分子生物學(xué)9疾病與人類健康

DiseaseandHumanHealthy

（疾病與人類健康）第一節(jié)腫瘤與癌癥癌（cancer)是一群不受生長調(diào)控而繁殖的細胞，也稱惡性腫瘤。良性腫瘤是一群僅局限在自己的正常位置，且不侵犯周圍其他組織和器官的細胞。病毒癌基因（V-onc）：DNA

病毒和RNA病毒癌基因細胞轉(zhuǎn)化基因（C-onc）(一)反轉(zhuǎn)錄病毒致癌基因Rous于1911年首先發(fā)現(xiàn)雞肉瘤病毒（后稱勞斯肉瘤病毒RSV），研究證明它是一種反轉(zhuǎn)錄病毒，在接種給雞后誘發(fā)肉瘤諾貝爾獎得主勞斯

最早研究的致癌基因是勞斯肉瘤病毒中的V-Src基因，它編碼了一個被稱為p60Src的蛋白質(zhì)，它的主要作用是使多個靶蛋白發(fā)生磷酸化，從而影響它們的功能，加速細胞癌變的過程。根據(jù)反轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)化細胞的能力，可將其分為兩類：急性轉(zhuǎn)化型（特征p341）非急性轉(zhuǎn)化型V-onc基因的起源反轉(zhuǎn)錄病毒感染人或動物之后，將宿主中的原癌基因經(jīng)過修飾和改造，成為其本身基因組中的一部分并具有了致癌性。各種脊椎動物DNA上都有雨Src相類似的DNA序列。正常細胞中這些基因不表達，只有在細胞發(fā)生癌變時才有活性，所以稱為原癌基因。原癌基因產(chǎn)物及其分類

原癌基因是細胞內(nèi)與細胞增殖相關(guān)的正常基因，是維持機體正常生命活動所必須的，在進化上高等保守。

當(dāng)原癌基因的結(jié)構(gòu)或調(diào)控區(qū)發(fā)生變異，基因產(chǎn)物增多或活性增強時，使細胞過度增殖，從而形成腫瘤。按在細胞中的位置：1.與膜結(jié)合的蛋白2.可溶性蛋白3.核蛋白按功能：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、功能未知類堿基缺失或單堿基突變基因擴增染色體重排蛋白質(zhì)活性大大提高蛋白質(zhì)未變化，但總量大大提高增強子功能使癌基因高效表達與強啟動子基因相融合，提高癌基因表達效率

原癌基因2.原癌基因的激活機制（1）點突變（2）LTR（longterminalrepeat)插入LTR是反轉(zhuǎn)錄病毒基因組兩端的長末端重復(fù)序列，其結(jié)構(gòu)中含有強的啟動子序列，當(dāng)LTR插入到原癌基因啟動子區(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。（3）基因重排（rearrange)（4）缺失（Deletion）oncogene(-)cancer一些原癌基因5’上游存在負調(diào)控序列，該序列的缺失或突變，則喪失抑制癌基因表達的能力。Brukitt淋巴瘤中c-myc因負調(diào)控序列缺失或LTR插入而增強表達。（5）基因擴增

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)未變化，但總量大大提高基因擴增

原癌基因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)錄模板數(shù)以增加基因表達。3、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，往往不易形成有利于高效轉(zhuǎn)錄的空間結(jié)構(gòu)?；蝾I(lǐng)域：基因與基因之間的間隔距離基因領(lǐng)域效應(yīng)：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，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。0.3kb-5kb，最佳間隔距離與兩個基因的總長度成正相關(guān)。（2）原癌基因終產(chǎn)物對基因表達的調(diào)控某種原癌基因產(chǎn)物對另一種原癌基因表達的調(diào)控作用；某種原癌基因產(chǎn)物對自身表達的反饋調(diào)控作用癌基因產(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提供了促進細胞分裂的信號；③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。（3）抑癌基因產(chǎn)物對原癌基因的調(diào)控抑癌基因產(chǎn)物能夠抑制細胞的惡性增殖，當(dāng)細胞內(nèi)由于某種原因造成這些基因的表達受抑制時，原癌基因就活躍表達，引起細胞癌變。抑癌基因和原癌基因的區(qū)別：1,在功能上，抑癌基因抑制增殖，促進分化、成熟和衰老。2.在遺傳方式上，原癌基因是顯性，抑癌基因是隱性。3.在突變發(fā)生的細胞類型上，所有細胞都能發(fā)生抑癌基因突變，原癌基因突變只發(fā)生在體細胞上。（4）外源信號對原癌基因表達的影響細胞外信號（生長因子、激素等）作用于靶細胞后，通過細胞膜受體系統(tǒng)或其他直接途徑被傳遞至細胞內(nèi)，再通過多種蛋白酶的活化，對轉(zhuǎn)錄因子進行修飾，然后引發(fā)一系列基因的轉(zhuǎn)錄激活。對細胞外信號反應(yīng)迅速的基因被稱為快速反應(yīng)基因。其特點是：1.不受蛋白質(zhì)合成抑制劑的阻斷

2.快速反應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄激活維持時間很短，通常在半小時內(nèi)完成，然后逐漸恢復(fù)原狀。第二節(jié)人類免疫缺陷病毒--HIV

HIV-humanimmunodeficiencyvirus人類免疫缺陷病毒

AIDSAcquiredImmuneDeficiencySyndrome獲得性免疫缺陷綜合癥該病毒屬反轉(zhuǎn)錄病毒科慢病毒屬中靈長類免疫缺陷病毒亞屬直徑約為100nm的球狀病毒，粒子外包著由兩層脂質(zhì)組成的脂膜特徵1是需要較長的時間才能培養(yǎng)出來2由宿主細胞直接感染周圍的細胞，不必經(jīng)由形成病毒顆粒此一步驟艾滋病病毒HIV模式圖

途徑性傳播血液傳播共用針具傳播母嬰傳播Hiv的結(jié)構(gòu)蛋白包膜蛋白:含外膜蛋白和跨膜蛋白,信號肽.核心蛋白:在細胞內(nèi)合成,包括p24,pl7和pl2三種結(jié)構(gòu)蛋白,RNA逆轉(zhuǎn)錄酶,蛋白酶和整合酶HlV基因組基因組為兩條相同的RNA單鏈,每條單鏈含有9749核酸,由結(jié)構(gòu)基因和調(diào)節(jié)基因等組成.結(jié)構(gòu)基因有3個:(1)gag基因(群抗原基因),編碼核心蛋白p24.(2)pol基因(多聚酶基因),編碼核心多聚酶.(3)基因env(外膜蛋白基因)編碼外膜蛋白gpl20和gp41.結(jié)構(gòu)基因主要編碼核心蛋白,,多聚酶和外膜蛋白調(diào)節(jié)基因（調(diào)控蛋白）7個:(1)tat基因(反式激活因子),對HIV基因起正調(diào)控作用.(2)rev基因(病毒蛋白表達調(diào)節(jié)因子),增加gag和env基因?qū)Y(jié)構(gòu)蛋白的表達.(3)nef基因(負因子),有抑制HⅣ增殖作用.調(diào)節(jié)基因主要通過調(diào)節(jié)蛋白作用于病毒基因組或其mRNA的某一段序列上.(4)vif基因(病毒感染因子),在一些細胞因子協(xié)同下,促進HIV在細胞內(nèi)復(fù)制.(5)vpr基因(R蛋白),能使HIV在巨噬細胞中增殖.(6)vpu基因(u蛋白),促進HIV-1從細胞膜上釋放,僅在HIV-l中.(7)vpx基因(X蛋白),是HIV-2在淋巴細胞和巨噬細胞增殖進所必需,能促進病毒粒子的形成HIV-1基因組結(jié)構(gòu)及所編碼的主要蛋白質(zhì)《艾滋病的作用機制》--優(yōu)酷視頻/v_show/id_XODc2NzU3NzI=.html生命不能承受之輕目前，用于治療艾滋病的抗病毒藥物大約有20種。根據(jù)作用機制的不同，這些藥物可分成逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑、蛋白酶抑制劑和融合抑制劑三類。

關(guān)于治療HIV/AIDS的流行對社會和經(jīng)濟產(chǎn)生了極大的負面影響。目前沒有針對HIV的特效治療方法，雖然高效抗逆轉(zhuǎn)錄病毒的治療方法（highlyactiveantiretroviraltherapy,HAART）已經(jīng)在減輕患者痛苦、延長患者壽命等方面取得了一定的效果，但用于治療HIV感染的藥物只能控制病毒復(fù)制，不能徹底清除病毒，而且抗HIV藥物價格昂貴，具有較嚴重的副作用，藥物使用不當(dāng)，也會誘發(fā)耐藥株的產(chǎn)生。因此，研制安全、有效的疫苗是控制HIV傳播的重要手段之一。HIV易感者通過接種艾滋病疫苗，發(fā)生免疫反應(yīng)，從而產(chǎn)生對疾病的特異抵抗力，提高免疫水平，達到預(yù)防、治療HIV的目的。為什么蚊蟲不會傳染艾滋病病毒？

蚊蟲的叮咬可能傳播其他疾?。ɡ纾狐S熱病、瘧疾等），但是不會傳播艾滋病病毒。蚊子傳播瘧疾是因為瘧原蟲進入蚊子體內(nèi)并大量繁殖，帶有瘧原蟲的蚊子再叮咬其他人時，便會把瘧原蟲注入另一個人的身體中，令被叮者感染。蚊蟲叮咬一個人的時候，它們并不會將自己或者前面那個被吸過血的人血液注入。它們只會將自己的唾液注入，這樣可以防止此人的血液發(fā)生自然凝固。它們的唾液中并沒有艾滋病病毒。而且喙器上僅沾有極少量的血，病毒的數(shù)量極少，不足以令下一個被叮者受到感染。而且艾滋病病毒在昆蟲體內(nèi)只會生存很短的時間，不會在昆蟲體內(nèi)不斷繁殖。昆蟲本身也不會得艾滋病。

第三節(jié)乙型肝炎病毒HBV病毒性肝炎簡介能引起肝炎的病毒通稱肝炎病毒。目前已知的至少有甲肝病毒（HAV)、乙肝病毒(HBV)、丙肝病毒(HCV)、丁肝病毒(HDV))和戊肝病毒(HEV)5種。其中HAV屬小RNA病毒科，HBV屬嗜肝病毒科，HCV為RNA病毒，HDV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。HBV的分類及病毒粒子結(jié)構(gòu)乙肝病毒是正嗜肝病毒屬成員，完整粒子的直徑為42nm，稱為Dane顆粒（1965年由丹娜發(fā)現(xiàn)），由外膜和核殼組成，有很強的傳染性。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。根據(jù)表面抗原性血清反應(yīng)的不同，HBV可分為adr、adw、ayr和ayw等4個亞型。HBV病毒粒子模型圖HBV基因組及其編碼的蛋白

1.基因組結(jié)構(gòu)乙肝病毒的基因組是一個有部分單鏈區(qū)的環(huán)狀雙鏈DNA分子，兩條單鏈長度不一樣。長鏈L（3.2KB)為負鏈，而短鏈S為正鏈，其長度約為負鏈的50%~80%?；蚪M依靠正鏈5’端約240bp的黏性末端與負鏈缺口部位的互補維持了環(huán)狀結(jié)構(gòu)。長鏈的5’端有一個共價結(jié)合的末端蛋白，可能是引物酶；而短鏈5’端則通過共價鍵與具有帽子結(jié)構(gòu)的短RNA結(jié)合。此外，在兩條鏈的互補區(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。

HBV基因組結(jié)構(gòu)2.HBV轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物

HBV基因組結(jié)構(gòu)的最大特點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，因此也被稱為基因經(jīng)濟型基因組。

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，都有polyA尾巴。轉(zhuǎn)錄來源編碼產(chǎn)物3.5kb由L鏈轉(zhuǎn)錄核心蛋白2.1kb原S1和S2蛋白2.4kb由S鏈轉(zhuǎn)錄S蛋白0.8kbX蛋白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)物雖有不同的5’端，但都利用同一終止信號和polyA位點。C啟動子調(diào)控3.5kbmRNA的轉(zhuǎn)錄起始過程，定位于1705～1805位核苷酸處，存在類似于TATA盒的序列；SP1啟動子位于-89～-77核苷酸處，調(diào)控2.4kbmRNA的轉(zhuǎn)錄起始過程，含有典型的TATA盒序列一集與該Ⅰ序列相距45個堿基的肝細胞特異性轉(zhuǎn)錄因子HNF1的結(jié)合位點，HNF1的結(jié)合是SP1啟動子在分化的肝癌細胞株中高水平轉(zhuǎn)錄的必要條件；SP2啟動子調(diào)控2.1kbmRNA的轉(zhuǎn)錄起始過程；X啟動子位于-124～-24核苷酸處，調(diào)控0.8kbmRNA轉(zhuǎn)錄過程。（2）增強子HBVDNA中存在兩個可以激活HBV啟動子轉(zhuǎn)錄的增強子區(qū)域。增強子Ⅰ位于表面抗原基因的３’端，Ｘ基因的５’端，于Ｘ啟動子相重疊，該增強子在肝細胞中對啟動子的增強活性是非肝細胞的１０~２０倍，暗示它有細胞特異性，這也可能是HBV嗜肝性的基礎(chǔ)。

Ⅲ

增強子Ⅱ位于增強子Ⅰ下游600堿基處，是一個148堿基的DNA片段，根據(jù)其與主要核蛋白的結(jié)合位點分為A、B兩個區(qū)。A區(qū)必須與B區(qū)協(xié)同作用才有活性。（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（C、SP1、SP2和X）以及HBV增強子Ⅰ，還可以激活多種異源啟動子和增強子。

4.HBV的編碼區(qū)及產(chǎn)物（1）S編碼區(qū)S編碼區(qū)編碼乙肝表面抗原蛋白，分別編碼有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。（2）P編碼區(qū)該區(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)有部分重疊。（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）。原始翻譯產(chǎn)物是前核心蛋白。

（4）X編碼區(qū)該區(qū)是最小的編碼區(qū)，編碼X蛋白，覆蓋了負鏈的缺口部位，雖然長度不等，但主要產(chǎn)物由154個氨基酸殘基組成。HBV的復(fù)制乙肝病毒基因組雖為雙鏈DNA，但其復(fù)制并不通過半保留復(fù)制方式，而是如下圖的反轉(zhuǎn)錄途徑。

病毒感染宿主后，首先脫掉外殼進入細胞質(zhì)，基因組DNA進入細胞核，經(jīng)DNA聚合酶修復(fù)正鏈缺失部分，形成共價閉環(huán)狀雙鏈DNA作為轉(zhuǎn)錄模板；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，在這些RNA中，全長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。第三步，前基因組中的部分RNA被包裝到核心顆粒中并進行反轉(zhuǎn)錄。第四步，在DNA聚合酶作用下合成正鏈，合成自DR1處開始，再經(jīng)跳躍傳位至DR2，這一過程稱為“引物易位”。第四節(jié)人禽流感病毒什么叫禽流感流感（AvianInfluenzaAI）是指由禽流感病毒引起的一種人、禽共患的急性傳染病。又名真雞瘟主要發(fā)生在雞、鴨、鵝、鴿子等禽類，引起從呼吸系統(tǒng)到嚴重全身敗血癥等多種癥狀。按病原體的類型，禽流感可分為高致病性、低致病性和非致病性三大類。高致病性禽流感因其傳播快、危害大，被世界動物衛(wèi)生組織列為A類動物疫病，我國將其列為一類動物疫病。

人禽流感病毒特點及分型禽流感屬正粘病毒科流感病毒屬的A型流感病毒正粘病毒科分為AB型C型類托高士病毒屬病毒顆粒直徑為80~120nm,平均100nm呈圓形基因組為多個負鏈RNA片段組成如圖禽流感病毒顆粒主要結(jié)構(gòu)蛋白及動能分析HA:血凝素協(xié)助病毒附著在生物細胞的受體上并使其發(fā)生感染N蛋白：神經(jīng)氨酸酶，破壞細胞的受體，幫助病毒在寄主體內(nèi)自由傳播H5N1中發(fā)現(xiàn)16鐘不同類型的HA蛋白和9種不同類型的N蛋白禽流感病毒進去細胞及轉(zhuǎn)錄和復(fù)制H5N1禽流感病毒通過HA蛋白上的凝集素位點與細胞表面含蛋白受體結(jié)合，通過受體介導(dǎo)的細胞內(nèi)吞進入細胞如下圖：流感病毒啟動轉(zhuǎn)錄時，病毒核酸內(nèi)切酶將寄主細胞mRNA5’端的帽子結(jié)構(gòu)切下作為引物，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生6個蛋順反子的mRNA，并翻譯HA,NA,NP和三種聚合酶（PBIPB2和PA流感病毒A株進入宿主細胞及復(fù)制過程禽流感病毒感染人類機制有關(guān)禽流感導(dǎo)致人類流感流行機制目前主要有豬作為中間宿主的混合假說