1 / 44

ดร. ยิ่งมณี ตระกูลพัว

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

abiba
Download Presentation

ดร. ยิ่งมณี ตระกูลพัว

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. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Viral Genetics ดร. ยิ่งมณี ตระกูลพัว

  2. Genetic change • Wild type virus: ไวรัสที่มีอยู่ในธรรมชาติ • Mutant virus: ไวรัสที่มีลักษณะทางพันธุกรรม (genotype) หรือลักษณะที่แสดงออกภายนอก (phenotype) เปลี่ยนไปจากที่ปรากฏในธรรมชาติ

  3. 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

  4. 2. Induced mutation - ใช้ mutagen - เกิดได้สูงกว่าในธรรมชาติ • Engineered mutation - ใช้ oligonucleotide - PCR mutagenesis

  5. การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม 1. Nucleotide substitution การแทนที่โดยไม่สูญเสีย nucleotide Transition: Pyrimidine Pyrimidine (T,C) Purine Purine (A, G) Transversion: Purine Pyrimidine

  6. Purine base

  7. Pyrimidine base

  8. Silent mutation: รหัสพันธุกรรมไม่เปลี่ยนแปลง GCA Alanine GCC Mis-sense mutation:รหัสพันธุกรรมเปลี่ยนแปลง GAA Glutamic acid GAT Aspartic acid

  9. 2. Nucleotide deletion/ insertion Deletion, Insertion - 1 base หรือ มากกว่า เกิด frame shift mutation : เปลี่ยนรหัสทางพันธุกรรม polypeptide เปลี่ยนแปลง Lethal virus

  10. Mechanism of mutagenesis • In vitro mutagen modify resting nucleic acid • Nitrous acid (deamination agent) Adenine Hypoxanthine A=T Hypoxanthine = cytosine A-T G-C transition

  11. Cytosine Uracil nitrous acid C = G Uracil = adenine G-C A-T transition

  12. Hydroxylamine Cytosine derivative C = G derivative = adenine G-C A-T transition

  13. Alkylating agent nitrosoguanidine ethanemethane sulfonate methylmethane sulfonate : มีการเติม alkyl gr (CH3) ที่ตำแหน่ง N7 ของ purine base Guanine 7-methylguanine G = C T = A transversion

  14. 2. In vivo mutagen modify metabolically active nucleic acid • Radiation UV light เกิดpyrimidine dimer ex. Thymine dimer

  15. - Base analogue 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

  16. - Intercalating agent Acridine orange , proflavin เกิด base insertion/ deletion

  17. Type of mutant virus • 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.)

  18. 2. Plaque morphology mutation Adenovirus : large plaque mutant HSV : Syncytial mutant ทำให้เซลล์หลอมรวมกัน 3. Host range mutant Mutant: gene ของ attachment site gene ของ regulatory protein ทำให้ความสามารถในการติดเชื้อเปลี่ยนแปลง

  19. Drug resistant mutant ex. HSV ดื้อต่อยา Acyclovir • Deletion mutant สูญเสียลำดับ base ที่สำคัญ ต้องการ helper virus ex. HDV (delta virus) Helper virus: HBV

  20. Genetic interaction Virus 1 Virus 2 Mix infection ในเซลล์เดียวกัน (Virus 3) Genetic interaction

  21. Genetic interaction • Complementation • Recombination • Genetic reactivation

  22. 1. Complementation Mutant virus 1 Mutant virus 2 Mix infection ปริมาณไวรัสเพิ่มขึ้น - ยีนที่ขาดไปของไวรัสแต่ละชนิดต่างกัน - มีการผลิตโปรตีนที่ขาดไปมาเสริมกัน

  23. แบ่งเป็น 2 ชนิด 1). Intergenic complementation mutant virusมีการขาดหายไปของ ยีนที่ทำหน้าที่ต่างกัน 2). Intragenic complementation mutant virus มีการขาดหายไปของโปรตีน ที่ domain ต่างกัน subunit protein ของแต่ละ mutant complement multimeric protein

  24. Complementation index = ปริมาณไวรัสจากเซลล์ที่เป็น mix infection ปริมาณไวรัสจากเซลล์ที่เป็น single infection Complementation index มากกว่า 1 Complementation

  25. 2. Recombination Mix infection Interaction ของ genome genome ที่มี genetic information ต่างจากสายพันธุ์เดิม

  26. แบ่งเป็น 3 ชนิด 1). Intramolecular recombination - DNA virus, RNA virus ที่มีการ replicate ผ่าน DNA - genome สายเดี่ยว - มีการแตกหักและสร้างใหม่ของกรดนิวคลีอิค (breakage-reunion mechanism)

  27. 2). Reassortment • 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)

  28. แบ่งเป็น 3 ชนิด: 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

  29. การเปลี่ยนแปลงแอนติเจนการเปลี่ยนแปลงแอนติเจน มีการกลายพันธุ์ เกิด subtype ใหม่ 1).Antigenic drift มีการเปลี่ยนแปลงน้อย 2). Antigenic shift มีการเปลี่ยนแปลงมาก ติดเชื้อระบาดทั่วโลก ทุก 10-40 ปี (pandemic)

  30. การระบาดของ Influenza 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

  31. 3. Genetic Reactivation Noninfectious virus 1Non-infectious virus 2 หรือ infectious virus Mix infection Infectious virus : Remove inactivate lesion - recombination - reassortment

  32. Infectious virus x Non-infectious virus เรียก cross-reactivation (marker rescue) • Non-infectious virus x Non-infectious virus เรียก multiplicity reactivation ยีนที่ไม่สามารถทำหน้าที่ได้อยู่บนตำแหน่งต่างกันบน genome

  33. Non-genetic interaction • Interference • Phenotypic change 1. Interference • Homologous interference • Heterologous interference

  34. Homologous interference • การรบกวนกันขณะการเกาะติด (attachment) • การรบกวนกันขณะการแทรกอนุภาคไวรัสเข้าสู่เซลล์ (penetration) • การรบกวนกันขณะการเพิ่มจำนวน (replication)

  35. สาเหตุของ Homologous 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

  36. Defective interfering (DI) virus 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

  37. Defective genome มี 4 ชนิด • Deletion form • Snapback form • Panhandle form • Compound form

  38. 5' (-) 3 ' (-) • (+) (-) Deletion • (+) (-) Snapback (+)

  39. (+) Panhandle 4. Compound = deletion + snapback

  40. DI particles • Structural capsid protein ไม่เปลี่ยนแปลง • Genome ขาดหายไปบางส่วน (deletion mutant) • เจริญได้ในเซลล์ติดเชื้อที่มี homologous virus (helper virus) เท่านั้น • สามารถยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีนของ host cell • สามารถรบกวนการเพิ่มจำนวนของ homologous virus

  41. Heterologous interference • 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

  42. 2. Phenotypic change 1) Related virus พบใน naked virus ex. Poliovirus type 1 x Poliovirus type 3 Mix infection Phenotypic masking/ Transcapsidation, Phenotypic mixing, ไวรัสปกติ

  43. Phenotypic mixing

  44. 2) Unrelated virus • พบใน envelope virus Mix infection Pseudotype formation - ผสมกันระหว่าง nucleocapsid กับ envelope - ผสมกันของ envelope

More Related