現(xiàn)代分子生物學-課件

1、現(xiàn)代分子生物學-第九章第九章 疾病與人類健康疾病與人類健康9. 1 腫瘤與癌癥腫瘤與癌癥癌（癌（cancer）是一群不受生長調(diào)控而繁殖的細）是一群不受生長調(diào)控而繁殖的細胞，也稱惡性腫瘤。與此相對應(yīng)的良性腫瘤是胞，也稱惡性腫瘤。與此相對應(yīng)的良性腫瘤是一群僅局限在自己的正常位置，且不侵染周圍一群僅局限在自己的正常位置，且不侵染周圍其它組織和器官的細胞。因此，絕大多數(shù)癌是其它組織和器官的細胞。因此，絕大多數(shù)癌是由腫瘤細胞經(jīng)過一系列突變轉(zhuǎn)化而來的由腫瘤細胞經(jīng)過一系列突變轉(zhuǎn)化而來的 。現(xiàn)代分子生物學-經(jīng)典單基因病經(jīng)典單基因病。至今已發(fā)現(xiàn)。至今已發(fā)現(xiàn)6，000余種，主要余種，主要病因是某個基因位點上產(chǎn)生了

2、缺陷等位基因。病因是某個基因位點上產(chǎn)生了缺陷等位基因。多基因病多基因病。涉及多個基因及調(diào)控這些基因表達。涉及多個基因及調(diào)控這些基因表達的環(huán)境因子之間的相互作用。大多數(shù)人類疾病，的環(huán)境因子之間的相互作用。大多數(shù)人類疾病，特別是危害較大的高血壓、糖尿病、骨質(zhì)疏松、特別是危害較大的高血壓、糖尿病、骨質(zhì)疏松、精神及神經(jīng)病等，都屬于這一范疇。精神及神經(jīng)病等，都屬于這一范疇?，F(xiàn)代分子生物學-獲得性獲得性（acquired）基因病基因病。主要是由病原微。主要是由病原微生物感染引起的傳染病，雖然不符合經(jīng)典的生物感染引起的傳染病，雖然不符合經(jīng)典的“世代遺傳世代遺傳”方式，但基本上是病原微生物基方式，但基本上是病

3、原微生物基因組與人類基因組相互作用的結(jié)果，都涉及基因組與人類基因組相互作用的結(jié)果，都涉及基因結(jié)構(gòu)與表達模式的改變。因結(jié)構(gòu)與表達模式的改變。 現(xiàn)代分子生物學-現(xiàn)代分子生物學- 癌基因（癌基因（oncogene）：促進細胞增生，這類）：促進細胞增生，這類 基因往往常發(fā)生功能基因往往常發(fā)生功能 突變。突變。 抑癌細胞（抑癌細胞（tumor suppressor gene, TSGs）: 抑制細胞生長。抑癌抑制細胞生長。抑癌 基因的活性下降（功基因的活性下降（功 能缺失突變）是引起能缺失突變）是引起 癌變的另一個原因。癌變的另一個原因。現(xiàn)代分子生物學-9. 1. 1 反轉(zhuǎn)錄病毒致癌基因反轉(zhuǎn)錄病毒致癌基

4、因Rous在在1910年發(fā)現(xiàn)帶有單鏈年發(fā)現(xiàn)帶有單鏈RNA肉瘤病毒肉瘤病毒（一種反轉(zhuǎn)錄病毒）的雞肉瘤無細胞濾液能（一種反轉(zhuǎn)錄病毒）的雞肉瘤無細胞濾液能在雞體內(nèi)誘發(fā)新的肉瘤。在雞體內(nèi)誘發(fā)新的肉瘤?，F(xiàn)代分子生物學-該病毒基因組為該病毒基因組為6-9kb，RNA上的基因數(shù)目上的基因數(shù)目很少，被包裹在由很少，被包裹在由gag和和env兩個基因編碼的兩個基因編碼的蛋白質(zhì)外殼中，其中蛋白質(zhì)外殼中，其中env基因基因指導(dǎo)外殼蛋白指導(dǎo)外殼蛋白的合成，的合成，gag基因基因則指導(dǎo)則指導(dǎo)“鞘鞘”蛋白的合成，蛋白的合成，這些這些“鞘鞘”蛋白好像蛋白好像“道釘?shù)泪敗币粯右粯印肮抗俊痹谠谕鈿さ谋砻?，維持外殼蛋白結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定

5、性。外殼的表面，維持外殼蛋白結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性?，F(xiàn)代分子生物學-該反轉(zhuǎn)錄酶再以病毒該反轉(zhuǎn)錄酶再以病毒RNA為模板，轉(zhuǎn)錄出單鏈為模板，轉(zhuǎn)錄出單鏈DNA分子，利用宿主分子，利用宿主DNA聚合酶指導(dǎo)合成第聚合酶指導(dǎo)合成第二條二條DNA鏈，以雙鏈鏈，以雙鏈DNA形式整合到宿主細形式整合到宿主細胞基因組中。胞基因組中。被整合的被整合的反轉(zhuǎn)錄病毒反轉(zhuǎn)錄病毒DNA分子稱為分子稱為原病毒原病毒（provirus），它能指導(dǎo)病毒），它能指導(dǎo)病毒mRNA的合成，的合成，并利用宿主細胞中的蛋白質(zhì)合成機器，翻譯生并利用宿主細胞中的蛋白質(zhì)合成機器，翻譯生成病毒外殼蛋白等，最后組裝成病毒顆粒。成病毒外殼蛋白等，最后組裝成病毒顆

6、粒。 現(xiàn)代分子生物學-圖圖9-2 9-2 反轉(zhuǎn)錄病毒顆粒示意圖反轉(zhuǎn)錄病毒顆粒示意圖 現(xiàn)代分子生物學-DNA病毒包括乙型肝炎病毒、病毒包括乙型肝炎病毒、SV40和多瘤病和多瘤病毒、乳頭瘤病毒、腺病毒、皰疹病毒和痘病毒。毒、乳頭瘤病毒、腺病毒、皰疹病毒和痘病毒。RNA病毒主要是反轉(zhuǎn)錄病毒。反轉(zhuǎn)錄病毒致癌病毒主要是反轉(zhuǎn)錄病毒。反轉(zhuǎn)錄病毒致癌基因（基因（retrovirus onc）可能是研究最多的病毒）可能是研究最多的病毒基因，它們能使靶細胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化。基因，它們能使靶細胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化。現(xiàn)代分子生物學-反轉(zhuǎn)錄病毒的復(fù)制是由其自身基因組上反轉(zhuǎn)錄病毒的復(fù)制是由其自身基因組上pol基基因編碼的反轉(zhuǎn)錄酶指

7、導(dǎo)完成的。當該病毒感染因編碼的反轉(zhuǎn)錄酶指導(dǎo)完成的。當該病毒感染細胞時，細胞時，pol基因就被宿主的基因就被宿主的RNA聚合酶聚合酶II轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生產(chǎn)生pol mRNA，并在宿主核糖體上合成包括，并在宿主核糖體上合成包括反轉(zhuǎn)錄酶、整合酶等多個病毒復(fù)制和整合所需反轉(zhuǎn)錄酶、整合酶等多個病毒復(fù)制和整合所需要的酶類。要的酶類。 現(xiàn)代分子生物學-圖圖9-3 9-3 反轉(zhuǎn)錄病毒基因結(jié)構(gòu)示意圖反轉(zhuǎn)錄病毒基因結(jié)構(gòu)示意圖 現(xiàn)代分子生物學-該反轉(zhuǎn)錄酶再以病毒該反轉(zhuǎn)錄酶再以病毒RNA為模板，轉(zhuǎn)錄出與為模板，轉(zhuǎn)錄出與病毒病毒RNA序列互補的單鏈序列互補的單鏈DNA分子，并以此分子，并以此為模板，利用宿主為模板，利用

8、宿主DNA聚合酶指導(dǎo)合成第二聚合酶指導(dǎo)合成第二條條DNA鏈，以雙鏈鏈，以雙鏈DNA形式整合到宿主細胞形式整合到宿主細胞基因組中?；蚪M中。 現(xiàn)代分子生物學-圖圖9-4 9-4 反轉(zhuǎn)錄病毒插反轉(zhuǎn)錄病毒插入引起入引起c-mycc-myc基因活化基因活化的幾種可能途徑的幾種可能途徑 ?，F(xiàn)代分子生物學-最早研究的致癌基因可能是勞斯氏（最早研究的致癌基因可能是勞斯氏（Rous）肉）肉瘤病毒中的瘤病毒中的V-Src基因，編碼被稱為基因，編碼被稱為p60Src的蛋的蛋白質(zhì)。白質(zhì)。該蛋白是該蛋白是514個氨基酸的磷酸化蛋白，其個氨基酸的磷酸化蛋白，其C端端250個氨基酸是活性區(qū)域，負責將磷酸基團移個氨基酸是活

9、性區(qū)域，負責將磷酸基團移到酪氨酸殘基上，可使多個靶蛋白發(fā)生磷酸化到酪氨酸殘基上，可使多個靶蛋白發(fā)生磷酸化而影響其功能，加速細胞癌變的過程。而影響其功能，加速細胞癌變的過程。 現(xiàn)代分子生物學-圖圖9-5 9-5 勞斯氏肉瘤病毒基因結(jié)構(gòu)及勞斯氏肉瘤病毒基因結(jié)構(gòu)及c-Srcc-Src原癌基因的轉(zhuǎn)變原癌基因的轉(zhuǎn)變 現(xiàn)代分子生物學-V-onc基因的起源基因的起源研究發(fā)現(xiàn)，反轉(zhuǎn)錄病毒基因組中所帶有的研究發(fā)現(xiàn)，反轉(zhuǎn)錄病毒基因組中所帶有的onc基因并非來自病毒本身，而是這些病毒基因并非來自病毒本身，而是這些病毒在感染動物或人體之后獲得的細胞原癌基因。在感染動物或人體之后獲得的細胞原癌基因。動物或人原癌基因經(jīng)病

10、毒修飾和改造后，成動物或人原癌基因經(jīng)病毒修飾和改造后，成為病毒基因組的一部分并具有了致癌性，其為病毒基因組的一部分并具有了致癌性，其作用的靶分子也往往發(fā)生改變。作用的靶分子也往往發(fā)生改變。 現(xiàn)代分子生物學-癌基因癌基因（oncogene）可分為兩大類：）可分為兩大類：一類是一類是病毒癌基因病毒癌基因（viral oncogene，V-onc），），編碼病毒癌基因的主要有編碼病毒癌基因的主要有DNA病毒和病毒和RNA病毒。病毒。第二類是第二類是細胞轉(zhuǎn)化基因細胞轉(zhuǎn)化基因（C-onc），它們能使），它們能使正常細胞轉(zhuǎn)化為腫瘤細胞，這類基因與病毒癌正常細胞轉(zhuǎn)化為腫瘤細胞，這類基因與病毒癌基因有顯著的序

11、列相似性。基因有顯著的序列相似性?，F(xiàn)代分子生物學-根據(jù)反轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)化細胞的能力，可分為：根據(jù)反轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)化細胞的能力，可分為：1、急性轉(zhuǎn)化型、急性轉(zhuǎn)化型1）感染動物后，很短時間（幾天或幾周）感染動物后，很短時間（幾天或幾周）就出現(xiàn)實體瘤或白血病。就出現(xiàn)實體瘤或白血病。2）所帶的癌基因一般位于病毒基因組內(nèi)部，）所帶的癌基因一般位于病毒基因組內(nèi)部，也可位于基因組的也可位于基因組的3端，但不會插入結(jié)構(gòu)端，但不會插入結(jié)構(gòu)基因內(nèi)部。基因內(nèi)部。3）具有體外轉(zhuǎn)化細胞的能力。）具有體外轉(zhuǎn)化細胞的能力?，F(xiàn)代分子生物學-2、非急性轉(zhuǎn)化型。感染寄主后，需要較長、非急性轉(zhuǎn)化型。感染寄主后，需要較長時間（幾個月，幾年或

12、數(shù)十年時間（幾個月，幾年或數(shù)十年)才會致癌。才會致癌?，F(xiàn)代分子生物學-研究發(fā)現(xiàn)，反轉(zhuǎn)錄病毒基因組中所帶有的研究發(fā)現(xiàn)，反轉(zhuǎn)錄病毒基因組中所帶有的onc基因并非來自病毒本身，而是這些病毒在感染基因并非來自病毒本身，而是這些病毒在感染動物或人體之后獲得的細胞原癌基因動物或人體之后獲得的細胞原癌基因 。在腫瘤細胞中，在腫瘤細胞中，“生長控制點生長控制點”不起作用，所不起作用，所以瘤細胞一直處于細胞周期循環(huán)之中以瘤細胞一直處于細胞周期循環(huán)之中 ?，F(xiàn)代分子生物學-細胞數(shù)量細胞數(shù)量培養(yǎng)時間（天）培養(yǎng)時間（天）癌細胞癌細胞+血清生長因子血清生長因子癌細胞癌細胞-血清生長因子血清生長因子正常細胞正常細胞-血清生

13、長因子血清生長因子正常細胞正常細胞+血清生長因子血清生長因子現(xiàn)代分子生物學-圖圖9-6 9-6 上表皮癌的發(fā)生過程示意圖上表皮癌的發(fā)生過程示意圖 現(xiàn)代分子生物學-9. 1. 2 原癌基因（細胞轉(zhuǎn)化基因）產(chǎn)物及分類原癌基因（細胞轉(zhuǎn)化基因）產(chǎn)物及分類除病毒感染誘發(fā)細胞癌變外，許多非病毒因子除病毒感染誘發(fā)細胞癌變外，許多非病毒因子（如放射性物質(zhì)、化學試劑亞硝酸、烷化劑等）（如放射性物質(zhì)、化學試劑亞硝酸、烷化劑等）也能誘導(dǎo)細胞轉(zhuǎn)化。也能誘導(dǎo)細胞轉(zhuǎn)化。這些因子沒有把致癌基因或其他致癌的遺傳信這些因子沒有把致癌基因或其他致癌的遺傳信息帶入細胞，而通過某種激活機制改變了細胞息帶入細胞，而通過某種激活機制改變

14、了細胞內(nèi)原有的遺傳信息，使細胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化。研內(nèi)原有的遺傳信息，使細胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化。研究證明，致癌因子導(dǎo)致基因突變究證明，致癌因子導(dǎo)致基因突變 ?，F(xiàn)代分子生物學-圖圖9-7 9-7 黃曲霉素（黃曲霉素（aflatoxinaflatoxin）導(dǎo)致細胞發(fā)生癌變的分子機制）導(dǎo)致細胞發(fā)生癌變的分子機制 現(xiàn)代分子生物學-根據(jù)原癌基因產(chǎn)物在細胞中的位置，分為根據(jù)原癌基因產(chǎn)物在細胞中的位置，分為3類：類：1、與膜結(jié)合的蛋白，主要有、與膜結(jié)合的蛋白，主要有erbB、neu、fms、mas和和Src基因產(chǎn)物；基因產(chǎn)物；2、可溶性蛋白，包括、可溶性蛋白，包括mos、sis和和fps基因產(chǎn)基因產(chǎn)物；物；3、核蛋白，

15、包括、核蛋白，包括myc、ets、jun和和myb等。等。現(xiàn)代分子生物學-根據(jù)這些蛋白的功能，它們又常被分為根據(jù)這些蛋白的功能，它們又常被分為6大類，大類，即蛋白激酶類、生長因子類、生長因子受體即蛋白激酶類、生長因子類、生長因子受體類，類，GTP結(jié)合蛋白類、核蛋白類和功能未知結(jié)合蛋白類、核蛋白類和功能未知類（表類（表9-2）。）。 現(xiàn)代分子生物學-9. 1. 3 原癌基因的表達調(diào)控原癌基因的表達調(diào)控原癌基因原癌基因在正常細胞中通常以單拷貝形式存在，在正常細胞中通常以單拷貝形式存在，只有低水平的表達或根本不表達。在很多情況只有低水平的表達或根本不表達。在很多情況下，原癌基因的結(jié)構(gòu)發(fā)生了點突變或插

16、入、重下，原癌基因的結(jié)構(gòu)發(fā)生了點突變或插入、重排、缺失及擴增等，改變其轉(zhuǎn)錄活性。排、缺失及擴增等，改變其轉(zhuǎn)錄活性。現(xiàn)代分子生物學-圖圖9-8 9-8 細胞中原癌基因轉(zhuǎn)變?yōu)榘┗虻闹饕緩郊毎性┗蜣D(zhuǎn)變?yōu)榘┗虻闹饕緩?現(xiàn)代分子生物學-1.點突變點突變研究發(fā)現(xiàn)，研究發(fā)現(xiàn)，ras基因編碼了一個分子量為基因編碼了一個分子量為2.1104癌蛋白（癌蛋白（p21），從人類膀胱癌細胞），從人類膀胱癌細胞系系T24 DNA中克隆的中克隆的Ha-ras基因基因能夠誘發(fā)能夠誘發(fā)NlH/3T3細胞轉(zhuǎn)化，而從正常細胞細胞轉(zhuǎn)化，而從正常細胞DNA中克中克隆的該原癌基因沒有這種功能。隆的該原癌基因沒有這種功能?，F(xiàn)

17、代分子生物學-人類肺癌細胞系人類肺癌細胞系Hs242的轉(zhuǎn)化基因與的轉(zhuǎn)化基因與Ha-ras高高度相似，在這個基因中導(dǎo)致轉(zhuǎn)化活性的遺傳損度相似，在這個基因中導(dǎo)致轉(zhuǎn)化活性的遺傳損傷是第二個外顯子中引起傷是第二個外顯子中引起p21蛋白第蛋白第61位谷氨位谷氨酰胺被亮氨酸所替代的一個點突變，進而引起酰胺被亮氨酸所替代的一個點突變，進而引起蛋白質(zhì)構(gòu)象的改變，使細胞獲得轉(zhuǎn)化活性。蛋白質(zhì)構(gòu)象的改變，使細胞獲得轉(zhuǎn)化活性?，F(xiàn)代分子生物學-圖圖9-9 9-9 rasras基基因的點突變因的點突變及轉(zhuǎn)化活性及轉(zhuǎn)化活性分析分析 。現(xiàn)代分子生物學-2. LTR插入。插入。LTR是逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組兩端的是逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組兩

18、端的長末端重復(fù)長末端重復(fù)序列序列（long terminal repeat），含有強啟動），含有強啟動子序列，當子序列，當LTR插入原癌基因啟動子區(qū)域或插入原癌基因啟動子區(qū)域或鄰近部位后，可從根本上改變基因的正常調(diào)鄰近部位后，可從根本上改變基因的正常調(diào)控規(guī)律?？匾?guī)律。LTR插入到插入到c-myc 5上游啟動子附近，使上游啟動子附近，使c-myc的轉(zhuǎn)錄水平大大增加。的轉(zhuǎn)錄水平大大增加?，F(xiàn)代分子生物學-3. 基因重排?；蛑嘏拧ＵＧ闆r下，正常情況下，c-myc定位于定位于8q24，免疫球蛋白免疫球蛋白重鏈基因重鏈基因（IgH）定位于）定位于14q32，輕鏈，輕鏈基因基因（Ig）定位于）定位于22

19、q12，輕鏈，輕鏈k基因（基因（Igk）定位）定位于于2p11，。，。在在Burkitt淋巴瘤中，淋巴瘤中，c-myc易位至易位至IgH、Igk或或Ig的位點，使的位點，使Ig基因與基因與c-myc相連在一起，相連在一起，Ig基因啟動子使原來不表達的基因啟動子使原來不表達的c-myc高表達。高表達?，F(xiàn)代分子生物學-在正常人體細胞中，在正常人體細胞中，非受體型酪氨酸蛋白激非受體型酪氨酸蛋白激酶基因酶基因abl位于第位于第9號染色體上，表達量極低，號染色體上，表達量極低，不會誘發(fā)癌變。在不會誘發(fā)癌變。在慢性骨髓瘤慢性骨髓瘤病人細胞中，病人細胞中，該基因卻被轉(zhuǎn)移到第該基因卻被轉(zhuǎn)移到第22號染色體上，

20、與號染色體上，與bcr基基因相融合，表達量大為提高。因相融合，表達量大為提高。 現(xiàn)代分子生物學-圖圖9-10 9-10 ablabl原癌基因通過選擇性染色體重排轉(zhuǎn)變成細胞癌基因原癌基因通過選擇性染色體重排轉(zhuǎn)變成細胞癌基因 現(xiàn)代分子生物學-4. 缺失缺失。很多原癌基因。很多原癌基因5上游區(qū)存在負調(diào)控序上游區(qū)存在負調(diào)控序列，一旦該序列發(fā)生缺失或突變，就喪失抑制列，一旦該序列發(fā)生缺失或突變，就喪失抑制基因表達調(diào)控的能力。如基因表達調(diào)控的能力。如Burkitt淋巴瘤中淋巴瘤中C-myc可因負調(diào)控序列的缺失或可因負調(diào)控序列的缺失或LTR插入破壞其插入破壞其結(jié)構(gòu)而增強表達。結(jié)構(gòu)而增強表達。5. 基因擴增基

21、因擴增。使每個細胞中基因拷貝數(shù)增加，。使每個細胞中基因拷貝數(shù)增加，從而直接增加可用的轉(zhuǎn)錄模板。從而直接增加可用的轉(zhuǎn)錄模板。 現(xiàn)代分子生物學-9. 1. 4 基因互作與癌基因表達基因互作與癌基因表達1. 染色體構(gòu)象對原癌基因表達的影響。染色體構(gòu)象對原癌基因表達的影響。 基因表達不僅取決于基因本身及其相鄰區(qū)域基因表達不僅取決于基因本身及其相鄰區(qū)域的一級結(jié)構(gòu)，也取決于其空間構(gòu)象，即基因在的一級結(jié)構(gòu)，也取決于其空間構(gòu)象，即基因在染色體上的空間排列和染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)。當兩個染色體上的空間排列和染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)。當兩個基因相距太近時，往往不易形成有利于高效轉(zhuǎn)基因相距太近時，往往不易形成有利于高效轉(zhuǎn)錄的空間結(jié)構(gòu)。錄

22、的空間結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代分子生物學-基因與基因之間的間隔距離被定義為基因與基因之間的間隔距離被定義為“基因基因領(lǐng)域領(lǐng)域”（gene territory）。同一）。同一DNA鏈上兩鏈上兩個具有相同轉(zhuǎn)錄方向的基因間隔小于一定長個具有相同轉(zhuǎn)錄方向的基因間隔小于一定長度時，影響有效轉(zhuǎn)錄所必需的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的度時，影響有效轉(zhuǎn)錄所必需的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成，從而使這兩個基因中的一個或兩個均形成，從而使這兩個基因中的一個或兩個均不能轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄活性顯著降低，產(chǎn)生所謂不能轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄活性顯著降低，產(chǎn)生所謂基基因領(lǐng)域效應(yīng)因領(lǐng)域效應(yīng)（gene territorial effect）。）?，F(xiàn)代分子生物學-正常人正常人c-myc定位于

23、第定位于第8號染色體，在其兩側(cè)分號染色體，在其兩側(cè)分別存在強表達的基因，使別存在強表達的基因，使c-myc處于兩面受夾處于兩面受夾擊的地位。在擊的地位。在Burkitt淋巴瘤淋巴瘤中，由于發(fā)生基因中，由于發(fā)生基因重排，使重排，使c-myc基因一側(cè)的強表達基因消失，基因一側(cè)的強表達基因消失，從而消除了對從而消除了對c-myc的基因領(lǐng)域效應(yīng)，使后者的基因領(lǐng)域效應(yīng)，使后者的轉(zhuǎn)錄活性增強。的轉(zhuǎn)錄活性增強。現(xiàn)代分子生物學-小鼠細胞中，小鼠細胞中，c-myc的的5上游區(qū)域也存在一個上游區(qū)域也存在一個強表達基因，全長強表達基因，全長15kb，距，距c-myc只有只有3kb。很顯然，這一間隔距離太短，與基因有

24、效轉(zhuǎn)很顯然，這一間隔距離太短，與基因有效轉(zhuǎn)錄應(yīng)有的最小距離相差甚遠，錄應(yīng)有的最小距離相差甚遠，c-myc受基因領(lǐng)受基因領(lǐng)域效應(yīng)的影響非常大，表達受抑制。域效應(yīng)的影響非常大，表達受抑制。在在小鼠乳腺癌小鼠乳腺癌細胞中，上述間隔距離被顯著細胞中，上述間隔距離被顯著拉長，激活拉長，激活c-myc轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄。現(xiàn)代分子生物學-2. 原癌基因終產(chǎn)物對基因表達的影響。原癌基因終產(chǎn)物對基因表達的影響。癌基因產(chǎn)物通過介質(zhì)傳遞生長刺激信號的部癌基因產(chǎn)物通過介質(zhì)傳遞生長刺激信號的部位有位有3處：處：癌基因產(chǎn)物本身模擬了生長因子，因而與癌基因產(chǎn)物本身模擬了生長因子，因而與相應(yīng)的受體作用，以自分泌的方式刺激細胞相應(yīng)的受

25、體作用，以自分泌的方式刺激細胞生長；生長；癌基因產(chǎn)物模擬了已結(jié)合配體的生長因子癌基因產(chǎn)物模擬了已結(jié)合配體的生長因子受體，從而在無外源生長因子時提供了促進受體，從而在無外源生長因子時提供了促進細胞分裂的信號；細胞分裂的信號；現(xiàn)代分子生物學-癌基因產(chǎn)物作用于細胞內(nèi)生長控制途徑，解癌基因產(chǎn)物作用于細胞內(nèi)生長控制途徑，解除此途徑對外源刺激信號的需求。除此途徑對外源刺激信號的需求。人血小板衍生生長因子（人血小板衍生生長因子（PDGFPDGF）與猴肉瘤?。┡c猴肉瘤病毒（毒（SSVSSV）的）的V-rasV-ras癌基因產(chǎn)物，上皮生長因癌基因產(chǎn)物，上皮生長因子（子（EGFEGF）與）與SrcSrc及及V-e

26、rbV-erb癌基因產(chǎn)物之間都存癌基因產(chǎn)物之間都存在著極高的相似性，表明生長因子與癌基因轉(zhuǎn)在著極高的相似性，表明生長因子與癌基因轉(zhuǎn)化有關(guān)。化有關(guān)?，F(xiàn)代分子生物學-3. 抑癌基因抑癌基因產(chǎn)物對原癌基因的調(diào)控。因為抑癌產(chǎn)物對原癌基因的調(diào)控。因為抑癌基因產(chǎn)物能夠抑制細胞的惡性增殖，所以它被基因產(chǎn)物能夠抑制細胞的惡性增殖，所以它被認為是一種隱性癌基因。當細胞內(nèi)由于某種原認為是一種隱性癌基因。當細胞內(nèi)由于某種原因造成這些基因的表達受抑制時，原癌基因就因造成這些基因的表達受抑制時，原癌基因就活躍表達，引起細胞癌變。活躍表達，引起細胞癌變。現(xiàn)代分子生物學-p53基因，基因，Guardian of the g

27、enome1990年，科學家首次發(fā)現(xiàn)年，科學家首次發(fā)現(xiàn)p53是一個腫瘤抑是一個腫瘤抑制基因。缺失該基因時，患制基因。缺失該基因時，患Li-Fraumeni Syndrome。此外，病人極易患乳腺癌，腦癌。此外，病人極易患乳腺癌，腦癌和白血病。和白血病。現(xiàn)代分子生物學-p53基因在星形細胞癌、乳癌、肺癌、腸癌及基因在星形細胞癌、乳癌、肺癌、腸癌及骨肉瘤中都有高頻率缺失現(xiàn)象。從癌細胞中得骨肉瘤中都有高頻率缺失現(xiàn)象。從癌細胞中得到的到的p53基因，其保守序列區(qū)有單一位點的突基因，其保守序列區(qū)有單一位點的突變，推測可能由于這一突變導(dǎo)致變，推測可能由于這一突變導(dǎo)致p53基因基因產(chǎn)物產(chǎn)物結(jié)構(gòu)與功能的改變，

28、失去抑癌活性。結(jié)構(gòu)與功能的改變，失去抑癌活性。現(xiàn)代分子生物學-磷酸化磷酸化DNA損傷損傷磷酸化磷酸化與與BRCA2及及mRAD51協(xié)同作協(xié)同作用，通過同源重用，通過同源重組的方式完成雙組的方式完成雙鏈鏈DNA損傷修復(fù)損傷修復(fù)激活細胞周期調(diào)控激活細胞周期調(diào)控機制，停止機制，停止DNA合合成，啟動成，啟動DNA損傷損傷修復(fù)。修復(fù)。現(xiàn)代分子生物學-p53基因中最常見的單堿基突變所造成的氨基酸基因中最常見的單堿基突變所造成的氨基酸改變改變. 現(xiàn)代分子生物學-現(xiàn)代分子生物學-p53p53基因與細胞癌變基因與細胞癌變a.a.正常情況下，細胞分裂與正常情況下，細胞分裂與p53p53基因無關(guān)；基因無關(guān)；b.b

29、.如果細胞中受損，如果細胞中受損，p53p53基因被激活，基因被激活， 使細胞受阻于階段直到被修復(fù)或使細胞受阻于階段直到被修復(fù)或 啟動細胞凋亡程序；啟動細胞凋亡程序；c.c.如果細胞中如果細胞中p53p53基因的兩個拷貝同時被破基因的兩個拷貝同時被破 壞，細胞可能死于有絲分裂過程中，也壞，細胞可能死于有絲分裂過程中，也 可能帶著損傷繼續(xù)分裂，導(dǎo)致惡性腫瘤可能帶著損傷繼續(xù)分裂，導(dǎo)致惡性腫瘤現(xiàn)代分子生物學-DNA損傷損傷P53含量升高，含量升高，G1停滯停滯細胞在細胞在DNA修修復(fù)后繼續(xù)分裂復(fù)后繼續(xù)分裂或者發(fā)生或者發(fā)生細胞凋亡細胞凋亡(a) (b)現(xiàn)代分子生物學-沒有沒有p53基因基因沒有沒有G1

30、停滯停滯帶有帶有DNA損傷的細損傷的細胞分裂，細胞的倍胞分裂，細胞的倍性發(fā)生變化性發(fā)生變化DNA損傷損傷有絲分裂失敗有絲分裂失敗,細胞死亡細胞死亡癌變癌變C現(xiàn)代分子生物學-Rb基因是從視網(wǎng)膜纖維瘤中克隆到的另一個基因是從視網(wǎng)膜纖維瘤中克隆到的另一個抑癌基因，其功能是阻止處于抑癌基因，其功能是阻止處于G0/G1期的細期的細胞進入胞進入S期，從而控制細胞增殖。正常期，從而控制細胞增殖。正常Rb基基因的表達幾乎可抑制所有培養(yǎng)細胞的分裂。因的表達幾乎可抑制所有培養(yǎng)細胞的分裂。 現(xiàn)代分子生物學-CDK4/cyclin D復(fù)復(fù)合物使合物使pRb磷酸化磷酸化非活性轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子非活性轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子有

31、活性轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子有活性基因表達，細胞順利通基因表達，細胞順利通過一個細胞周期過一個細胞周期靶基因靶基因現(xiàn)代分子生物學-4. 外源信號對原癌基因表達的影響。外源信號對原癌基因表達的影響。細胞外信號（包括生長因子、激素、神經(jīng)遞質(zhì)、細胞外信號（包括生長因子、激素、神經(jīng)遞質(zhì)、藥物等）作用于靶細胞后，通過細胞膜受體系藥物等）作用于靶細胞后，通過細胞膜受體系統(tǒng)或其它直接途徑被傳遞至細胞內(nèi)，再通過多統(tǒng)或其它直接途徑被傳遞至細胞內(nèi)，再通過多種蛋白激酶的活化，對轉(zhuǎn)錄因子進行修飾，然種蛋白激酶的活化，對轉(zhuǎn)錄因子進行修飾，然后激活一系列基因轉(zhuǎn)錄。后激活一系列基因轉(zhuǎn)錄。 現(xiàn)代分子生物學-圖圖9-11 9-11 許多原

32、癌基因參與細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程許多原癌基因參與細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程 現(xiàn)代分子生物學-香煙香煙食物中的污染物食物中的污染物黃曲霉素黃曲霉素 B1太陽光照射太陽光照射脫氨脫氨內(nèi)源生理代謝，內(nèi)源生理代謝，如肝臟解毒功能等如肝臟解毒功能等脫氨脫氨現(xiàn)代分子生物學-9. 2 人免疫缺損病毒人免疫缺損病毒HIV人免疫缺損病毒人免疫缺損病毒（HIV），俗稱），俗稱艾滋病毒艾滋病毒（AIDS），誘發(fā)人類），誘發(fā)人類獲得性免疫缺損綜合癥獲得性免疫缺損綜合癥。該 病 毒 在 分 類 上 屬 反 轉(zhuǎn) 錄 病 毒 科該 病 毒 在 分 類 上 屬 反 轉(zhuǎn) 錄 病 毒 科（Retroviridae）慢病毒屬中的靈長類免疫缺）慢病

33、毒屬中的靈長類免疫缺損病毒亞屬。損病毒亞屬。1983年，法國巴斯德研究所的年，法國巴斯德研究所的Montaginer和美國國家衛(wèi)生研究院癌癥研究所和美國國家衛(wèi)生研究院癌癥研究所Gallo等人首次證實等人首次證實HIV是艾滋病的病因。是艾滋病的病因。現(xiàn)代分子生物學-HIV I是從歐洲和美洲分離的毒株，與猴艾是從歐洲和美洲分離的毒株，與猴艾滋病毒只有約滋病毒只有約45%的相似性，它的致病力的相似性，它的致病力很強，是引起全球艾滋病流行的主要病原。很強，是引起全球艾滋病流行的主要病原。HIV研究主要針對研究主要針對HIV I。HIV II與猴艾滋病毒的相似性高達與猴艾滋病毒的相似性高達75%，其，其

34、毒力較弱，引起艾滋病的病程較長，癥狀毒力較弱，引起艾滋病的病程較長，癥狀較輕，且主要局限于西部非洲。較輕，且主要局限于西部非洲。現(xiàn)代分子生物學-現(xiàn)代分子生物學-9. 2. 1 HIV病毒粒子的形態(tài)結(jié)構(gòu)和傳染病毒粒子的形態(tài)結(jié)構(gòu)和傳染艾滋病病毒粒子是一種直徑約為艾滋病病毒粒子是一種直徑約為100nm的球的球狀病毒，包被著由兩層脂質(zhì)組成的脂膜，這狀病毒，包被著由兩層脂質(zhì)組成的脂膜，這種結(jié)合有許多糖蛋白分子（主要是種結(jié)合有許多糖蛋白分子（主要是gp41和和gp120）的脂質(zhì)源于寄主細胞的外膜。蛋白）的脂質(zhì)源于寄主細胞的外膜。蛋白質(zhì)質(zhì)p24和和p18組成其核心，內(nèi)有基因組組成其核心，內(nèi)有基因組RNA鏈，

35、鏈，鏈上附著有反轉(zhuǎn)錄酶。鏈上附著有反轉(zhuǎn)錄酶。現(xiàn)代分子生物學-HIV依靠血、血制品以及人體分泌的奶液和精依靠血、血制品以及人體分泌的奶液和精液等傳播，主要感染液等傳播，主要感染T淋巴細胞，也感染淋巴細胞，也感染B淋淋巴細胞和單形核細胞等。巴細胞和單形核細胞等。HIV感染形成多核巨細胞，并導(dǎo)致細胞死亡。感染形成多核巨細胞，并導(dǎo)致細胞死亡。HIV病毒可以通過所感染細胞擴散到全身，已病毒可以通過所感染細胞擴散到全身，已在淋巴細胞、腦、胸腺、脾等組織發(fā)現(xiàn)了該病在淋巴細胞、腦、胸腺、脾等組織發(fā)現(xiàn)了該病毒。自然界廣泛存在著突變株。毒。自然界廣泛存在著突變株。現(xiàn)代分子生物學-圖圖9-12 HIV-I9-12

36、HIV-I病毒粒子結(jié)構(gòu)模型圖病毒粒子結(jié)構(gòu)模型圖 現(xiàn)代分子生物學-9. 2. 2 HIV基因組及其編碼的蛋白基因組及其編碼的蛋白1. HIV基因組結(jié)構(gòu)基因組結(jié)構(gòu)HIV基因組由兩條單鏈正鏈基因組由兩條單鏈正鏈RNA組成，每個組成，每個RNA基因組約為基因組約為9.7kb。在。在RNA5端有一帽子端有一帽子結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)（m7G5GmpNp），），3端有多聚端有多聚(A)尾巴。尾巴。由由5末端末端LTR、結(jié)構(gòu)蛋白編碼區(qū)（、結(jié)構(gòu)蛋白編碼區(qū)（gag）、蛋）、蛋白酶編碼區(qū)（白酶編碼區(qū)（pro）、具有多種酶活性的蛋白）、具有多種酶活性的蛋白編碼區(qū)（編碼區(qū)（pol）、外膜蛋白（）、外膜蛋白（env）和）和3未端未

37、端LTR組成。組成。現(xiàn)代分子生物學-HIV IHIV I基因編碼區(qū)有很多重疊，尤其在基因基因編碼區(qū)有很多重疊，尤其在基因組的組的33端。端。HIVHIV基因組中的部分基因如基因組中的部分基因如TatTat和和RevRev是不連續(xù)的，被插入的內(nèi)含子分隔成是不連續(xù)的，被插入的內(nèi)含子分隔成兩個外顯子。兩個外顯子。HIV IHIV I至少有至少有4 4個功能性的剪接個功能性的剪接供體位點供體位點和和6 6個個受體位點受體位點。現(xiàn)代分子生物學-圖圖9-13 HIV-I基因組結(jié)構(gòu)及所編碼的主要蛋白質(zhì)基因組結(jié)構(gòu)及所編碼的主要蛋白質(zhì) 現(xiàn)代分子生物學-2. HIV編碼的蛋白質(zhì)及其主要功能編碼的蛋白質(zhì)及其主要功能

38、 HIV的結(jié)構(gòu)蛋白主要包括的結(jié)構(gòu)蛋白主要包括3個基因。個基因。gag基因編基因編碼病毒的核心蛋白，翻譯時先形成一個碼病毒的核心蛋白，翻譯時先形成一個5.55.510104 4的前體的前體(p55)(p55)，然后在，然后在HIVHIV蛋白酶的作蛋白酶的作用下被切割成用下被切割成p17p17、p24p24、p15p15三個蛋白。三個蛋白。P24P24和和p17p17分別組成分別組成HIVHIV顆粒的外殼（顆粒的外殼（CACA）和內(nèi)膜蛋白）和內(nèi)膜蛋白(MA)(MA)，p15p15進一步被切割成與病毒進一步被切割成與病毒RNARNA結(jié)合的核結(jié)合的核衣殼蛋白衣殼蛋白(NC)p9(NC)p9和和p7p7

39、?，F(xiàn)代分子生物學-PolPol基因編碼病毒復(fù)制所需的酶類包括逆轉(zhuǎn)錄基因編碼病毒復(fù)制所需的酶類包括逆轉(zhuǎn)錄酶酶p66p66、整合酶、整合酶p32p32。從從polpol和和gaggag基因重疊區(qū)內(nèi)起始的一段序列為基因重疊區(qū)內(nèi)起始的一段序列為propro基因，它編碼蛋白酶基因，它編碼蛋白酶p22p22，在切割，在切割HIVHIV蛋白蛋白前體的過程中起作用。前體的過程中起作用。envenv編碼編碼8.88.810104 4的蛋白質(zhì)，經(jīng)糖基化后其相對的蛋白質(zhì)，經(jīng)糖基化后其相對分子質(zhì)量增至分子質(zhì)量增至1.61.610105 5，是，是HIVHIV包膜糖蛋白包膜糖蛋白Gp160Gp160的前體，可進一步被切

40、割成的前體，可進一步被切割成Gp120Gp120和和Gp41Gp41。現(xiàn)代分子生物學-Gp120Gp120是外膜蛋白，感染細胞時可與細胞的是外膜蛋白，感染細胞時可與細胞的CDCD4 4受體蛋白相結(jié)合，并與受體蛋白相結(jié)合，并與G G蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體（GPCRGPCR）家族中的一個跨膜蛋白發(fā)生相互作）家族中的一個跨膜蛋白發(fā)生相互作用。用。Gp41Gp41是跨膜蛋白（是跨膜蛋白（TMTM），嵌入病毒包膜脂質(zhì)），嵌入病毒包膜脂質(zhì)中，對中，對HIVHIV的侵染和致病有非常重要的作用。的侵染和致病有非常重要的作用。現(xiàn)代分子生物學-圖圖9-14 HIV I9-14 HIV I感染小神經(jīng)質(zhì)感染小神經(jīng)質(zhì)

41、細胞和巨噬細細胞和巨噬細胞過程中信號胞過程中信號傳導(dǎo)及與其受傳導(dǎo)及與其受體體CDCD4 4和輔助和輔助受體相互作用受體相互作用示意圖。示意圖?，F(xiàn)代分子生物學-3. HIV膜蛋白主要功能區(qū)膜蛋白主要功能區(qū)（1 1）主要抗原決定簇：包括）主要抗原決定簇：包括V3V3區(qū)（第區(qū)（第301-324301-324位的環(huán)狀肽段）的主抗原決定簇及若干個較弱位的環(huán)狀肽段）的主抗原決定簇及若干個較弱的決定簇，其中有兩個分別位于的決定簇，其中有兩個分別位于Gp41Gp41的的616-616-632632位和位和724-751724-751位。位?，F(xiàn)代分子生物學-（2 2）T T細胞決定簇：兩個輔助性細胞決定簇：兩個

42、輔助性T T細胞決定簇細胞決定簇T2T2和和T1T1分別在分別在105-117105-117位的位的C1C1區(qū)和區(qū)和421-436421-436位的位的C4C4區(qū)，一個主要細胞毒區(qū)，一個主要細胞毒T T細胞決定簇位于第細胞決定簇位于第308-322308-322位。另有位。另有3 3個較弱的細胞毒個較弱的細胞毒T T細胞決定細胞決定簇在簇在Gp41Gp41上。上。現(xiàn)代分子生物學-（3 3）CDCD4 4受體結(jié)合區(qū)：該區(qū)位于受體結(jié)合區(qū)：該區(qū)位于423-427423-427位位（C4C4區(qū)）。在上述功能區(qū)以外的某些氨基酸突區(qū)）。在上述功能區(qū)以外的某些氨基酸突變也能影響變也能影響gp120gp120

43、的功能，說明上述各功能區(qū)的功能，說明上述各功能區(qū)發(fā)揮作用還依賴于整個分子特定的空間構(gòu)象。發(fā)揮作用還依賴于整個分子特定的空間構(gòu)象。現(xiàn)代分子生物學-9.2.3 HIV9.2.3 HIV的復(fù)制的復(fù)制HIVHIV與受體結(jié)合后，病毒核心蛋白和兩條與受體結(jié)合后，病毒核心蛋白和兩條RNARNA鏈進入細胞。反轉(zhuǎn)錄酶以病毒鏈進入細胞。反轉(zhuǎn)錄酶以病毒RNARNA為模板合成為模板合成單鏈單鏈DNADNA，并由宿主細胞，并由宿主細胞DNADNA聚合酶合成雙鏈聚合酶合成雙鏈DNADNA（原病毒原病毒），經(jīng)環(huán)化后進入細胞核并整合），經(jīng)環(huán)化后進入細胞核并整合到染色體上，隨細胞的分裂傳代可長期潛伏。到染色體上，隨細胞的分裂傳

44、代可長期潛伏?，F(xiàn)代分子生物學- 主要過程如下：主要過程如下：原病毒整合到宿主染色體上，無癥狀；原病毒整合到宿主染色體上，無癥狀；原原病毒利用宿主細胞的轉(zhuǎn)錄和合成系統(tǒng)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生病毒利用宿主細胞的轉(zhuǎn)錄和合成系統(tǒng)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生病毒病毒mRNAmRNA，其中一部分編碼病毒蛋白，與基因，其中一部分編碼病毒蛋白，與基因組組RNARNA組裝成新的病毒顆粒，從寄主細胞中釋組裝成新的病毒顆粒，從寄主細胞中釋放出來侵染其它健康細胞；放出來侵染其它健康細胞；寄主細胞瓦解死寄主細胞瓦解死亡。亡。現(xiàn)代分子生物學-圖圖9-15 9-15 HIV-I在人體細胞內(nèi)的復(fù)制和侵染過程示意圖在人體細胞內(nèi)的復(fù)制和侵染過程示意圖 現(xiàn)代分子生物

45、學-HIVHIV的感染及致病機理的感染及致病機理HIVHIV感染人體后大量復(fù)制和擴散，血清中出現(xiàn)感染人體后大量復(fù)制和擴散，血清中出現(xiàn)HIVHIV抗原，從外周血細胞、腦脊液和骨髓細胞抗原，從外周血細胞、腦脊液和骨髓細胞中均能分離出中均能分離出HIV,HIV,是是HIVHIV原發(fā)感染的急性期。原發(fā)感染的急性期。大約大約70%70%以上的原發(fā)感染者在感染后以上的原發(fā)感染者在感染后2-42-4周內(nèi)周內(nèi)出現(xiàn)急性感染癥狀，包括發(fā)熱、咽炎、淋巴出現(xiàn)急性感染癥狀，包括發(fā)熱、咽炎、淋巴結(jié)腫大、關(guān)節(jié)痛、中樞及外周神經(jīng)系統(tǒng)病變、結(jié)腫大、關(guān)節(jié)痛、中樞及外周神經(jīng)系統(tǒng)病變、皮膚斑丘疹、粘膜潰瘍等，持續(xù)皮膚斑丘疹、粘膜潰瘍

46、等，持續(xù)1-21-2周后進入周后進入HIVHIV感染的無癥狀潛伏期。感染的無癥狀潛伏期?，F(xiàn)代分子生物學-無癥狀潛伏期（可長達數(shù)年）。此時無任何無癥狀潛伏期（可長達數(shù)年）。此時無任何臨床癥狀，外周血中臨床癥狀，外周血中HIVHIV抗原含量很低甚至檢抗原含量很低甚至檢測不到。隨感染時間的延長，測不到。隨感染時間的延長，HIVHIV重新開始大重新開始大量復(fù)制并造成免疫系統(tǒng)損傷。臨床上病人感量復(fù)制并造成免疫系統(tǒng)損傷。臨床上病人感染逐步發(fā)展到染逐步發(fā)展到持續(xù)性全身性淋巴腺病持續(xù)性全身性淋巴腺病（PGLPGL）、）、艾滋病相關(guān)綜合癥艾滋病相關(guān)綜合癥（APCAPC）等，直至發(fā)展到艾）等，直至發(fā)展到艾滋病。滋

47、病。現(xiàn)代分子生物學-HIVHIV除在細胞內(nèi)大量繁殖造成細胞死亡外，還除在細胞內(nèi)大量繁殖造成細胞死亡外，還可通過以下幾種途徑導(dǎo)致免疫功能下降：可通過以下幾種途徑導(dǎo)致免疫功能下降：HIVHIV粒子表面的粒子表面的gp120gp120蛋白脫落，與正常細蛋白脫落，與正常細胞膜上胞膜上CDCD4 4受體結(jié)合，使該細胞被免疫系統(tǒng)誤受體結(jié)合，使該細胞被免疫系統(tǒng)誤認為病毒感染細胞而遭殺滅；認為病毒感染細胞而遭殺滅； 因因T T細胞細胞CDCD4 4受體被受體被gp120gp120封閉，影響了其免封閉，影響了其免疫輔助功能；疫輔助功能；現(xiàn)代分子生物學-HIVHIV的的gp120gp120蛋白可刺激機體產(chǎn)生抗蛋白

48、可刺激機體產(chǎn)生抗CDCD4 4結(jié)合結(jié)合部位的特異性抗體，阻斷部位的特異性抗體，阻斷T T細胞功能；細胞功能；帶有病毒包膜蛋白的細胞可與其他細胞融帶有病毒包膜蛋白的細胞可與其他細胞融合形成多核巨細胞而喪失功能。合形成多核巨細胞而喪失功能?，F(xiàn)代分子生物學-9. 2. 4 HIV9. 2. 4 HIV基因表達調(diào)控基因表達調(diào)控HIVHIV的最大特點是含有許多調(diào)控基因，它們編的最大特點是含有許多調(diào)控基因，它們編碼調(diào)控蛋白，在病毒碼調(diào)控蛋白，在病毒RNARNA的轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后加工、的轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后加工、蛋白質(zhì)翻譯、包裝以及病毒顆粒的釋放等各蛋白質(zhì)翻譯、包裝以及病毒顆粒的釋放等各個過程中發(fā)揮重要作用。個過程中發(fā)

49、揮重要作用。除除HIVHIV自身的調(diào)控蛋白外，還有許多寄主細胞自身的調(diào)控蛋白外，還有許多寄主細胞的調(diào)控蛋白也參與這個過程。因此，的調(diào)控蛋白也參與這個過程。因此，HIVHIV復(fù)制復(fù)制的調(diào)控十分復(fù)雜。的調(diào)控十分復(fù)雜?，F(xiàn)代分子生物學-1. LTR序列序列HIV基因組兩端，在基因組兩端，在HIV I與與HIV II及及SIV之間之間的保守性達的保守性達95%以上。以上。LTR 5端含有端含有HIV基因調(diào)控所必需的多個特定基因調(diào)控所必需的多個特定調(diào)控區(qū)（真核類增強子和啟動子單位），現(xiàn)調(diào)控區(qū)（真核類增強子和啟動子單位），現(xiàn)根據(jù)各區(qū)調(diào)控功能的異同分為調(diào)控單位、核根據(jù)各區(qū)調(diào)控功能的異同分為調(diào)控單位、核心單位和

50、反式激活效應(yīng)元件單位，并已在心單位和反式激活效應(yīng)元件單位，并已在LTR中發(fā)現(xiàn)了許多細胞轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點。中發(fā)現(xiàn)了許多細胞轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點。現(xiàn)代分子生物學-圖圖9-16 9-16 HIVHIV基因組基因組LTRLTR區(qū)中的區(qū)中的DNADNA和和RNARNA結(jié)合蛋結(jié)合蛋白的作用位點。白的作用位點。 現(xiàn)代分子生物學-包括：包括：（1）核心調(diào)控元件。該元件從）核心調(diào)控元件。該元件從LTR起始延伸起始延伸到到-78位核苷酸，至少包含位核苷酸，至少包含6個可與細胞轉(zhuǎn)錄調(diào)個可與細胞轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子結(jié)合的區(qū)域。這些轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合部位控因子結(jié)合的區(qū)域。這些轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合部位如下：如下：雞卵蛋白轉(zhuǎn)錄因子（雞卵蛋白轉(zhuǎn)錄

51、因子（COUP-TF），結(jié)合于），結(jié)合于LTR-371334位；位；激活蛋白激活蛋白1（activator protein 1, AP1），結(jié)合），結(jié)合于于LTR的的-347329位；位；現(xiàn)代分子生物學-激活激活T細胞核因子（細胞核因子（NFAT），有兩個結(jié)合位），有兩個結(jié)合位點，分別在點，分別在-292-255位和位和-216-203位；位；上游激活因子上游激活因子(USF)，結(jié)合于，結(jié)合于-173-160位；位；T細胞因子細胞因子-1(TCF-1)，結(jié)合于，結(jié)合于-139124位；位；核因子核因子kB (NF-B)， 結(jié)合于結(jié)合于-10481位。位。除除COUP-TF和和USF對對HIV的

52、轉(zhuǎn)錄起負調(diào)控作用的轉(zhuǎn)錄起負調(diào)控作用外，其余均為正調(diào)控因子。外，其余均為正調(diào)控因子。現(xiàn)代分子生物學-（2 2）核心轉(zhuǎn)錄單位。）核心轉(zhuǎn)錄單位。HIVI LTRHIVI LTR核心轉(zhuǎn)錄單位核心轉(zhuǎn)錄單位的結(jié)構(gòu)與其他病毒或細胞啟動子的轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)構(gòu)與其他病毒或細胞啟動子的轉(zhuǎn)錄起始區(qū)相似，有相似，有TATATATA區(qū)和區(qū)和SP1SP1結(jié)合位點。這些序列對結(jié)合位點。這些序列對轉(zhuǎn)錄的激活具有重要作用，一旦缺失將使轉(zhuǎn)錄的激活具有重要作用，一旦缺失將使LTRLTR失去啟動子活性。失去啟動子活性?，F(xiàn)代分子生物學-核心轉(zhuǎn)錄單位核心轉(zhuǎn)錄單位-78-784646位點的富含位點的富含GCGC區(qū)有區(qū)有3 3個連續(xù)的個連續(xù)的

53、SP1SP1結(jié)合位點結(jié)合位點(SP1(SP1蛋白含有蛋白含有DNADNA結(jié)合結(jié)合結(jié)構(gòu)和兩個富含谷氨酰胺的結(jié)構(gòu)域，可形成二結(jié)構(gòu)和兩個富含谷氨酰胺的結(jié)構(gòu)域，可形成二聚或三聚體聚或三聚體) )。3 3分子分子SP1SP1與與LTRLTR結(jié)合后，由于彼此間以及結(jié)合后，由于彼此間以及SP1SP1與周圍蛋白的相互作用改變了與周圍蛋白的相互作用改變了DNADNA的空間結(jié)構(gòu)，的空間結(jié)構(gòu)，誘導(dǎo)了依賴于誘導(dǎo)了依賴于DNADNA的蛋白激酶對的蛋白激酶對SP1SP1的磷酸化的磷酸化作用，激活作用，激活HIVIHIVI基因轉(zhuǎn)錄?；蜣D(zhuǎn)錄。現(xiàn)代分子生物學-HIVI LTRHIVI LTR的的-28-282424位含有位含

54、有TATATATA元件，其兩元件，其兩側(cè)還有一個側(cè)還有一個CAXXTGCAXXTG的同向重復(fù)序列，該重復(fù)的同向重復(fù)序列，該重復(fù)序列可能是轉(zhuǎn)錄因子螺旋序列可能是轉(zhuǎn)錄因子螺旋- -環(huán)環(huán)- -螺旋螺旋DNADNA結(jié)合蛋結(jié)合蛋白的識別位點。白的識別位點?，F(xiàn)代分子生物學-（3 3）反式激活因子應(yīng)答元件。在）反式激活因子應(yīng)答元件。在HIVHIV基因組基因組+1+1+60+60位的核苷酸序列是反式激活因子位的核苷酸序列是反式激活因子（TatTat）激活）激活HIV I HIV I 轉(zhuǎn)錄所必需的，稱為反式轉(zhuǎn)錄所必需的，稱為反式激活應(yīng)答元件（激活應(yīng)答元件（TARTAR）。該序列存在于）。該序列存在于HIVHIV

55、基基因組因組RNARNA和原病毒和原病毒DNADNA上，是上，是HIV HIV 復(fù)制所不可復(fù)制所不可缺少的重要調(diào)控位點。缺少的重要調(diào)控位點?，F(xiàn)代分子生物學-2. 參與參與HIV復(fù)制的調(diào)控蛋白復(fù)制的調(diào)控蛋白（1）Tat蛋白蛋白是一個轉(zhuǎn)錄激活因子，在是一個轉(zhuǎn)錄激活因子，在HIV I、HIV II和和SIV中高度保守，是病毒復(fù)制所必需的。中高度保守，是病毒復(fù)制所必需的。HIV I的的tat基因與基因與env編碼區(qū)有部分重疊，它含有兩個編碼區(qū)有部分重疊，它含有兩個外顯子，編碼了由外顯子，編碼了由101個氨基酸殘基組成的個氨基酸殘基組成的Tat蛋白。第一個外顯子所編碼的蛋白。第一個外顯子所編碼的67個氨

56、基酸個氨基酸組成的多肽同樣具有反式激活作用。組成的多肽同樣具有反式激活作用?，F(xiàn)代分子生物學-圖圖9-17 9-17 TatTat蛋白的結(jié)構(gòu)示意圖蛋白的結(jié)構(gòu)示意圖 現(xiàn)代分子生物學-Tat蛋白有蛋白有3個功能域：個功能域：與已知轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白激活功能區(qū)結(jié)構(gòu)基本一致與已知轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白激活功能區(qū)結(jié)構(gòu)基本一致的酸性氨基酸區(qū)，與的酸性氨基酸區(qū)，與Tat激活激活HIV I基因表達有基因表達有關(guān)；關(guān)；富含富含Cys區(qū)，有區(qū)，有7個個Cys，與二價金屬離子結(jié)合，與二價金屬離子結(jié)合并形成并形成Tat二聚體。其中有二聚體。其中有6個是維持個是維持Tat活性活性所必需的，替代任意一個均可使所必需的，替代任意一個均可使T

57、at失活但不失活但不影響影響Tat與金屬離子結(jié)合。該肽段能與與金屬離子結(jié)合。該肽段能與3.0104的寄主細胞核蛋白相結(jié)合。的寄主細胞核蛋白相結(jié)合。 現(xiàn)代分子生物學-Tat的第三個功能區(qū)由帶正電的堿性氨基酸殘的第三個功能區(qū)由帶正電的堿性氨基酸殘基構(gòu)成，行使兩個功能：一是基構(gòu)成，行使兩個功能：一是+48+52位的位的GRKKR序列，是核序列，是核-核仁定位信號，可介導(dǎo)核仁定位信號，可介導(dǎo)自身或異種蛋白進入細胞核；二是與自身或異種蛋白進入細胞核；二是與TAR RNA凸出部的特異性結(jié)合，通過凸出部的特異性結(jié)合，通過Tat第第52和第和第53位位Arg殘基與后者的磷酸基團相互作用得以殘基與后者的磷酸基團

58、相互作用得以實現(xiàn)。實現(xiàn)。現(xiàn)代分子生物學-（2）Tat 與與TAR對對HIV復(fù)制的協(xié)同調(diào)控作用復(fù)制的協(xié)同調(diào)控作用實驗表明，實驗表明，Tat和和TAR結(jié)合并不能有效地激活結(jié)合并不能有效地激活HIV基因表達：基因表達：a. TAR序列及完整高級結(jié)構(gòu)的影響。序列及完整高級結(jié)構(gòu)的影響。Tat雖能雖能結(jié)合環(huán)區(qū)有突變的結(jié)合環(huán)區(qū)有突變的TAR蛋白，但此時不能激蛋白，但此時不能激活活HIV的表達。的表達。現(xiàn)代分子生物學-b. 寄主細胞因子協(xié)同作用的影響。寄主細胞因子協(xié)同作用的影響。在不同細胞內(nèi)，在不同細胞內(nèi)，Tat的活性可有上千倍的差異。的活性可有上千倍的差異。Tat與與TBPI結(jié)合形成復(fù)合體而發(fā)揮作用，說明結(jié)

59、合形成復(fù)合體而發(fā)揮作用，說明Tat與與TAR對對HIV復(fù)制的調(diào)控還需寄主細胞編碼復(fù)制的調(diào)控還需寄主細胞編碼蛋白的協(xié)同作用。蛋白的協(xié)同作用?，F(xiàn)代分子生物學-c. 對上游啟動子和增強子的依賴。對上游啟動子和增強子的依賴。Tat-TAR功能的發(fā)揮依賴于其上游的啟動子及功能的發(fā)揮依賴于其上游的啟動子及增強子，當增強子，當TAR遠離上游啟動子時，活性迅速遠離上游啟動子時，活性迅速下降。增強子下降。增強子SP1序列在序列在Tat誘導(dǎo)細胞中對誘導(dǎo)細胞中對HIV轉(zhuǎn)錄的促進作用大于非激活細胞。轉(zhuǎn)錄的促進作用大于非激活細胞。NF-B序列對兩種細胞的作用正好與序列對兩種細胞的作用正好與SP1相反。相反。TATA啟動

60、子序列的改變對未激活細胞影響很啟動子序列的改變對未激活細胞影響很小，卻可降低小，卻可降低HIV在在Tat誘導(dǎo)細胞中的復(fù)制。誘導(dǎo)細胞中的復(fù)制。 現(xiàn)代分子生物學-（3 3）RevRev蛋白。蛋白。revrev基因由兩個外顯子組成，基因由兩個外顯子組成，分別編碼分別編碼2525個氨基酸和個氨基酸和9191個氨基酸的兩個肽個氨基酸的兩個肽段，最終組裝成有段，最終組裝成有116116個氨基酸、相對分子質(zhì)個氨基酸、相對分子質(zhì)量為量為1.91.910104 4的調(diào)控結(jié)構(gòu)蛋白表達活性的的調(diào)控結(jié)構(gòu)蛋白表達活性的RevRev蛋白，是一個重要的反式激活因子，調(diào)控蛋白，是一個重要的反式激活因子，調(diào)控RNARNA剪切和