病毒的遺傳能保持物種的相對穩(wěn)定,維系生物界的平衡;而病毒的變異可導致新品種出現(xiàn),孕育生物界的進化。病毒是一類極為簡單的分子生物,核酸是遺傳的物質(zhì)基礎,核酸復制的忠實性使病毒具有穩(wěn)定的遺傳表現(xiàn)。但由于病毒沒有細胞結(jié)構(gòu),其遺傳物質(zhì)極易受外界環(huán)境及細胞內(nèi)分子環(huán)境的影響而發(fā)生改變,病毒與其它生物相比,其遺傳具有更大的變異性。
病毒的變異主要源于其基因組的突變和重組。病毒突變一般分為自發(fā)突變和誘導突變。自發(fā)突變是在沒有任何已知誘變劑的條件下,病毒子代產(chǎn)生高比例的突變體,最后導致表型變異。誘導突變則是利用不同的物理或化學誘變劑處理病毒,提高病毒群體突變率,誘導病毒子代出現(xiàn)特定的突變類型。DNA病毒和RNA病毒在突變頻率上有較大的差別。病毒突變類型可從多層次、不同水平進行分類,但目前作為研究工具的突變體類型主要有無效突變體、溫度敏感突變體、蝕斑突變體、宿主范圍突變體、抗藥性突變體、抗原突變體、回復突變體等。
病毒重組一般通過分子內(nèi)重組、拷貝選擇和基因重配三種機制完成。分子內(nèi)重組需要核酸分子的斷裂及其它核酸分子的再連接,拷貝選擇不涉及核酸分子的共價鍵斷裂,基因重配則是具分段基因組病毒之間核酸片段交換,基因組各片段在子代病毒中隨機分配。病毒重組機制不同,其重組頻率有很大差別,且RNA分段基因組病毒同型不同株病毒間的重組經(jīng)重組重配機制進行,其重組率可高達50%.通過病毒重組,可構(gòu)建表達特定外源基因的重組病毒,可使滅活病毒經(jīng)交叉感染或復感染得以復活,這在病毒的研究和利用上都具有重要意義。
病毒表型突變除了源于基因組的突變和重組外,還有一些非遺傳因素影響病毒變異。無囊膜病毒的轉(zhuǎn)殼、表型混雜及具囊膜病毒的偽型病毒都可使病毒的表型發(fā)生改變。病毒的同源干擾、缺陷干擾及缺陷病毒的存在也會對病毒表型變化產(chǎn)生影響。
如何利用病毒突變和重組建立病毒生物學研究的有效方法,如何利用重組病毒構(gòu)建重要疾病基因治療載體,是研究病毒遺傳和變異的主要目的之一。雖然有一些病毒現(xiàn)已可通過序列分析進行其基因組研究,但病毒重組作圖、重配作圖、中間型雜交、轉(zhuǎn)錄圖和多肽圖等仍是研究病毒遺傳圖的重要方法。在病毒基因功能研究中,經(jīng)典的互補試驗、克隆基因的互補試驗及利用突變和重組進行的順式因子分析、反式因子分析和基因瞬時表達,都有著不可替代的作用。由于一些病毒可以感染動物和人類的特異組織細胞,利用這些病毒構(gòu)建表達外源基因載體,用于人類一些特殊疾病的基因治療,這一方面具有誘人的前景醫(yī)學|教育網(wǎng)搜集整理。
比如,為什么過去感染過流感的人,雖然體內(nèi)已經(jīng)產(chǎn)生了抗體,但對新型病毒變異株卻可能沒有免疫力呢?為什么流感大流行會經(jīng)常反復的出現(xiàn),而為了能夠提供有效防御流感的疫苗,則必需頻繁地制造出新的流感疫苗呢?這是因為:流感病毒的抗原性會因為核酸的復制、裝配等各種因素而發(fā)生變化,有了這些變化,流感病毒就可以有效地逃避宿主的免疫清除。