分子生物学课件008.ppt

1、第八章 疾病与人类健康,现代科学认为，疾病的发生直接或间接与基因有关,人类疾病都是：“基因病”,经典单基因病,多基因病,获得性基因病,经典单基因病：主要病因是某个基因位点上产生了缺陷等位基因，如：地中海贫血、白化病 多基因病：涉及多个基因及调控这些基因表达的环境因子之间的相互作用，如：高血压、糖尿病 获得性基因病：主要是由病源微生物感染引起的传染病，如肝炎、艾滋病,肿瘤与癌症 人免疫缺损病毒HIV 乙型肝炎病毒HBV,Contents,第一节 肿瘤与癌症,内容提要： 癌基因(oncogene) 反转录病毒致癌基因 细胞转化基因 抑癌基因(tumor suppressor gene ),一、癌基

2、因,癌基因的分类,病毒癌基因 ： (virus oncogene, v-onc) DNA病毒、 RNA病毒（反转录病毒） 细胞转化基因：(cellular-oncogene, c-onc),(一) 反转录病毒致癌基因（P294）,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,1966年，85岁的劳斯获得诺贝尔奖。,1、反转录病毒颗粒结构,2、反转录病毒基因组结构,产生p60src蛋白质，磷酸化蛋白。靶蛋白磷酸化 （P295）,3、反转录病毒的复制,4、反转录病毒癌基因（v-onc)的起源（P296）,目 录,断裂基因,完整的

3、没有断裂的可读框,(二) 细胞转化基因,细胞转化基因实质上就是由一类原癌基因突变而来 。当原癌基因在某些外界因素（如放射线、化学致癌物等）的作用下，发生数量和结构上的微细变化，形成了致癌性的细胞转化基因，从而使正常细胞转化为肿瘤细胞。,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。,1、原癌基因,原癌基因的特点: 广泛存在于生物界中； 基因序列高度保守； 作用通过其产物蛋白质来体现； 正常情况下表达水平很低; 被激活后，形成致癌性的细胞转化基因。,原癌基因的

4、分类：,根据原癌基因产物在细胞中的位置，可分为： 与膜结合的蛋白，如src基因产物； 可溶性蛋白，如mos基因产物； 核蛋白，如myc基因产物。,根据原癌基因表达产物的功能，可分为： 蛋白激酶类，如Src家族（酪氨酸蛋白激酶类） 生长因子类 生长因子受体类 GTP结合蛋白类，如Ras家族 核蛋白类（DNA结合蛋白），如Myc家族 未知功能类,原癌基因：单拷贝、正常情况下低水平表达或根本不表达癌基因？ 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。,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

5、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（P302）,（1）点突变,（2）LTR（long terminal repeat)插入,强启动子,（3）基因重排（rearrange),（4）缺失（Deletion）,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,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

6、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

7、通过介质传递生长刺激信号的部位有3处： 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； 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； 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,（4）外源信号对原癌基因表达的影响,二、抑癌基因,抑癌基因(tumor suppressor gene ) /隐性癌基因：是一种抑制细胞生长和肿瘤形成的基因。如：Rb抑癌基因、抑癌基因p53,抑癌基因与原癌基因在生物学上有以下几点差异： 在功能上，抑癌基因起负调控作用，而原癌基因

8、起正调控作用； 在遗传方式上，原癌基因是显性的，而抑癌基因在细胞水平上是隐性的， 在突变发生的细胞类型上，抑癌基因突变可以发生在体细胞中，也可能发生在生殖细胞中并通过生殖细胞得到遗传。原癌基因突变只发生在体细胞中。,癌症的多阶段发生学说 (multi-stage),第二节 人免疫缺损病毒HIV,HIV病毒粒子的形态结构 HIV基因组及其编码的蛋白 HIV的复制,P24 Capsid protein,P18 Matrix protein,一、 HIV病毒粒子的形态结构,二、HIV基因组及其编码的蛋白,编码病毒的核心蛋白,编码反转录酶、整合酶和蛋白酶,编码外膜蛋白,TAT and REV are

9、essential for HIV replication,GAG gene-p55,Polymerase (reverse transcriptase) 2. Integrase 3. Protease (cuts polyproteins),POL gene,gp120,gp41,ENV Gene coding,三、HIV的复制,The Life Cycle of HIV,1. Virus destroys the cell as a result of budding,艾滋病传播的三种途径,HIV依靠血液、血液制品、以及人体分泌液进行传播，主要通过以下三种途径： 性接触传播 同HIV感染

10、者发生无保护的性行为 血液传播 接受了被HIV污染的血液 母婴传播 被感染的母亲传染给未出生的婴儿,性接触传播,无论是同性、异性、还是两性之间的性接触都会导致艾滋病的传播。 全世界约有3/4的艾滋病毒传播是通过性接触进行的。,印度政府张贴推广安全套的挂幅：正确使用安全套是预防艾滋病的有效途径之一,血液传播,血液传播是HIV感染最直接的途径 输入被病毒污染的血液（输血前HIV的检测， HIV感染1周3个月后能测出相应抗体，新近HIV感染者的血液仍有危险） 接触病毒污染注射器、针灸针、拔牙工具 接触病毒污染的血液制品（人血清白蛋白、Igs和抗凝血因子等，我国已有数例血友病人因注射进口抗凝血因子浓缩

11、物而感染HIV） 在我国，HIV病毒感染者80是因为在吸毒中共用注射针头而感染的。,静脉注射毒品是我国艾滋病传播的主要途径,母婴传播,HIV感染的母亲可将病毒传播给孩子 怀孕 分娩 母乳喂养,一名乌干达妇女带着18个月大的孩子接受检查。这名30岁的妇女当天刚刚被确诊为艾滋病病毒携带者，她的丈夫目前也染病在家,日常生活接触不会传染艾滋病,一般的工作生活接触不会感染艾滋病 艾滋病不会经马桶圈、电话机、餐饮具、卧具、游泳池或公共浴池等公共设施传播。 艾滋病也不会通过一般社交上的接吻、拥抱传播。 咳嗽、蚊虫叮咬不会传染艾滋病。,艾滋病的临床分期： 急性感染期 潜伏期 艾滋病前期 典型艾滋病期 不是每个

12、感染者都会完整的出现四期表现 四个时期是一个渐进的和连贯的发展过程,HIV的感染及致病机理,急性感染期（窗口期）,HIV侵袭人体后对机体的刺激所引起的反应 病人发热、皮疹、淋巴结肿大、还会发生乏力、出汗、恶心、呕吐、腹泻、咽炎等，有的还出现急性无菌性脑膜炎，表现为头痛、神经性症状和脑膜刺激症。 末梢血检查，白细胞总数正常，或淋巴细胞减少，单核细胞增加。 急性感染期时，症状常较轻微，容易被忽略 在被感染26周后，血清HIV抗体可呈现阳性反应 此后，临床上出现一个长短不等的、相对健康的、无症状的潜伏期。,典型的艾滋病期,典型的艾滋病期是艾滋病病毒感染的最终阶段。 此期具有三个基本特点： 严重的细胞

13、免疫缺陷发生各种致命性机会性感染 发生各种恶性肿瘤 艾滋病的终期，免疫功能全面崩溃，病人出现各种严重的综合病症，直至死亡。,第三节 乙型肝炎病毒HBV,一、HBV基因组结构,双链部分环状结构：两链长短不一 短链和长链的5端通过240bp配对维持环状结构 长链(L)完整、恒定，3.2Kb ，负链 短链(S)为正链，长度可变，约为长链长度的5080% 两条链互补区两恻各有一个11个碱基的直接重复序列，称DR1和DR2,病毒性肝炎,中国是病毒性肝炎的高发区。 目前已知的甲、乙、丙、丁、戊、己、庚及TTV型肝炎 在我国均有发生，其中尤以甲、乙、丙、戊4个型别的流行情况严重。 仅乙肝病毒携带者以达1.2

14、亿之多。 病毒性肝炎是对我国危害最为严重的传染病。,肝炎病毒,甲型肝炎病毒与戊型肝炎病毒由消化道传播，引起急性肝炎，不转为慢性肝炎或慢性携带者。 乙型与丙型肝炎病毒主要由输血、血制品或注射器污染而传播，除引起急性肝炎外，可致慢性肝炎，并与肝硬化及肝癌相关。 丁型肝炎病毒为一种缺陷病毒（与乙肝病毒有关） 已型肝炎病毒（HFV） 庚型肝炎病毒（HGV） TT型肝炎病毒（TTV）,8.3.2 HBV基因组及其所编码的主要蛋白（P321）,双链部分环状结构：两链长短不一 短链和长链的5端通过240bp配对维持环状结构 长链(L)完整、恒定3.2Kb ，负链 短链(S)为正链，长度可变，约为长链长度的5

15、080%（100%） S链可按5-3增生 S链3端的位置是可变的 5末端蛋白和具有帽子结构的小RNA与病毒的复制有关 两条链互补区两恻各有一个11个碱基的直接重复序列，称DR1和DR2。,8.3.2.1 HBV基因组,二、 HBV的复制,dsDNA,不是通过半保留复制方式复制,基因治疗,将一段特定的遗传信息物质DNA通过人工方法导入的人体细胞以治疗人体疾病。基因治疗的范围很广：遗传性病变，即遗传物质缺陷所致疾病，通过基因治疗可以修正、补充、或取消致病基因；肿瘤性疾病，肿瘤细胞常常会有多种基因的改变，因此，目前将一些涉及肿瘤的主要基因进行基因治疗，如 P53抑癌基因， ras癌基因等等；为多基因

16、遗传性疾病，如糖尿病、高血压、动脉硬化；基因疫苗，即导入一些病原体基因，以刺激机体产生特异的免疫力，以抵抗这些病菌的侵袭。,基因治疗的概念,基因治疗（gene therapy）就是向有功能缺陷的细胞补充相应功能基因，以纠正或补偿其基因缺陷，从而达到治疗的目的。,基因治疗的方法有体外导入，回输：即将病人的部分组织或细胞取出，在体外培养导入基因后，再回输入体内；体内直接导入：又可分为a异位导入，将基因导入非病变的细胞，如皮下，肌肉等；b原位导入，即将基因导入直接病变的部位，如肿瘤细胞、骨髓细胞等。,80%的基因治疗采用转染率较高的病毒载体,但应用病毒作为载体有可能在复制过程中增加活性病毒的拷贝，诱发宿主细胞免疫反应或癌变等副作用。以病毒为载体因为诸多隐患而逐渐退出基因治疗的历史舞台，安全、高效的非病毒载体可能是将来的基因治疗载体的目标,基因治疗的前景分析,基因治疗与基因工程比较： 治疗基因人体细胞/目的基因其它物种细胞（纯化） 基因治疗：降低成本 理论上所有治疗基因（包括非分泌蛋白）均可开展基因治疗 基因治疗