成分：,-基因组 RNA,（,作为装配时的支架（,scaffold）-,ssRNA viruses and Retrovirus assembly).,或与结构蛋白互作）,-.,细胞成分,-,胞膜,结构蛋白与细胞膜发生

5、关联（association），对某些蛋白衣壳装配是必需的,参与病毒组装的辅助成分病毒成分：,-Cellular and Viral proteins,参与病毒组装的辅助成分,-Cellular and Viral proteins参,-Cellular and Viral proteins,参与病毒组装的细胞辅助成分,分子伴侣,-Cellular and Viral proteins参,-Cellular and Viral proteins,参与病毒组装的病毒辅助成分,分子伴侣,支架蛋白,-Cellular and Viral proteins参,病毒支架蛋白Scaffolding Pro

6、tein,是病毒装配必须成分,支架蛋白：参与核衣壳或衣壳的装配，但后来又被移除，所以这类蛋白称为支架蛋白。,举例,-VP22a,HSV-1,-L1 52/55-kDa,Adenovirus,病毒支架蛋白Scaffolding Protein是病毒装,Herpes virus,Herpes virus,1 结构单元（structural unit)的组装-机制,-由单一蛋白（individual proteins）,-或长肽多聚蛋白（polyprotein）组装,-由细胞或病毒的分子伴侣（,Viral Chaperone or Cellular Chaperone）,协助,第一步 蛋白衣壳的装配

7、,1 结构单元（structural unit)的组装-机制,SV40病毒衣壳五聚体的组装,-来自单个蛋白,表达,组装,SV40病毒衣壳五聚体的组装表达组装,腺病毒II型,衣壳五聚体的组装,-来自单个蛋白,腺病毒II型,脊髓灰质炎病毒衣壳结构单元组装,-来自于长肽寡聚蛋白-,脊髓灰质炎病毒衣壳结构单元组装,腺病毒II型,衣壳六聚体的组装,-分子伴侣辅助,腺病毒II型,分子病毒学-第l六章-病毒装配成熟释放,第二步：形成衣壳或核衣壳,分子病毒学-第l六章-病毒装配成熟释放,Bacteriophage T4,鞘机基盘的组装,头部组装,尾丝组装,Bacteriophage T4 鞘机基盘的组装头部组

8、装,Bacteriophage T4,progressively more complex structures are formed in a,stepwise,mechanism,对许多病毒而言，衣壳结构中间体很难分离或,Bacteriophage T4 progressive,包装（packaging）,:,把基因组装进装配好的或正在装配中的粒子中,要求：基因组上要有特定的识别位点(,Packaging Signals),以区别与宿主核酸成分,第三步：包装基因组和其它病毒成分,包装（packaging）:把基因组装进装配好的或正在装,-,sequence,at the 5 end of

9、Retrovirus is the major packaging signal.,反转录病毒RNA基因组上的包装信号,-sequence at the 5 end of,螺旋对称杆状衣壳的装配,（helical capsids）,以TMV为例,：,衣壳的装配围绕基因组进行,1.,衣壳蛋白首先形成一个盘状结构,由,17,个亚单位（subunits，capsomers，衣壳粒）组成,2.合成好的基因组RNA被捕获到盘状结构的中心，挂在盘子的“内壁”上（基因组内部的一个位点与内壁结合）；,以盘状结构为中心，向两个方向延伸，堆积结构单元，延长杆状结构,延长过程中，RNA基因组从上下两个方向分别不断被

10、拉伸进入螺旋结构的内壁,螺旋对称杆状衣壳的装配以TMV为例：衣壳的装配围绕基因组进,5,3,盘状结构（起始结构）,合成好的基因组RNA,上,下,衣壳向两个方向延伸,基因组的两端也贴着衣壳内壁，向两个方向延伸，嵌合在衣壳内壁中,特定序列,53盘状结构（起始结构）合成好的基因组RNA上下衣壳向两个方,TMV assembly,TMV assembly,二十面体球状衣壳和基因组的组装,外壳先装配，基因组再插入,结构单元（,capsomer subunits,）围绕着支架蛋白（,scaffolding protein,）进行初级组装成前衣壳（,procapsid,）,支架蛋白被从衣壳中移除（再利用），

11、形成一个中空衣壳。,基因组塞入中空衣壳。这个过程需要能量和衣壳一定的构象的变化。,某些病毒蛋白（核酸酶活性）可以识别基因组的包装信号序列，并与之结合形成复合体；再与空衣壳的门户蛋白发生相互作用，把基因组拉伸进入衣壳；当一倍长度的基因组拉伸进入衣壳时，在复合体中核酸酶切割下其余部分；门户蛋白被帽蛋白取代，核衣壳组装完毕,二十面体球状衣壳和基因组的组装外壳先装配，基因组再插入某些病,Fig.p72,前衣壳到变成成熟的衣壳需要一定病毒编码的蛋白水解酶（成熟蛋白酶）的参与，将一些前衣壳中的蛋白进行酶切，会导致衣壳结构发生微小的改变或稳定性发生微弱改变，这个过程中伴随着基因组的进入。,支架蛋白,门户蛋白

12、,Fig.p72前衣壳到变成成熟的衣壳需要一定病毒编码的蛋白水,单纯疱疹病毒DNA基因组的包装,长独特区,短独特区,重复序列,中含有包装信号序列（pac1,pac2 ）,重复序列在基因组上由多个拷贝（短独特区U,S,只有一个拷贝）,单纯疱疹病毒基因组复制是形成多拷贝的基因组头尾相连的多连体DNA,基因组包装信号（pac1,pac2）位于基因组末端重复序列,中。两侧还有正向重复序列（DR）是切割位点,单纯疱疹病毒DNA基因组的包装长独特区短独特区重复序列中含,Step 1-2 是基因组被包装的过程启动：先有几个病毒蛋白（UL15，UL32,UL28，末端酶，或称包装蛋白，具有核酸切割活性）结合在

13、基因组上的包装信号序列位置形成一个复合体，与衣壳上的门户蛋白portal 发生相互作用，接下来，基因组的一个正向重复序列处（DR）发生第一次切割，由复合体中的包装蛋白切下。基因组被拉入衣壳中；,Step 3是在多连体基因组上一个全基因组位置被拖至入衣壳中后，由复合体中的包装蛋白在另一个正向重复序列处（DR）进行第二次切割。,Step 4 是由病毒编码的帽蛋白塞住衣壳出口。,单纯疱疹病毒DNA基因组的包装,Step 1-2 是基因组被包装的过程启动：先有几个病毒蛋白,病毒其它组分（酶或蛋白）进入衣壳,1:有些病毒蛋白本身是结构蛋白，同时参与病毒在宿主内的复制过程。Some of these pr

14、oteins are also structural proteins of the virion,-单纯疱疹病毒的,VP16 protein：,a major component of the virion tegument and the activator of transcription of viral immediate-early genes.,2:它们包装进入衣壳需要特定机制：,（-）RNA病毒的转录酶,RNA-dependent RNA polymerase必须以非共价键与基因组或结构蛋白相互作用被包装进去，进入宿主后才可独立发挥作用,(-)strand RNA viruse

15、s,病毒其它组分（酶或蛋白）进入衣壳(-)strand RNA,1.有的病毒（如 疱疹病毒）是在,细胞核中,进行装配，所以它们出核膜时就会获得一层包膜；,2.其它包膜病毒衣壳装配可以发生在胞质中，有的如HIV发生在包膜上，所以可以从,内质网膜或细胞膜,上获得包膜结构.,注意：,这些脂膜上必须有病毒编码的糖蛋白后期表达蛋白，在高尔基体上修饰后，随着液泡系运输到膜系中,第四步 获得包膜,1.有的病毒（如 疱疹病毒）是在细胞核中进行装配，所以它,跨膜蛋白是在粗面内质网上合成：当在核糖体上合成出来就插入到内质网中，在内内质网中糖基化。转移到高尔基体进行进一步修饰和折叠，然后转运到细胞膜上,病毒包膜中的

16、糖蛋白的形成和转运,跨膜蛋白是在粗面内质网上合成：当在核糖体上合成出来就插入到内,HSV：Herpesviruses在核内包装,冠状病毒E1在内质网上包装,HSV：Herpesviruses在核内包装冠状病毒E1在内,机制一,:大多数包膜病毒，包装和获得衣壳是在时空上是分开的过程,e.g.Influenza virus/VSV,第四步 获得包膜,机制一:大多数包膜病毒，包装和获得衣壳是在时空上是分开的过,机制二：反转录病毒，装配和获得衣壳及出芽在时空上是同时的（coincident）.,第四步 获得包膜,机制二：反转录病毒，装配和获得衣壳及出芽在时空上是同时的（c,反转录病毒装配和包膜的获得及出芽释放,衣壳,囊膜,基因组,膜上的跨膜糖蛋白,反转录病毒装配和包膜的获得及出芽释放衣壳囊膜基因组膜上的跨膜,除,植物病毒要设法突破植物细胞壁的障碍外，其它病毒从宿主中释放一般采用的机制有：,-,裂解,细胞,：,(most non-enveloped viruses),宿主,细胞完全破裂，病毒出来（噬菌体）,-,嗜菌斑 细胞空斑,-,出芽：(,Enveloped viruses,）-,病毒粒子释放