本课目标:看到一个病毒名字,能立刻说出它属于哪个科、基因组是什么类型、分不分节段、主要靠什么媒介传播;看到一张传播循环图,能讲清谁是扩增宿主、谁是终末宿主。
先记住一句话:“虫媒病毒”不是一个分类学概念,而是一个生态学概念,指一群靠节肢动物媒介在脊椎动物之间传播的病毒。它们分属不同的科,基因组类型也完全不同,分析方法不能一概而论。
一、理论
1. 为什么先学分类与基因组类型
生信分析的第一步不是跑软件,是先问:这条序列是什么病毒?基因组是单链还是双链?分不分节段?这三个答案直接决定后面的做法:比对用什么参考、建树按几段分别做、变异频率怎么解释、密码子分析怎么做。如果这一步错了,后面跑得再顺也是错的。
2. 主要的科与代表病毒
| 科 / 目 | 基因组类型 | 代表病毒 | 主要媒介 |
|---|---|---|---|
| 黄病毒科 Flaviviridae | +ssRNA,不分节段,约 11 kb | 登革病毒 DENV、寨卡病毒 ZIKV、日本脑炎病毒 JEV、黄热病毒 YFV、西尼罗病毒 WNV、蜱传脑炎病毒 TBEV、坦布苏病毒 TMUV | 蚊、蜱 |
| 披膜病毒科 Togaviridae(甲病毒属) | +ssRNA,不分节段,约 11–12 kb | 基孔肯雅病毒 CHIKV、辛德毕斯病毒 SINV、罗斯河病毒 RRV、马雅罗病毒 MAYV、东方马脑炎病毒 EEEV、西方马脑炎病毒 WEEV、盖塔病毒 GETV | 蚊 |
| 布尼亚病毒目 Bunyavirales | −ssRNA,多为 3 节段(L / M / S) | 克里米亚-刚果出血热病毒 CCHFV、裂谷热病毒 RVFV、发热伴血小板减少综合征病毒 SFTSV、阿卡斑病毒 AKAV、塔希纳病毒 TAHV、巴泰病毒 BATV | 蜱、蚊、蠓、白蛉 |
| 呼肠孤病毒科 Reoviridae | dsRNA,多节段(蓝舌病毒 10 节段) | 蓝舌病毒 BTV、流行性出血病病毒 EHDV、版纳病毒 BAV | 蠓、蚊 |
| 非洲猪瘟病毒科 Asfarviridae | dsDNA,不分节段,约 170–190 kb | 非洲猪瘟病毒 ASFV | 蜱(软蜱) |
3. 基因组类型怎么影响分析
+ssRNA(正链 RNA):基因组本身就能当 mRNA,直接翻译出多聚蛋白,再切割成结构蛋白与非结构蛋白。登革、黄病毒、甲病毒都属于这一类。分析时注意:只有一个开放阅读框的大多聚蛋白,注释要按切割位点分段,不要把整个多聚蛋白当一个蛋白来比对。
−ssRNA(负链 RNA):基因组本身不能直接翻译,必须先由病毒自带的 RNA 聚合酶转录成 mRNA。布尼亚病毒目多为 3 节段,每段编码不同蛋白。分析时注意:分节段病毒要按节段分别建树,再比较不同节段的树拓扑结构是否一致,不一致可能是重配的信号。
dsRNA(双链 RNA):基因组是双链、多节段。蓝舌病毒有 10 个节段。分析时注意:节段数多,漏掉一个节段就会误判基因型,下载数据要核对节段是否齐全。
dsDNA(双链 DNA):非洲猪瘟病毒是大型 DNA 病毒,基因组大、基因多。分析时注意:不能套用 RNA 病毒的突变率与分子钟假设,DNA 病毒的进化速率与变异模式完全不同。
4. 传播循环:四个角色要分清
媒介:蚊、蜱、蠓、白蛉等节肢动物。媒介不是被动搬运,病毒要在媒介体内复制、扩散到唾液腺才能传播,这个过程叫外潜伏期。
扩增宿主:病毒在体内复制到足够高滴度、能感染新媒介的宿主。登革病毒:人就是扩增宿主;日本脑炎病毒:猪是主要扩增宿主;西尼罗病毒:鸟是主要扩增宿主。
终末宿主:会被感染、会发病,但体内病毒滴度一般不够高,传不回媒介,传播链到此为止。日本脑炎病毒对人来说,人就是终末宿主;西尼罗病毒对人、马来说也是终末宿主。
储存宿主 / 自然疫源:病毒在自然界长期维持的宿主,常不发病或症状轻。很多虫媒病毒在野外靠鸟、啮齿动物或非人灵长类维持,暴发只是溢出。
还有两个概念:垂直传播指病毒从雌性媒介传给后代,媒介能力指某种媒介感染、复制并传播某种病毒的能力,不同蚊种对同一种病毒的能力可以差很多。
登革病毒:蚊(埃及伊蚊、白纹伊蚊)— 人(扩增宿主)— 蚊,人与人之间不直接传播,城市循环为主。
日本脑炎病毒:蚊(库蚊)— 猪(扩增宿主)、鸟(储存宿主)— 人(终末宿主),人感染后一般传不回去,农村与猪场附近风险更高。
只记住“都是蚊媒”不够,扩增宿主不同,监测重点就不同:登革要盯人的病例与蚊密度,乙脑要盯猪的感染与蚊的带毒率。
5. 常见误区
(1)把“虫媒病毒”当成一个科,这是错的,它是跨科的生态分组。
(2)以为所有蚊媒病毒都以人为主要宿主,错了,很多人只是终末宿主。
(3)以为基因组越长越复杂,错了,节段数、编码策略、宿主范围同样重要。
(4)看到一棵树就下结论说病毒“来自某地”,错了,树只能反映已采样序列的关系,采样偏倚会直接扭曲结论,第 18 课会专门讲。
二、操作
本课不用装任何软件,只用浏览器和一张表。目的是练“查一个病毒,先查哪几项”的习惯。
操作 1:查一个病毒的基因组基本信息(以登革病毒为例)
1. 打开 NCBI Nucleotide,搜索 Dengue virus 1 complete genome,打开一条完整基因组记录。
2. 记下四项:基因组长度、基因组类型、编码区数量、来源宿主与国家。
3. 再搜一条寨卡病毒完整基因组,对照记下同样的四项,比较两者长度与结构是否接近。
操作 2:给病毒做一张分类卡
用下面这张表当模板,给每个病毒填一行,信息来源写清楚(NCBI Taxonomy 或已发表综述),不要凭印象填。
| 病毒 | 科 | 基因组类型 | 节段数 | 主要媒介 | 扩增宿主 |
|---|---|---|---|---|---|
| 登革病毒 DENV | 黄病毒科 | +ssRNA | 1 | 伊蚊 | 人 |
| (你填) |
操作 3:画传播循环(文字版也可以)
用箭头写出登革病毒的循环:蚊 → 人 → 蚊,并标出哪里是扩增、哪里是终末。再写一遍日本脑炎病毒的循环,对照看两者箭头有什么不同。
三、实践
练习 1:分类表(必做)
从 45 种名单里任选 6 种(建议:寨卡病毒、日本脑炎病毒、基孔肯雅病毒、裂谷热病毒、蓝舌病毒、非洲猪瘟病毒),按操作 2 的模板填完一张表。要求:科与基因组类型不能错,节段数要写对,媒介与扩增宿主写不确定的要标“待核对”,不要编。
练习 2:传播循环图(必做)
画两张图(手绘拍照或文字版都行):一张登革病毒,一张西尼罗病毒。每张图必须标出媒介、扩增宿主、终末宿主,并用一句话写清监测重点应该放在哪一环。
练习 3:思考题(选做,写三行就行)
如果一个病毒是 3 节段的负链 RNA 病毒,建树时为什么不能只用其中一段?如果只用一段,可能漏掉什么信号?
交作业:把练习 1 的表和练习 2 的图发到聊天里,我来批改,错的地方我会指出错在哪一项、应该怎么查。