病毒基因图
基因图是以图的形式表达基因组的组织结构与功能,或更具体地说,表达了基因 (核酸) ——产物 (蛋白质)——功能——性状之间的关系,以及基因间的相互关系,因而具有重大的理论意义。
理论上有三种构造基因图的方法: 遗传学方法,生物化学方法,遗传与生物化学相结合的方法,但实际上多用后法。
应用遗传学方法构造基因图,原则上可分为六个步骤:
❶分离纯系野生型病毒,通常用蚀斑连续纯化三代;
❷在诱变剂作用下选育突变株,主要用温度敏感突变株,有时辅以宿主范围突变株或抗药株;
❸通过互补试验将突变株划分为不同基因缺损的互补组;
❹通过功能试验,研究每个互补组在非许可条件下(如温度敏感株在39~40℃)复制障碍发生在增殖周期的哪一步;
❺将不同互补组突变株配对重组求出其重组率,如两株不同基因缺损的温度敏感株重组而产生野生株,可以简单地用在39~40℃计算蚀斑数的方法求出重组率;
❻按重组率高低求出突变基因的排列顺序和距离。如果这些突变株的功能障碍已经查明,每个基因所代表的功能也就清楚了。
生物化学方法原则上也可以分为六个步骤:
❶提纯病毒并提取病毒DNA;
❷限制性内切酶切割并进行葡聚糖凝胶电泳;
❸用双酶消化法分析片段的排列顺序,构成限制性内切酶图;
❹用已知的DNA片段与感染细胞内提取的病毒mRNA杂交,洗脱出相应的mRNA;
❺试管内翻译并从蛋白质的分子量、肽图、抗原性或酶功能鉴别其性质;
❻在限制性内切酶图上标明每个基因所编码的蛋白质及其功能。
遗传与生物化学结合的方法,即利用突变株、互补和重组等方法与限制性内切酶、电泳分析、核酸杂交等方法相结合,具体方法因病毒而不同。在DNA病毒中常用“标志拯救法”,例如在上述遗传方法
❶~
❸和生物化学方法
❶~
❸的基础上,用野生型的不同限制性内切酶片段分别与不同互补组的温度敏感株DNA重组,如某一片段与某温度敏感株的缺损部位相应,则通过重组可产生野生株,否则不产生。这样就可以确定每个突变在DNA上的位置。如果这些突变株的功能障碍已经查明,则每段DNA所代表的功能也可确定。
以上方法虽然主要适用于DNA病毒,但在某些情况下也曾用于构造RNA病毒的基因图,例如由于小RNA病毒也能发生重组,曾用遗传学方法构造了脊髓灰质炎病毒的基因图; 由于正粘病毒的RNA是分节段的,曾用遗传与生物化学相结合的方法构造了流感病毒的基因图。
近年来DNA序列分析技术有了飞速发展。有的病毒如SV40和乙型肝炎病毒的整个DNA的核苷酸序列已经查明,从DNA序列上的翻译起始和终止密码子,结合已知的病毒蛋白质分子量及N或C端的氨基酸序列,往往可以直接推导出基因图。对RNA病毒,也可先反转录成DNA然后进行分析。