哥伦比亚大学开放课程：病毒学 Lecture 01 – What is a virus virology columbia edu mp4

课程类型：病毒学

概述：
课程代码:本科生课程 Columbia University – Courses 2009-2010 – W3310 – Spring 2010 Biology-Virology

病毒学是以病毒作为研究对象，通过病毒学与分子生物学之间的相互渗透与融合而形成的一门新兴学科。具体来讲，它是一门在充分了解病毒的一般形态和结构特征基础上，研究病毒基因组的结构与功能，探寻病毒基因组复制、基因表达及其调控机制，从而揭示病毒感染、致病的分子本质，为病毒基因工程疫苗和抗病毒药物的研制以及病毒病的诊断、预防和治疗提供理论基础及其依据的科学。

病毒学主要内容： 一)病毒基因组的结构和功能

核酸分为DNA和RNA，有单链和双链之分，也有线状和环状之分。对于单链RNA还有极性的不同，分为正链RNA(+RNA)、负链RNA(—RNA)和双义RNA(其基因组的一部分为正极性；另一部分为负极性)。正链RNA(+RNA)具有或无帽子结构，无帽子结构的正链RNA(+RNA)基因组5，端具有共价结合蛋白；3`端有多聚尾poly(A)或无poly(A)。探明病毒基因组的核苷酸组成及其排列顺序；弄清基因组中开放阅读框(ORF)的数量、位置及其功能；了解病毒基因组中重复序列元件、调节单元对病毒基因复制和表达的影响；阐明病毒的结构基因、调节基因及其编码产物在病毒复制循环以及它们与细胞基因及其表达产物的相互关系。

二)病毒基因表达的调控 基因表达包含2个方面：转录和转译。

转录： (1)有的病毒利用自身基因组编码的RNA聚合酶。
(2)有的完全依赖宿主的RNA聚合酶。
(3)有的通过调节基因编码的调节蛋白取代宿主细胞的RNA聚合酶中的某些因子，从而改变宿主RNA聚合酶的转录途径。
(4)利用启动子或增强子，通过细胞或病毒编码的调节因子结合或作用于这些调控元件，影响病毒基因的表达。
(5)端戴帽和3`端加poly(A)尾以及内含子切除和mRNA的拼接。

转译：由于蛋白质的合成完全依赖于细胞翻译体系，病毒可通过自身拥有的特定机制接管和利用宿主的转译体系，如脊髓灰质炎病毒的2A蛋白水解帽子结合蛋白复合物(CBP)失活，导致有帽子结构的宿主mRNA不能翻译，而缺少帽子结构的病毒mRNA则能顺利利用宿主的翻译体系进行翻译。

三)病毒感染的分子机制：研究既包括病毒吸附、侵入和释放等感染循环的特点，同时也包括阐明病毒致病与宿主产生免疫效应的分子机制。

主要涉及到病毒的吸附蛋白与宿主细胞受体蛋白的相互识别和作用；病毒急性感染和持续性感染的发生机理，特别是在持续性感染过程中，产生非杀细胞感染和病毒逃逸宿主免疫识别的作用机制。

四)病毒致癌的分子机理：人与动物肿瘤的形成除了与遗传和其它各种因素有关外，一些肿瘤病毒也是发生的重要诱因，具体有以下三种情况：

(1)某些DNA肿瘤病毒的早期基因编码的转化蛋白引起细胞转化和动物致癌的作用机理在于它们结合或者作用于细胞的抑癌蛋白P53或者Rb，从而引起P53或者Rb失活，导致细胞无限增殖和生长失控，最终诱发细胞转化和肿瘤形成。
(2)一些RNA肿瘤病毒的基因组携带有病毒癌基因，这类RNA肿瘤病毒的细胞转化和致癌作用与病毒癌基因的表达活性有关。
(3)在RNA病毒中，还有一些病毒如人T淋巴细胞白血病病毒1型(HTLV-1)，既不含有病毒癌基因，其原病毒DNA也不优先插入和整合在细胞癌基因附近，但可以通过自身基因组P40tax调节蛋白，则可以反式激活细胞增殖的相关基因表达，从而引起细胞无限增殖和诱发癌症的发生。

五)抗病毒活性物质：干扰素是抗病毒多肽物质中作用机制研究得最清楚。几乎在所有的哺乳动物中存在，它不仅能够抗病毒，也具有免疫调节和肿瘤抑制作用。1979年首次克隆表达干扰素基因获得成功。经过多年的发展，目前它已成为抗病毒的重要药物。克隆重组的淋巴因子如IL-1、IL-2、肿瘤坏死因子(TNF)也具有较强的抗病毒活性。

反义RNA的抗病毒活性也得到了广泛的重视。主要是通过与其相应的病毒mRNA或DNA杂交，使病毒的mRNA编码合成蛋白质的功能受阻，从而破坏病毒的复制循环，达到抗病毒感染和防病、治病的目的。

核酶是一种能够水解靶RNA的RNA分子，通过核酶与靶序列杂交后，可以切割RNA上的特异性磷酸二酯键。

六)病毒的基因工程疫苗：疫苗，特别是病毒疫苗已经成为人们预防传染病的最重要、最有效的手段，越来越受到生物医学界的重视。特别是近30年来，生物工程技术和分子生物学技术的迅猛发展，极大地促进了疫苗的研究和发展。一般来说，对于免疫保护机制明确、易于培养的病毒，均可以采用传统工艺进行生产；而一些免疫保护机制不清，可能产生免疫病理反应、有潜在致肿瘤作用或不易进行培养的病毒，则难以用传统方法生产疫苗，可以通过基因工程的方法得到解决。采用这种方法需要注意以下问题：

(1)采用合适的表达系统—表达产物是否具有免疫原性
(2)表达系统的表达效率
(3)表达产物的方便纯化

主讲人：

(美)Vincent Racaniello 博士 美国哥伦比亚大学微生物与免疫学系教授。主要研究领域：分子生物学关于核糖核酸病毒复制和发病机制 。

主要著作：
1.Drahos, J. and Racaniello, V.R. (2009) Cleavage of IPS-1 in cells infected with human rhinovirus. J. Virol. 83: 11581-11587.
2.Barral, P.M., Sarkar, D., Fisher, P.B. and Racaniello, V.R. (2009) RIG-I is cleaved during picornavirus infection. Virology 391: 171-176.
3.Morrison, J.M. and Racaniello, V.R. (2009) Proteinase 2Apro is essential for enterovirus replication in type I interferon-treated cells. J. Virol. 83: 4412-4422.
4.Kim, M.S. and Racaniello, V.R. (2007) Enterovirus 70 receptor utilization is controlled by capsid residues that also regulate host range and cytopathogenicity. J. Virol. 81: 8648-8655.
5.Barral, P.M., Morrison, J.M., Drahos, J., Gupta, P., Sarkar, D., Fisher, P.B. and Racaniello, V.R. (2007) MDA-5 Is Cleaved in Poliovirus-Infected Cells. J. Virol. 81: 3677-3684.
6.Kauder, S., Kan, S. and Racaniello, V.R. (2006) Age-dependent poliovirus replication in the mouse central nervous system is determined by internal ribosome entry site-mediated translation. J. Virol. 80: 2589-2595.
7.Harris, J.R. and Racaniello, V.R. (2005) Amino acid changes in proteins 2B and 3A mediate rhinovirus type 39 growth in mouse cells. J. Virol. 79: 5363-5373.
8.Ren, R., Costantini, F., Gorgacz, E.J., Lee, J.J. and Racaniello, V.R. (1990) Transgenic mice expressing a human poliovirus receptor: A new model for poliomyelitis. Cell 63: 353-362.

主讲人详细请访问：
http://www.microbiology.columbia.edu/faculty/racaniello.html
主讲人博客请访问：
http://www.virology.ws/about/

内容截图

学校概述：

“她的学生在联合国学政治、在华尔街读金融、在百老汇看戏剧、在林肯中心听音乐。她是美国最古老的五所大学之一。欧元之父蒙代尔在这里留下光辉的足迹，基因学的奠基人摩尔根在这里掀起生物界最彻底的的革命！”美国新闻界至高无上的普利策奖在这里诞生。这里拥有美国第一所授予博士学位的医学院。美国前总统罗斯福，联合国前秘书长加林曾在这里求学，胡适、徐志摩、李政道等著名学者在这里留下了青春的脚步。二百五十年来科学与艺术是她永恒不变的主题！

哥伦比亚大学(Columbia University)是世界最具声望的高等学府。它位于美国纽约市曼哈顿的晨边高地，濒临哈德逊河，在中央公园北面。它于1754年根据英国国王乔治二世颁布的《国王宪章》而成立，命名为国王学院，是美洲大陆最古老的学院之一。美国独立战争后为纪念发现美洲大陆的哥伦布而更名为哥伦比亚学院，1896年成为哥伦比亚大学。 　　

哥伦比亚大学属于私立的常春藤盟校，由三个本科生院和十三个研究生院构成。现有教授三千多人，学生两万余人，校友25万人遍布世界150多个国家。学校每年经费预算约20亿美元，图书馆藏书870万册。哥伦比亚学院是美国最早进行通才教育的本科生院，至今仍保持着美国大学中最严格的核心课程。它的研究生院更是以卓越的学术成就而闻名。整个20世纪上半叶，哥伦比亚大学和哈佛大学及芝加哥大学一起被公认为美国高等教育的三强。至2007年，哥伦比亚的校友和教授中一共有87人获得过诺贝尔奖。此外，学校的教育学、医学、法学、商学和新闻学院都名列前茅。其新闻学院颁发的普利策奖是美国文学和新闻界的最高荣誉。其教育学院是全世界最大、课程设置最全面的教育学院之一。

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