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1、1 9 疾 病 與 人 類 健 康 2 基 因 病 單 基 因 病 ： 地 中 海 貧 血 、 血 友 病 、 苯 丙 酮尿 癥 、 糖 原 貯 積 癥 等 多 基 因 病 ： 家 族 性 高 血 脂 、 糖 尿 病 、 高 血壓 、 動(dòng) 脈 粥 樣 硬 化 等 獲 得 性 基 因 病 ： 病 毒 感 染 （ HIV、 HBV、SARS） 與 先 天 性 疾 病 的 區(qū) 別 ： 遺 傳 物 質(zhì) 的 改 變 。 3 9.1 腫 瘤 與 癌 癥 腫 瘤 是 一 種 基 因 病 ， 遺 傳 物 質(zhì) 改 變 是 腫 瘤 發(fā) 生 的 原 因 良 性 腫 瘤 ： 局 限 在 自 己 的 正 常 位 置 ，

2、 不 侵 犯 周 圍 組 織 和 器 官 惡 性 腫 瘤 ： 不 受 生 長 調(diào) 控 而 繁 殖 的 細(xì) 胞 ， 常 侵 犯 周 圍 組 織 和 器 官 現(xiàn) 代 腫 瘤 醫(yī) 學(xué) 的 成 果 ： 癌 基 因 的 發(fā) 現(xiàn) ： 病 毒 癌 基 因 （ v-onc） 、 細(xì) 胞 轉(zhuǎn) 化 基 因 （ c-onc） 抑 癌 基 因 的 發(fā) 現(xiàn) 染 色 體 畸 變 與 癌 基 因 表 達(dá) 相 互 關(guān) 系 的 揭 示 4 9.1.1反 轉(zhuǎn) 錄 病 毒 致 癌 基 因 1910年 ， Rous肉 瘤病 毒 ， gag、 env、pol基 因 。 RNA-DNA-整 合 -原病 毒 ； 5 v-src基 因 p6

3、0蛋 白 ， 它 的 作 用 是 使 多 個(gè) 靶 蛋 白 的 酪 氨酸 發(fā) 生 磷 酸 化 ， 如 樞 紐 蛋 白 （ vinculin） 細(xì) 胞 骨 架 蛋 白 磷 酸 化 提 高 20倍 以 上 ， 細(xì)胞 粘 附 能 力 減 弱 ， 易 發(fā) 生 脫 落 和 轉(zhuǎn) 移 。 6 反 轉(zhuǎn) 錄 病 毒 種 類 急 性 轉(zhuǎn) 化 型 快 速 出 現(xiàn) 瘤 體 癌 基 因 位 于 基 因 組 內(nèi) 部 具 體 外 轉(zhuǎn) 化 能 力 非 急 性 轉(zhuǎn) 化 型 感 染 宿 主 細(xì) 胞 后 需 較 長 時(shí) 間 才 會(huì) 致 癌 。 7 病 毒 癌 基 因 的 起 源 v-onc基 因 來 源于 病 毒 感 染 宿 主后

4、獲 得 的 細(xì) 胞 原癌 基 因 （ c-onc） ， 如 src基因 8 常 見 致 癌 基 因 ： ras家 族 、 myc家 族 H-ras： 結(jié) 腸 癌 、 肺 癌 、 胰 腺 癌 K-ras： 惡 性 骨 髓 瘤 、 成 淋 巴 細(xì) 胞 瘤 N-ras： 泌 尿 系 統(tǒng) 癌 癥 C-myc： G0/G1， 生 長 控 制 點(diǎn) 。 協(xié) 同 作 用 9 9.1.2 原 癌 基 因 產(chǎn) 物 及 其 分 類 位 置 分 ： 膜 蛋 白 ： erbB、 neu、 fms、 mas、 src 可 溶 性 蛋 白 ： mos、 sis、 fps 核 蛋 白 ： myc、 ets、 jun、 myb

5、 功 能 分 ： 蛋 白 激 酶 類 生 長 因 子 生 長 因 子 受 體 類 GTP結(jié) 合 蛋 白 類 核 蛋 白 類 功 能 未 知 類 10 表 9-2 原 癌 基 因 及 其 產(chǎn) 物 的 分 類類 型 產(chǎn) 物 功 能 細(xì) 胞 定 位生 長 因 子 類 促 進(jìn) 生 長 胞 質(zhì)生 長 因 子 受 體 類 與 生 長 因 子 結(jié) 合 胞 質(zhì) /質(zhì) 膜酪 氨 酸 蛋 白 激 酶 類 信 號(hào) 通 路 胞 質(zhì) /質(zhì) 膜絲 /蘇 氨 酸 蛋 白 激 酶 類 信 號(hào) 通 路 胞 質(zhì)G蛋 白 類 GTP結(jié) 合 和 GTP酶 活 性 質(zhì) 膜 內(nèi) 面核 蛋 白 類功 能 未 知 類 DNA結(jié) 合 蛋 白

6、細(xì) 胞 核 11 原 癌 基 因 產(chǎn) 物 的 共 同 特 征 都 能 誘 發(fā) 一 系 列 與 細(xì) 胞 生 長 有 關(guān) 的 基 因 表達(dá) 。 即 促 進(jìn) 細(xì) 胞 的 分 裂 。 12 9.1.3 原 癌 基 因 的 表 達(dá) 調(diào) 控 點(diǎn) 突 變 ： LTR插 入 基 因 重 排 缺 失 基 因 擴(kuò) 增 13 9.1.3 原 癌 基 因 的 表 達(dá) 調(diào) 控 點(diǎn) 突 變 ： LTR插 入 ： 逆 轉(zhuǎn) 錄 病 毒 的 長 末 端 重 復(fù) 序 列 ， 強(qiáng) 啟動(dòng) 子 。 基 因 重 排 ： 8q24的 c-myc與 免 疫 球 蛋 白 基 因 重 排 ，表 達(dá) 量 增 加 。 缺 失 ： 負(fù) 調(diào) 控 序 列

7、 基 因 擴(kuò) 增 ： 腫 瘤 細(xì) 胞 中 頻 率 比 正 常 細(xì) 胞 高 上 千 倍 。 14 9.1.4 基 因 相 互 作 用 與 癌 基 因 表 達(dá)1. 染 色 體 構(gòu) 象 對(duì) 原 癌 基 因 表 達(dá) 的 影 響 ： 基 因 在 染 色 體 上 的 空 間 排 列 和 染 色 質(zhì) 的 結(jié) 構(gòu) 。 基因 領(lǐng) 域 （ gene territory） 、 基 因 領(lǐng) 域 效 應(yīng) （ gene territory effect） 。 如 c-myc基 因2. 原 癌 基 因 終 產(chǎn) 物 對(duì) 基 因 表 達(dá) 的 影 響 ： 1、 模擬 生 長 因 子 ； 2、 模 擬 受 體 ； 3、 作 用 生

8、 長 調(diào) 控途 徑 。 15 3.抑 癌 基 因 tumor suppressor gene 細(xì) 胞 內(nèi) 一 類 抑 制 腫 瘤 發(fā) 生 、 生 長 的 基 因 ， 能對(duì) 抗 癌 基 因 的 作 用 。 在 生 物 體 內(nèi) 與 癌 基 因 功 能 相 抵 抗 ， 共 同 保 持生 物 體 內(nèi) 正 負(fù) 信 號(hào) 相 互 作 用 的 相 對(duì) 穩(wěn) 定 。 腫 瘤 抑 制 基 因 的 失 活 和 癌 基 因 的 激 活 都 是 癌變 過 程 的 一 部 分 。 16 抑 癌 基 因 主 要 功 能(1) 誘 導(dǎo) 細(xì) 胞 終 末 分 化(2) 維 持 基 因 組 穩(wěn) 定 (3) 觸 發(fā) 衰 老 ， 誘 導(dǎo)

9、 細(xì) 胞 程 序 性 死 亡 (4) 調(diào) 節(jié) 、 抑 制 細(xì) 胞 生 長 (5) 抑 制 蛋 白 激 酶 活 性 (6) 改 變 DNA甲 基 化 酶 活 性 (7) 調(diào) 節(jié) 組 織 蛋 白 酶 活 性 (8) 調(diào) 節(jié) 血 管 形 成 (9) 促 進(jìn) 細(xì) 胞 間 聯(lián) 系 17 原 癌 基 因 抑 癌 基 因功 能 促 進(jìn) 增 殖 抑 制 增 殖 ， 促 進(jìn) 分 化遺 傳 方 式 顯 性 隱 性突 變 的 細(xì) 胞 體 細(xì) 胞 體 細(xì) 胞 ， 生 殖 細(xì) 胞抑 癌 基 因 與 原 癌 基 因 的 差 異 18 RB基 因 控 制 細(xì) 胞 周 期 的 腫 瘤 抑 制 基 因 Rb基 因 是 最 早

10、發(fā) 現(xiàn) 的 腫 瘤 抑 制 基 因 ， 最 初 發(fā) 現(xiàn) 于兒 童 的 視 網(wǎng) 膜 母 細(xì) 胞 瘤 ， 因 此 稱 為 Rb基 因 。 在 正 常 情 況 下 ， 視 網(wǎng) 膜 細(xì) 胞 含 活 性 Rb基 因 ， 控制 著 成 視 網(wǎng) 膜 細(xì) 胞 的 生 長 發(fā) 育 以 及 視 覺 細(xì) 胞 的 分化 ， 當(dāng) Rb基 因 一 旦 喪 失 功 能 或 先 天 性 缺 失 ， 視 網(wǎng)膜 細(xì) 胞 則 出 現(xiàn) 異 常 增 殖 ， 形 成 視 網(wǎng) 膜 母 細(xì) 胞 瘤 。 實(shí) 驗(yàn) 表 明 ， 將 Rb基 因 導(dǎo) 入 視 網(wǎng) 膜 細(xì) 胞 瘤 或 成 骨 肉瘤 細(xì) 胞 ， 結(jié) 果 發(fā) 現(xiàn) 這 些 惡 性 細(xì) 胞 的

11、 生 長 受 到 抑 制 。 19 Rb蛋 白 磷 酸 化 修 飾 作 用 對(duì) 細(xì) 胞 生 長 、 分 化 起 著 重 要 的 調(diào) 節(jié) 作 用 處 于 靜 止 狀 態(tài) 的 淋 巴 細(xì) 胞 僅 表 達(dá) 非 磷 酸 化 的 Rb蛋 白 （ 活 性 形 式 ） 。 終 末 分 化 的 單核 細(xì) 胞 和 粒 細(xì) 胞 僅 表 達(dá) 高 水 平 的 非 磷 酸 化 Rb蛋 白 ， 即 使 在 生 長 因 子 誘 導(dǎo) 下 ， Rb蛋白 也 不 發(fā) 生 磷 酸 化 ， 細(xì) 胞 也 不 出 現(xiàn) 分 裂 。 處 于 分 裂 增 殖 的 腫 瘤 細(xì) 胞 含 有 磷 酸 化 型 的 Rb蛋 白 （ 非 活 性 形 式

12、） ， 細(xì) 胞 進(jìn) 人 S期 Rb基 因 對(duì) 腫 瘤 的 抑 制 作 用 與 轉(zhuǎn) 錄 因 子 （ E-2F） 有 關(guān) ： E-2F是 一 類激 活 轉(zhuǎn) 錄 作 用 的 活 性 蛋 白 。 在 G0、 G1期 ， 低 磷 酸 化 型 Rb蛋 白 與 E-2F生 成 復(fù) 合 物 ， 使 E-2F處 于 非 活 化 狀 態(tài) 在 S期 ， Rb蛋 白 磷 酸 化 與 E-2F解 離 ， E-2F變 成 游 離 狀 態(tài) ， 細(xì) 胞 立 即 進(jìn) 人 增 殖 階 段 。 當(dāng) Rb基 因 發(fā) 生 缺 失 或 突 變 ， 喪 失 結(jié) 合 、 抑 制 E-2F的 能 力 ， 細(xì) 胞 增 殖 活 躍 ， 導(dǎo) 致 腫

13、 瘤 發(fā) 生 。 Rb基 因 20 P53基 因 基 因 組 的 保 護(hù) 神 具 有 分 裂 機(jī) 能 的 細(xì) 胞 的 基 因 發(fā) 生 損 傷 時(shí) ，p53蛋 白 接 受 了 DNA損 傷 信 號(hào) ， 在 細(xì) 胞 內(nèi) 的 含量 增 加 并 活 化 ， 啟 動(dòng) G1期 關(guān) 卡 ， 推 遲 細(xì) 胞 周期 進(jìn) 入 S期 ， 使 細(xì) 胞 得 以 修 復(fù) DNA。 若 細(xì) 胞 已過 S期 ， 修 復(fù) 不 能 進(jìn) 行 ， 則 誘 導(dǎo) 細(xì) 胞 凋 亡 。 21 目 前 發(fā) 現(xiàn) ： 癌 基 因 有 100多 個(gè) 抑 癌 基 因 有 11個(gè) ， 可 能 有 50多 個(gè) 轉(zhuǎn) 移 基 因 （ metastasis g

14、ene） 直 接 促 進(jìn) 轉(zhuǎn) 移 發(fā) 生 的 關(guān) 鍵 基 因 ， 其 存 在 或 表 達(dá) 增 強(qiáng) 會(huì)引 起 侵 襲 轉(zhuǎn) 移 的 發(fā) 生 轉(zhuǎn) 移 相 關(guān) 基 因 （ metastasis-asscciated gene ） 只 涉 及 轉(zhuǎn) 移 的 某 個(gè) 階 段 ， 并 非 參 與 整 個(gè) 轉(zhuǎn) 移 過 程 轉(zhuǎn) 移 抑 制 基 因 （ metastasis suppressor gene） 腫 瘤 耐 藥 基 因 22 9.2.1 HIV病 毒 粒 子 的 形 態(tài) 結(jié) 構(gòu) 和 傳 染 直 徑 100nm,外 被 雙層 脂 膜 ， 兩 條 單 鏈 正鏈 RNA。 23 9.2.2 HIV基 因 組

15、及 其 編 碼 的 蛋 白 HIV基 因 組 結(jié) 構(gòu) ： 9.7kb,5端 帽 子 結(jié) 構(gòu)（ m7G5GmpNp） ， 3端 poly(A)尾 巴 。 24 9.2.2 HIV基 因 組 及 其 編 碼 的 蛋 白 HIV編 碼 的 蛋 白 質(zhì) 及 其 主 要 功 能 ： gag基 因 ： 編 碼 核 心 蛋 白 ， 先 形 成 前 體 蛋 白 （ p55） ,然后 在 蛋 白 酶 的 作 用 下 切 割 成 p17, p24, p15三 個(gè) 蛋 白 。 p24構(gòu) 成 外 殼 （ CA） , p17構(gòu) 成 內(nèi) 膜 蛋 白 （ MA） 、p15進(jìn) 一 步 被 切 割 成 與 RNA結(jié) 合 的 核

16、 衣 殼 蛋 白 （ NC）p9和 p7。 pol基 因 ： 逆 轉(zhuǎn) 錄 酶 p66、 整 合 酶 p32 pro基 因 ： 蛋 白 酶 p22 env基 因 ： 外 膜 糖 蛋 白 gp160,進(jìn) 一 步 切 割 成 gp120和gp41,gp120稱 外 膜 蛋 白 ， 與 CD4結(jié) 合 ， 與 跨 膜 蛋 白gp41一 起 使 病 毒 核 心 進(jìn) 入 細(xì) 胞 。 25 9.2.2.3 HIV膜 蛋 白 gp160蛋 白 ： 845 870aa； 511位 切 割 成gp120和 gp41； gp120糖 基 化 與 CD4受 體 結(jié) 合 。 26 9.2.2.3 HIV膜 蛋 白 主 要

17、 功 能 區(qū) 主 要 抗 原 決 定 簇 ： V3區(qū) (301 324) T細(xì) 胞 決 定 簇 ： 主 要 決 定 簇 308 322， 輔 助 決 定 簇T2和 T1位 于 105117的 C1區(qū) 和 421436位 的 C4區(qū) 。 CD4受 體 結(jié) 合 區(qū) ： C4區(qū) ， 423 427 27 9.2.3 HIV 的 復(fù) 制 gp120與 CD4結(jié) 合 ， 病 毒 核 心 蛋 白 和 RNA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)

18、胞 核 并 整 合 到 染 色 體 上 ， 隨 細(xì) 胞 分 裂 傳 遞 ， 長 期潛 伏 。主 要 過 程 ：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 28 HIV轉(zhuǎn) 錄 的 主 要 過 程 ： 轉(zhuǎn) 錄 從 5端 LTR起 始 ， 形 成 一 條

19、長 鏈 RNA,并 切 割 成 短 mRNA， 指 導(dǎo) 合 成 HIV調(diào) 控 蛋 白 。 調(diào) 控 蛋 白 Rev達(dá) 到 閾 值 ， 進(jìn) 入 晚 期 轉(zhuǎn) 錄 ， 轉(zhuǎn)錄 長 鏈 mRNA， 指 導(dǎo) 結(jié) 構(gòu) 蛋 白 復(fù) 制 ， 組 裝成 病 毒 顆 粒 。 HIV病 毒 隨 機(jī) 整 合 到 染 色 體 上 。 29 9.2.4 HIV 基 因 表 達(dá) 調(diào) 控1. LTR序 列 ： 位 于 基 因 組 兩 端 ， 序 列 高 度 保 守 。 核 心 調(diào) 控 原 件 ： 從 LTR起 始 到 -78位 ， 含 細(xì) 胞 轉(zhuǎn)錄 調(diào) 控 因 子 結(jié) 合 區(qū) ， 又 稱 增 強(qiáng) 子 區(qū) 。 核 心 轉(zhuǎn) 錄 單

20、位 ： 轉(zhuǎn) 錄 起 始 區(qū) （ TATA區(qū) 和 SP1結(jié)合 區(qū) ） 反 式 激 活 因 子 應(yīng) 答 元 件 （ TAR） ： +1+60位 ，是 反 式 激 活 因 子 （ Tat） 作 用 所 必 須 。 30 9.2.4.2 參 與 HIV復(fù) 制 的 調(diào) 控 蛋 白1. Tat蛋 白 ： 轉(zhuǎn) 錄 激 活 因 子 ,兩 個(gè) 外 顯 子 ， 101aa。 三個(gè) 功 能 域 ： 酸 性 氨 基 酸 區(qū) ： 激 活 基 因 表 達(dá) 富 含 半 胱 氨 酸 (Cys)區(qū) ： 與 核 蛋 白 結(jié) 合 ， 活 性 必 須 堿 性 氨 基 酸 區(qū) ： 核 核 仁 定 位 信 號(hào) ， 與 TAR RNA凸

21、出部 特 異 結(jié) 合 。 31 2. Tat與 TAR對(duì) HIV復(fù) 制 的 協(xié) 同 調(diào) 控 作 用1. TAR序 列 及 高 級(jí) 結(jié) 構(gòu) 要 完 整2. 還 需 寄 主 細(xì) 胞 因 子 協(xié) 同 作 用3. 對(duì) 上 游 啟 動(dòng) 子 和 增 強(qiáng) 子 的 依 賴 Tat的 主 要 作 用 是 促 進(jìn) RNA聚 合 酶 II轉(zhuǎn) 錄 起 始 復(fù)合 物 的 組 裝 ， 在 沒 有 Tat的 情 況 下 ， 轉(zhuǎn) 錄 短 的 產(chǎn)物 ， 在 Tat存 在 時(shí) ， 轉(zhuǎn) 錄 長 鏈 RNA。 32 9.2.4.2 參 與 HIV復(fù) 制 的 調(diào) 控 蛋 白3. Rev蛋 白 ： 兩 個(gè) 外 顯 子 ， 116aa，

22、正 調(diào) 控 結(jié) 構(gòu) 蛋白 的 表 達(dá) 活 性 ， 負(fù) 調(diào) 控 許 多 調(diào) 控 蛋 白 。 Rev效 應(yīng) 元 件 ： env和 gag/pol mRNA上 的 234個(gè) 核 苷 酸 。 主 要 功 能 ： 增 加 細(xì) 胞 質(zhì) 中 未 經(jīng) 編 輯 的 基 因 組 全 長 轉(zhuǎn) 錄 產(chǎn) 物 ， 增 加含 有 Rev效 應(yīng) 元 件 RNA的 穩(wěn) 定 性 ， 并 促 進(jìn) 它 們 向 細(xì) 胞質(zhì) 運(yùn) 轉(zhuǎn) 。 阻 礙 剪 接 子 的 組 裝 ， 促 進(jìn) HIV基 因 表 達(dá) 由 早期 （ 轉(zhuǎn) 錄 調(diào) 控 蛋 白 ） 向 晚 期 （ 轉(zhuǎn) 錄 結(jié) 構(gòu) 蛋 白 ） 轉(zhuǎn) 變 。 33 9.2.4.2 參 與 HIV復(fù)

23、制 的 調(diào) 控 蛋 白4. Nef蛋 白 ： 負(fù) 調(diào) 控 因 子 和 磷 酸 化 蛋 白 ， 抑制 前 病 毒 基 因 的 表 達(dá) ， 提 高 和 維 持 HIV在體 內(nèi) 的 含 量 。5. Vpr蛋 白 ： 又 稱 病 毒 R蛋 白 ， 96aa,作 用 于LTR區(qū) ， 提 高 HIV的 復(fù) 制 速 度6. Vpu蛋 白 ： HIV-I型 特 有 ， 81aa， 病 毒 U蛋白 ， 促 進(jìn) 病 毒 粒 子 的 組 裝 、 成 熟 、 釋 放 。7. Vif蛋 白 ： 是 HIV-I型 侵 染 所 必 須 。 34 9.2.5 HIV的 感 染 及 致 病 機(jī) 理 感 染 過 程 ： 急 性

24、期 (2-4周 ) 潛 伏 期 (7-8年 ) 發(fā)病 期 致 病 途 徑 及 機(jī) 理 ：1. 病 毒 大 量 繁 殖 造 成 細(xì) 胞 死 亡2. HIV表 面 的 gp120脫 落 ， 與 正 常 細(xì) 胞 CD4受 體 結(jié) 合 ， 使 細(xì)胞 被 殺 死 。3. T細(xì) 胞 CD4被 封 閉 ， 影 響 其 功 能 。4. 刺 激 機(jī) 體 產(chǎn) 生 特 異 性 抗 體 ， 阻 斷 T細(xì) 胞 功 能 。5. 病 毒 包 膜 蛋 白 引 起 細(xì) 胞 融 合 ， 形 成 多 核 巨 細(xì) 胞 。 35 9.2.6 艾 滋 病 的 治 療 及 預(yù) 防 核 苷 酸 型 反 轉(zhuǎn) 錄 酶抑 制 劑 非 核 苷 酸

25、型 反 轉(zhuǎn) 錄酶 抑 制 劑 疫 苗 ： 減 毒 疫 苗 、滅 活 疫 苗 、 重 組 病毒 載 體 活 疫 苗 、 基因 工 程 亞 單 位 疫 苗及 合 成 寡 肽 疫 苗 。 36 9.3 乙 型 肝 炎 病 毒 HBV 肝 炎 病 毒 （ hepatitis virus） ： HAV： 小 RNA病 毒 科 HBV： 嗜 肝 病 毒 科 HCV： RNA病 毒 HDV： 與 乙 肝 有 關(guān) 的 缺 陷 型 病 毒 HEV： 杯 狀 病 毒 37 9.3.1 乙 肝 病 毒 的 分 類 及 結(jié) 構(gòu) 嗜 肝 DNA病 毒 科禽 嗜 肝 病 毒 屬正 嗜 肝 病 毒 屬 乙 肝 病 毒 分

26、四 種 亞 型 ： adr、 adw、 ayr 、 ayw。 我 國 以 adr為 主 ， adw次 之 。 38 9.3.1 乙 肝 病 毒 粒 子 結(jié) 構(gòu) 39 9.3.2 乙 肝 病 毒 基 因 組 及 其 編 碼 的 蛋 白 基 因 組 ： 1979年 ， 法 國 ， 具 多態(tài) 性 ， 3215 bp 。 有 部 分 單 鏈 區(qū) 的 環(huán) 狀 雙 鏈 DNA；長 鏈 為 負(fù) 鏈 （ 3.2kb） ， 短 鏈為 正 鏈 ， 長 度 為 負(fù) 鏈 的 50 80 長 鏈 的 5端 結(jié) 合 末 端 蛋 白 （ 引物 酶 ） ； 短 鏈 5端 與 具 有 帽 子結(jié) 構(gòu) 的 RNA結(jié) 合 。 兩 條

27、 鏈 的 互 補(bǔ) 區(qū) 兩 側(cè) 有 11bp的 直 接 重 復(fù) 序 列 DR1和 DR2。 P 41 HBV轉(zhuǎn) 錄 產(chǎn) 物 四 種 轉(zhuǎn) 錄 產(chǎn) 物 ， 3.5kb, 2.4kb, 2.1kb, 0.8kb, 都 有 poly(A)尾 巴 。 L鏈 轉(zhuǎn) 錄 ： 3.5kb和 2.1kb， 核 心蛋 白 ， 前 S1,前 S2蛋 白 。 S鏈 轉(zhuǎn) 錄 ： 2.4kb和 0.8kb， S蛋白 ， X蛋 白 L鏈 轉(zhuǎn) 錄 S鏈 轉(zhuǎn) 錄 42 H BV基 因 轉(zhuǎn) 錄 的 調(diào) 控 啟 動(dòng) 子 ： 位 于 四 個(gè) 基 因 的 前 面 ，四 種 ： C啟 動(dòng) 子 、 SP1、 SP2、 X。 增 強(qiáng) 子 ： 增

28、 強(qiáng) 子 I、 增 強(qiáng) 子 II。 反 式 作 用 因 子 ： X基 因 ， 能 激 活自 源 、 異 源 啟 動(dòng) 子 ， 具 有 X應(yīng) 答元 件 ， 具 絲 氨 酸 /蘇 氨 酸 活 性 ， 與相 關(guān) 細(xì) 胞 因 子 結(jié) 合 后 ， 再 結(jié) 合 于靶 序 列 上 發(fā) 揮 作 用 。 43 HBV的 編 碼 區(qū) 及 產(chǎn) 物 S編 碼 區(qū) ： 乙 肝 表 面 抗 原 蛋 白 ： 表 面 抗 原 主 蛋 白（ SHBS） 、 前 S1蛋 白 、 前 S2蛋 白 （ 中 蛋 白 ： S+S2; 大蛋 白 ： S+S1+S2） 。 P編 碼 區(qū) ： 末 端 蛋 白 （ 引 物 酶 ） 、 間 隔 區(qū)

29、、 反 轉(zhuǎn) 錄 酶 /DNA聚 合 酶 、 RNaseH. C編 碼 區(qū) ： 病 毒 核 心 抗 原 （ HBcAg） ,切 除 N端 19肽 和 富 含精 氨 酸 的 C端 ， 成 E抗 原 （ HBeAg） X編 碼 區(qū) ： X蛋 白 ， 具 反 式 調(diào) 控 作 用 。 44 9.3.3 HBV的 復(fù) 制 反 轉(zhuǎn) 錄 途 徑 ： 第 一 步 ： 病 毒 脫 掉 外 殼 ， 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) 雙 鏈 DNA， 大 量 擴(kuò) 增 。 第 二 步 ： 在 宿 主 的 RNA聚 合 酶 作 用 下

30、 轉(zhuǎn) 錄 ， 3.5kb前 基 因 組 RNA從 5端 DR1處 開 始 ， 經(jīng) DR2后 繼 續(xù) 合 成 ， 終 止 于 DR1后 85堿 基 處的 的 TATAAA序 列 ， 比 病 毒 DNA多 130 270個(gè) 堿 基 。 第 三 步 ： 前 基 因 組 的 部 分 RNA被 包 裝 入 核 心 顆 粒 ， 并 進(jìn) 行 反 轉(zhuǎn) 錄 ，以 與 母 鏈 連 接 的 末 端 蛋 白 為 引 物 ， 合 成 負(fù) 鏈 DNA。 由 RNase H將模 板 降 解 ， 但 5端 帽 子 結(jié) 構(gòu) 到 DR1區(qū) 域 不 被 降 解 ， 作 為 正 鏈 合 成的 引 物 。 第 四 步 ： 在 DNA聚

31、 合 酶 作 用 下 合 成 正 鏈 ， “ 引 物 易 位 ” ， 未 完 成 時(shí) ， 包 裝 成 病 毒 顆 粒 ， 形 成 不 完 整 的 雙 鏈 基 因 組 。 45 9.3.3 HBV的 復(fù) 制 46 HBV的 復(fù) 制 親 代 “ +”鏈 DNA延 長 親 代 “ -”鏈 DNA “+”鏈 RNA “+”鏈 RNA等 包 裝 成 病 毒 核 心 顆 粒 “ +”鏈 RNA 子 代 “ -”鏈 DNA 子 代 “ -”鏈 DNA 子 代 “ +”鏈 DNA 47 9.4 人 禽 流 感 的 分 子 生 物 機(jī) 制 病 原 ： 禽 流 感 病 毒 ， 屬 正 黏 病 毒 科 流 感 病毒

32、 屬 A型 流 感 病 毒 。 人 禽 流 感 ： 呼 吸 系 統(tǒng) 病 變 到 全 身 敗 血 癥 的高 度 急 性 傳 染 病 。 48 9.4.1 人 禽 流 感 病 毒 特 點(diǎn) 及 分 型 正 黏 病 毒 科 AB型 流 感 病 毒 屬 C型 流 感 病 毒 屬 類 托 高 土 病 毒 屬 49 禽 流 感 病 毒 感 染 人 類 的 機(jī) 制 HA受 體 結(jié) 合 位 點(diǎn) 的 突 變 導(dǎo) 致 禽 流 感 病 毒 易 于 感 染 人 類 細(xì) 胞 HA 226谷 氨 酰 胺 ， 與 禽 類 呼 吸 道 上 皮 細(xì) 胞 表 面 受 體 結(jié) 合 。 HA 226亮 氨 酸 ， 與 人 呼 吸 道

33、上 皮 細(xì) 胞 表 面 受 體 結(jié) 合 。 HA 226甲 硫 氨 酸 ， 與 禽 、 人 呼 吸 道 上 皮 細(xì) 胞 表 面 受 體 結(jié) 合 能 力 相 同 PB2蛋 白 627位 氨 基 酸 點(diǎn) 突 變 導(dǎo) 致 人 禽 流 感 病 毒 復(fù) 制 能 力 增 強(qiáng) 谷 氨 酸 （ 禽 流 感 病 毒 ） 賴 氨 酸 （ 人 流 感 病 毒 ） NS1第 92位 氨 基 酸 的 突 變 導(dǎo) 致 人 禽 流 感 病 毒 致 病 能 力 顯 著 增 強(qiáng) 50 9.5 SARS病 毒 全 基 因 組 Total number of deaths: 372Deaths: 159 26 countries

34、2002年 11月 16日 佛 山 市 出 現(xiàn)第 一 例 “ 非 典 型 肺 炎 ” 患 者2003年 2月 28日 ， 世 界 衛(wèi) 生 組織 將 這 種 疾 病 正 式 命 名 為 嚴(yán)重 急 性 呼 吸 系 統(tǒng) 綜 合 征（ Severe Acute Respiratory Syndrome，SARS）截 至 7月 17日 ， 該 病 涉 及 到 世界 近 32個(gè) 國 家 和 地 區(qū) ， 全 球患 者 已 達(dá) 8437多 例 ， 死 亡813人 ， 死 亡 率 9.64% 51 3月 24美 國 疾 控 中 心 分 離 并 判 定 “ 非 典 ” 病 原 體 可 能 是 新 型冠 狀 病 毒

35、 。中 國 香 港 、 新 加 坡 、 加 拿 大 、 德 國 在 內(nèi) 的 幾 個(gè) 實(shí) 驗(yàn) 室 也 都確 認(rèn) 了 這 種 新 型 冠 狀 病 毒 的 存 在 。4月 12日 凌 晨 ， 加 拿 大 大 不 列 顛 哥 倫 比 亞 省 癌 癥 研 究 院 屬 下的 麥 克 爾 史 秘 斯 基 因 科 學(xué) 中 心 率 先 公 布 了 全 球 首 份 SARS病毒 基 因 圖 譜4月 15日 晚 軍 事 醫(yī) 學(xué) 科 學(xué) 院 微 生 物 流 行 病 研 究 所 與 中 國 科 學(xué)院 北 京 基 因 組 研 究 所 合 作 ， 也 于 成 功 完 成 了 對(duì) 冠 狀 病 毒 的全 基 因 組 序 列 測

36、 定 。冠 狀 病 毒 屬 屬 于 ： 病 毒 （ Viruses） ； 無 DNA階 段 單 鏈 RNA正 鏈 病毒 （ ssRNA positve-strand viruses） ； 有 殼 病 毒 目 (Nidovirales)； 冠 狀 病 毒 科 ， 分 為 冠 狀 病 毒 屬 (Coronavirus)和環(huán) 曲 病 毒 屬 （ Torovirus） 52 SARS-CoV的 侵 染 過 程 病 毒 侵 染 ： S1蛋 白 與 敏 感 細(xì)胞 的 受 體 （ ACE2血 管 緊張 素 轉(zhuǎn) 換 酶 2） 結(jié) 合 ,引 起 病 毒囊 膜 和 細(xì) 胞 膜 融 合 ， 病 毒 以內(nèi) 吞 方 式

37、 進(jìn) 入 細(xì) 胞 。 復(fù) 制 ： 組 裝 分 泌 53 SARS-CoV的 起 源 及 變 異 起 源 ： 果 子 貍 、 猴 、 蛇 、 蝙 蝠 、 老 鼠 等 。 動(dòng) 物 的 SARS樣 病 毒 是 人 類 SARS-CoV的 前體 ， 果 子 貍 的 SARS樣 病 毒 比 人 類 SARS-CoV多 29bp。 54 9.6 基 因 治 療 定 義 ： 運(yùn) 用 遺 傳 物 質(zhì) ， 或 相 關(guān) 產(chǎn) 物 。 糾 正 人 體 本 身 基 因 結(jié) 構(gòu) 或 功 能 上 的 錯(cuò) 亂 阻 止 病 菌 的 侵 染 殺 滅 病 變 的 細(xì) 胞 抑 制 外 源 病 原 體 遺 傳 物 質(zhì) 的 復(fù) 制 55

38、 基 因 治 療 的 歷 史 1990年 ， 首 次 以 反 轉(zhuǎn) 錄 病 毒 為 載 體 ， 把 腺 苷 脫氨 酶 基 因 （ ADA） 導(dǎo) 入 來 自 病 人 自 身 的 T淋 巴 細(xì)胞 ， 經(jīng) 擴(kuò) 增 后 回 輸 。 前 景 分 析 ： 與 基 因 工 程 相 比 較基 因 工 程 基 因 治 療過 程 體 外 體 內(nèi)技 術(shù) 難 度 較 低 較 高 技 術(shù) 成 熟 高 低 56 基 因 治 療 的 途 徑 ex vivo途 徑 ： 將 含 外 源 基 因 的 載 體 在 體 外 導(dǎo) 入 人體 自 身 或 異 體 細(xì) 胞 ， “ 基 因 工 程 化 的 細(xì) 胞 ” ， 經(jīng)體 外 細(xì) 胞 擴(kuò)

39、增 后 輸 回 人 體 。 優(yōu) 點(diǎn) ： 安 全 性 好 ； 缺點(diǎn) ： 不 易 形 成 規(guī) 模 。 in vivo途 徑 ： 將 外 源 基 因 裝 配 于 特 定 的 真 核 細(xì) 胞表 達(dá) 載 體 上 ， 直 接 導(dǎo) 入 人 體 。 優(yōu) 點(diǎn) ： 有 利 于 大 規(guī)模 生 產(chǎn) ； 缺 點(diǎn) ： 技 術(shù) 要 求 高 。 57 基 因 治 療 中 的 病 毒 載 體 基 本 條 件 ： 能 夠 攜 帶 外 源 基 因 并 能 裝 配 成 病 毒 顆 粒 能 夠 介 導(dǎo) 外 源 基 因 的 轉(zhuǎn) 移 和 表 達(dá) 對(duì) 機(jī) 體 沒 有 致 病 力 反 轉(zhuǎn) 錄 病 毒 、 腺 病 毒 、 腺 病 毒 伴 隨 病

40、 毒 、 皰 疹 病毒 等 58 病 毒 基 因 組 包 括 ： 編 碼 區(qū) ： 結(jié) 構(gòu) 蛋 白 和 非 結(jié) 構(gòu) 蛋 白 （ 分 必 需 基 因和 非 必 需 基 因 ） 非 編 碼 區(qū) 構(gòu) 建 方 法 ： 直 接 插 入 到 非 編 碼 區(qū) 刪 除 復(fù) 制 基 因 和 病 毒 癌 基 因 刪 除 部 分 非 必 需 基 因 和 部 分 必 需 基 因 ， 增 加 插入 外 源 基 因 的 容 量 。 59 病 毒 載 體 的 分 類 ： 重 組 型 病 毒 載 體 ： 不 改 變 病 毒 復(fù) 制 和 包 裝 所 需 的 順 式 作 用 元 件 ，有 選 擇 性 地 刪 除 早 期 基 因 ，

41、 通 過 同 源 重 組 法 將 目的 基 因 插 入 到 病 毒 基 因 組 。 無 病 毒 基 因 的 病 毒 載 體 ： 由 重 組 載 體 和 輔 助 系 統(tǒng)組 成 。 重 組 載 體 由 外 源 基 因 表 達(dá) 盒 、 病 毒 復(fù) 制 和 包 裝 所 必 需 的順 式 作 用 元 件 及 載 體 骨 架 組 成 。 輔 助 系 統(tǒng) 由 病 毒 復(fù) 制 和 包 裝 所 必 需 的 所 有 反 式 作 用 元 件 ，常 由 另 外 的 輔 助 病 毒 提 供 。 60 病 毒 載 體 在 基 因 治 療 中 的 應(yīng) 用 1990年 第 一 例 已 進(jìn) 行 了 數(shù) 百 項(xiàng) 臨 床 試 驗(yàn)

42、病 人 上 千 人 2/3應(yīng) 用 了 病 毒 載 體 61 基 因 治 療 中 的 問 題1. 靶 向 性 基 因 導(dǎo) 入 系 統(tǒng) ： 將 治 療 基 因 送 入 特定 的 靶 細(xì) 胞2. 外 源 基 因 表 達(dá) 的 可 控 性 ： 模 擬 人 體 內(nèi) 基 因本 身 的 調(diào) 控 形 式 。3. 治 療 基 因 過 少 62 非 病 毒 載 體 病 毒 載 體 的 不 足 ： 免 疫 原 性 高 、 毒 性 大 、目 的 基 因 容 量 小 、 靶 向 特 異 性 差 、 制 備 較復(fù) 雜 、 費(fèi) 用 高 等 。 63 非 病 毒 載 體 的 種 類 裸 DNA（ naked DNA） ： 物

43、理 方 法 導(dǎo) 入 ，如 直 接 注 射 或 基 因 槍 。 缺 點(diǎn) ： 只 能 局 部 作用 。 “ DNA疫 苗 ” 。 64 非 病 毒 載 體 的 種 類脂 質(zhì) 體 （ liposome vector） /DNA復(fù) 合物 ： 具 雙 層 脂 質(zhì) 膜 ， 能 促 進(jìn) 極 性 大 分 子穿 透 細(xì) 胞 膜 。 種 類 ：陽 離 子 脂 質(zhì) 體 ： 由 帶 正 電 荷 的 脂 類 和 中 性 輔 助 脂類 等 摩 爾 混 合 。 陽 離 子 脂 質(zhì) 與 帶 負(fù) 電 的 DNA結(jié)合 形 成 復(fù) 合 物 。陰 離 子 脂 質(zhì) 體 、pH敏 感 脂 質(zhì) 體 ： 細(xì) 胞 內(nèi) 吞 時(shí) ， 避 免 溶

44、酶 體 降 解融 合 脂 質(zhì) 體 等 。 65 多 聚 物 /DNA復(fù) 合 物 ： 原 理 ： 利 用 陽 離 子 多 聚 體 的 氨 基 基 團(tuán) 的 正 電 荷 與DNA的 負(fù) 電 磷 酸 基 團(tuán) 結(jié) 合 ， 形 成 穩(wěn) 定 的 多 聚 復(fù) 合 物（ polyplex） 。 防 止 被 核 酸 酶 降 解 ， 防 止 沉 淀 。 常 用 的 陽 離 子 多 聚 體 ： 多 聚 左 旋 賴 氨 酸 、 魚 精 蛋 白 、 組 蛋 白 、 多 聚 乙 胺 、 多 聚 乙烯 亞 胺 、 星 狀 樹 突 體 等 。 優(yōu) 點(diǎn) ： 合 成 方 便 ， 安 全 無 毒 不 足 ： 特 異 性 、 靶 向 性 差 ， 轉(zhuǎn) 化 效 率 低 。非 病 毒 載 體 的 種 類 66 DNA微 球 體非 病 毒 載 體 的 種 類