Viral Genetics
Download
1 / 44

ดร. ยิ่งมณี ตระกูลพัว - PowerPoint PPT Presentation


  • 115 Views
  • Uploaded on

Viral Genetics. ดร. ยิ่งมณี ตระกูลพัว. Genetic change. Wild type virus: ไวรัสที่มีอยู่ในธรรมชาติ Mutant virus: ไวรัสที่มีลักษณะทางพันธุกรรม (genotype) หรือลักษณะที่แสดงออกภายนอก (phenotype) เปลี่ยนไปจากที่ปรากฏในธรรมชาติ. 1. Spontaneous mutation.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' ดร. ยิ่งมณี ตระกูลพัว' - abiba


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

Viral Genetics

ดร. ยิ่งมณี ตระกูลพัว


Genetic change
Genetic change

  • Wild type virus: ไวรัสที่มีอยู่ในธรรมชาติ

  • Mutant virus:

    ไวรัสที่มีลักษณะทางพันธุกรรม (genotype) หรือลักษณะที่แสดงออกภายนอก (phenotype)

    เปลี่ยนไปจากที่ปรากฏในธรรมชาติ


1 spontaneous mutation
1. Spontaneous mutation

  • ความผิดพลาดในการจับคู่กันของเบสในสาย DNA

  • เกิดขึ้นเองโดยไม่ทราบสาเหตุ

    อัตราการเปลี่ยนแปลงต่อ nucleotide

    DNA virus ~ 10-8-10-11

    RNA virus ~ 10-3-10-4 ( สูงกว่า )

    RNA polymerase ไม่มี proof reading activity


2. Induced mutation

- ใช้ mutagen

- เกิดได้สูงกว่าในธรรมชาติ

  • Engineered mutation

    - ใช้ oligonucleotide

    - PCR mutagenesis


การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

1. Nucleotide substitution

การแทนที่โดยไม่สูญเสีย nucleotide

Transition:

Pyrimidine Pyrimidine (T,C)

Purine Purine (A, G)

Transversion:

Purine Pyrimidine


Purine base
Purine baseการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม


Pyrimidine base
Pyrimidine baseการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม


Silent mutation: การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมรหัสพันธุกรรมไม่เปลี่ยนแปลง

GCA Alanine

GCC

Mis-sense mutation:รหัสพันธุกรรมเปลี่ยนแปลง

GAA Glutamic acid

GAT Aspartic acid


2 nucleotide deletion insertion
2. Nucleotide deletion/ insertionการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

Deletion, Insertion - 1 base หรือ มากกว่า

เกิด frame shift mutation :

เปลี่ยนรหัสทางพันธุกรรม

polypeptide เปลี่ยนแปลง

Lethal virus


Mechanism of mutagenesis
Mechanism of mutagenesisการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

  • In vitro mutagen

    modify resting nucleic acid

  • Nitrous acid (deamination agent)

    Adenine Hypoxanthine

    A=T Hypoxanthine = cytosine

    A-T G-C transition


Cytosine Uracilการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

nitrous acid

C = G Uracil = adenine

G-C A-T transition


Hydroxylamineการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

Cytosine derivative

C = G derivative = adenine

G-C A-T transition


  • Alkylating agentการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

    nitrosoguanidine

    ethanemethane sulfonate

    methylmethane sulfonate

    : มีการเติม alkyl gr (CH3) ที่ตำแหน่ง N7 ของ purine base

    Guanine 7-methylguanine

    G = C T = A transversion


2 in vivo mutagen
2.การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม In vivo mutagen

modify metabolically active nucleic acid

  • Radiation

    UV light เกิดpyrimidine dimer

    ex. Thymine dimer


Base analogue
- Base analogueการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

2- aminopurine

5- azacytidine

5- bromouracil

ex. 5- bromouracilเหมือนthymine

T = A

5-BU (keto state) = A ปกติ

5-BU (enol state) = G

A = T G = C transition


Intercalating agent
- การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมIntercalating agent

Acridine orange , proflavin

เกิด base insertion/ deletion


Type of mutant virus
Type of mutant virusการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

  • Conditional lethal mutants

    ไวรัสเพิ่มจำนวนได้ในบางสภาวะ

  • Temperature-sensitive (ts) mutant

    wild type: เพิ่มจำนวนที่อุณหภูมิ = 20-39.5C

    (permissive temp.)

    point mutation

    เปลี่ยน amino acid, protein;

    enzyme,structural protein สูญเสียหน้าที่

    Mutant เพิ่มจำนวนไม่ได้เมื่อเพิ่มอุณหภูมิ

    (non-permissive temp.)


2. Plaque morphology mutationการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

Adenovirus : large plaque mutant

HSV : Syncytial mutant

ทำให้เซลล์หลอมรวมกัน

3. Host range mutant

Mutant: gene ของ attachment site

gene ของ regulatory protein

ทำให้ความสามารถในการติดเชื้อเปลี่ยนแปลง


  • Drug resistant mutant การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

    ex. HSV ดื้อต่อยา Acyclovir

  • Deletion mutant

    สูญเสียลำดับ base ที่สำคัญ

    ต้องการ helper virus

    ex. HDV (delta virus)

    Helper virus: HBV


Genetic interaction
Genetic interactionการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

Virus 1 Virus 2

Mix infection

ในเซลล์เดียวกัน

(Virus 3)

Genetic interaction


Genetic interaction1
Genetic interactionการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

  • Complementation

  • Recombination

  • Genetic reactivation


1 complementation
1. Complementationการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

Mutant virus 1 Mutant virus 2

Mix infection

ปริมาณไวรัสเพิ่มขึ้น

- ยีนที่ขาดไปของไวรัสแต่ละชนิดต่างกัน

- มีการผลิตโปรตีนที่ขาดไปมาเสริมกัน


แบ่งเป็น 2 ชนิดการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

1). Intergenic complementation

mutant virusมีการขาดหายไปของ

ยีนที่ทำหน้าที่ต่างกัน

2). Intragenic complementation

mutant virus มีการขาดหายไปของโปรตีน

ที่ domain ต่างกัน

subunit protein ของแต่ละ mutant

complement

multimeric protein


Complementation indexการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

= ปริมาณไวรัสจากเซลล์ที่เป็น mix infection

ปริมาณไวรัสจากเซลล์ที่เป็น single infection

Complementation index มากกว่า 1

Complementation


2 recombination
2. Recombinationการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

Mix infection

Interaction ของ genome

genome ที่มี genetic information

ต่างจากสายพันธุ์เดิม


แบ่งเป็น 3 ชนิดการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

1). Intramolecular recombination

- DNA virus, RNA virus ที่มีการ replicate ผ่าน DNA

- genome สายเดี่ยว

- มีการแตกหักและสร้างใหม่ของกรดนิวคลีอิค

(breakage-reunion mechanism)


2 reassortment
2). Reassortmentการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

  • Virus ที่มี genome เป็น segment

    ex. Influenza, reovirus

    แต่ละ segment เกิด reassortment อย่างอิสระ

    Influenza virus

    • RNA virus

    • Genome 8 ชิ้น

    • Spike 2 ชนิดบน envelope

      Hemagglutinin (H),Neuraminidase (N)


  • แบ่งเป็น 3 ชนิดการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม: A, B, C

    Type A – H แบ่งเป็น 14 subtype(H1, H2…H14)

    พบในคน H1, H2, H3

    - N แบ่งเป็น 9 subtype (N1, N2…N9)

    พบในคน N1, N2

  • มีการ reassortment ของ glycoprotein gene

    เปลี่ยนแปลวยีนของ hemagglutinin, neuraminidase

    เกิด H, N subtupe ใหม่


การเปลี่ยนแปลงแอนติเจนการเปลี่ยนแปลงแอนติเจน

มีการกลายพันธุ์ เกิด subtype ใหม่

1).Antigenic drift

มีการเปลี่ยนแปลงน้อย

2). Antigenic shift

มีการเปลี่ยนแปลงมาก ติดเชื้อระบาดทั่วโลก

ทุก 10-40 ปี (pandemic)


Influenza virus type a
การระบาดของ การเปลี่ยนแปลงแอนติเจนInfluenza virus type A

พ.ศ. 2461 Spanish Flusubtype H1N1 ระบาดทั่วโลก

พ.ศ. 2500 Asian Flusubtype H2N2

พ.ศ. 2511 Hong Kong Flusubtype H3N2

พ.ศ. 2520 Rassia Flu subtype H1N1 ไม่รุนแรง เพราะระบาด subtype เดิม

พ.ศ. 2540 ระบาดของไวรัสจากไก่สู่คนที่ฮ่องกง

subtype H5N1


3 genetic reactivation
3. Genetic Reactivationการเปลี่ยนแปลงแอนติเจน

Noninfectious virus 1Non-infectious virus 2

หรือ

infectious virus

Mix infection

Infectious virus

: Remove inactivate lesion

- recombination

- reassortment


  • Infectious virus x Non-infectious virusการเปลี่ยนแปลงแอนติเจน

    เรียก cross-reactivation (marker rescue)

  • Non-infectious virus x Non-infectious virus

    เรียก multiplicity reactivation

    ยีนที่ไม่สามารถทำหน้าที่ได้อยู่บนตำแหน่งต่างกันบน genome


Non genetic interaction
Non-genetic interactionการเปลี่ยนแปลงแอนติเจน

  • Interference

  • Phenotypic change

    1. Interference

  • Homologous interference

  • Heterologous interference


Homologous interference
Homologous interferenceการเปลี่ยนแปลงแอนติเจน

  • การรบกวนกันขณะการเกาะติด (attachment)

  • การรบกวนกันขณะการแทรกอนุภาคไวรัสเข้าสู่เซลล์ (penetration)

  • การรบกวนกันขณะการเพิ่มจำนวน (replication)


Homologous interference1
สาเหตุของ การเปลี่ยนแปลงแอนติเจนHomologous interference

  • Inoculate virus ที่ multiplicity of infection (MOI) สูง

    MOI = ปริมาณไวรัสต่อเซลล์

    MOI สูง - Total virus particle คงที่

    - Infectious particle ลดลง

    มีการเกิด Defective interfering (DI) virus particle - ขนาด 5% ของ infectious genome

    ดังนั้นควรใช้ MOI 1


Defective interfering di virus particle
Defective interfering (DI) การเปลี่ยนแปลงแอนติเจนvirus particle

  • RNA virus : rhabdovirus, togavirus, coronavirus

  • DNA virus : herpesvirus

    การศึกษาใน RNA virus (genome สายเดี่ยว)

    เกิด DI genome โดย copy-choice mechanism

    - มีการเปลี่ยน template จากสายบวกเป็นสายลบ

    - มีการเคลี่อนจากส่วนหนึ่งไปยังอีกส่วนหนึ่งของ template


Defective genome
Defective genomeการเปลี่ยนแปลงแอนติเจน

มี 4 ชนิด

  • Deletion form

  • Snapback form

  • Panhandle form

  • Compound form


5' (-) 3 'การเปลี่ยนแปลงแอนติเจน

(-)

  • (+) (-) Deletion

  • (+)

    (-) Snapback

    (+)


  • (+)การเปลี่ยนแปลงแอนติเจน

    Panhandle

    4. Compound = deletion + snapback


Di particles
DI particlesการเปลี่ยนแปลงแอนติเจน

  • Structural capsid protein ไม่เปลี่ยนแปลง

  • Genome ขาดหายไปบางส่วน (deletion mutant)

  • เจริญได้ในเซลล์ติดเชื้อที่มี homologous virus (helper virus) เท่านั้น

  • สามารถยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีนของ host cell

  • สามารถรบกวนการเพิ่มจำนวนของ homologous virus


Heterologous interference
Heterologous interferenceการเปลี่ยนแปลงแอนติเจน

  • Poliovirus รบกวนการเพิ่มจำนวนของ VSV (Vesicular stomatitis virus)

    โดยการยับยั้งการสร้าง mRNA ของ VSV

    2.Sindbis virus รบกวนการเพิ่มจำนวนของ NDV (Newcastle disease virus)

    โดย NDV RNA จับกับ sindbis replicase enzyme ทำให้เป็น inactive complex


2 phenotypic change
2. Phenotypic changeการเปลี่ยนแปลงแอนติเจน

1) Related virus

พบใน naked virus

ex. Poliovirus type 1 x Poliovirus type 3

Mix infection

Phenotypic masking/ Transcapsidation,

Phenotypic mixing, ไวรัสปกติ


Phenotypic mixingการเปลี่ยนแปลงแอนติเจน


2 unrelated virus
2) Unrelated virusการเปลี่ยนแปลงแอนติเจน

  • พบใน envelope virus

    Mix infection

    Pseudotype formation

    - ผสมกันระหว่าง nucleocapsid กับ envelope

    - ผสมกันของ envelope