第九章疾病與人類健康演示文稿

第九章疾病與人類健康演示文稿當前第1頁\共有62頁\編于星期六\16點優(yōu)選第九章疾病與人類健康當前第2頁\共有62頁\編于星期六\16點反轉錄病毒（Retrovirus）

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一組含有反轉錄酶的RNA病毒當前第3頁\共有62頁\編于星期六\16點9.1反轉錄病毒

一、概述二、分類三、反轉錄病毒的共同特性四、反轉錄病毒的復制五、反轉錄病毒基因組DNA的復制六、反轉錄病毒基因組DNA的整合七、反轉錄病毒基因組基因的表達當前第4頁\共有62頁\編于星期六\16點9.1反轉錄病毒

一、概述

逆轉錄病毒（Retrovirus）、還原病毒、前病毒等。

1908，丹麥科學家發(fā)現。

1910-1911，Rous進行體外實驗中證實了此病毒的存在。

1964，Temin提出前病毒假說。

1970，Temin,Baltimore等發(fā)現反轉錄酶。

1975，Temin,Baltimore獲得諾貝爾生理學與醫(yī)學獎。當前第5頁\共有62頁\編于星期六\16點

二、分類

逆轉錄病毒科(Retroviridae)，正逆轉錄病毒亞科(Orthoretrovirinae)，7個屬。正逆轉錄病毒亞科(Orthoretrovirinae)α逆轉錄病毒屬(Alpharetrovirus)β逆轉錄病毒屬(Betaretrovirus)γ逆轉錄病毒屬(Gammaretrovirus)δ逆轉錄病毒屬(Deltaretrovirus)ε逆轉錄病毒屬(Epsilonretrovirus)慢病毒屬(Lentivirus)

代表種:HIV-1(Humanimmunodeficiencyvirus1)泡沫逆轉錄病毒屬(Spumavirus)

代表種:黑猩猩泡沫病毒(Chimpanzeefoamyvirus;CFV)當前第6頁\共有62頁\編于星期六\16點根據致病性分為三類：RNA腫瘤病毒亞科

爬蟲類：蛇病毒禽類：Rous肉瘤病毒，禽白血病病毒等哺乳類：鼠肉瘤病毒，鼠白血病毒，鼠乳腺瘤病毒豬肉瘤病毒，牛白血病病毒，豬白血病病毒等靈長類：靈長類肉瘤病毒，猴白血病病毒，狒C型腫瘤病毒等人：人類嗜T細胞病毒Ⅰ型,Ⅱ型,Ⅴ型慢病毒亞科

人類免疫缺陷病毒，綿羊肺腺瘤病毒，馬傳染性貧血病毒等泡沫病毒亞科

靈長類、貓、牛、人泡沫病毒等當前第7頁\共有62頁\編于星期六\16點三、反轉錄病毒的共同特性有包膜，球形，直徑70-200nm，有刺突核酸為兩條相同的+ssRNA,6-9kb核心含反轉錄酶具有3個結構基因：gag、pol、env多個調節(jié)基因復制要形成DNA中間體，與宿主細胞染色體整合成前病毒，且可隨細胞分裂而進入子代細胞內當前第8頁\共有62頁\編于星期六\16點當前第9頁\共有62頁\編于星期六\16點逆轉錄病毒基因組結構簡圖

正常的非轉化病毒

LTRgag(pro)polenvLTR

長末端重復序列

變異的轉化病毒

LTRgag(pro)polenvsrc

外膜糖蛋白SU和跨膜蛋白TM基質蛋白，衣殼蛋白，核酸結合蛋白逆轉錄酶和整合酶蛋白酶

病毒癌基因Src基因表達p60src蛋白，使多個靶蛋白磷酸化，加速癌變當前第10頁\共有62頁\編于星期六\16點四、反轉錄病毒的復制當前第11頁\共有62頁\編于星期六\16點以tRNA為引物合成負鏈DNA降解R,U5五、基因組DNA的復制當前第12頁\共有62頁\編于星期六\16點負鏈DNA的合成位點特異性切刻酶第一次跳躍當前第13頁\共有62頁\編于星期六\16點RnaseH，DNA聚合酶當前第14頁\共有62頁\編于星期六\16點第二次跳躍，正鏈DNA的合成當前第15頁\共有62頁\編于星期六\16點整合到染色體DNA整合酶等完成轉反轉錄病毒基因人？……此時的病毒稱為原病毒或前病毒當前第16頁\共有62頁\編于星期六\16點Figure.Retrovirallifecycle.當前第17頁\共有62頁\編于星期六\16點總結：經歷9步反應，兩次跳躍（1）tRNA引物結合在5′端PB（pairedbase)位點，在逆轉錄酶的作用下合成與U5(uniquetothe5′end)和R（directrepeat）區(qū)互補DNA的U5′和R′；（2）由逆轉錄酶將模板RNA的U5和R區(qū)水解；（3）新合成的-DNA鏈的R′與RNA3′端的R配對，逆轉錄酶轉換為以RNA3′端為模板，實現第一次跳躍；（4）負鏈DNA延伸；（5）模板RNA的U3（uniquetothe3′end）、R區(qū)和polAn被水解，其5′端也被水解；（6）以RNA的3′端為引物合成正鏈DNA的U3-R-U5；（7）引物tRNA被水解；（8）正、負鏈DNA在PB位點處配對，逆轉錄酶以新合成的負鏈DNA為模板合成和延伸正鏈DNA，第二次跳躍；（9）負鏈DNAU′3-R′-U′5與正鏈DNAU3-R-U5解開，負鏈DNA重復合成U′3-R′-U′5，形成兩端長末端重復序列（LTR）當前第18頁\共有62頁\編于星期六\16點反轉錄酶的功能以RNA為模板合成cDNA；以DNA為模板合成DNA；RNaseH活性；位點特異性切刻酶。引物從何而來？tRNA:自帶病毒基因組RNA的3末端（在特定位點切刻）當前第19頁\共有62頁\編于星期六\16點

六、整合（目前尚不清楚）線形dsDNA進入細胞核，兩端的LTR相連成環(huán)形分子，連接處反向重復序列相鄰；病毒DNA與細胞DNA均出現參差斷裂；在整合酶作用下，病毒DNA與細胞DNA連接，缺口填充，整合完成。特點：整合到細胞DNA中的病毒DNA與線形DNA比，兩端總會少2bp，其余完全相同；病毒DNA與細胞基因組DNA相連的兩端序列都是5′TG……CA3′靶點的選擇是隨機的；當前第20頁\共有62頁\編于星期六\16點當前第21頁\共有62頁\編于星期六\16點七、原病毒的基因表達原病毒DNA在宿主細胞核內，以宿主轉錄機器進行轉錄，RNA出細胞核，部分RNA作為基因組RNA，部分RNA作為模板進行翻譯；病毒LTR序列不僅提供了整合必須的末端，而且提供了轉錄和轉錄后加工的信號；如U3里有強啟動子，有TATA和CCAAT序列；遠端還有增強子翻譯后的初始蛋白以多蛋白形式，經過酶切產生相關蛋白和酶。當前第22頁\共有62頁\編于星期六\16點

LTRgag(pro)polenvLTR

外膜糖蛋白SU和跨膜蛋白TM基質蛋白，衣殼蛋白，核酸結合蛋白逆轉錄酶和整合酶蛋白酶

90%gag多蛋白經酶切成為病毒衣殼蛋白、基質蛋白、核酸結合蛋白10%gag-pro-pol多蛋白經酶切成為蛋白酶、逆轉錄酶、整合酶Env前體多蛋白經酶切成為病毒外膜蛋白當前第23頁\共有62頁\編于星期六\16點小結概念：反轉錄病毒、前病毒反轉錄病毒基因組特點反轉錄病毒基因組DNA的復制過程反轉錄病毒復制的特點當前第24頁\共有62頁\編于星期六\16點當前第25頁\共有62頁\編于星期六\16點當前第26頁\共有62頁\編于星期六\16點當前第27頁\共有62頁\編于星期六\16點當前第28頁\共有62頁\編于星期六\16點5防治

（1）疫苗：（2）藥物：雞尾酒療法二脫氧氟硫代胞嘧啶、拉夫米定和阿地福韋的藥物組合物。拉米夫定最早研究時治療HIV，但報道了HIV合并HBV感染的患者出現HBV亦被抑制的情況。拉米夫定的這種選擇性可能是由于它主要通過與涉及病毒編碼的依賴RNA的DNA聚合酶（逆轉錄酶）的相互作用起效有關。而逆轉錄酶是HBV和HIV復制所必需的。拉米夫定對艾滋病病毒是有確切療效的，也是聯合國艾滋病規(guī)劃署、世界衛(wèi)生組織、中國衛(wèi)生部指定的幾個防治艾滋病藥物之一。當前第29頁\共有62頁\編于星期六\16點3病毒及其基因組特點：+RNA無mRNA活性侵染宿主細胞時，逆轉錄酶、整合酶、引物、基因組RNA都進入多數反轉錄病毒不裂解宿主細胞，但HIV例外基因組整合到宿主基因組中

當前第30頁\共有62頁\編于星期六\16點2HIV病毒基因組

屬于反轉錄病毒科，慢病毒屬病毒。由兩條單股正鏈RNA病毒，每條RNA基因組約為9.2kb。在RNA5′端有一帽子結構，3′有polyA尾巴。（1）結構基因：HIV基因組中有三個編碼結構蛋白和酶的多蛋白基因，分別是gag、pol、env，其中gag和pol使用不同的讀碼框。當前第31頁\共有62頁\編于星期六\16點gag基因約1.5kb,編碼核心蛋白，其產物與病毒基因組RNA共同組裝成核心和衣殼。這些核心蛋白包括p17，p24，p7，p6。pol基因約3.0kb,編碼病毒復制所需要的各種酶類，與gag基因重疊，表達時是一蛋白前體p160，在蛋白酶催化下，除形成p17、p24、p15和Gag蛋白外，還有蛋白酶p10，反轉錄酶p66/p51，整合酶p32。當前第32頁\共有62頁\編于星期六\16點env基因約2.6kb，編碼病毒包膜糖蛋白，先翻譯成前體蛋白gp160，被宿主細胞蛋白酶裂解為gp120和gp41。當前第33頁\共有62頁\編于星期六\16點（2）調節(jié)蛋白基因和輔助蛋白基因兩個編碼調節(jié)蛋白的基因Tat,Rev

四個輔助蛋白基因Vpr,Vpu,Nef,Vif，均參與HIV復制。當前第34頁\共有62頁\編于星期六\16點（3）長末端重復序列HIV基因組RNA兩側有長末端重復序列（LTR），是順式作用元件區(qū)域，如啟動子、增強子、轉錄因子結合位點、調節(jié)蛋白Tat的效應元件。當前第35頁\共有62頁\編于星期六\16點當前第36頁\共有62頁\編于星期六\16點正常結腸粘膜高增殖結腸上皮腺瘤轉移癌APC缺失DNA去甲基化k-ras點突變DCC缺失或點突變P53缺失或點突變對結腸癌的研究早中晚當前第37頁\共有62頁\編于星期六\16點Colorectalcancer(adenomatouspolyposis)NormalcellHyper-proliferativecellEarlyadenomaInter-mediateadenomaLateadenomaAdeno-carcinomaGeneAlterationChromosome5qlossAPC12qActivationK-RAS17plossp5318qlossDCCDNAhypo-methylation當前第38頁\共有62頁\編于星期六\16點當前第39頁\共有62頁\編于星期六\16點當前第40頁\共有62頁\編于星期六\16點當前第41頁\共有62頁\編于星期六\16點當前第42頁\共有62頁\編于星期六\16點當前第43頁\共有62頁\編于星期六\16點當前第44頁\共有62頁\編于星期六\16點當前第45頁\共有62頁\編于星期六\16點當前第46頁\共有62頁\編于星期六\16點當前第47頁\共有62頁\編于星期六\16點當前第48頁\共有62頁\編于星期六\16點1.Promoterinsertionandenhancerinsertion(insertionofaretrovirusinthevicinityofthegene)當前第49頁\共有62頁\編于星期六\16點控制元件插入Controlingelementinsertion

C

B

LTR

Cellularproto-oncogene

hostDNA

transcription

LTR

LTR

transcription

transcription

Cellularproto-oncogene

hostDNA

Enhancereffect

逆轉錄病毒感染細胞后，病毒DNA插入宿主細胞染色體DNA（插入突變）

當前第50頁\共有62頁\編于星期六\16點當前第51頁\共有62頁\編于星期六\16點當前第52頁\共有62頁\編于星期六\16點Figure.RegulationofRbandE2FactivitiesinlateG1.InteractionofE2FswithnonphosphorylatedRbproteininitiallyinhibitsE2Factivity