病毒的發(fā)現(xiàn)與研究歷史
一、病毒病由來已久
地球上的人類,其他動物和植物遭受病毒病的折磨已有許多世紀(jì)。許多記述表明至少在公元前二至三個(gè)世紀(jì)印度和中國就存在天花,中國從公元十世紀(jì)宋真宗時(shí)代就有接種人痘預(yù)防天花的記載了。在明代隆慶年間(1567-1572),人痘預(yù)防天花推行甚廣,先后傳至俄國、日本、朝鮮、土耳其及英國。1796英國醫(yī)生琴納(Jenner),才得出了結(jié)論,牛痘可能使人預(yù)防天花,并在英國及歐洲大陸普遍應(yīng)用,挽救了千百萬人的生命。
除了文字記載外,考古學(xué)的發(fā)現(xiàn)也說明早就存在某些人類病毒病。在古埃及石刻浮雕中一個(gè)主要人像就帶有患過引起跛足的脊髓灰質(zhì)炎的標(biāo)記。
古埃及石刻浮雕
在家畜的病毒病中,狂犬病可能是最早有記載的。此病毒病一般與瘋狗有關(guān)。阿里斯多德(Aristotle)在公元前四世紀(jì)就記述了病犬的瘋狂和暴怒,通過咬嚙還能將病魔傳給其他的動物,此病也能傳染給人(人畜共患疾。,在人體上這種病常被稱作恐水病。法國人巴斯德(Pasteur)在1884年發(fā)明了狂犬疫苗。
巴斯德(1822-1895)法國著名科學(xué)家發(fā)明巴氏消毒法、1884年研制成功狂犬疫苗
昆蟲病毒病可能同高等動、植物的病毒病一樣歷史悠久。十二世紀(jì)中葉我國《農(nóng)書》(1149年出版)中,已有關(guān)于家蠶"高節(jié)"、"腳腫"等病癥的記載。這就是我們現(xiàn)在所知
家蠶核型多角體病毒。而國外直到十九世紀(jì)中葉,Cornelia和Maestri才記述了家蠶的黃疸病或多角體病的癥狀。
第一個(gè)記載的植物病毒病的是郁金香碎色病,因?yàn)橹两窈商m阿姆斯特丹的Rijks博物館還保存著一張1619年荷蘭畫師的一幅得病的郁金香靜物畫。據(jù)記載一個(gè)得病郁金香球莖竟能換來牛、豬、羊甚至成噸的谷物或上千磅的奶酪。在1634-1637年的荷蘭,這種嗜好達(dá)到了可稱做"郁金香熱"的高潮。使我們知道在十七世紀(jì)就存在一種植物病毒病----郁金香碎色病。
郁金香靜物畫
二、病毒的發(fā)現(xiàn)與發(fā)現(xiàn)者
AdolfMayer被煙草的一種病態(tài)吸引住了,其癥狀是感染葉子上出現(xiàn)深、淺相間的綠色區(qū)域,故麥爾在1886年稱為煙草花葉病。通過對葉子和土壤的分析麥爾指出不能把此病歸于無機(jī)物平衡失調(diào)。這可能是一個(gè)細(xì)菌病。
1892年從事煙草病工作的年青的俄國科學(xué)家伊萬諾夫斯基(Ivanovski)發(fā)現(xiàn)感受花葉病的葉汁,即使經(jīng)過Chamberland氏燭形濾器的過濾也仍具有傳染的性質(zhì)。這項(xiàng)觀察提示了存在一種比以前所知的任何一種都小的病原,他認(rèn)為該病是由產(chǎn)生毒素的細(xì)菌引起的。
1898年,荷蘭科學(xué)家貝杰林克(Beijerinck)重復(fù)了伊萬諾夫的實(shí)驗(yàn),他從患花葉病的煙草葉中擠出汁液,并使之通過Chamberland氏濾器。表明濾液仍有侵染性。貝杰林克相信他的濾器阻擋住了細(xì)菌。將汁液置于瓊脂凝膠塊的表面時(shí),發(fā)現(xiàn)侵染性物質(zhì)在凝膠中以適當(dāng)?shù)乃俣葦U(kuò)散,而細(xì)菌仍滯留于瓊脂的表面。因此認(rèn)為這種侵染性物質(zhì)要比通常的細(xì)菌小。貝杰林克用"病毒(Virus)"來命名這種史無前例的小病原體。不難看出真正發(fā)現(xiàn)病毒存在的是貝杰林克。
Chamberland氏濾器
伊萬諾夫斯基和貝杰林克通過他們創(chuàng)造性工作發(fā)現(xiàn)了煙草花葉病毒,從而開創(chuàng)了病毒學(xué)獨(dú)立發(fā)展的歷程。
伊凡諾夫斯基,俄羅斯著名科學(xué)家1892年發(fā)現(xiàn)煙草花葉病病源的濾過性貝杰林克(1851-1931)荷蘭著名科學(xué)家,1898年發(fā)現(xiàn)病毒
三、病毒學(xué)的發(fā)展歷程
病毒病害的病原研究階段;病毒化學(xué)和結(jié)構(gòu)研究階段。
。ㄒ唬┎《静『Φ牟≡芯侩A段
自病毒發(fā)現(xiàn)直到上個(gè)世紀(jì)30年代初,病毒學(xué)研究主要集中在:分離和鑒定引起各種病毒性疾病的病毒;病毒對疾體所引起的特異性病理效應(yīng);病毒的傳播方式和感染宿主范圍;各種理化因子對病毒感染的影響等方面。
在病毒發(fā)現(xiàn)的那一年,1898年德國細(xì)菌學(xué)家勒夫勒和弗施(Loeffler和Frosch)證實(shí)了口蹄疫病毒(Foot-and-mouthdiseasevirus)的存在。1911年,勞斯(Rous)發(fā)現(xiàn)了引起雞的惡性腫瘤的勞斯肉瘤病毒(Roussarcomavirus,RSV)。1915-1917年,托特和德愛萊爾(Twort和d′Herelle)分別發(fā)現(xiàn)了噬菌體。人們通過過濾性試驗(yàn),相繼發(fā)現(xiàn)了近百種病毒病害,包括流感、骨髓灰質(zhì)炎、幾種腦炎、狂犬病、兔的粘液瘤、馬鈴薯花葉病、卷葉病、和條斑病、黃瓜花葉病、小麥花葉病等。而且人們從解決病害觀點(diǎn)出發(fā),在機(jī)體水平上研究了病毒感染的癥狀、傳播途徑、傳播介體以及病毒的繁殖特征。1899年古巴流行黃熱病,細(xì)菌學(xué)家里德(Reed)證明罪犯確實(shí)是伊蚊。接著日本人高見(Takami)證明一種葉蟬會傳水稻矮花病,蚜蟲會傳馬鈴薯退化病。300多年前(1619年)就知道的郁金香碎色病直到1929年才證明是蚜蟲傳的。這時(shí)期還發(fā)現(xiàn)了一些非常有趣的病毒生物學(xué)現(xiàn)象,如一種病毒通過變異,產(chǎn)生致病力強(qiáng)弱不等毒株。而且同一種病毒的不同毒株彼此間有拮抗,稱干擾現(xiàn)象。還有人發(fā)現(xiàn)把病植株的汁液注入到動物體內(nèi)后,動物的血清和病汁液起特異的反應(yīng)。這些研究成果都對當(dāng)時(shí)防治病毒病起了重要作用。
在這一階段,人們對病毒本質(zhì)的認(rèn)識還很膚淺,認(rèn)為病毒是一種與細(xì)菌類似的病原體,所不同的僅在于病毒必須在生活的細(xì)胞內(nèi)才能繁殖,再就是體積十分微小,以致在顯微鏡下不能見到,能夠通過細(xì)菌濾器。這也正是在那一時(shí)期把病毒稱之為"超顯微的濾過性病毒"的原因。
。ǘ┎《镜幕瘜W(xué)和結(jié)構(gòu)研究階段
1935年,美國生化學(xué)家斯坦利(Stanley)發(fā)現(xiàn)煙草花葉病毒的侵染性能被胃蛋白酶破壞,在這一現(xiàn)象的啟示下,他幾乎磨了上噸重的感染花葉病的煙葉,企圖用提酶的方法把病毒提純出來。他得到了一小匙在顯微鏡下看來是針狀結(jié)晶的東西,把結(jié)晶物放在少量水中,水就出現(xiàn)乳光了,用手指沾一點(diǎn)這溶液,在健康煙葉上磨擦幾下,一星期以后這棵煙草也得了同樣類型的花葉病?梢娞峒兊臇|西的確是有侵染性的煙草花葉病毒。今天在美國加州大學(xué)的原來斯坦利實(shí)驗(yàn)室里,仍然保留著一個(gè)標(biāo)注著"Tob.Mos."字樣的瓶子,其中就盛著當(dāng)年第一次提純的煙草花葉病毒(簡稱TMV)。
根據(jù)各種試驗(yàn)結(jié)果,證明這種結(jié)晶物質(zhì)是蛋白質(zhì),初步的滲透壓和擴(kuò)散測定表明,這種蛋白質(zhì)的分子量高達(dá)幾百萬。其結(jié)晶制品的侵染性依賴于蛋白質(zhì)的完整性,侵染性被認(rèn)為是病毒蛋白質(zhì)的一種性質(zhì)。Stanley的研究論文1953年發(fā)表在Science雜志上,他在論文中寫道:"煙草花葉病毒是一種具有自我催化能力的蛋白質(zhì),它的增殖需要活體細(xì)胞的存在"。在獲得TMV結(jié)晶之后的將近20年時(shí)間里,許多其他病毒也相繼被結(jié)晶出來,1955年,Scaffer和Schwerdt成功地結(jié)晶了脊髓灰質(zhì)炎病毒,它是第一個(gè)被結(jié)晶出來的動物病毒。然而,Stanley在他的結(jié)晶工作中,并未注意到病毒的含磷組分,1936年Bawden和Pirie等在純化的TMV中發(fā)現(xiàn)了含磷和糖類的組分,它們以核糖核酸的形式存在,通過熱變化,這種核酸可以從病毒粒子中釋放出來,這一發(fā)現(xiàn)也被Stanley不久證實(shí),Stanley及其同事證實(shí)幾種不同植物病毒的核酸也能從核蛋白的形式中被分離出來。
魯斯(1879-1970)美國著名病毒學(xué)家,證明動物的癌癥由病毒引起,1996年獲諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)斯坦利(1904-1971)美國著名化學(xué)家,1935年提純了煙草花葉病毒,1946年獲得諾貝爾獎(jiǎng)
TMV的結(jié)晶及其化學(xué)本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)是對醫(yī)學(xué)和生物科學(xué)的巨大貢獻(xiàn),它不僅引導(dǎo)人們從分子水平去認(rèn)識生命的本質(zhì),而且為分子病毒學(xué)和分子生物學(xué)的誕生奠定了基礎(chǔ)。鑒于Stanley在TMV研究中的突出貢獻(xiàn),1946年他被授予諾貝爾獎(jiǎng),這是病毒學(xué)領(lǐng)域第一個(gè)獲此殊榮的科學(xué)家。
2、電子顯微鏡的應(yīng)用
最初從電子顯微鏡照片上看到的病毒是一些幾乎類似的微粒,1939年,G.A.Kansche在電鏡下直接觀察到了TMV,指出TMV是一種直徑為1.5nm,長為300nm的長桿狀的顆粒,而番茄黃化花葉病毒(Tomatoyellowmosaicvirus,TYMV)顆粒為球形,直徑為25nm。
電子顯微鏡
早期電鏡學(xué)家獲得的最令人振奮的發(fā)現(xiàn)之一是細(xì)菌病毒----噬菌體,d′Herelle的噬菌體最初的電鏡照片曾引起很大的轟動。噬菌體雖然非常微小,僅為10nm,但它們具有高度整齊而復(fù)雜的結(jié)構(gòu),它們有圓的頭和起初被認(rèn)為是尾巴的附屬物,像個(gè)小蝌蚪。在爭論多年以后,確定了噬菌體的附屬物沒有運(yùn)動的功能,但它對噬菌體吸附于細(xì)胞表面和注射傳染性核酸進(jìn)入到細(xì)胞中卻起了重要的作用。
病毒學(xué)研究的化學(xué)時(shí)期,還有一些比較重要的進(jìn)展,1934年M.Schlesinger獲得了純化的噬菌體,1938年W.J.Elford測定了各種病毒顆粒大小等。但總的說來,這一階段,病毒學(xué)工作者主要采用敏感動物(如小白鼠)或動物胚胎(如雞胚)來研究病毒,分離鑒定了近百種病毒。同時(shí)在機(jī)體水平上研究了病毒的繁殖、發(fā)病機(jī)理和免疫反應(yīng)等。只是微生物學(xué)的一個(gè)分支。同時(shí),對病毒化學(xué)本質(zhì)的了解也較為膚淺,對病毒的概念這一時(shí)期,病毒學(xué)雖有很大的進(jìn)展,但尚未形成獨(dú)立學(xué)科,它還尚有很大爭論,眾說紛紜。
小鼠
雞胚
。ㄈ┎《狙芯康募(xì)胞水平時(shí)期
這一時(shí)期,包括本世紀(jì)40年代至60年代。在此期間,病毒學(xué)不論是在理論上還是在實(shí)踐上都有很大的發(fā)展,逐步形成了一門獨(dú)立的學(xué)科。由于這個(gè)時(shí)期對病毒的化學(xué)本質(zhì)有了更清晰的認(rèn)識,因而也有了較為統(tǒng)一的、明確的病毒概念。
1、利用大腸桿菌研究噬菌體的感染過程取得了迅速發(fā)展。以M.Delbruck和A.D.Hershey等領(lǐng)導(dǎo)的"噬菌體小組"圍繞噬菌體與感染細(xì)菌細(xì)胞的相互關(guān)系進(jìn)行了大量而深入的研究。這一時(shí)期的突出貢獻(xiàn)在于:1940年M.Delbruck闡明了噬菌體的復(fù)制周期;1950年A.Lwoff揭示了溶原性噬菌體誘導(dǎo)的原理;1952年A.D.Hershey證明了噬菌體DNA的感染性;1952年N.D.Zinder發(fā)現(xiàn)了噬菌體的轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象;1952年E.Wollman發(fā)現(xiàn)了溶原性噬菌體。
2、組織培養(yǎng)技術(shù)開始應(yīng)用于動物病毒的研究。我國學(xué)者黃禎祥早在1943年就利用雞胚組織塊在試管內(nèi)進(jìn)行病毒傳代、定量滴定及中和試驗(yàn)。我國已故微生物學(xué)和病毒學(xué)的奠基人高尚蔭院士,1958年在國際病毒學(xué)研討會上宣讀了《培養(yǎng)膿細(xì)胞的組織培養(yǎng)方法研究》論文,從此揭開了中國昆蟲病毒學(xué)研究的新篇章。許多學(xué)者采用這一新技術(shù),相繼分離了上百種過去對動物不敏感的新病毒,如腺病毒、副流感病毒、鼻病毒、呼吸道合胞病毒、Echo病毒和柯薩奇病毒,大大拓寬了病毒學(xué)的研究范圍。組織培養(yǎng)技術(shù)不僅發(fā)展了臨床病毒學(xué),而且還可用于研究病毒的復(fù)制和遺傳,使人們對病毒本質(zhì)有了進(jìn)一步的認(rèn)識。
1949年J.J.Enders利用單層細(xì)胞培養(yǎng)繁殖脊髓灰質(zhì)炎病毒取得成功,并且由于他對脊髓灰質(zhì)炎病毒的開創(chuàng)性研究,而于1954年獲得諾貝爾獎(jiǎng)。1952年Dulbecco利用細(xì)胞單層培養(yǎng)進(jìn)行了蝕斑試驗(yàn),1953年Salk用細(xì)胞培養(yǎng)的脊髓灰質(zhì)炎病毒制備出滅活疫苗,1957年Stewart用細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)還分離出多瘤病毒。目前組織培養(yǎng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于未知傳染因子的分離,病毒病診斷,疫苗生產(chǎn),以及病毒感染和復(fù)制的基礎(chǔ)研究。
組織培養(yǎng)技術(shù)對動物病毒研究所作的貢獻(xiàn)主要包括:病毒轉(zhuǎn)錄新途徑和翻譯新途徑的發(fā)現(xiàn);病毒對宿主范圍的選擇;某些腫瘤病毒引起的細(xì)胞轉(zhuǎn)化;某些病毒侵染引起的細(xì)胞融合;發(fā)現(xiàn)有的病毒核酸由若干片段組成;有的病毒核酸具有極性的不同,如小RNA病毒為正鏈RNA病毒,正粘病毒為負(fù)鏈RNA病毒。
3、植物病毒不斷有重要的發(fā)現(xiàn),如1952年J.I.Harris揭示了TMV外殼蛋白的化學(xué)性質(zhì),1955年H.Fraenkel-Conrat成功地將TMV的核酸及其蛋白亞基重建出感染的TMV,1956年H.Fraenkel-Conrat還證明TMV-RNA分子具有感染性,1956年F.A.Anderer闡明了TMV外殼蛋白變性的可逆性;1960年A.Tsugita測定了TMV外殼蛋白的氨基酸序列。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)裘維蕃院士對北京大白菜三大病害和華北小麥叢矮病等進(jìn)行了深入研究。
。ㄋ模┓肿硬《緦W(xué)的研究時(shí)期
自從1953年DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)理論建立以來,由于分子生物學(xué)的迅速發(fā)展,新技術(shù)和新方法的應(yīng)用,使得病毒學(xué)的研究步入了分子病毒學(xué)的發(fā)展時(shí)期。50年代至60年代是分子生物學(xué)的奠基時(shí)代,而病毒特別是噬菌體和植物病毒為此做出了巨大的貢獻(xiàn),因此分子病毒學(xué)也正是分子生物學(xué)的發(fā)展過程中應(yīng)運(yùn)而生。
分子病毒學(xué)的發(fā)展是各相關(guān)學(xué)科如分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、免疫學(xué)與病毒學(xué)理論和技術(shù)相互滲透的結(jié)果。尤其是分子生物學(xué)新技術(shù)的發(fā)明極大剌激了分子病毒學(xué)的發(fā)展。分子病毒學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了如下過程:
1953年,Watson和Crick建立了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)理論,它使人們開始從分子水平上去認(rèn)識遺傳物質(zhì)--DNA的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和復(fù)制特性,理解基因表達(dá)與性狀的關(guān)系,從而為分子生物學(xué)和分子病毒學(xué)的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ)。
1962年,D.L.D.Casfar闡明了許多病毒的二十面體結(jié)構(gòu),明確了病毒核衣殼二十面體的構(gòu)成規(guī)律,這是對病毒超微結(jié)構(gòu)認(rèn)識的重大突破。
1962年,D.Nathans成功地進(jìn)行了噬菌體RNA的體外翻譯;1965年,S.Spiegelman成功地在體外復(fù)制出Qβ噬菌體RNA;1967年M.Goulian成功地體外復(fù)制ΦX174噬菌體。這些工作對以后闡明DNA病毒和RNA病毒的繁殖機(jī)制起了重要作用。
1967年,T.O.Diener發(fā)現(xiàn)了類病毒,他在試圖分離馬鈴薯紡錘形塊莖病的病毒時(shí),發(fā)現(xiàn)其病原不是病毒,而是一種不含有蛋白質(zhì),分子量為105左右的裸露RNA。這樣小的RNA分子不編碼任何蛋白質(zhì)。根據(jù)其特殊的性質(zhì),Diener把這類致病因子稱為"類病毒(Viroids)"。隨后的研究表明,類病毒RNA還有特殊的復(fù)制機(jī)制。類病毒的發(fā)現(xiàn)在分子病毒學(xué)史上是一個(gè)重要事件,它不僅揭示了自然界存在著比病毒更簡單的生物,而且也使人們加深了對生命起源的認(rèn)識。
在類病毒報(bào)道之后,有人在澳大利亞又發(fā)現(xiàn)了類似于類病毒的環(huán)狀RNA分子還能與病毒基因組RNA共同包被于RNA病毒粒子中,引起絨毛菸、苜菪和地三葉草產(chǎn)生病害,其中類似于類病毒的RNA稱為"擬病毒(virusoid)"。羊瘙癢病(scrapie)最初也認(rèn)為是類病毒引起的,Prusiner于1982年證實(shí)瘙癢因子不是類病毒,而是一種分子量只有3.0×104的蛋白質(zhì),稱為"蛋白侵染因子"或"朊病毒"(prion)。根據(jù)類病毒的發(fā)現(xiàn),Lavoff(1981)首先提出把病毒分為真病毒(envirus)和類病毒的概念。隨著擬病毒和朊病毒的相繼發(fā)現(xiàn),1983年在意大利召開的"植物和動物的亞病毒病原:類病毒和朊病毒"國際學(xué)術(shù)討論會上,把類病毒、擬病毒和朊病毒列入亞病毒(subvirus)。
1968年,P.H.Duesberg發(fā)現(xiàn)流感病毒的多節(jié)段RNA基因組,隨后在其他一些病毒中如呼腸孤病毒、大麥條紋花葉病毒中也發(fā)現(xiàn)了病毒基因組分節(jié)現(xiàn)象的存在。
1970年,P.H.Duelerg發(fā)現(xiàn)Rous肉瘤病毒含有癌基因v-src,而且在正常雞以及其他脊椎動物和無脊椎動物的DNA中,也發(fā)現(xiàn)有癌基因v-src的同源序列存在,推測病毒癌基因是來自于細(xì)胞正;。隨著其他腫瘤病毒致癌基因的發(fā)現(xiàn),腫瘤病毒的細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)建立,以及腫瘤病毒對細(xì)胞轉(zhuǎn)化誘導(dǎo)作用的確定,使人們對腫瘤發(fā)生的機(jī)制有了更深刻的了解。
1970年,H.M.Temin和D.Baltimor分別發(fā)現(xiàn)了病毒的逆轉(zhuǎn)錄酶。逆轉(zhuǎn)錄酶基因組RNA在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用
下,首先合成原病毒DNA,然后原病毒可整合到宿主染色體DNA上。除了病毒癌基因外,原病毒在宿主DNA上的插入、整合,也可以引起細(xì)胞癌基因的激活和細(xì)胞轉(zhuǎn)化,逆轉(zhuǎn)錄酶和逆轉(zhuǎn)錄過程的發(fā)現(xiàn),是對Crick1958年提出的遺傳學(xué)中心法則的重要補(bǔ)充和發(fā)展,說明遺傳信息不僅可以從DNARNA,也可由RNADNA。
1971年,限制性內(nèi)切酶技術(shù)的發(fā)現(xiàn)為DNA序列分析和病毒基因的定位創(chuàng)造了條件,利用這一技術(shù)曾經(jīng)成功地為乳頭瘤病毒、多瘤病毒、腺病毒、皰疹病毒構(gòu)建了酶切圖譜。另一些新技術(shù)如基因轉(zhuǎn)移方法、Southenblot的相繼誕生,也加快了病毒特異性基因,尤其是轉(zhuǎn)化基因的定位和病毒核酸序列分析的進(jìn)程。
除此以外,70年代出現(xiàn)的DNA重組技術(shù),使一些病毒基因組能在原核細(xì)胞的質(zhì)粒載體上克隆,并在細(xì)菌中能夠得到大量復(fù)制和表達(dá)產(chǎn)物,因而有利于探尋病毒的基因組結(jié)構(gòu)和功能。
1977年,英國劍橋大學(xué)的Sanger完成了ΦX174-DNA全部序列的測定,為此Sanger第二次獲得諾貝爾獎(jiǎng)。根據(jù)ΦX174-DNA全部序列的分析結(jié)果,Sanger意想不到地發(fā)現(xiàn)了基因重疊現(xiàn)象。隨后,在DNA噬菌體如R17、MS2、F2、Qβ中也證實(shí)了基因重疊現(xiàn)象的存在,這是病毒利用有限的遺傳信息執(zhí)行更多的功能,提高自身在進(jìn)化過程中適應(yīng)能力的一種表現(xiàn)。
1977年,L.T.Chow闡明了腺病毒轉(zhuǎn)錄過程中的mRNA拼接現(xiàn)象,隨后在SV40、多瘤病毒中也相繼發(fā)現(xiàn)了mRNA轉(zhuǎn)錄后的拼接過程,從而證實(shí)了真核基因的不連續(xù)性,明確了內(nèi)含子(intron)和外顯子(exon)的概念。
1978年,W.Fiers和V.B.Reddy測定了SV40-DNA的一級結(jié)構(gòu)由5224個(gè)堿基對組成。SV40是第一個(gè)全部核苷酸序列被搞清楚的真核病毒,它含有結(jié)構(gòu)基因VP1、VP2、VP3以及轉(zhuǎn)化基因T和t,整個(gè)基因組有12.5%非編碼區(qū)或非翻譯區(qū),在這些區(qū)域中包含啟動子、增強(qiáng)子序列和其他調(diào)節(jié)序列,可對病毒基因組復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯進(jìn)行調(diào)控。由于SV40既是研究真核基因結(jié)構(gòu)和表達(dá)的良好模型,又是研究癌變機(jī)制的理想材料,因此,SV40-DNA一級結(jié)構(gòu)的測定具有重要意義。
在70年代,Miller和Barbara研究ΦX174-DNA轉(zhuǎn)錄時(shí)還發(fā)現(xiàn)了ΦX174-DNA僅有一條鏈被轉(zhuǎn)錄,他們利用ΦX174噬菌體感染大腸桿菌,并在培養(yǎng)基中加入32P-磷酸鹽以制備放射性的噬菌體mRNA,然后再將標(biāo)記的mRNA分離出來,讓其與分開來的RF-DNA正負(fù)鏈雜交,結(jié)果觀察到僅有RF-DNA的負(fù)鏈與標(biāo)記mRNA形成雜交體。因而讓實(shí)在活體內(nèi)ΦX174的RFDNA中僅一條鏈?zhǔn)寝D(zhuǎn)錄的模板。與此相類似,T7噬菌體DNA在活體中也只有一條單鏈被轉(zhuǎn)錄。但在T4或λ噬菌體中情形較為復(fù)雜,其基因組中的某些部分是以一條鏈作為模板,而在另一區(qū)域,則是以另一條鏈為模板。大腸桿菌基因組的轉(zhuǎn)錄也同樣存在一組基因與另一組基因的模板鏈不同。
1979年,T.Taniguchi用載體成功地表達(dá)了人干擾素基因。這是基因工程的一項(xiàng)大突破。
進(jìn)入八十年代后,分子病毒學(xué)的研究無論是在深度和廣度都有了很大的發(fā)展。這里只舉一些重要進(jìn)展。
1981年,D.K.Kleid等利用重組DNA技術(shù)制備出口蹄疫病毒疫苗;
1982年,J.Summers等發(fā)現(xiàn)乙型肝炎病毒DNA復(fù)制中有逆轉(zhuǎn)錄過程;
1982年,B.Moss和E.Paoletti用痘苗病毒作為載體表達(dá)外源基因;
1983年,Montagnier和R.C.Gallo分別分離到與AIDS相關(guān)的人類逆轉(zhuǎn)錄病毒(HIV);
1985年,H.VonderPatten等在3A下闡明了鼻病毒的晶體結(jié)構(gòu);
1988年,Chuo和Yamaya用弱病毒全長cDNA導(dǎo)入產(chǎn)生抗病毒的轉(zhuǎn)化植株;
1990年以來,PCR技術(shù)在分子病毒學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,目前PCR已成為病毒性疾病診斷和研究的重要手段。1993年,美國科學(xué)家K.Mullis由于發(fā)明了PCR儀而與第一個(gè)設(shè)計(jì)基因定點(diǎn)突變的Smith共享諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
1991年,Han等將Moloney鼠白血病毒的反義表達(dá)序列導(dǎo)入小鼠受精卵中,從而培育成功對該病毒有抗性的轉(zhuǎn)基因小鼠。
1992年,Desrosiers等利用SIVmac239/nef缺失突變株制備出減毒活疫苗,取得了抗SIV感染成功,也給HIV疫苗的研究賦予了許多啟示。
1995年,HIV天冬氨酰蛋白酶三維結(jié)構(gòu)的鑒定,使得一些針對病毒蛋白酶活性位點(diǎn)的抑制劑先后問世。1996年,DavidHo利用逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑與蛋白酶抑制劑配成的"雞尾酒"式藥,成功地抵抗了HIV感染,因而1996年稱為AIDS希望年。
1997年,美國加利福尼亞大學(xué)的神經(jīng)病學(xué)和病毒學(xué)教授S.Prusiner由于發(fā)現(xiàn)了羊瘙癢病的致病因子是朊病毒(prion),以及提出了瘋牛病、Creutz-feldt-Jakob氏病、Kuru病等腦退化性疾病是由朊病毒引起的理論,而獲得了諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。然而朊病毒究竟是一種傳染性因子,還是由正;蛲蛔冃纬傻慕Y(jié)構(gòu)異常的蛋白質(zhì),至今仍處于爭論之中。
病毒學(xué)經(jīng)過上述四個(gè)時(shí)期的發(fā)展,逐漸形成和成熟起來,隨著病毒基因組復(fù)制、基因表達(dá)調(diào)控原理、病毒與宿主細(xì)胞的相互作用規(guī)律,病毒感染和致病的分子機(jī)制的揭示,以及分子病毒學(xué)在技術(shù)上的革新和進(jìn)步,它將為人類克服和
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