病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座

第九章：病毒與腫瘤

第一節(jié)：腫瘤病毒概述第二節(jié)：原癌基因與抑癌基因第三節(jié)：細(xì)胞轉(zhuǎn)化與腫瘤病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第1頁本章重點(diǎn)1.反轉(zhuǎn)錄病毒癌基因起源2.原癌基因與抑癌基因3.癌基因激活機(jī)制4.抑癌基因作用機(jī)理病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第2頁第一節(jié)：腫瘤病毒概述

腫瘤是指動(dòng)物體內(nèi)由一些異常生長，不受普通生長控制細(xì)胞增殖形成贅生物，臨床醫(yī)學(xué)上有良性和惡性之別，稱良性腫瘤為“瘤”，惡性腫瘤為“癌”。病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第3頁一、腫瘤發(fā)生原因?qū)φ麄€(gè)機(jī)體而言，腫瘤形成是因?yàn)槿狈τ行庖叻烙π?；?duì)細(xì)胞而言，則是正常細(xì)胞周期出現(xiàn)障礙。

1、遺傳原因：日本人胃癌死亡率比美國人高7倍，美國人肺癌殘廢率又比日本人高2倍多，而蘇格蘭人又比美國人高2倍。美國黑人前列腺癌殘廢率高于美國白人2倍多。廣東人移居上海10年以后，鼻咽癌發(fā)生率仍高于上海當(dāng)?shù)鼐用?.64倍。食管癌高發(fā)區(qū)河南省林縣居民，移居山西省黎城后80-100年，移民食管癌死亡率仍高于當(dāng)居民5.7-8.6倍。2、環(huán)境原因：病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第4頁二、腫瘤發(fā)生分子基礎(chǔ)1、基因突變：腫瘤抑制基因p532、DNA損傷3、細(xì)胞分裂：致癌劑加速細(xì)胞分裂4、細(xì)胞分化過程中各種關(guān)卡：這些關(guān)卡能夠預(yù)防含有DNA損傷過多細(xì)胞進(jìn)行分化，從而抑制突變基因產(chǎn)生。

5、防衛(wèi)系統(tǒng)：谷胱甘肽移酶能夠保護(hù)細(xì)胞DNA免受各種破壞劑損傷。病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第5頁三、病毒與腫瘤

1917年美國學(xué)者Rous首先發(fā)覺雞肉瘤病毒，還有幾個(gè)鳥腫瘤病毒。1934年在家兔疣和乳頭狀瘤中分離出病毒，并用腫瘤濾過液接種于家兔，誘發(fā)了乳頭狀瘤生長。

病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第6頁在已發(fā)覺動(dòng)物病毒中1/4含有致腫瘤特征。動(dòng)物中，病毒是癌癥病原之一。病毒誘發(fā)腫瘤與各種原因相關(guān)：宿主遺傳特征、性別、內(nèi)分泌、免疫狀態(tài)以及病毒致癌強(qiáng)度等。有腫瘤病毒可在同一動(dòng)物引發(fā)各種腫瘤，如多瘤病毒可使小鼠產(chǎn)生23種不一樣部位與不一樣組織類型腫瘤。有病毒可使各種動(dòng)物發(fā)生腫瘤，如雞肉瘤病毒不但誘發(fā)禽類腫瘤，還誘發(fā)哺乳類包含猴發(fā)生腫瘤。病毒核酸或核酸片段也可誘發(fā)腫瘤。同一病毒誘發(fā)腫瘤含有共同抗原性。病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第7頁1.DNA腫瘤病毒

主要包含5類：多瘤病毒、乳頭瘤病毒、腺病毒、嗜肝病毒、皰疹病毒等可使動(dòng)物發(fā)生腫瘤。當(dāng)前與人類惡性腫瘤關(guān)系親密主要有些人類乳頭瘤病、EB病毒、乙型肝炎病毒。病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第8頁1)多瘤病毒科猴病毒40(SV40)(猴)多瘤病毒(py)(小鼠)

BKV和JCV(人類)2)乳頭狀瘤病毒科人類乳頭狀瘤病毒(HPV)

Shope乳頭狀瘤病毒(兔)牛乳頭狀瘤病毒(5個(gè)亞型)馬、牛、羊、麋鹿等乳頭狀瘤病毒。3)腺病毒科人類腺病毒(Ad)(最少已經(jīng)有37個(gè)亞型)

A組(Ad12、18、31)

B組(Ad3、7、11、14、16、21)

C組(Ad1、2、5、6)

D組(Ad8-10、13、15、17、19、20、22-3

E組(Ad4)猴(24)*、牛(9)、小鼠(2)、狗(2)、禽(8)、羊(5)、豬(14)以及馬、綿、羊和樹鼠勾等病毒。病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第9頁4)皰疹病毒科

α亞科:單純皰Ⅰ型(HSV-Ⅰ)(人類)單純皰疹Ⅱ型(HSV-Ⅱ)(人類)馬皰疹病毒Ⅰ(EHV-Ⅰ)(馬)

β亞科:

Saimiri皰疹病毒(松鼠猴)

ateles皰疹病毒(蜘蛛猴)

Marek病病毒(MDV)(雞)

EB病毒(EBV)(人類)還未分類皰疹病病毒

Lucke皰疹病毒(蛙)

Sylvilagus皰疹病毒(棉尾兔)5)乙型肝炎樣病毒科乙型肝炎病毒(HBV)(人類)土撥鼠肝炎病毒(WHV)地松鼠肝炎病毒(GSHV)鴨乙型肝炎病毒(DHBV)(北京鴨和麻鴨等)病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第10頁DNA腫瘤病毒致癌機(jī)制：DNA病毒感染細(xì)胞后出現(xiàn)兩種后果：(1)溶解性感染：病毒DNA未能被整合到宿主基因組中，大量病毒復(fù)制，最終使細(xì)胞死亡。(2)病毒基因整合到宿主DNA：DNA病毒帶有轉(zhuǎn)化基因，使正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化為腫瘤細(xì)胞。病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第11頁2.RNA腫瘤病毒

RNA腫瘤病毒在分類上屬于逆轉(zhuǎn)錄科病毒（retroviridae）。該科分三個(gè)亞科：RNA腫瘤病毒亞科、慢病毒亞科、泡沫病毒亞科。這類病毒在自然界普遍分布，其動(dòng)物致瘤作用非常廣泛，包含從爬行類（蛇）、禽類直到哺乳類和靈長類動(dòng)物，可誘發(fā)白血病、肉瘤、淋巴瘤和乳腺瘤等。RNA腫瘤病毒依其形態(tài)、抗原性和酶特征分為A、B、C、D4個(gè)型，它們結(jié)構(gòu)和形態(tài)基本相同，多呈圓形或類圓形，成熟病毒顆粒有一個(gè)電子密度較深關(guān)鍵，由核衣殼所包圍。以C型病毒最常見，B型病毒次之。病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第12頁按病毒傳輸方式和致癌作用相對(duì)速度，可將其分為內(nèi)源性病毒（endogeniousvirus）和外源性病毒（exogeniousvirus）。

內(nèi)源性病毒以整合前病毒形式存在于細(xì)胞DNA中，隨細(xì)胞分裂而擴(kuò)增，并可遺傳。特點(diǎn)是：病毒基因整合于細(xì)胞DNA中，垂直傳遞；受細(xì)胞調(diào)整系統(tǒng)控制，通常不表示；普通情況下不引發(fā)細(xì)胞轉(zhuǎn)化或機(jī)體發(fā)病，但因輻射、化學(xué)誘變、生物學(xué)原因（如其它腫瘤病毒感染）可誘發(fā)內(nèi)源性病毒部分表示甚至復(fù)制、增殖。

病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第13頁

外源性病毒特點(diǎn)：病毒基因組存在于被感染細(xì)胞內(nèi)，從體細(xì)胞到體細(xì)胞、從機(jī)體到機(jī)體水平傳輸。依據(jù)外源性病毒轉(zhuǎn)化細(xì)胞能力及致瘤時(shí)間快慢，又可分為急性RNA腫瘤病毒和慢性RNA腫瘤病毒。

動(dòng)物中絕大部分肉瘤病毒和少部分白血病病毒都屬于外源性急性RNA腫瘤病毒。病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第14頁外源性腫瘤病毒分組及特征比較比較項(xiàng)目急性RNA腫瘤病毒慢性RNA腫瘤病毒癌基因有未見體外轉(zhuǎn)化成纖維細(xì)胞有未見誘發(fā)動(dòng)物腫瘤時(shí)間約3-4周約4-12個(gè)月編碼轉(zhuǎn)化蛋白+-基因組完整性不完整、有缺點(diǎn)完整、無缺點(diǎn)復(fù)制獨(dú)立性無、需輔助病毒有病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第15頁3.反轉(zhuǎn)錄病毒致癌基因

Rous于1911年首先發(fā)覺雞肉瘤病毒（后稱勞斯肉瘤病毒RSV），研究證實(shí)它是一個(gè)反轉(zhuǎn)錄病毒，在接種給雞后誘發(fā)肉瘤。1966年，85歲勞斯取得諾貝爾獎(jiǎng)。病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第16頁

反轉(zhuǎn)錄病毒顆粒結(jié)構(gòu)病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第17頁

調(diào)整和開啟轉(zhuǎn)錄

LTR

gagpolenv

src

LTR

長末端重復(fù)序列癌基因正常病毒基因產(chǎn)生病毒衣殼蛋白產(chǎn)生逆轉(zhuǎn)錄酶和整合酶

產(chǎn)生病毒垮膜蛋白產(chǎn)生p60src蛋白質(zhì)，磷酸化蛋白。靶蛋白磷酸化病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第18頁病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第19頁LTRLTRGAGPOLENVLTRLTRGAGPOLENVONC

反轉(zhuǎn)錄病毒癌基因（v-onc)起源病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第20頁病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第21頁斷裂基因完整沒有斷裂可讀框病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第22頁病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第23頁細(xì)胞正常生長與增殖受兩大類基因來調(diào)控：一類為正調(diào)控信號(hào)，促進(jìn)細(xì)胞生長和增殖，并阻止其發(fā)生終末分化，調(diào)控失常時(shí)表現(xiàn)為腫瘤細(xì)胞惡性生長，現(xiàn)已知多數(shù)癌基因(oncogene)起這一作用；另一類為負(fù)調(diào)整信號(hào)，抑制增殖，促進(jìn)分化、成熟和衰老，最終凋亡（apoptosis），抑癌基因（cancersuppressivegene；anti-oncogene）則在這方面發(fā)揮作用。第二節(jié)：原癌基因與抑癌基因病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第24頁一、癌基因概念在致瘤病毒、人體和動(dòng)物腫瘤中發(fā)覺能夠造成細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化核酸片斷。稱為癌基因。依據(jù)其起源能夠分為兩類。

病毒癌基因、原癌基因（或者細(xì)胞癌基因）不論病毒癌基因還是細(xì)胞癌基因被激活后都有誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生作用，所以有時(shí)候我們又將腫瘤細(xì)胞中癌基因稱為腫瘤癌基因。病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第25頁

病毒癌基因(virus-oncogene；v-onco)

指病毒核酸能夠使細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化片斷。原癌基因(proto-oncogene，pro-onco)在人類、哺乳動(dòng)物如大鼠、小鼠，乃至酵母、果蠅中發(fā)覺與腫瘤病毒癌基因同源次序。這種基因是正常細(xì)胞基因，其表示產(chǎn)物功效在于維持細(xì)胞正常生長發(fā)育，在進(jìn)化上高度保守。當(dāng)原癌基因結(jié)構(gòu)或調(diào)控區(qū)發(fā)生變異，基因產(chǎn)物增多或活性增強(qiáng)時(shí)，使細(xì)胞過分增殖，從而形成腫瘤。病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第26頁細(xì)胞癌基因概述

細(xì)胞癌基因是細(xì)胞正常生長、分化所必需，是生長發(fā)育過程中所不可缺乏。這些細(xì)胞癌基因在發(fā)育過程中一定時(shí)間、一定組織中定量表示，產(chǎn)生生命活動(dòng)中所必需蛋白質(zhì)，促進(jìn)一些生命過程進(jìn)行，使生長發(fā)育得以實(shí)現(xiàn)。這些細(xì)胞癌基因在機(jī)體生長發(fā)育過程完成后多處于關(guān)閉狀態(tài)，即不表示或低表示。一旦在錯(cuò)誤時(shí)間，不恰當(dāng)?shù)攸c(diǎn)，不適量表示即可能造成細(xì)胞無限制增加而趨于惡性轉(zhuǎn)化。病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第27頁

病毒癌基因與細(xì)胞癌基因非常相同，主要不一樣之處于于：

細(xì)胞癌基因：含有內(nèi)含子或者插入次序。病毒癌基因：不含有內(nèi)含子。二者在外顯子序列中僅有非常微小差異，他們外顯子在進(jìn)化過程非常保守，表明他們編碼蛋白質(zhì)產(chǎn)物在進(jìn)化上主要性。（一）病毒癌基因與細(xì)胞癌基因差異病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第28頁依據(jù)癌基因編碼蛋白質(zhì)功效、性質(zhì)進(jìn)行分類。1.蛋白激酶類

酪氨酸蛋白激酶：src、fgr、yes。絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶：raf、mos、2.生長因子類

sisPDGF-2；int-2EGf相同物；erb-BEGf受體3.GTP結(jié)合蛋白類

產(chǎn)物含有GTP酶活性ras(H-ras；K-ras)4.核蛋白類

產(chǎn)物與DNA結(jié)合，與復(fù)制開啟相關(guān)myc；fos；jun；erb-A（二）病毒癌基因分類病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第29頁原癌基因分類

原癌基因分類與病毒癌基因一樣，依據(jù)其蛋白質(zhì)產(chǎn)物功效、性質(zhì)能夠分為以下幾類：蛋白質(zhì)激酶類：c-raf；c-mos；生長因子類：c-sis信息傳遞蛋白類：c-ras家族

核蛋白類：c-myc；c-fos

（三）原癌基因病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第30頁（四）癌基因激活機(jī)制

細(xì)胞中原癌基因能夠經(jīng)過一些機(jī)制被激活，造成基因表示或過表示，從而使細(xì)胞癌變，不一樣癌基因激活機(jī)制與路徑不一樣，普通分為4類：病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第31頁1、取得開啟子與增強(qiáng)子當(dāng)逆轉(zhuǎn)錄病毒感染細(xì)胞后，病毒基因組所攜帶長末端重復(fù)序列（LTR內(nèi)含較強(qiáng)開啟子和增強(qiáng)子）插人到細(xì)胞原癌基因附近或內(nèi)部，能夠開啟下游鄰近基因轉(zhuǎn)錄和影響附近結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄水平。從而使原癌基因過分表示或由不表示變?yōu)楸硎?，造成?xì)胞發(fā)生癌變。

病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第32頁

2、基因易位染色體易位在腫瘤組織中屢見不鮮，基因定位研究證實(shí)，在染色體易位過程中發(fā)生了一些基因易位（translocation）和重排，使原來無活性原癌基因移至一些強(qiáng)開啟基因或增強(qiáng)子附近而被活化，因而原癌基因表示增強(qiáng)，造成腫瘤發(fā)生。病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第33頁

3、原癌基因擴(kuò)增原癌基因擴(kuò)增（amplification）是原癌基因數(shù)量增加或表示活性增強(qiáng)，產(chǎn)生過量表示蛋白也會(huì)造成腫瘤發(fā)生。4、點(diǎn)突變原癌基因在射線或化學(xué)致癌劑作用下，可能發(fā)生單個(gè)堿基替換--點(diǎn)突變（pointmutation），從而改變了表示蛋白氨基酸組成，造成蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變異。

病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第34頁癌基因激活機(jī)制病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第35頁抑癌基因又稱為抗癌基因（anti-oncogene）或腫瘤抑制基因，是指存在于正常細(xì)胞中，其編碼產(chǎn)物能抑制細(xì)胞生長、增殖一組結(jié)構(gòu)基因。最初，經(jīng)過細(xì)胞雜交試驗(yàn)，發(fā)覺并判定了抑癌基因。二、抑癌基因基本概念病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第36頁細(xì)胞雜交試驗(yàn)正常細(xì)胞腫瘤細(xì)胞非腫瘤型雜交細(xì)胞雜交融合腫瘤細(xì)胞1腫瘤細(xì)胞2雜交融合非腫瘤型雜交細(xì)胞正常細(xì)胞失去一些基因腫瘤細(xì)胞病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第37頁常見抑癌基因有Rb基因，p53基因，p16基因等。其中，Rb基因編碼P105Rb轉(zhuǎn)錄因子，p53基因編碼P53轉(zhuǎn)錄因子，p16基因編碼一個(gè)P16蛋白。（一）、常見抑癌基因病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第38頁病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第39頁（二）抑癌基因作用機(jī)制

Rb基因失活主要與視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤發(fā)生相關(guān)。Rb基因表示產(chǎn)物為P105Rb，在細(xì)胞內(nèi)存在低磷酸化型（活性型）和高磷酸化型（非活性型）兩種類型。不一樣類型P105Rb對(duì)轉(zhuǎn)錄因子E2F有不一樣親和力。（一）Rb基因作用機(jī)制病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第40頁低磷酸化型P105Rb可與轉(zhuǎn)錄因子E2F結(jié)合形成復(fù)合物，從而阻止E2F開啟一些在細(xì)胞增殖過程中起主要作用基因轉(zhuǎn)錄，如c-myc基因等。高磷酸化型P105Rb則可促使其與E2F轉(zhuǎn)錄因子分離，從而使其展現(xiàn)活性，細(xì)胞即由G1期進(jìn)入S期。Rb基因失活后，其表示產(chǎn)物不能與E2F形成復(fù)合物，E2F處于連續(xù)激活狀態(tài)，造成細(xì)胞增殖。病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第41頁p105Rb作用機(jī)制（演示）G0G1期Rb蛋白E-2FS期E-2FDNADNARb蛋白PmRNA病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第42頁人P53基因位于17P13.1，全長16-20kb，含有11個(gè)外顯子，蛋白分子量53kD（393aa）。P53基因是迄今為止發(fā)覺與人類腫瘤相關(guān)性最高基因。過去一直將P53基因認(rèn)為癌基因，以后證實(shí)野生型P53基因是一個(gè)抑癌基因。P53蛋白可分為三個(gè)結(jié)構(gòu)域：N端酸性區(qū)、中段疏水關(guān)鍵區(qū)與C端堿性區(qū)，分子中有一核定位信號(hào)，所以它普通都位于核內(nèi)。（二）p53（基因衛(wèi)士）基因作用機(jī)制酸性區(qū)關(guān)鍵區(qū)堿性區(qū)P53蛋白病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第43頁P(yáng)53蛋白可與特異DNA片段結(jié)合，其酸性區(qū)域含有許多轉(zhuǎn)錄因子共同特征，并與寡聚體形成相關(guān)。P53蛋白能以四聚體形式與DNA結(jié)合，調(diào)整其它基因表示。病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第44頁P(yáng)53蛋白生物學(xué)功效較為復(fù)雜，當(dāng)前已知功效有：1、基因衛(wèi)士，監(jiān)控基因完整性，尤其是阻止DNA損傷未修復(fù)就進(jìn)入細(xì)胞周期，它可激活一抑癌基因P21轉(zhuǎn)錄，阻止細(xì)胞進(jìn)入G1—S關(guān)卡點(diǎn)2、促進(jìn)細(xì)胞凋亡（參加DNA修復(fù)性復(fù)制，一旦修復(fù)失敗，開啟程序性細(xì)胞死亡。）3、P53蛋白還可經(jīng)過抑制解鏈酶活性，以抑制DNA復(fù)制。病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第45頁P(yáng)53蛋白作用機(jī)制（演示）P53蛋白解鏈酶復(fù)制因子AP21蛋白細(xì)胞停滯于G1期細(xì)胞自殺DNA損傷P21基因P53蛋白抑制P53蛋白成功修復(fù)修復(fù)失敗病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第46頁病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第47頁第三節(jié)：細(xì)胞轉(zhuǎn)化與腫瘤一、正常細(xì)胞增殖周期細(xì)胞周期指由細(xì)胞分裂結(jié)束到下一次細(xì)胞分裂結(jié)束所經(jīng)歷過程，所需時(shí)間叫細(xì)胞周期時(shí)間?？煞譃樗膫€(gè)階段：①G1期(gap1)，指從有絲分裂完成到DNA復(fù)制之前間隙時(shí)間。②S期(synthesisphase)，指DNA復(fù)制時(shí)期。③G2期(gap2)，指DNA復(fù)制完成到有絲分裂開始之前一段時(shí)間。④M期又稱D期(mitosisordivision)，細(xì)胞分裂開始到結(jié)束。病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第48頁病毒學(xué)病毒和腫瘤專家講座第49頁細(xì)胞周期檢測點(diǎn)（cellcyclecheckpoint）是指控制細(xì)胞增殖周期中限速位點(diǎn)，在