第九章疾病與人類健康

腫瘤與癌癥癌（cancer）：一群不受生長調(diào)控而繁殖的細胞，惡性腫瘤。腫瘤（tumor）:局限在自己正常位置，不侵犯其他組織細胞。癌基因病毒癌基因（V-oncogene）細胞轉(zhuǎn)化基因（C-oncogene），原癌基因突變產(chǎn)物DNA病毒RNA病毒本文檔共63頁；當前第1頁；編輯于星期六\10點26分反轉(zhuǎn)錄病毒（Retrovirus）

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一組含有反轉(zhuǎn)錄酶的RNA病毒本文檔共63頁；當前第2頁；編輯于星期六\10點26分9.1反轉(zhuǎn)錄病毒

一、概述二、分類三、反轉(zhuǎn)錄病毒的共同特性四、反轉(zhuǎn)錄病毒的復(fù)制五、反轉(zhuǎn)錄病毒基因組DNA的復(fù)制六、反轉(zhuǎn)錄病毒基因組DNA的整合七、反轉(zhuǎn)錄病毒基因組基因的表達本文檔共63頁；當前第3頁；編輯于星期六\10點26分9.1反轉(zhuǎn)錄病毒

一、概述

逆轉(zhuǎn)錄病毒（Retrovirus）、還原病毒、前病毒等。1908，丹麥科學(xué)家發(fā)現(xiàn)。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(xiàn)反轉(zhuǎn)錄酶。1975，Temin,Baltimore獲得諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎。本文檔共63頁；當前第4頁；編輯于星期六\10點26分

二、分類

逆轉(zhuǎn)錄病毒科(Retroviridae)，正逆轉(zhuǎn)錄病毒亞科(Orthoretrovirinae)，7個屬。正逆轉(zhuǎn)錄病毒亞科(Orthoretrovirinae)α逆轉(zhuǎn)錄病毒屬(Alpharetrovirus)β逆轉(zhuǎn)錄病毒屬(Betaretrovirus)γ逆轉(zhuǎn)錄病毒屬(Gammaretrovirus)δ逆轉(zhuǎn)錄病毒屬(Deltaretrovirus)ε逆轉(zhuǎn)錄病毒屬(Epsilonretrovirus)慢病毒屬(Lentivirus)代表種:HIV-1(Humanimmunodeficiencyvirus1)泡沫逆轉(zhuǎn)錄病毒屬(Spumavirus)

代表種:黑猩猩泡沫病毒(Chimpanzeefoamyvirus;CFV)本文檔共63頁；當前第5頁；編輯于星期六\10點26分根據(jù)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、人泡沫病毒等本文檔共63頁；當前第6頁；編輯于星期六\10點26分三、反轉(zhuǎn)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(zhuǎn)錄酶具有3個結(jié)構(gòu)基因：gag、pol、env多個調(diào)節(jié)基因復(fù)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(nèi)本文檔共63頁；當前第7頁；編輯于星期六\10點26分本文檔共63頁；當前第8頁；編輯于星期六\10點26分逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組結(jié)構(gòu)簡圖

正常的非轉(zhuǎn)化病毒

LTRgag(pro)polenvLTR

長末端重復(fù)序列

變異的轉(zhuǎn)化病毒

LTRgag(pro)polenvsrc

外膜糖蛋白SU和跨膜蛋白TM基質(zhì)蛋白，衣殼蛋白，核酸結(jié)合蛋白逆轉(zhuǎn)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，加速癌變本文檔共63頁；當前第9頁；編輯于星期六\10點26分四、反轉(zhuǎn)錄病毒的復(fù)制本文檔共63頁；當前第10頁；編輯于星期六\10點26分以tRNA為引物合成負鏈DNA降解R,U5五、基因組DNA的復(fù)制本文檔共63頁；當前第11頁；編輯于星期六\10點26分負鏈DNA的合成位點特異性切刻酶第一次跳躍本文檔共63頁；當前第12頁；編輯于星期六\10點26分RnaseH，DNA聚合酶本文檔共63頁；當前第13頁；編輯于星期六\10點26分第二次跳躍，正鏈DNA的合成本文檔共63頁；當前第14頁；編輯于星期六\10點26分整合到染色體DNA整合酶等完成轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)錄病毒基因人？……此時的病毒稱為原病毒或前病毒本文檔共63頁；當前第15頁；編輯于星期六\10點26分Figure.Retrovirallifecycle.本文檔共63頁；當前第16頁；編輯于星期六\10點26分總結(jié)：經(jīng)歷9步反應(yīng)，兩次跳躍（1）tRNA引物結(jié)合在5′端PB（pairedbase)位點，在逆轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)錄酶轉(zhuǎn)換為以RNA3′端為模板，實現(xiàn)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(zhuǎn)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(fù)合成U′3-R′-U′5，形成兩端長末端重復(fù)序列（LTR）本文檔共63頁；當前第17頁；編輯于星期六\10點26分反轉(zhuǎn)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）本文檔共63頁；當前第18頁；編輯于星期六\10點26分六、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(fù)序列相鄰；病毒DNA與細胞DNA均出現(xiàn)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；本文檔共63頁；當前第19頁；編輯于星期六\10點26分本文檔共63頁；當前第20頁；編輯于星期六\10點26分七、原病毒的基因表達原病毒DNA在宿主細胞核內(nèi)，以宿主轉(zhuǎn)錄機器進行轉(zhuǎn)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(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)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(jīng)過酶切產(chǎn)生相關(guān)蛋白和酶。本文檔共63頁；當前第21頁；編輯于星期六\10點26分

LTRgag(pro)polenvLTR

外膜糖蛋白SU和跨膜蛋白TM基質(zhì)蛋白，衣殼蛋白，核酸結(jié)合蛋白逆轉(zhuǎn)錄酶和整合酶蛋白酶

90%gag多蛋白經(jīng)酶切成為病毒衣殼蛋白、基質(zhì)蛋白、核酸結(jié)合蛋白10%gag-pro-pol多蛋白經(jīng)酶切成為蛋白酶、逆轉(zhuǎn)錄酶、整合酶Env前體多蛋白經(jīng)酶切成為病毒外膜蛋白本文檔共63頁；當前第22頁；編輯于星期六\10點26分小結(jié)概念：反轉(zhuǎn)錄病毒、前病毒反轉(zhuǎn)錄病毒基因組特點反轉(zhuǎn)錄病毒基因組DNA的復(fù)制過程反轉(zhuǎn)錄病毒復(fù)制的特點本文檔共63頁；當前第23頁；編輯于星期六\10點26分本文檔共63頁；當前第24頁；編輯于星期六\10點26分本文檔共63頁；當前第25頁；編輯于星期六\10點26分本文檔共63頁；當前第26頁；編輯于星期六\10點26分本文檔共63頁；當前第27頁；編輯于星期六\10點26分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(xiàn)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(zhuǎn)錄酶）的相互作用起效有關(guān)。而逆轉(zhuǎn)錄酶是HBV和HIV復(fù)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(lián)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。本文檔共63頁；當前第28頁；編輯于星期六\10點26分3病毒及其基因組特點：+RNA無mRNA活性侵染宿主細胞時，逆轉(zhuǎn)錄酶、整合酶、引物、基因組RNA都進入多數(shù)反轉(zhuǎn)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

本文檔共63頁；當前第29頁；編輯于星期六\10點26分2HIV病毒基因組

屬于反轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)，3′有polyA尾巴。（1）結(jié)構(gòu)基因：HIV基因組中有三個編碼結(jié)構(gòu)蛋白和酶的多蛋白基因，分別是gag、pol、env，其中g(shù)ag和pol使用不同的讀碼框。本文檔共63頁；當前第30頁；編輯于星期六\10點26分gag基因約1.5kb,編碼核心蛋白，其產(chǎn)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(fù)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(zhuǎn)錄酶p66/p51，整合酶p32。本文檔共63頁；當前第31頁；編輯于星期六\10點26分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。本文檔共63頁；當前第32頁；編輯于星期六\10點26分（2）調(diào)節(jié)蛋白基因和輔助蛋白基因兩個編碼調(diào)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(fù)制。本文檔共63頁；當前第33頁；編輯于星期六\10點26分（3）長末端重復(fù)序列HIV基因組RNA兩側(cè)有長末端重復(fù)序列（LTR），是順式作用元件區(qū)域，如啟動子、增強子、轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點、調(diào)節(jié)蛋白Tat的效應(yīng)元件。本文檔共63頁；當前第34頁；編輯于星期六\10點26分本文檔共63頁；當前第35頁；編輯于星期六\10點26分正常結(jié)腸粘膜高增殖結(jié)腸上皮腺瘤轉(zhuǎn)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(jié)腸癌的研究早中晚本文檔共63頁；當前第36頁；編輯于星期六\10點26分Colorectalcancer(adenomatouspolyposis)NormalcellHyper-proliferativecellEarlyadenomaInter-mediateadenomaLateadenomaAdeno-carcinomaGeneAlterationChromosome5qlossAPC12qActivationK-RAS17plossp5318qlossDCCDNAhypo-methylation本文檔共63頁；當前第37頁；編輯于星期六\10點26分本文檔共63頁；當前第38頁；編輯于星期六\10點26分本文檔共63頁；當前第39頁；編輯于星期六\10點26分本文檔共63頁；當前第40頁；編輯于星期六\10點26分本文檔共63頁；當前第41頁；編輯于星期六\10點26分本文檔共63頁；當前第42頁；編輯于星期六\10點26分本文檔共63頁；當前第43頁；編輯于星期六\10點26分本文檔共63頁；當前第44頁；編輯于星期六\10點26分本文檔共63頁；當前第45頁；編輯于星期六\10點26分本文檔共63頁；當前第46頁；編輯于星期六\10點26分本文檔共63頁；當前第47頁；編輯于星期六\10點26分1.Promoterinsertionandenhancerinsertion(insertionofaretrovirusinthevicinityofthegene)本文檔共63頁；當前第48頁；編輯于星期六\10點26分控制元件插入Controlingelementinsertion

C

B

LTR

Cellularproto-oncogene

hostDNA

transcription

LTR

LTR

transcription

transcription

Cellularproto-oncogene

hostDNA

Enhancereffect

逆轉(zhuǎn)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）

本文檔共63頁；當前第49頁；編輯于星期六\10點26分本文檔共63頁；當前第50頁；編輯于星期六\10點26分本文檔共63頁；當前第51頁；編輯于星期六\10點26分Figure.RegulationofRbandE2FactivitiesinlateG1.InteractionofE2FswithnonphosphorylatedRbproteininitiallyinhibitsE2Factivity.Whensignalingfrommitogensissustained,theresultinginitiatethephosphorylationofRb,converting