疾病與健康分子生物學(xué)

疾病與健康分子生物學(xué)第1頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一經(jīng)典單基因病。至今已發(fā)現(xiàn)6，000余種，主要病因是某個基因位點(diǎn)上產(chǎn)生了缺陷等位基因。多基因病。涉及多個基因及調(diào)控這些基因表達(dá)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、精神及神經(jīng)病等，都屬于這一范疇。第2頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一獲得性（acquired）基因病。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“世代遺傳”方式，但基本上是病原微生物基因組與人類基因組相互作用的結(jié)果，都涉及基因結(jié)構(gòu)與表達(dá)模式的改變。

第3頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一第4頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一

癌基因（oncogene）：促進(jìn)細(xì)胞增生，這類基因往往常發(fā)生功能突變。抑癌細(xì)胞（tumorsuppressorgene,TSGs）:

抑制細(xì)胞生長。抑癌基因的活性下降（功能缺失突變）是引起癌變的另一個原因。第5頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一9.1.1反轉(zhuǎn)錄病毒致癌基因Rous在1910年發(fā)現(xiàn)帶有單鏈RNA肉瘤病毒（一種反轉(zhuǎn)錄病毒）的雞肉瘤無細(xì)胞濾液能在雞體內(nèi)誘發(fā)新的肉瘤。第6頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一該病毒基因組為6-9kb，RNA上的基因數(shù)目很少，被包裹在由gag和env兩個基因編碼的蛋白質(zhì)外殼中，其中env基因指導(dǎo)外殼蛋白的合成，gag基因則指導(dǎo)“鞘”蛋白的合成，這些“鞘”蛋白好像“道釘”一樣“箍”在外殼的表面，維持外殼蛋白結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。第7頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一該反轉(zhuǎn)錄酶再以病毒RNA為模板，轉(zhuǎn)錄出單鏈DNA分子，利用宿主DNA聚合酶指導(dǎo)合成第二條DNA鏈，以雙鏈DNA形式整合到宿主細(xì)胞基因組中。被整合的反轉(zhuǎn)錄病毒DNA分子稱為原病毒（provirus），它能指導(dǎo)病毒mRNA的合成，并利用宿主細(xì)胞中的蛋白質(zhì)合成機(jī)器，翻譯生成病毒外殼蛋白等，最后組裝成病毒顆粒。

第8頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一圖9-2反轉(zhuǎn)錄病毒顆粒示意圖

第9頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一DNA病毒包括乙型肝炎病毒、SV40和多瘤病毒、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)錄病毒致癌基因（retrovirusonc）可能是研究最多的病毒基因，它們能使靶細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化。第10頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一反轉(zhuǎn)錄病毒的復(fù)制是由其自身基因組上pol基因編碼的反轉(zhuǎn)錄酶指導(dǎo)完成的。當(dāng)該病毒感染細(xì)胞時(shí)，pol基因就被宿主的RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生polmRNA，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)制和整合所需要的酶類。

第11頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一圖9-3反轉(zhuǎn)錄病毒基因結(jié)構(gòu)示意圖

第12頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一該反轉(zhuǎn)錄酶再以病毒RNA為模板，轉(zhuǎn)錄出與病毒RNA序列互補(bǔ)的單鏈DNA分子，并以此為模板，利用宿主DNA聚合酶指導(dǎo)合成第二條DNA鏈，以雙鏈DNA形式整合到宿主細(xì)胞基因組中。

第13頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一圖9-4反轉(zhuǎn)錄病毒插入引起c-myc基因活化的幾種可能途徑。第14頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一最早研究的致癌基因可能是勞斯氏（Rous）肉瘤病毒中的V-Src基因，編碼被稱為p60Src的蛋白質(zhì)。該蛋白是514個氨基酸的磷酸化蛋白，其C端250個氨基酸是活性區(qū)域，負(fù)責(zé)將磷酸基團(tuán)移到酪氨酸殘基上，可使多個靶蛋白發(fā)生磷酸化而影響其功能，加速細(xì)胞癌變的過程。第15頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一圖9-5勞斯氏肉瘤病毒基因結(jié)構(gòu)及c-Src原癌基因的轉(zhuǎn)變

第16頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一V-onc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onc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(xì)胞原癌基因。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，其作用的靶分子也往往發(fā)生改變。

第17頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一癌基因（oncogene）可分為兩大類：一類是病毒癌基因（viraloncogene，V-onc），編碼病毒癌基因的主要有DNA病毒和RNA病毒。第二類是細(xì)胞轉(zhuǎn)化基因（C-onc），它們能使正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化為腫瘤細(xì)胞，這類基因與病毒癌基因有顯著的序列相似性。第18頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)反轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)化細(xì)胞的能力，可分為：1、急性轉(zhuǎn)化型1）感染動物后，很短時(shí)間（幾天或幾周）就出現(xiàn)實(shí)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，也可位于基因組的3‘端，但不會插入結(jié)構(gòu)基因內(nèi)部。3）具有體外轉(zhuǎn)化細(xì)胞的能力。第19頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一2、非急性轉(zhuǎn)化型。感染寄主后，需要較長時(shí)間（幾個月，幾年或數(shù)十年)才會致癌。第20頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一研究發(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動物或人體之后獲得的細(xì)胞原癌基因。在腫瘤細(xì)胞中，“生長控制點(diǎn)”不起作用，所以瘤細(xì)胞一直處于細(xì)胞周期循環(huán)之中。第21頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一細(xì)胞數(shù)量培養(yǎng)時(shí)間（天）癌細(xì)胞+血清生長因子癌細(xì)胞-血清生長因子正常細(xì)胞-血清生長因子正常細(xì)胞+血清生長因子第22頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一圖9-6上表皮癌的發(fā)生過程示意圖

第23頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一9.1.2原癌基因（細(xì)胞轉(zhuǎn)化基因）產(chǎn)物及分類除病毒感染誘發(fā)細(xì)胞癌變外，許多非病毒因子（如放射性物質(zhì)、化學(xué)試劑亞硝酸、烷化劑等）也能誘導(dǎo)細(xì)胞轉(zhuǎn)化。這些因子沒有把致癌基因或其他致癌的遺傳信息帶入細(xì)胞，而通過某種激活機(jī)制改變了細(xì)胞內(nèi)原有的遺傳信息，使細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化。研究證明，致癌因子導(dǎo)致基因突變。第24頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一圖9-7黃曲霉素（aflatoxin）導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變的分子機(jī)制

第25頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)原癌基因產(chǎn)物在細(xì)胞中的位置，分為3類：1、與膜結(jié)合的蛋白，主要有erbB、neu、fms、mas和Src基因產(chǎn)物；2、可溶性蛋白，包括mos、sis和fps基因產(chǎn)物；3、核蛋白，包括myc、ets、jun和myb等。第26頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)這些蛋白的功能，它們又常被分為6大類，即蛋白激酶類、生長因子類、生長因子受體類，GTP結(jié)合蛋白類、核蛋白類和功能未知類（表9-2）。第27頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一9.1.3原癌基因的表達(dá)調(diào)控原癌基因在正常細(xì)胞中通常以單拷貝形式存在，只有低水平的表達(dá)或根本不表達(dá)。在很多情況下，原癌基因的結(jié)構(gòu)發(fā)生了點(diǎn)突變或插入、重排、缺失及擴(kuò)增等，改變其轉(zhuǎn)錄活性。第28頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一圖9-8細(xì)胞中原癌基因轉(zhuǎn)變?yōu)榘┗虻闹饕緩?/p>

第29頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一1.點(diǎn)突變研究發(fā)現(xiàn)，ras基因編碼了一個分子量為2.1×104癌蛋白（p21），從人類膀胱癌細(xì)胞系T24DNA中克隆的Ha-ras基因能夠誘發(fā)NlH/3T3細(xì)胞轉(zhuǎn)化，而從正常細(xì)胞DNA中克隆的該原癌基因沒有這種功能。第30頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一人類肺癌細(xì)胞系Hs242的轉(zhuǎn)化基因與Ha-ras高度相似，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p21蛋白第61位谷氨酰胺被亮氨酸所替代的一個點(diǎn)突變，進(jìn)而引起蛋白質(zhì)構(gòu)象的改變，使細(xì)胞獲得轉(zhuǎn)化活性。第31頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一圖9-9ras基因的點(diǎn)突變及轉(zhuǎn)化活性分析。第32頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一2.LTR插入。LTR是逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組兩端的長末端重復(fù)序列（longterminalrepeat），含有強(qiáng)啟動子序列，當(dāng)LTR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)控規(guī)律。LTR插入到c-myc5’上游啟動子附近，使c-myc的轉(zhuǎn)錄水平大大增加。第33頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一3.基因重排。正常情況下，c-myc定位于8q24，免疫球蛋白重鏈基因（IgH）定位于14q32，輕鏈λ基因（Igλ）定位于22q12，輕鏈k基因（Igk）定位于2p11，。在Burkitt淋巴瘤中，c-myc易位至IgH、Igk或Igλ的位點(diǎn)，使Ig基因與c-myc相連在一起，Ig基因啟動子使原來不表達(dá)的c-myc高表達(dá)。第34頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一在正常人體細(xì)胞中，非受體型酪氨酸蛋白激酶基因abl位于第9號染色體上，表達(dá)量極低，不會誘發(fā)癌變。在慢性骨髓瘤病人細(xì)胞中，該基因卻被轉(zhuǎn)移到第22號染色體上，與bcr基因相融合，表達(dá)量大為提高。

第35頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一圖9-10abl原癌基因通過選擇性染色體重排轉(zhuǎn)變成細(xì)胞癌基因

第36頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一4.缺失。很多原癌基因5’上游區(qū)存在負(fù)調(diào)控序列，一旦該序列發(fā)生缺失或突變，就喪失抑制基因表達(dá)調(diào)控的能力。如Burkitt淋巴瘤中C-myc可因負(fù)調(diào)控序列的缺失或LTR插入破壞其結(jié)構(gòu)而增強(qiáng)表達(dá)。5.基因擴(kuò)增。使每個細(xì)胞中基因拷貝數(shù)增加，從而直接增加可用的轉(zhuǎn)錄模板。

第37頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一9.1.4基因互作與癌基因表達(dá)1.染色體構(gòu)象對原癌基因表達(dá)的影響。基因表達(dá)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，即基因在染色體上的空間排列和染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)。當(dāng)兩個基因相距太近時(shí)，往往不易形成有利于高效轉(zhuǎn)錄的空間結(jié)構(gòu)。第38頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一基因與基因之間的間隔距離被定義為“基因領(lǐng)域”（geneterritory）。同一DNA鏈上兩個具有相同轉(zhuǎn)錄方向的基因間隔小于一定長度時(shí)，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不能轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄活性顯著降低，產(chǎn)生所謂基因領(lǐng)域效應(yīng)（geneterritorialeffect）。第39頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一正常人c-myc定位于第8號染色體，在其兩側(cè)分別存在強(qiáng)表達(dá)的基因，使c-myc處于兩面受夾擊的地位。在Burkitt淋巴瘤中，由于發(fā)生基因重排，使c-myc基因一側(cè)的強(qiáng)表達(dá)基因消失，從而消除了對c-myc的基因領(lǐng)域效應(yīng)，使后者的轉(zhuǎn)錄活性增強(qiáng)。第40頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一小鼠細(xì)胞中，c-myc的5’上游區(qū)域也存在一個強(qiáng)表達(dá)基因，全長15kb，距c-myc只有3kb。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(yuǎn)，c-myc受基因領(lǐng)域效應(yīng)的影響非常大，表達(dá)受抑制。在小鼠乳腺癌細(xì)胞中，上述間隔距離被顯著拉長，激活c-myc轉(zhuǎn)錄。第41頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一2.原癌基因終產(chǎn)物對基因表達(dá)的影響。癌基因產(chǎn)物通過介質(zhì)傳遞生長刺激信號的部位有3處：①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(xì)胞生長；②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(shí)提供了促進(jìn)細(xì)胞分裂的信號；第42頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一③癌基因產(chǎn)物作用于細(xì)胞內(nèi)生長控制途徑，解除此途徑對外源刺激信號的需求。人血小板衍生生長因子（PDGF）與猴肉瘤病毒（SSV）的V-ras癌基因產(chǎn)物，上皮生長因子（EGF）與Src及V-erb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)化有關(guān)。第43頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一3.

抑癌基因產(chǎn)物對原癌基因的調(diào)控。因?yàn)橐职┗虍a(chǎn)物能夠抑制細(xì)胞的惡性增殖，所以它被認(rèn)為是一種隱性癌基因。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)由于某種原因造成這些基因的表達(dá)受抑制時(shí)，原癌基因就活躍表達(dá)，引起細(xì)胞癌變。第44頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一p53基因，Guardianofthegenome1990年，科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)p53是一個腫瘤抑制基因。缺失該基因時(shí)，患Li-FraumeniSyndrome。此外，病人極易患乳腺癌，腦癌和白血病。第45頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一p53基因在星形細(xì)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(xì)胞中得到的p53基因，其保守序列區(qū)有單一位點(diǎn)的突變，推測可能由于這一突變導(dǎo)致p53基因產(chǎn)物結(jié)構(gòu)與功能的改變，失去抑癌活性。第46頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一磷酸化DNA損傷磷酸化與BRCA2及mRAD51協(xié)同作用，通過同源重組的方式完成雙鏈DNA損傷修復(fù)激活細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制，停止DNA合成，啟動DNA損傷修復(fù)。第47頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一p53基因中最常見的單堿基突變所造成的氨基酸改變.第48頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一第49頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一

p53基因與細(xì)胞癌變a.正常情況下，細(xì)胞分裂與p53基因無關(guān)；b.如果細(xì)胞中ＤＮＡ受損，p53基因被激活，使細(xì)胞受阻于Ｇ１階段直到ＤＮＡ被修復(fù)或啟動細(xì)胞凋亡程序；c.如果細(xì)胞中p53基因的兩個拷貝同時(shí)被破壞，細(xì)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．第50頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一DNA損傷P53含量升高，G1停滯細(xì)胞在DNA修復(fù)后繼續(xù)分裂或者發(fā)生細(xì)胞凋亡(a)(b)第51頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一沒有p53基因沒有G1停滯帶有DNA損傷的細(xì)胞分裂，細(xì)胞的倍性發(fā)生變化DNA損傷有絲分裂失敗,細(xì)胞死亡癌變C第52頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一Rb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G0/G1期的細(xì)胞進(jìn)入S期，從而控制細(xì)胞增殖。正常Rb基因的表達(dá)幾乎可抑制所有培養(yǎng)細(xì)胞的分裂。

第53頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一CDK4/cyclinD復(fù)合物使pRb磷酸化非活性轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子有活性基因表達(dá)，細(xì)胞順利通過一個細(xì)胞周期靶基因第54頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一4.外源信號對原癌基因表達(dá)的影響。細(xì)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(xì)胞后，通過細(xì)胞膜受體系統(tǒng)或其它直接途徑被傳遞至細(xì)胞內(nèi)，再通過多種蛋白激酶的活化，對轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行修飾，然后激活一系列基因轉(zhuǎn)錄。

第55頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一圖9-11許多原癌基因參與細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程

第56頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一香煙食物中的污染物黃曲霉素B1太陽光照射脫氨內(nèi)源生理代謝，如肝臟解毒功能等脫氨第57頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一9.2人免疫缺損病毒——HIV人免疫缺損病毒（HIV），俗稱艾滋病毒（AIDS），誘發(fā)人類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（Retroviridae）慢病毒屬中的靈長類免疫缺損病毒亞屬。1983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Gallo等人首次證實(shí)HIV是艾滋病的病因。第58頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一HIVI是從歐洲和美洲分離的毒株，與猴艾滋病毒只有約45%的相似性，它的致病力很強(qiáng)，是引起全球艾滋病流行的主要病原。HIV研究主要針對HIVI。HIVII與猴艾滋病毒的相似性高達(dá)75%，其毒力較弱，引起艾滋病的病程較長，癥狀較輕，且主要局限于西部非洲。第59頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一第60頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一9.2.1HIV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100nm的球狀病毒，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gp41和gp120）的脂質(zhì)源于寄主細(xì)胞的外膜。蛋白質(zhì)p24和p18組成其核心，內(nèi)有基因組RNA鏈，鏈上附著有反轉(zhuǎn)錄酶。第61頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一HIV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T淋巴細(xì)胞，也感染B淋巴細(xì)胞和單形核細(xì)胞等。HIV感染形成多核巨細(xì)胞，并導(dǎo)致細(xì)胞死亡。HIV病毒可以通過所感染細(xì)胞擴(kuò)散到全身，已在淋巴細(xì)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。第62頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一圖9-12HIV-I病毒粒子結(jié)構(gòu)模型圖

第63頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一9.2.2HIV基因組及其編碼的蛋白1.HIV基因組結(jié)構(gòu)HIV基因組由兩條單鏈正鏈RNA組成，每個RNA基因組約為9.7kb。在RNA5’端有一帽子結(jié)構(gòu)（m7G5’GmpNp），3’端有多聚(A)尾巴。由5’末端LTR、結(jié)構(gòu)蛋白編碼區(qū)（gag）、蛋白酶編碼區(qū)（pro）、具有多種酶活性的蛋白編碼區(qū)（pol）、外膜蛋白（env）和3’未端LTR組成。第64頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一HIVI基因編碼區(qū)有很多重疊，尤其在基因組的3’端。HIV基因組中的部分基因如Tat和Rev是不連續(xù)的，被插入的內(nèi)含子分隔成兩個外顯子。HIVI至少有4個功能性的剪接供體位點(diǎn)和6個受體位點(diǎn)。第65頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一圖9-13HIV-I基因組結(jié)構(gòu)及所編碼的主要蛋白質(zhì)第66頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一2.HIV編碼的蛋白質(zhì)及其主要功能

HIV的結(jié)構(gòu)蛋白主要包括3個基因。gag基因編碼病毒的核心蛋白，翻譯時(shí)先形成一個5.5×104的前體(p55)，然后在HIV蛋白酶的作用下被切割成p17、p24、p15三個蛋白。P24和p17分別組成HIV顆粒的外殼（CA）和內(nèi)膜蛋白(MA)，p15進(jìn)一步被切割成與病毒RNA結(jié)合的核衣殼蛋白(NC)p9和p7。第67頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一Pol基因編碼病毒復(fù)制所需的酶類包括逆轉(zhuǎn)錄酶p66、整合酶p32。從pol和gag基因重疊區(qū)內(nèi)起始的一段序列為pro基因，它編碼蛋白酶p22，在切割HIV蛋白前體的過程中起作用。env編碼8.8×104的蛋白質(zhì)，經(jīng)糖基化后其相對分子質(zhì)量增至1.6×105，是HIV包膜糖蛋白Gp160的前體，可進(jìn)一步被切割成Gp120和Gp41。第68頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一Gp120是外膜蛋白，感染細(xì)胞時(shí)可與細(xì)胞的CD4受體蛋白相結(jié)合，并與G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）家族中的一個跨膜蛋白發(fā)生相互作用。Gp41是跨膜蛋白（TM），嵌入病毒包膜脂質(zhì)中，對HIV的侵染和致病有非常重要的作用。第69頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一圖9-14HIVI感染小神經(jīng)質(zhì)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞過程中信號傳導(dǎo)及與其受體CD4和輔助受體相互作用示意圖。第70頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一3.HIV膜蛋白主要功能區(qū)（1）主要抗原決定簇：包括V3區(qū)（第301-324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Gp41的616-632位和724-751位。第71頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一（2）T細(xì)胞決定簇：兩個輔助性T細(xì)胞決定簇T2和T1分別在105-117位的C1區(qū)和421-436位的C4區(qū)，一個主要細(xì)胞毒T細(xì)胞決定簇位于第308-322位。另有3個較弱的細(xì)胞毒T細(xì)胞決定簇在Gp41上。第72頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一（3）CD4受體結(jié)合區(qū)：該區(qū)位于423-427位（C4區(qū)）。在上述功能區(qū)以外的某些氨基酸突變也能影響gp120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。第73頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一9.2.3HIV的復(fù)制HIV與受體結(jié)合后，病毒核心蛋白和兩條RNA鏈進(jìn)入細(xì)胞。反轉(zhuǎn)錄酶以病毒RNA為模板合成單鏈DNA，并由宿主細(xì)胞DNA聚合酶合成雙鏈DNA（原病毒），經(jīng)環(huán)化后進(jìn)入細(xì)胞核并整合到染色體上，隨細(xì)胞的分裂傳代可長期潛伏。第74頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一

主要過程如下：①原病毒整合到宿主染色體上，無癥狀；②原病毒利用宿主細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄和合成系統(tǒng)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生病毒mRNA，其中一部分編碼病毒蛋白，與基因組RNA組裝成新的病毒顆粒，從寄主細(xì)胞中釋放出來侵染其它健康細(xì)胞；③寄主細(xì)胞瓦解死亡。第75頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一圖9-15HIV-I在人體細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制和侵染過程示意圖

第76頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一HIV的感染及致病機(jī)理HIV感染人體后大量復(fù)制和擴(kuò)散，血清中出現(xiàn)HIV抗原，從外周血細(xì)胞、腦脊液和骨髓細(xì)胞中均能分離出HIV,是HIV原發(fā)感染的急性期。大約70%以上的原發(fā)感染者在感染后2-4周內(nèi)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、皮膚斑丘疹、粘膜潰瘍等，持續(xù)1-2周后進(jìn)入HIV感染的無癥狀潛伏期。第77頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一無癥狀潛伏期（可長達(dá)數(shù)年）。此時(shí)無任何臨床癥狀，外周血中HIV抗原含量很低甚至檢測不到。隨感染時(shí)間的延長，HIV重新開始大量復(fù)制并造成免疫系統(tǒng)損傷。臨床上病人感染逐步發(fā)展到持續(xù)性全身性淋巴腺?。≒GL）、艾滋病相關(guān)綜合癥（APC）等，直至發(fā)展到艾滋病。第78頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一HIV除在細(xì)胞內(nèi)大量繁殖造成細(xì)胞死亡外，還可通過以下幾種途徑導(dǎo)致免疫功能下降：①HIV粒子表面的gp120蛋白脫落，與正常細(xì)胞膜上CD4受體結(jié)合，使該細(xì)胞被免疫系統(tǒng)誤認(rèn)為病毒感染細(xì)胞而遭殺滅；②因T細(xì)胞CD4受體被gp120封閉，影響了其免疫輔助功能；第79頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一③HIV的gp120蛋白可刺激機(jī)體產(chǎn)生抗CD4結(jié)合部位的特異性抗體，阻斷T細(xì)胞功能；④帶有病毒包膜蛋白的細(xì)胞可與其他細(xì)胞融合形成多核巨細(xì)胞而喪失功能。第80頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一9.2.4HIV基因表達(dá)調(diào)控HIV的最大特點(diǎn)是含有許多調(diào)控基因，它們編碼調(diào)控蛋白，在病毒RNA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個過程中發(fā)揮重要作用。除HIV自身的調(diào)控蛋白外，還有許多寄主細(xì)胞的調(diào)控蛋白也參與這個過程。因此，HIV復(fù)制的調(diào)控十分復(fù)雜。第81頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一1.LTR序列HIV基因組兩端，在HIVI與HIVII及SIV之間的保守性達(dá)95%以上。LTR5’端含有HIV基因調(diào)控所必需的多個特定調(diào)控區(qū)（真核類增強(qiáng)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(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)。第82頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一圖9-16HIV基因組LTR區(qū)中的DNA和RNA結(jié)合蛋白的作用位點(diǎn)。

第83頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一包括：（1）核心調(diào)控元件。該元件從LTR起始延伸到-78位核苷酸，至少包含6個可與細(xì)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)合部位如下：雞卵蛋白轉(zhuǎn)錄因子（COUP-TF），結(jié)合于LTR-371～－334位；激活蛋白1（activatorprotein1,AP1），結(jié)合于LTR的-347～－329位；第84頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一激活T細(xì)胞核因子（NFAT），有兩個結(jié)合位點(diǎn)，分別在-292~-255位和-216～-203位；上游激活因子(USF)，結(jié)合于-173～-160位；T細(xì)胞因子-1α(TCF-1α)，結(jié)合于-139～－124位；核因子kB(NF-кB)，結(jié)合于-104～－81位。除COUP-TF和USF對HIV的轉(zhuǎn)錄起負(fù)調(diào)控作用外，其余均為正調(diào)控因子。第85頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一（2）核心轉(zhuǎn)錄單位。HIVILTR核心轉(zhuǎn)錄單位的結(jié)構(gòu)與其他病毒或細(xì)胞啟動子的轉(zhuǎn)錄起始區(qū)相似，有TATA區(qū)和SP1結(jié)合位點(diǎn)。這些序列對轉(zhuǎn)錄的激活具有重要作用，一旦缺失將使LTR失去啟動子活性。第86頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一核心轉(zhuǎn)錄單位-78～－46位點(diǎn)的富含GC區(qū)有3個連續(xù)的SP1結(jié)合位點(diǎn)(SP1蛋白含有DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)和兩個富含谷氨酰胺的結(jié)構(gòu)域，可形成二聚或三聚體)。3分子SP1與LTR結(jié)合后，由于彼此間以及SP1與周圍蛋白的相互作用改變了DNA的空間結(jié)構(gòu)，誘導(dǎo)了依賴于DNA的蛋白激酶對SP1的磷酸化作用，激活HIVI基因轉(zhuǎn)錄。第87頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一HIVILTR的-28～－24位含有TATA元件，其兩側(cè)還有一個CAXXTG的同向重復(fù)序列，該重復(fù)序列可能是轉(zhuǎn)錄因子螺旋-環(huán)-螺旋DNA結(jié)合蛋白的識別位點(diǎn)。第88頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一（3）反式激活因子應(yīng)答元件。在HIV基因組+1～+60位的核苷酸序列是反式激活因子（Tat）激活HIVI轉(zhuǎn)錄所必需的，稱為反式激活應(yīng)答元件（TAR）。該序列存在于HIV基因組RNA和原病毒DNA上，是HIV復(fù)制所不可缺少的重要調(diào)控位點(diǎn)。第89頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一2.參與HIV復(fù)制的調(diào)控蛋白（1）Tat蛋白是一個轉(zhuǎn)錄激活因子，在HIVI、HIVII和SIV中高度保守，是病毒復(fù)制所必需的。HIVI的tat基因與env編碼區(qū)有部分重疊，它含有兩個外顯子，編碼了由101個氨基酸殘基組成的Tat蛋白。第一個外顯子所編碼的67個氨基酸組成的多肽同樣具有反式激活作用。第90頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一圖9-17Tat蛋白的結(jié)構(gòu)示意圖

第91頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一Tat蛋白有3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)基本一致的酸性氨基酸區(qū)，與Tat激活HIVI基因表達(dá)有關(guān)；富含Cys區(qū)，有7個Cys，與二價(jià)金屬離子結(jié)合并形成Tat二聚體。其中有6個是維持Tat活性所必需的，替代任意一個均可使Tat失活但不影響Tat與金屬離子結(jié)合。該肽段能與3.0×104的寄主細(xì)胞核蛋白相結(jié)合。第92頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一Tat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+48～+52位的GRKKR序列，是核-核仁定位信號，可介導(dǎo)自身或異種蛋白進(jìn)入細(xì)胞核；二是與TARRNA凸出部的特異性結(jié)合，通過Tat第52和第53位Arg殘基與后者的磷酸基團(tuán)相互作用得以實(shí)現(xiàn)。第93頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一（2）Tat與TAR對HIV復(fù)制的協(xié)同調(diào)控作用實(shí)驗(yàn)表明，Tat和TAR結(jié)合并不能有效地激活HIV基因表達(dá)：a.TAR序列及完整高級結(jié)構(gòu)的影響。Tat雖能結(jié)合環(huán)區(qū)有突變的TAR蛋白，但此時(shí)不能激活HIV的表達(dá)。第94頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一b.寄主細(xì)胞因子協(xié)同作用的影響。在不同細(xì)胞內(nèi)，Tat的活性可有上千倍的差異。Tat與TBPI結(jié)合形成復(fù)合體而發(fā)揮作用，說明Tat與TAR對HIV復(fù)制的調(diào)控還需寄主細(xì)胞編碼蛋白的協(xié)同作用。第95頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一c.對上游啟動子和增強(qiáng)子的依賴。Tat-TAR功能的發(fā)揮依賴于其上游的啟動子及增強(qiáng)子，當(dāng)TAR遠(yuǎn)離上游啟動子時(shí)，活性迅速下降。增強(qiáng)子SP1序列在Tat誘導(dǎo)細(xì)胞中對HIV轉(zhuǎn)錄的促進(jìn)作用大于非激活細(xì)胞。NF-кB序列對兩種細(xì)胞的作用正好與SP1相反。TATA啟動子序列的改變對未激活細(xì)胞影響很小，卻可降低HIV在Tat誘導(dǎo)細(xì)胞中的復(fù)制。

第96頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一（3）Rev蛋白。rev基因由兩個外顯子組成，分別編碼25個氨基酸和91個氨基酸的兩個肽段，最終組裝成有116個氨基酸、相對分子質(zhì)量為1.9×104的調(diào)控結(jié)構(gòu)蛋白表達(dá)活性的Rev蛋白，是一個重要的反式激活因子，調(diào)控RNA剪切和運(yùn)輸，與RRE結(jié)合增加env的翻譯。對HIV的許多調(diào)控蛋白編碼基因有負(fù)調(diào)控作用，對其結(jié)構(gòu)蛋白基因有正調(diào)控作用。第97頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一圖9-18Rev蛋白的結(jié)構(gòu)示意圖

第98頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一Rev蛋白通過與env和gag/polmRNA上的一段234個核苷酸的Rev效應(yīng)元件實(shí)現(xiàn)其功能，具有HIVI特異性。能增加含有Rev效應(yīng)原件RNA的穩(wěn)定性，促進(jìn)它們向細(xì)胞質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)，并通過阻礙剪接子的組裝抑制RNA的編輯，增加這些mRNA的翻譯，促進(jìn)HIV基因表達(dá)由早期（轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白mRNA）向晚期（轉(zhuǎn)錄HIV結(jié)構(gòu)蛋白mRNA）的轉(zhuǎn)變。第99頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一Rev蛋白和RRE（RevResponseElement）的結(jié)合是通過Rev蛋白中富含堿性氨基酸的一段14肽（EGTRQARNRRRRWR）與RRE二級結(jié)構(gòu)IIB莖區(qū)特異性結(jié)合實(shí)現(xiàn)的。Rev是核蛋白，帶有核定位信號。第100頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一圖9-19

Rev蛋白與REE區(qū)的結(jié)合。第101頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一第一個Rev與RRE的結(jié)合有助于其他Rev蛋白的結(jié)合，這些蛋白不是結(jié)合在RRE的特異位點(diǎn)上，而是直接結(jié)合到第一個Rev蛋白上，形成多聚體。寄主細(xì)胞蛋白可結(jié)合到Rev蛋白近C端的功能區(qū)，協(xié)助加工和轉(zhuǎn)運(yùn)HIVmRNA。

第102頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一（4）Nef蛋白。是負(fù)調(diào)控因子和磷酸化蛋白，相對分子質(zhì)量為2.7×104，不是HIV復(fù)制所必需的，但抑制由HIVLTR特異性轉(zhuǎn)錄的HIVI前病毒基因的表達(dá)。第103頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一烷基化后定位于細(xì)胞膜上的Nef蛋白比未烷基化并彌散于細(xì)胞核及細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的Nef蛋白抑制HIVI基因表達(dá)的效率高10倍，推測Nef可能是通過膜細(xì)胞信使分子獲得對HIVLTR的調(diào)控作用。第104頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一（5）Vpr蛋白。又稱病毒R蛋白，由96個氨基酸組成，存在于病毒顆粒中但不是HIV復(fù)制所必需的。含有vpr基因的HIV毒株與無vpr基因的毒株相比，前者在細(xì)胞中生長較快，引發(fā)細(xì)胞病變也較強(qiáng)。Vpr蛋白可作用于HIVI的LTR區(qū)，提高HIV復(fù)制速度2-3倍，說明Vpr在病毒早期侵染中有作用。第105頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一（6）Vpu蛋白。HIVI特有的膜定位蛋白，編碼由81個氨基酸組成的磷酸化蛋白，稱為病毒U蛋白。Vpu蛋白的翻譯受Rev調(diào)控。HIV復(fù)制時(shí)并不需要vpu基因表達(dá)，但若缺失該基因，感染性病毒粒子的產(chǎn)量降低5-10倍，并減少病毒顆粒在細(xì)胞膜上的釋放。推測該蛋白有利于HIVI病毒粒子的組裝、成熟和釋放，有助于gp160/CD4復(fù)合體的解聚。第106頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一（7）Vif蛋白。是相對分子質(zhì)量為2.3×104的病毒感染性因子，為HIVI侵染所必需。缺失vif基因的HIVI雖仍在細(xì)胞內(nèi)正常復(fù)制并產(chǎn)生病毒粒子，但其侵染性不及野生HIVI病毒粒子的1/1000。Vif蛋白是病毒在巨噬細(xì)胞擴(kuò)散所必須的。第107頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一HIV基因組不到10kb，起調(diào)控作用序列不超過其因組總長度的1/10，但是它的調(diào)控卻非常復(fù)雜。病毒編碼的調(diào)控因子以及宿主細(xì)胞調(diào)控因子之間，調(diào)控因子與順式元件之間的相互作用保持了HIV基因表達(dá)的動態(tài)平衡。第108頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一9-20Tat、Rev和Nef對HIV基因表達(dá)的影響分析

第109頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一9.2.5HIV的感染及致病機(jī)理HIV感染人體后立即復(fù)制和擴(kuò)散，血清中出現(xiàn)HIV抗原，外周血細(xì)胞、腦脊液和骨髓細(xì)胞中均能分離出HIV,是HIV原發(fā)感染的急性期。70%以上的原發(fā)感染者在感染后2-4周內(nèi)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、皮膚斑丘疹、粘膜潰瘍等，持續(xù)1-2周后進(jìn)入HIV感染的無癥狀潛伏期。第110頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一無癥狀潛伏期（可長達(dá)數(shù)年）。此時(shí)無任何臨床癥狀，外周血中HIV抗原含量很低甚至檢測不到。隨感染時(shí)間的延長，HIV重新開始大量復(fù)制并造成免疫系統(tǒng)損傷。臨床上病人感染逐步發(fā)展到持續(xù)性全身性淋巴腺?。≒GL）、艾滋病相關(guān)綜合癥（APC）等，直至發(fā)展到艾滋病。第111頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一HIV除在細(xì)胞內(nèi)大量繁殖造成細(xì)胞死亡外，還可通過以下幾種途徑導(dǎo)致免疫功能下降：①HIV粒子表面的gp120蛋白脫落，與正常細(xì)胞膜上CD4受體結(jié)合，使該細(xì)胞被免疫系統(tǒng)誤認(rèn)為病毒感染細(xì)胞而遭殺滅；②因T細(xì)胞CD4受體被gp120封閉，影響了其免疫輔助功能；第112頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一③HIV的gp120蛋白可刺激機(jī)體產(chǎn)生抗CD4結(jié)合部位的特異性抗體，阻斷T細(xì)胞功能；④帶有病毒包膜蛋白的細(xì)胞可與其他細(xì)胞融合形成多核巨細(xì)胞而喪失功能。第113頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一9.2.6艾滋病的治療及預(yù)防迄今為止仍無任何藥物可以完全抑制HIV在感染者體內(nèi)的增殖并徹底治愈艾滋病。目前主要用核苷酸型和非核苷酸型反轉(zhuǎn)錄酶抑制來進(jìn)行治療。第114頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一第115頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一（a）核苷酸型反轉(zhuǎn)錄酶抑制劑。由于它在結(jié)構(gòu)上與脫氧核苷酸的相似性，摻入后使病毒DNA的合成不能進(jìn)行。（b）非核苷酸型反轉(zhuǎn)錄酶抑制劑。與反轉(zhuǎn)錄酶相結(jié)合，通過限制該酶的移動性而影響它的活性。第116頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一9.3乙型肝炎病毒——HBV病毒性肝炎是嚴(yán)重威脅人類健康的世界性傳染病，引起肝炎的病毒通稱肝炎病毒（hepatitisvirus）。目前已經(jīng)知道的至少有甲肝病毒（HAV）、乙肝病毒（HBV）、丙肝病毒（HCV）、丁肝病毒（HDV）和戊肝病毒（HEV）等5種病毒。第117頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一甲肝病毒屬小RNA病毒科，乙肝病毒屬嗜肝病毒科，丙肝病毒與黃熱病毒和瘟病毒相似，為RNA病毒。丁肝病毒基因組由單鏈環(huán)狀RNA分子組成，其外殼能識別乙肝病毒的表面抗原，是一種與乙肝有關(guān)的缺陷型病毒，需要有HBV的輔助才能復(fù)制增殖。戊肝病毒基因組為單鏈正鏈有多聚(A)RNA，球形無包膜。

第118頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一9.3.1肝炎病毒的分類及病毒粒子結(jié)構(gòu)1986年，國際病毒命名委員會正式將乙肝病毒定為嗜肝DNA病毒科成員，1990年又將該科病毒分為正嗜肝病毒屬和禽嗜肝病毒屬，乙肝病毒是正嗜肝病毒屬成員。第119頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一HBV完整粒子的直徑為42nm，由外膜和核殼組成，有很強(qiáng)的感染性。其外膜由病毒的表面抗原、多糖和脂質(zhì)構(gòu)成；核殼直徑27nm，由病毒的核心抗原組成，并含有病毒的基因組DNA、反轉(zhuǎn)錄酶和DNA結(jié)合蛋白等。

第120頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一圖9-22HBV病毒粒子模型圖

第121頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一9.3.2乙肝病毒基因組及其所編碼的主要蛋白1、基因組結(jié)構(gòu)乙肝病毒的基因組是有部分單鏈區(qū)的環(huán)狀雙鏈DNA分子，兩條單鏈長度不同。長鏈L（3.2kb）為負(fù)鏈，而短鏈S為正鏈，長度不確定，約為負(fù)鏈的50%-80%?；蚪M依靠正鏈5’端約240bp的粘性末端與負(fù)鏈缺口部位的互補(bǔ)維持環(huán)狀結(jié)構(gòu)。第122頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一在兩條鏈的互補(bǔ)區(qū)兩側(cè)各有一個11堿基的直接重復(fù)序列（5’TTCAC-CTCTGC-3’），分別開始于第1842和1590核苷酸處，稱為DR1和DR2。圖9-23HBV基因組結(jié)構(gòu)（ayw株）。第123頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一第124頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一自1979年第一次克隆和測定HBVayw亞型全基因組序列以來，已有20多個不同HBV基因組被測定。不同亞型中核苷酸水平的變異約為10%左右。同亞型中變異約為2%，最高達(dá)12%。HBV基因組的多態(tài)性是該病毒高變異率的分子基礎(chǔ)，其生物學(xué)意義是近年來HBV研究中的熱點(diǎn)之一。第125頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一2、HBV轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物HBV基因組結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是功能單位非常密集，基因組高度壓縮，編碼區(qū)重復(fù)利用，被稱之為經(jīng)濟(jì)型基因組。它的核酸序列全部是蛋白編碼區(qū)。HBV在感染過程中分別產(chǎn)生3.5kb、2.4kb、2.1kb、0.8kb4種轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物有多聚(A)尾巴。第126頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一3.5kb和2.1kb轉(zhuǎn)錄物由L鏈而來，2.4kb和0.8kb轉(zhuǎn)錄物由S鏈轉(zhuǎn)錄。3.5kbmRNA編碼核心蛋白，其3’末端與2.1kbmRNA的3’末端相同，比HBV基因組L鏈的全長還多200bp以上，推測它的末端部分可能來自共價(jià)閉合的雙鏈區(qū)。第127頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一2.4kbmRNA編碼S蛋白，2.1kbmRNA編碼原S1和S2蛋白，而0.8kbmRNA編碼X蛋白。上述4種轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物在病毒感染的細(xì)胞中相對含量有明顯差異，其中3.5kb和2.1kbmRNA的轉(zhuǎn)錄量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于2.4kb和0.8kbmRNA。

第128頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一3、HBV基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控（1）順式作用元件。HBV的4種轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物雖然有不同的5’末端，但都利用同一終止信號和多聚(A)位點(diǎn)。C啟動子調(diào)控3.5kbmRNA的轉(zhuǎn)錄起始，在1705-1805位核苷酸處。其下游還發(fā)現(xiàn)一個有啟動子功能的區(qū)域，不同的3.5kbmRNA可由不同的啟動子控制。啟動子上存在類似TATA的序列。第129頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一SP1啟動子位于-89～－77核苷酸處，調(diào)控2.4kbmRNA的轉(zhuǎn)錄起始。含有典型的TATA序列以及與該序列相距45個堿基的肝細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子HNF1結(jié)合位點(diǎn)。HNF1的結(jié)合是SP1啟動子在分化的肝癌細(xì)胞株中高水平轉(zhuǎn)錄的必要條件。第130頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一SP2啟動子調(diào)控2.1kbmRNA的轉(zhuǎn)錄起始，在轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游200個核苷酸內(nèi)，有A-G7個區(qū)，通過結(jié)合特異性調(diào)控蛋白影響轉(zhuǎn)錄水平。A-C區(qū)在最遠(yuǎn)端（-168～－68位），若同時(shí)缺失，2.1kbmRNA轉(zhuǎn)錄下降到30%以下。D區(qū)位于-69～-49處，是必需元件。近端的E-G個區(qū)位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游45個核苷酸內(nèi)。第131頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一F為負(fù)調(diào)控區(qū)，E區(qū)能抑制F區(qū)的負(fù)調(diào)控作用并與G區(qū)功能互補(bǔ)。B-F4個區(qū)可與相同或相似的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，若將外源表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子SP1與病毒DNA進(jìn)行共轉(zhuǎn)染，可起始HBV基因轉(zhuǎn)錄。有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，純化的SP1可以直接與B、D和F區(qū)結(jié)合。X啟動子位于-24～-124核苷酸處，調(diào)控0.8kbmRNA轉(zhuǎn)錄過程。第132頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一（2）增強(qiáng)子。HBVDNA中存在兩個激活HBV啟動子轉(zhuǎn)錄的增強(qiáng)子區(qū)域。增強(qiáng)子I位于表面抗原基因的3’端，X基因的5’端，與X啟動子相重疊。該增強(qiáng)子在肝細(xì)胞中對啟動子的增強(qiáng)活性是非肝細(xì)胞的10-20倍，暗示它具有細(xì)胞特異性?？赡苁荋BV病毒嗜肝性的基礎(chǔ)。第133頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一增強(qiáng)子I序列中有多種細(xì)胞反式作用因子結(jié)合位點(diǎn)，NF-la、NF-lb、NF-lc、AP1、C/EBP、EP以及X蛋白等都可以與增強(qiáng)子I相結(jié)合。根據(jù)主要的核蛋白結(jié)合位點(diǎn)，增強(qiáng)子I被分為2C、EP、E和NF-I4個區(qū)段。前兩者為基礎(chǔ)增強(qiáng)子。若在基礎(chǔ)增強(qiáng)子上加E和NF-1結(jié)合區(qū)，該啟動子活性可提高10倍以上。第134頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一增強(qiáng)子II位于增強(qiáng)子I下游600堿基處，長148堿基對，根據(jù)其與主要核蛋白的結(jié)合位點(diǎn)分為A、B兩個區(qū)。A區(qū)為60堿基對，是正調(diào)控元件。單獨(dú)存在時(shí)無增強(qiáng)子活性，必須與B區(qū)協(xié)同作用。B區(qū)有88個堿基對，是增強(qiáng)子II的基本單位，單獨(dú)具有增強(qiáng)子II活性的60%-70%。第135頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一（3）反式作用因子。研究發(fā)現(xiàn)，X蛋白不僅能激活HBV自身啟動子如C、SP1、SP2和X以及HBV增強(qiáng)子I，還可以激活多種異源啟動子和增強(qiáng)子，如β-干擾素、HIVI、SV40早期啟動子以及一些細(xì)胞因子如I型MHC等的表達(dá)。X蛋白雖然具有轉(zhuǎn)錄水平上的反式激活作用，但尚未發(fā)現(xiàn)它有DNA結(jié)合能力，暗示X蛋白必須通過其它蛋白因子起作用。第136頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一分析X蛋白對HBV的作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，增強(qiáng)子I的E元件十分重要，所以將這個由26堿基的元件命名為X應(yīng)答元件（X-responsiveelement,XRE）。X蛋白與相關(guān)細(xì)胞因子結(jié)合后，在靶序列上發(fā)揮作用。XRE有NF-кB、AP1、AP2及CREB類似物的結(jié)合序列。X蛋白本身具有絲氨酸/蘇氨酸激酶活性。第137頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一4、HBV的編碼區(qū)及其產(chǎn)物（1）S編碼區(qū)。S編碼區(qū)編碼乙肝表面抗原蛋白，分別編碼由226個氨基酸殘基的表面抗原主蛋白（SHBS）、108-115個氨基酸的原S1蛋白和55個氨基酸組成的原S2蛋白3部分組成。S蛋白和原S2蛋白組合在一起被稱為中蛋白（MHBS），S蛋白和原S1、原S2蛋白組合在一起時(shí)被稱為大蛋白（LHBS）。第138頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一SHBS是病毒外殼蛋白和22nm顆粒表面抗原的主要成分，占病毒蛋白的70%-90%，中蛋白和大蛋白則暴露于病毒顆粒表面。表面抗原有很強(qiáng)的免疫原性，是乙肝疫苗的主要成分。第139頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一（2）P編碼區(qū)。長2532堿基，約占全基因組3/4以上，是最長的編碼區(qū)，包含全部S編碼區(qū)并與C和X編碼區(qū)部分重疊。P編碼區(qū)由3個功能區(qū)和一個間隔區(qū)構(gòu)成，分別為末端蛋白（又稱引物酶）、間隔區(qū)、反轉(zhuǎn)錄酶/DNA聚合酶及RNaseH。末端蛋白是病毒反轉(zhuǎn)錄時(shí)的引物。P編碼區(qū)可能先翻譯成9.5×105多肽，然后加工成較小的功能型多肽。第140頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一（3）C編碼區(qū)。該區(qū)長639堿基，翻譯產(chǎn)物為病毒核心抗原（HBcAg）。其原初翻譯產(chǎn)物是前核心蛋白，切除N端19肽和富含精氨酸的C末端后，成為E抗原（HBeAg），分子量為2.2×104蛋白，是核衣殼上唯一的結(jié)構(gòu)蛋白。HBeAg是分泌型蛋白，可在血清中檢測到。第141頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一（4）X編碼區(qū)。是最小的編碼區(qū)，編碼X蛋白，覆蓋了負(fù)鏈的缺口部位，雖然長度不等，但主要產(chǎn)物由154個氨基酸殘基組成。X蛋白具有反式調(diào)控作用，能激活多個同源或異源啟動子或增強(qiáng)子，與肝癌的發(fā)生相關(guān)。第142頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一9.3.3HBV的復(fù)制乙肝病毒基因組雖為雙鏈DNA，卻通過反轉(zhuǎn)錄途徑復(fù)制。感染宿主后，首先脫掉外殼進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，基因組DNA進(jìn)入細(xì)胞核，經(jīng)DNA聚合酶修復(fù)正鏈缺失部分，形成共價(jià)閉環(huán)狀雙鏈DNA作為轉(zhuǎn)錄模板。該環(huán)狀DNA在感染細(xì)胞核中大量擴(kuò)增。第143頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一圖9-24HBV基因組復(fù)制模型圖。第144頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一其次，HBV基因組在宿主RNA聚合酶作用下開始轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生各種mRNA，3.5kb產(chǎn)物為前基因組RNA，其5’端自DR1處開始，自5’向3’延伸，經(jīng)過DR2后繼續(xù)合成至DR1，最后終止于DR1后85堿基處的TATAAA序列，全長比病毒DNA多130-270個堿基。第145頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一第三步，部分RNA被包裝到核心顆粒中并進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄。以與母本負(fù)鏈DNA5’端相連接的末端蛋白為引物，在反轉(zhuǎn)錄酶作用下，自DR1處開始反轉(zhuǎn)錄合成負(fù)鏈DNA。cDNA合成后，由RNaseH將模板（前基因組RNA）降解，但5’端從帽子結(jié)構(gòu)到DR1不被降解區(qū)域作為正鏈合成時(shí)的引物。第146頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一第四步，在DNA聚合酶作用下自DR1處開始合成正鏈，經(jīng)跳躍傳位、又稱“引物易位”至DR2。因此，正鏈5’端覆蓋了負(fù)鏈的缺口，維持了雙鏈DNA的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。由于病毒復(fù)制增殖過程中不少酶與細(xì)胞因子來自宿主細(xì)胞，病毒的復(fù)制增殖過程也是干擾細(xì)胞正常代謝的致病過程。第147頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一圖9-25HBV基因組的復(fù)制過程。第148頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一9．4人禽流感的分子機(jī)制人禽流感(HumanAvianInfluenza,HAI)是人感染AIV（AvianInfluenzaVirus）后引起的以呼吸道癥狀為主的臨床綜合癥，其病原為正粘病毒科流感病毒A型流感病毒。第149頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一禽流行性感冒(Avianinfluenza，AI)簡稱禽流感，又名真雞瘟（Fowlplague）、歐洲雞瘟、雞疫等，是由A型流感病毒引起的從呼吸系統(tǒng)病變到全身敗血癥的一種高度急性傳染病。禽流感病毒是人流感病毒株形成的最龐大的基因庫，它還能直接使人發(fā)病，已成為人類公共衛(wèi)生事業(yè)面臨的重大危害之一。第150頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一9．4．1人禽流感病毒特點(diǎn)及分型正粘病毒分為三個屬，即AB型感病毒屬，C型流感病毒屬和類托高土病毒屬（Thogotolikeviruses）。病毒顆粒約為80～120nm,典型的病毒粒子呈球狀，基因組為多個負(fù)鏈RNA片段組成。AIV屬A型流感病毒，是正粘病毒屬中唯一感染禽類的病毒。第151頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一一般按病毒粒子表面對紅細(xì)胞有凝集性的血凝素(hemagglutnin，HA)及能將吸附在細(xì)胞表面的病毒子解脫下來的神經(jīng)氨酸酶類(neuraminidase，NA)糖蛋白對禽流感病毒分為16個H亞型和9個N亞型，再分為上百個血清亞型。導(dǎo)致禽流感暴發(fā)的主要是以H5、H7為代表的高致病性禽流感(HPAI)和以H9亞型為代表的低致病性禽流感(LPAI)毒株。

第152頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一第153頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一9．4．2禽流感病毒進(jìn)入細(xì)胞及轉(zhuǎn)錄與復(fù)制H5N1禽流感病毒通過HA蛋白上的凝集素位點(diǎn)與細(xì)胞表面含神經(jīng)氨酸酶的糖蛋白受體結(jié)合，通過受體介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞。第154頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)錄時(shí)，病毒核酸內(nèi)切酶將宿主細(xì)胞mRNA5’端的帽子結(jié)構(gòu)切下作為病毒RNA聚合酶的引物，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生6個單順反子的mRNA，并翻譯成HA、NA、NP和三種聚合酶(PB1、PB2和PA)。NS和M基因的mRNA拼接后，每個產(chǎn)生兩個mRNA，依不同閱讀框架（ORF）翻譯產(chǎn)生NS1、NS2以及M1、M2蛋白（表9-8）。第155頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一NA是病毒核衣殼的主要成分，MA是主要結(jié)構(gòu)蛋白，存在于病毒囊膜內(nèi)側(cè)。PB1，PB2和PA是病毒復(fù)制酶的三個主要組分。NS1和NS2為非結(jié)構(gòu)蛋白，在病毒復(fù)制早期起作用，NS1調(diào)節(jié)病毒RNA的合成、PremRNA的運(yùn)輸、剪切及mRNA的翻譯過程。NS2蛋白與M1蛋白相互作用,參與病毒復(fù)制周期的調(diào)控。第156頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一圖9－27流感病毒A株進(jìn)入宿主細(xì)胞及其復(fù)制過程圖示

第157頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一9．4．3禽流感病毒感染人類的機(jī)制禽流感導(dǎo)致人類流感，目前主要有豬作為中間宿主的混合器假說和禽流感病毒直接感染人（即人本身充當(dāng)混合器）兩種假說。禽流感病毒跨越種屬間的屏障從家禽直接感染人與其基因組的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。該病毒基因組為分多個片段，極易發(fā)生基因交換、重組和變異，導(dǎo)致感染宿主和致病性改變。第158頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一1、HA受體結(jié)合位點(diǎn)突變導(dǎo)致禽流感病毒感染人類細(xì)胞HA是流感病毒表面主要糖蛋白，在感染過程中起關(guān)鍵作用。HA結(jié)合受體位點(diǎn)的第226位氨基酸與禽流感病毒的宿主細(xì)胞結(jié)合能力有關(guān)。若該位點(diǎn)氨基酸殘基為谷氨酰胺，表現(xiàn)為SAa22,3Gal受體（禽類呼吸道上皮細(xì)胞表面受體）結(jié)合特性；第159頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一若該位點(diǎn)為亮氨酸，則表現(xiàn)為SAa22,6Gal受體（人呼吸道上皮細(xì)胞表面受體）結(jié)合特性；若該位點(diǎn)為甲硫氨酸，對SAa22,3Gal和SAa22,6Gal具有相同的結(jié)合能力。第160頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一1997年香港禽流感H5N1病毒就是因?yàn)榈?26位氨基酸由谷氨酰胺突變?yōu)榧琢虬彼?，?dǎo)致禽流感病毒直接感染人細(xì)胞。對H5及H7亞型高致病力毒株序列分析表明，高致病力毒株的HA在裂解位點(diǎn)附近有多個堿性氨基酸殘基，易被宿主蛋白酶系統(tǒng)裂解為HA1和HA2，致病性增強(qiáng)。第161頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一2、PB2蛋白627位點(diǎn)突變導(dǎo)致人禽流感病毒復(fù)制能力增強(qiáng)禽流感病毒能否在人體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行有效復(fù)制，主要與病毒復(fù)制酶(PB1、PB2和PA)基因有關(guān)。當(dāng)PB2蛋白基因來源于人流感病毒，無論其他基因片段來源于禽流感或人流感病毒，重組病毒在哺乳動物體細(xì)胞中都能有效復(fù)制；第162頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一當(dāng)PB2蛋白基因來源于AIV時(shí)，重組病毒不能在哺乳動物細(xì)胞中進(jìn)行有效復(fù)制。禽流感病毒株P(guān)B2第627位氨基酸都是谷氨酸，而人流感病毒該位點(diǎn)上是賴氨酸。香港H5N1毒株中PB2的第627位就由谷氨酸突變成賴氨酸。所以，PB2第627位氨基酸可能是決定A型流感病毒宿主范圍的關(guān)鍵位點(diǎn)。第163頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一3、NS1第92位氨基酸突變導(dǎo)致人禽流感病毒致病能力增強(qiáng)普通流感病毒感染時(shí)，非結(jié)構(gòu)蛋白(NS1)產(chǎn)生于機(jī)體受感染的細(xì)胞，與病毒復(fù)制產(chǎn)生的雙鏈RNA相互作用，產(chǎn)生的細(xì)胞內(nèi)信號作用于RNA病毒蛋白激酶(PKR)以及核因子NF2KB，干擾素等細(xì)胞因子被合成并發(fā)揮非特異性免疫作用。第164頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一高致病性人禽流感H5N1亞型病毒感染者體內(nèi)雖然存在高濃度的干擾素和腫瘤壞死因子2α，卻不能殺死病毒，因?yàn)檫@類病毒對細(xì)胞因子具有抵抗力。H5N1亞型病毒的非結(jié)構(gòu)蛋白基因（NS1第92位氨基酸）發(fā)生變異可能是產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。目前尚不清楚非結(jié)構(gòu)蛋白變異后，病毒通過何種信號途徑逃避細(xì)胞因子抗病毒作用。第165頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一9.5嚴(yán)重急性呼吸綜合癥的分子機(jī)制9.5.1嚴(yán)重急性呼吸綜合癥冠狀病毒的結(jié)構(gòu)與分類

Severeacuterespiratorysyndromecoronavirus，SARS-CoV，冠狀病毒科冠狀病毒屬。病毒顆粒直徑在80-160nm，有囊膜，表面鑲嵌有12-24nm的球形梨狀或花瓣?duì)罾w突，由于囊膜上的纖突呈規(guī)則狀排列成皇冠狀，故稱之為冠狀病毒。第166頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一，圖9-28冠狀病毒顆粒結(jié)構(gòu)示意圖

第167頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一病毒顆粒的囊膜由兩層脂質(zhì)組成，在兩層脂質(zhì)中鑲嵌有兩種糖蛋白，纖突蛋白S（又稱E2）和血凝素酯酶HE（hemagglutininesterase，又稱E3），膜蛋白M（又稱E1）和小包膜糖蛋白E（envelopeprotein）。病毒粒子內(nèi)部為核衣殼蛋白N和核基因組RNA組成的核蛋白核心。第168頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一圖9-29SARS-CoV病毒與其它冠狀病毒的系統(tǒng)進(jìn)化分析

第169頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一已知冠狀病毒分為3組，第1和第2組為哺乳動物病毒，第3組是禽類病毒。序列分析表明，SARS-CoV的基因組序列與其它三組都存在很大差異，很難被歸入某一組。SARS-CoV最可能來源于動物，特別是野生動物如果子貍、蝙蝠、猴、蛇等。有學(xué)者認(rèn)為它可能是第2組的重組病毒，也有人認(rèn)為它可能是新的第4組冠狀病毒的代表。第170頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一9.5.2SARS-CoV的基因組結(jié)構(gòu)是目前已知最大的RNA病毒，基因組為單鏈正鏈RNA，全長27-30kb，5’端有甲基化帽子，前2/3區(qū)域編碼病毒RNA聚合酶復(fù)合蛋白，后1/3編碼S、E、M和N蛋白，在S和E之間、M和N之間以及N蛋白基因的下游有未知功能的開放讀碼框，其3’端有不少于50個堿基的polyA。第171頁，共191頁，2023年，2月20日，星期一其結(jié)構(gòu)蛋白mRNA不存在轉(zhuǎn)錄后修飾、剪切等過程，而是通過RNA聚合酶和某些轉(zhuǎn)錄因子以不連續(xù)轉(zhuǎn)錄機(jī)制，通過識別特定的轉(zhuǎn)錄調(diào)控序列有選擇地從反