内源性逆转录病毒专题讲座专家讲座

内源性逆转录病毒专题（一）汇报人：张宇飞绵羊肺腺瘤病毒研究小组内源性逆转录病毒专题讲座第1页绵羊肺腺瘤病绵羊肺腺瘤病病原是绵羊肺腺瘤病毒（jaagsiektesheepretrovirus，JSRV），其主要临床症状为咳嗽、呼吸困难、虚弱、渐进性消瘦、大量浆液性鼻漏；主要病变为肺泡Ⅱ型上皮细胞（typeⅡ

pneumocytes）和无纤毛细支气管上皮细胞（claracells）腺泡样肿瘤性增生。内源性逆转录病毒专题讲座第2页绵羊肺腺瘤病毒绵羊肺腺瘤反转录病毒基因组RNA为线性单股正链RNA，全长7642bp。内源性逆转录病毒专题讲座第3页该病毒基因组RNA编码区内有相互重合gag、pro、pol和env基因经典结构。gag基因编码病毒衣壳蛋白（capsidprotein，CA）、核衣壳蛋白（nucleocapsidprotein，NC）和基质蛋白（matrixprotein，MA），而gag基因编码区第513～1400bp段主要编码衣壳蛋白，衣壳蛋白组成病毒粒子双层壳内壳，与病毒抗原性相关。内源性逆转录病毒专题讲座第4页JSRVpro基因所编码蛋白以聚合多肽蛋白前体Gag-pro形式表示。pro基因5’端和3’端分别编码dUTP酶和羧基蛋白酶PR，dUTP酶能够预防反转录酶误装配三磷酸脱氧尿苷，而PR负责裂解前体多肽蛋白。二者在病毒粒子反转录、成熟与包装等病毒生活周期中起关键作用。内源性逆转录病毒专题讲座第5页pol基因主要编码病毒反转录酶（reverse

transcriptase，RT）和整合酶（integrase，IN），RT负责把病毒RNA反转录为病毒cDNA，IN负责将前病毒DNA基因组整合至宿主细胞染色体DNA中。env基因主要编码病毒囊膜蛋白，蛋白质部分由二条肽链组成，较小一条链贯通病毒囊膜，称为跨膜蛋白（transmembraneprotein，TM），较大链经过二硫键和氢键与TM相连，称为表面蛋白（surfaceprotein，SU）。内源性逆转录病毒专题讲座第6页EndogenousRetrovirusesinTrophoblastDifferentiationand

PlacentalDevelopment在滋养层分化和胎盘发育过程中内源性逆转录病毒SarahG.Black1,FredrickArnaud2,3,MassimoPalmarini2,ThomasE.Spencer1

得克萨斯大学

一、序言二、方法三、结果四、结论内源性逆转录病毒专题讲座第7页一、序言(Introduction)内源性病毒是指病毒在首次感染机体或细胞后，其基因组被整合到宿主细胞DNA中，并成为宿主细胞基因组一部分，即以前病毒形式存在，前病毒DNA可经过细胞分裂传递给子代细胞。内源性逆转录病毒专题讲座第8页内源性逆转录病毒（ERV）ERVs存在于全部脊椎动物基因组中并遵照孟德尔法则遗传给下一代。ERVs在宿主基因组中大量存在，比如人基因组中大约有8~10%ERVs。一个完整ERVs前病毒和外源性逆转录病毒有一样基因结构。假如ERVs表示产物对宿主有害话，宿主将会毁灭它们。ERVs存在于宿主基因组中，是长久进化结果。通常因为突变、缺失、重排和甲基化积累给予了ERVs不健全复制机制。内源性逆转录病毒专题讲座第9页当代内源性逆转录病毒当代内源性逆转录病毒是指在物种形成后才整合到宿主基因组中，而且非常靠近含有传染性外源性逆转录病毒。这些当代内源性逆转录病毒包含绵羊肺腺瘤病毒、小鼠乳腺癌病毒、猫白血病病毒、鸡白血病病毒。许多当代内源性逆转录病毒能够产生感染性病毒粒子，因为它们缺乏钝化突变。内源性逆转录病毒专题讲座第10页ERVs在过去被认为是垃圾DNA，但最近研究表明ERVs对其宿主有主要生物学作用。因为完整开放阅读框和转录活性支持了之一观点。ERVs大量存在于各种动物生殖道和胎盘内。完整ERVsenv基因在胎盘巨核细胞内表示且维持了数千年。此基因表示产物可引发体外培养细胞发生融合。内源性逆转录病毒专题讲座第11页二、ERVsinthehuman,mouse,andrabbitplacenta在人类、小鼠、兔子和绵羊胎盘内反转录病毒人类小鼠兔子绵羊内源性逆转录病毒专题讲座第12页2.1人类HERV-W、HERV-FRD和ERV-3是3个人类内源性反转录病毒。他们完整env基因在人类胎盘中表示。内源性逆转录病毒专题讲座第13页2.1.1HERV-WHERV-W不以完整前病毒存在与人类基因组当中，然而他env基因编码蛋白叫做syncytin1,在核胞体滋养层细胞中优先表示。syncytin1是一个糖蛋白且含有反转录病毒囊膜蛋白特点，比如：前导肽、弗林蛋白酶切割位点、融合肽样序列、公认免疫抑制区和跨膜区。这些大量体外信息都暗示了，syncytin1与人类胎盘当中单核滋养层细胞融合成双核滋养呈细胞相关。内源性逆转录病毒专题讲座第14页有些人经过转染HERV-W-env诱导了许多细胞系发生融合，当用抗HERV-W-env抗体处理细胞后细胞融合数量降低了。经过高表示syncytin1和forskolin共同诱导BeWo细胞融合，当抑制滋养层细胞中syncytin1表示时，培养双核滋养层细胞数量降低。内源性逆转录病毒专题讲座第15页2.1.2HERV-FRDHERV-FRD囊膜蛋白被称为syncytin2，它结构与syncytin1类似。然而syncytin2要比syncytin1整合到人类基因组上要早得多。当瞬时转染syncytin2时也能引发细胞融合。内源性逆转录病毒专题讲座第16页2.1.3ERV-3ERV-3囊膜蛋白也出现在滋养层当中，但在他开放阅读框中提前出现了终止密码子，造成他失去了跨膜区等多个功效区。ERV-3囊膜蛋白不能引发细胞融合即使在BeWo细胞当中高表示ERV-3囊膜基因且同时用forskolin处理，也不能引发细胞融合。内源性逆转录病毒专题讲座第17页ERV-3在滋养层细胞中稳定表示，它可诱导滋养层细胞分化、人绒毛膜促性腺激素分泌量增加、形态改变。研究认为ERV-3-env在许多正常组织中表示，尤其在产生激素器官中包含肾上腺、皮脂腺和睾丸当中表示。他可能在激素分泌过程中饰演了主要角色。但150个健康白种人当中有1.5个人ERV-3-env基因提前终止（理论上没有功效）。所以人们争论ERV-3是否含有生物学功效。内源性逆转录病毒专题讲座第18页内源性逆转录病毒专题讲座第19页2.2小鼠在小鼠胎盘迷路滋养层细胞中表示两种内源性反转录病毒囊膜蛋白syncytinA和syncytinB。syncytinA和syncytinB是同源基因且高度保守。syncytinA在小鼠滋养层发育饰演了主要角色，因为缺失syncytinA小鼠胎盘里单核细胞不能融合形成多核细胞而发生流产。内源性逆转录病毒专题讲座第20页２．３兔子最近，Heidmannetetal.发觉兔子反转录病毒囊膜基因且命名为syncytin－OryⅠ，他与人类syncytin特征相同。经过生物信息学研究发觉在兔子胎盘中特定表示syncytin－OryⅠ在兔子基因组当中含有完整开放阅读框。syncytin－OryⅠｍＲＮＡ被发觉在兔子胎盘连接处即胎儿组织侵入母体子宫兑膜后形成迷路滋养层中高表示。这与syncytin在滋养层形成过程中有主要作用观点一致！内源性逆转录病毒专题讲座第21页２．４绵羊绵羊基因组当中最少有２７个拷贝ERVs，因为它们与外源性绵羊肺腺瘤（JSRV）非常相同，故命名为enJSRVs。JSRV是绵羊肺腺瘤病原，含有传染性。JSRV不一样于其它致癌反转录病毒是因为他致癌基因是囊膜蛋白。尽管JSRV囊膜蛋白引发细胞转化过程中与促细胞分裂蛋白激酶（Ras-MEK-MAPK）、RacⅠ和磷酸次黄苷酸３激酶（PI3K-AKT-MTOR）信号转导通路相关，但详细机制还没有完全搞清楚。内源性逆转录病毒专题讲座第22页２７个enJSRV前病毒中有大部分因为缺失突变造成不完整。然而有５个enJSRV前病毒含有完整开放阅读框。JSRV和enJSRV相同性非常高，所以enJSRV侵入绵羊基因组当中时间不长，甚至现在还一直在侵入。蒙古绵羊在不一样妊娠时期（30d、50d、70d、90d、110d和130d）子宫和胚胎组织中都有enJSRVmRNA表示。经过统计学分析得出：胎盘组织中enJSRV基因表示于90d时到达高峰，然后开始下降，直至妊娠130d时表示量到达最低；子宫内膜组织中enJSRVmRNA表示于30d和50d相对较高；绒毛膜组织中enJSRVmRNA表示于妊娠50d时表示量最低，70d和110d相对较高。（徐萌杰博士论文）内源性逆转录病毒专题讲座第23页３、绵羊胎盘和孕体发育过程受精卵发育与运行

因为输卵管管壁肌肉蠕动及输卵管粘膜纤毛摆动，受精卵渐渐向子宫腔方向移动，在受精后3～4天抵达宫腔，在运行过程中进行有丝分裂，受精卵抵达输卵管子宫端时已成为一个实心细胞团，形如桑椹，故称桑椹胚。桑椹胚一面前行，一面继续进行细胞分裂，外层细胞分裂较快，形成囊壁，称为滋养层，是受精卵接触母体部分，它将形成胎盘及其它胚外结构。内层细胞分裂较慢，形成内细胞团，是胚胎发育始基。此时受精卵称为囊胚或胚泡。约在受精后7～8天，滋养层细胞与子宫内膜接触时分化出合体细胞。子宫内膜被合体细胞蛋白分解酶破坏，囊胚即侵入子宫内膜致密层，子宫内膜表面快速修复，囊胚即埋于子宫内膜中。内源性逆转录病毒专题讲座第24页内源性逆转录病毒专题讲座第25页约在受精后9～10天，内细胞团很快增殖与分化，分裂成两层，即外胚层与内胚层。两层细胞分裂都很快，并各形成一空腔，即羊膜腔与卵黄囊，二者之间组织称为胚盘。第12天使形成卵圆形孕体，且之后开始慢慢变长。内源性逆转录病毒专题讲座第26页内源性逆转录病毒专题讲座第27页在胚胎发育成桑椹胚后，桑椹胚深入发育，细胞开始出现分化。聚集在胚胎一端，个体较大细胞，称为内细胞团（innercellmass，ICM），未来发育成胎儿各种组织，而沿透明带内壁扩展和排列，个体较小细胞，称为滋养层细胞，它们未来发育成胎膜和胎盘。绒毛膜滋养细胞在妊娠中期可分成两种类型：合体滋养细胞和细胞滋养细胞。细胞滋养细胞有丝分裂活跃，形成新滋养细胞，新滋养细胞膜消失，融合形成合体滋养细胞。合体滋养细胞是人体正常细胞中唯一含有侵袭能力细胞，类似于肿瘤细胞，含有一定侵袭能力，这种能力对胚泡着床及胎盘形成都有十分主要意义。内源性逆转录病毒专题讲座第28页BNC形成绵羊单核滋养外胚层细胞（mononuclear

trophoblasticcell，MTC）从妊娠第14天开始分化、移行，之后经过核内复制或融合作用形成滋养外胚层巨型双核细胞（trophoblasticgiant

binucleatedcell，BNC），BNC继而移行并与子宫内膜腔上皮细胞（luminal

epithelium，LE）融合为三核细胞，三核细胞与BNC融合，形成多核合胞体，多核合胞体融聚成多核合胞体小半鞘翅（multinucleatedsyncytiaplaques）（20～25个核），最终形成胎盘子叶。内源性逆转录病毒专题讲座第29页在母羊生殖道不一样组织上皮中大量表示enJSRV。尤其在子宫内膜腔上皮和腺上皮当中可检测到enJSRVmRNA和蛋白。有趣是，HYAL2(是JSRV和enJSRV受体)被专一检测到在胎盘BNC和小半鞘翅中表示。有研究者经过在妊娠8天母羊子宫内注射吗啉代，抑制enJSRV囊膜蛋白翻译。结果单核滋养层细胞数量降低且BNC分化也减弱了。这让许多科学家提出了绵羊多核合胞体形成假说。内源性逆转录病毒专题讲座第30页内源性逆转录病毒专题讲座第31页当前，绵羊胎盘和孕体发育过程中enJSRV和HYAL2所起作用和详细机制还没有完全搞清楚。因为enJSRVEnv与exJSRVEnv高度相同。所以人们猜测enJSRVEnv与exJSRVEn