分子生物学9疾病与人类健康

DiseaseandHumanHealthy

（疾病与人类健康）第一节肿瘤与癌症癌（cancer)是一群不受生长调控而繁殖的细胞，也称恶性肿瘤。良性肿瘤是一群仅局限在自己的正常位置，且不侵犯周围其他组织和器官的细胞。病毒癌基因（V-onc）：DNA

病毒和RNA病毒癌基因细胞转化基因（C-onc）(一)反转录病毒致癌基因Rous于1911年首先发现鸡肉瘤病毒（后称劳斯肉瘤病毒RSV），研究证明它是一种反转录病毒，在接种给鸡后诱发肉瘤诺贝尔奖得主劳斯

最早研究的致癌基因是劳斯肉瘤病毒中的V-Src基因，它编码了一个被称为p60Src的蛋白质，它的主要作用是使多个靶蛋白发生磷酸化，从而影响它们的功能，加速细胞癌变的过程。根据反转录病毒转化细胞的能力，可将其分为两类：急性转化型（特征p341）非急性转化型V-onc基因的起源反转录病毒感染人或动物之后，将宿主中的原癌基因经过修饰和改造，成为其本身基因组中的一部分并具有了致癌性。各种脊椎动物DNA上都有雨Src相类似的DNA序列。正常细胞中这些基因不表达，只有在细胞发生癌变时才有活性，所以称为原癌基因。原癌基因产物及其分类

原癌基因是细胞内与细胞增殖相关的正常基因，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上高等保守。

当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或活性增强时，使细胞过度增殖，从而形成肿瘤。按在细胞中的位置：1.与膜结合的蛋白2.可溶性蛋白3.核蛋白按功能：蛋白激酶类、生长因子类、生长因子受体类、GTP结合蛋白类、核蛋白类、功能未知类碱基缺失或单碱基突变基因扩增染色体重排蛋白质活性大大提高蛋白质未变化，但总量大大提高增强子功能使癌基因高效表达与强启动子基因相融合，提高癌基因表达效率

原癌基因2.原癌基因的激活机制（1）点突变（2）LTR（longterminalrepeat)插入LTR是反转录病毒基因组两端的长末端重复序列，其结构中含有强的启动子序列，当LTR插入到原癌基因启动子区域或邻近部位后，可从根本上改变基因的正常调控规律。（3）基因重排（rearrange)（4）缺失（Deletion）oncogene(-)cancer一些原癌基因5’上游存在负调控序列，该序列的缺失或突变，则丧失抑制癌基因表达的能力。Brukitt淋巴瘤中c-myc因负调控序列缺失或LTR插入而增强表达。（5）基因扩增

蛋白质结构未变化，但总量大大提高基因扩增

原癌基因使每个细胞中基因拷贝数增加，从而直接增加可用的转录模板数以增加基因表达。3、基因互作与癌基因表达（1）染色体构象对原癌基因表达的影响基因表达不仅取决于基因本身及其相邻区域的一级结构，也取决于其空间构象，即基因在染色体上的空间排列和染色质的结构。当两个基因相距太近时，往往不易形成有利于高效转录的空间结构。基因领域：基因与基因之间的间隔距离基因领域效应：同一DNA链上两个具有相同转录方向的基因间隔小于一定长度时，影响有效转录所必需的染色质结构的形成，从而使这两个基因中的一个或两个均不能转录或转录活性显著降低。0.3kb-5kb，最佳间隔距离与两个基因的总长度成正相关。（2）原癌基因终产物对基因表达的调控某种原癌基因产物对另一种原癌基因表达的调控作用；某种原癌基因产物对自身表达的反馈调控作用癌基因产物通过介质传递生长刺激信号的部位有3处：①癌基因产物本身模拟了生长因子，因而与相应的受体作用，以自分泌的方式刺激细胞生长；②癌基因产物模拟了已结合配体的生长因子受体，从而在无外源生长因子时提供了促进细胞分裂的信号；③癌基因产物作用于细胞内生长控制途径，解除此途径对外源刺激信号的需求。（3）抑癌基因产物对原癌基因的调控抑癌基因产物能够抑制细胞的恶性增殖，当细胞内由于某种原因造成这些基因的表达受抑制时，原癌基因就活跃表达，引起细胞癌变。抑癌基因和原癌基因的区别：1,在功能上，抑癌基因抑制增殖，促进分化、成熟和衰老。2.在遗传方式上，原癌基因是显性，抑癌基因是隐性。3.在突变发生的细胞类型上，所有细胞都能发生抑癌基因突变，原癌基因突变只发生在体细胞上。（4）外源信号对原癌基因表达的影响细胞外信号（生长因子、激素等）作用于靶细胞后，通过细胞膜受体系统或其他直接途径被传递至细胞内，再通过多种蛋白酶的活化，对转录因子进行修饰，然后引发一系列基因的转录激活。对细胞外信号反应迅速的基因被称为快速反应基因。其特点是：1.不受蛋白质合成抑制剂的阻断

2.快速反应基因的转录激活维持时间很短，通常在半小时内完成，然后逐渐恢复原状。第二节人类免疫缺陷病毒--HIV

HIV-humanimmunodeficiencyvirus人类免疫缺陷病毒

AIDSAcquiredImmuneDeficiencySyndrome获得性免疫缺陷综合症该病毒属反转录病毒科慢病毒属中灵长类免疫缺陷病毒亚属直径约为100nm的球状病毒，粒子外包着由两层脂质组成的脂膜特徵1是需要較長的時間才能培養出來2由宿主細胞直接感染周圍的細胞，不必經由形成病毒顆粒此一步驟艾滋病病毒HIV模式图

途径性传播血液传播共用针具传播母婴传播Hiv的结构蛋白包膜蛋白:含外膜蛋白和跨膜蛋白,信号肽.核心蛋白:在细胞内合成,包括p24,pl7和pl2三种结构蛋白,RNA逆转录酶,蛋白酶和整合酶HlV基因组基因组为两条相同的RNA单链,每条单链含有9749核酸,由结构基因和调节基因等组成.结构基因有3个:(1)gag基因(群抗原基因),编码核心蛋白p24.(2)pol基因(多聚酶基因),编码核心多聚酶.(3)基因env(外膜蛋白基因)编码外膜蛋白gpl20和gp41.结构基因主要编码核心蛋白,,多聚酶和外膜蛋白调节基因（调控蛋白）7个:(1)tat基因(反式激活因子),对HIV基因起正调控作用.(2)rev基因(病毒蛋白表达调节因子),增加gag和env基因对结构蛋白的表达.(3)nef基因(负因子),有抑制HⅣ增殖作用.调节基因主要通过调节蛋白作用于病毒基因组或其mRNA的某一段序列上.(4)vif基因(病毒感染因子),在一些细胞因子协同下,促进HIV在细胞内复制.(5)vpr基因(R蛋白),能使HIV在巨噬细胞中增殖.(6)vpu基因(u蛋白),促进HIV-1从细胞膜上释放,仅在HIV-l中.(7)vpx基因(X蛋白),是HIV-2在淋巴细胞和巨噬细胞增殖进所必需,能促进病毒粒子的形成HIV-1基因组结构及所编码的主要蛋白质《艾滋病的作用机制》--优酷视频/v_show/id_XODc2NzU3NzI=.html生命不能承受之轻目前，用于治疗艾滋病的抗病毒药物大约有20种。根据作用机制的不同，这些药物可分成逆转录酶抑制剂、蛋白酶抑制剂和融合抑制剂三类。

关于治疗HIV/AIDS的流行对社会和经济产生了极大的负面影响。目前没有针对HIV的特效治疗方法，虽然高效抗逆转录病毒的治疗方法（highlyactiveantiretroviraltherapy,HAART）已经在减轻患者痛苦、延长患者寿命等方面取得了一定的效果，但用于治疗HIV感染的药物只能控制病毒复制，不能彻底清除病毒，而且抗HIV药物价格昂贵，具有较严重的副作用，药物使用不当，也会诱发耐药株的产生。因此，研制安全、有效的疫苗是控制HIV传播的重要手段之一。HIV易感者通过接种艾滋病疫苗，发生免疫反应，从而产生对疾病的特异抵抗力，提高免疫水平，达到预防、治疗HIV的目的。为什么蚊虫不会传染艾滋病病毒？

蚊虫的叮咬可能传播其他疾病（例如：黄热病、疟疾等），但是不会传播艾滋病病毒。蚊子传播疟疾是因为疟原虫进入蚊子体内并大量繁殖，带有疟原虫的蚊子再叮咬其他人时，便会把疟原虫注入另一个人的身体中，令被叮者感染。蚊虫叮咬一个人的时候，它们并不会将自己或者前面那个被吸过血的人血液注入。它们只会将自己的唾液注入，这样可以防止此人的血液发生自然凝固。它们的唾液中并没有艾滋病病毒。而且喙器上仅沾有极少量的血，病毒的数量极少，不足以令下一个被叮者受到感染。而且艾滋病病毒在昆虫体内只会生存很短的时间，不会在昆虫体内不断繁殖。昆虫本身也不会得艾滋病。

第三节乙型肝炎病毒HBV病毒性肝炎简介能引起肝炎的病毒通称肝炎病毒。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种。其中HAV属小RNA病毒科，HBV属嗜肝病毒科，HCV为RNA病毒，HDV是一种与乙肝有关的缺陷型病毒，需要有HBV的辅助才能复制增殖。HBV的分类及病毒粒子结构乙肝病毒是正嗜肝病毒属成员，完整粒子的直径为42nm，称为Dane颗粒（1965年由丹娜发现），由外膜和核壳组成，有很强的传染性。其外膜由病毒的表面抗原、多糖和脂质构成；核壳直径27nm，由病毒的核心抗原组成，并含有病毒的基因组DNA、反转录酶和DNA结合蛋白等。根据表面抗原性血清反应的不同，HBV可分为adr、adw、ayr和ayw等4个亚型。HBV病毒粒子模型图HBV基因组及其编码的蛋白

1.基因组结构乙肝病毒的基因组是一个有部分单链区的环状双链DNA分子，两条单链长度不一样。长链L（3.2KB)为负链，而短链S为正链，其长度约为负链的50%~80%。基因组依靠正链5’端约240bp的黏性末端与负链缺口部位的互补维持了环状结构。长链的5’端有一个共价结合的末端蛋白，可能是引物酶；而短链5’端则通过共价键与具有帽子结构的短RNA结合。此外，在两条链的互补区两侧各有一个11碱基的直接重复序列（5’TTCAC-CTCTGC-3’),分别开始于第1842和1590核苷酸处，称为DR1和DR2。

HBV基因组结构2.HBV转录产物

HBV基因组结构的最大特点是功能单位非常密集，基因组高度压缩，编码区重复利用，因此也被称为基因经济型基因组。

HBV在感染过程中分别产生3.5kb、2.4kb、2.1kb、0.8kb4种转录产物，都有polyA尾巴。转录来源编码产物3.5kb由L链转录核心蛋白2.1kb原S1和S2蛋白2.4kb由S链转录S蛋白0.8kbX蛋白3.HBV基因转录的调控（1）顺式作用元件HBV的4种转录产物虽有不同的5’端，但都利用同一终止信号和polyA位点。C启动子调控3.5kbmRNA的转录起始过程，定位于1705～1805位核苷酸处，存在类似于TATA盒的序列；SP1启动子位于-89～-77核苷酸处，调控2.4kbmRNA的转录起始过程，含有典型的TATA盒序列一集与该Ⅰ序列相距45个碱基的肝细胞特异性转录因子HNF1的结合位点，HNF1的结合是SP1启动子在分化的肝癌细胞株中高水平转录的必要条件；SP2启动子调控2.1kbmRNA的转录起始过程；X启动子位于-124～-24核苷酸处，调控0.8kbmRNA转录过程。（2）增强子HBVDNA中存在两个可以激活HBV启动子转录的增强子区域。增强子Ⅰ位于表面抗原基因的３’端，Ｘ基因的５’端，于Ｘ启动子相重叠，该增强子在肝细胞中对启动子的增强活性是非肝细胞的１０~２０倍，暗示它有细胞特异性，这也可能是HBV嗜肝性的基础。

Ⅲ

增强子Ⅱ位于增强子Ⅰ下游600碱基处，是一个148碱基的DNA片段，根据其与主要核蛋白的结合位点分为A、B两个区。A区必须与B区协同作用才有活性。（3）反式作用因子研究发现，X蛋白不仅能激活HBV自身启动子（C、SP1、SP2和X）以及HBV增强子Ⅰ，还可以激活多种异源启动子和增强子。

4.HBV的编码区及产物（1）S编码区S编码区编码乙肝表面抗原蛋白，分别编码有226个氨基酸残基的表面抗原主蛋白（SHBS）、108~115个氨基酸的原S1蛋白和55个氨基酸组成的原S2蛋白3部分组成。（2）P编码区该区长2532碱基，约占全基因组3/4以上，是最长的编码区，包含全部S编码区并与C和X编码区有部分重叠。（3）C编码区该区长639碱基，翻译产物为病毒核心抗原（HBcAg）。原始翻译产物是前核心蛋白。

（4）X编码区该区是最小的编码区，编码X蛋白，覆盖了负链的缺口部位，虽然长度不等，但主要产物由154个氨基酸残基组成。HBV的复制乙肝病毒基因组虽为双链DNA，但其复制并不通过半保留复制方式，而是如下图的反转录途径。

病毒感染宿主后，首先脱掉外壳进入细胞质，基因组DNA进入细胞核，经DNA聚合酶修复正链缺失部分，形成共价闭环状双链DNA作为转录模板；其次，HBV基因组在宿主RNA聚合酶作用下开始转录，产生各种mRNA，在这些RNA中，全长3.5kb产物为前基因组RNA，其5’端自DR1处开始，自5’向3’延伸，经过DR2后继续合成至DR1，最后终止于DR1后85碱基处的TATAAA序列，全长比病毒DNA多130~270个碱基。第三步，前基因组中的部分RNA被包装到核心颗粒中并进行反转录。第四步，在DNA聚合酶作用下合成正链，合成自DR1处开始，再经跳跃传位至DR2，这一过程称为“引物易位”。第四节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种人、禽共患的急性传染病。又名真鸡瘟主要发生在鸡、鸭、鹅、鸽子等禽类，引起从呼吸系统到严重全身败血症等多种症状。按病原体的类型，禽流感可分为高致病性、低致病性和非致病性三大类。高致病性禽流感因其传播快、危害大，被世界动物卫生组织列为A类动物疫病，我国将其列为一类动物疫病。

人禽流感病毒特点及分型禽流感属正粘病毒科流感病毒属的A型流感病毒正粘病毒科分为AB型C型类托高士病毒属病毒颗粒直径为80~120nm,平均100nm呈圆形基因组为多个负链RNA片段组成如图禽流感病毒颗粒主要结构蛋白及动能分析HA:血凝素协助病毒附着在生物细胞的受体上并使其发生感染N蛋白：神经氨酸酶，破坏细胞的受体，帮助病毒在寄主体内自由传播H5N1中发现16钟不同类型的HA蛋白和9种不同类型的N蛋白禽流感病毒进去细胞及转录和复制H5N1禽流感病毒通过HA蛋白上的凝集素位点与细胞表面含蛋白受体结合，通过受体介导的细胞内吞进入细胞如下图：流感病毒启动转录时，病毒核酸内切酶将寄主细胞mRNA5’端的帽子结构切下作为引物，转录产生6个蛋顺反子的mRNA，并翻译HA,NA,NP和三种聚合酶（PBIPB2和PA流感病毒A株进入宿主细胞及复制过程禽流感病毒感染人类机制有关禽流感导致人类流感流行机制目前主要有猪作为中间宿主的混合假说