病毒学病毒与肿瘤.pptx

《病毒学病毒与肿瘤.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《病毒学病毒与肿瘤.pptx（55页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、本章重点1.1.反转录病毒癌基因的起源2.2.原癌基因与抑癌基因3.3.癌基因的激活机制4.4.抑癌基因的作用机理第1页/共55页第一节：肿瘤病毒概述 肿瘤是指动物体内由一些异常生长，不受一般生长控制的细胞增殖形成的赘生物，临床医学上有良性和恶性之别，称良性肿瘤为“瘤”，恶性肿瘤为“癌”。第2页/共55页一、肿瘤的发生原因 对整个机体而言，肿瘤形成是由于缺乏有效的免疫防御功能；对细胞而言，则是正常的细胞周期出现障碍。1、遗传因素：日本人的胃癌死亡率比美国人高7倍，美国人的肺癌残废率又比日本人高2倍多，而苏格兰人又比美国人高2倍。美国黑人前列腺癌的残废率高于美国白人2倍多。广东人移居上海10年以

2、后，鼻咽癌的发生率仍高于上海本地居民2.64倍。食管癌高发区的河南省林县居民，移居山西省黎城后80-100年，移民的食管癌死亡率仍高于当居民5.7-8.6倍。2、环境因素：第3页/共55页二、肿瘤发生的分子基础1 1、基因突变：肿瘤抑制基因、基因突变：肿瘤抑制基因p53p532 2、DNADNA损伤损伤3 3、细胞分裂：致癌剂加速细胞分裂、细胞分裂：致癌剂加速细胞分裂4 4、细胞分化过程中的各种关卡：这些关卡可以防止含、细胞分化过程中的各种关卡：这些关卡可以防止含有有DNADNA损伤过多的细胞进行分化，从而抑制突变基因损伤过多的细胞进行分化，从而抑制突变基因的产生。的产生。5 5、防卫系统：谷

3、胱甘肽移酶可以保护细胞、防卫系统：谷胱甘肽移酶可以保护细胞DNADNA免受各免受各种破坏剂的损伤。种破坏剂的损伤。第4页/共55页三、病毒与肿瘤 1917年美国学者Rous首先发现鸡肉瘤病毒，还有几种鸟的肿瘤病毒。1934年在家兔的疣和乳头状瘤中分离出病毒，并用肿瘤滤过液接种于家兔，诱发了乳头状瘤的生长。第5页/共55页在已发现的动物病毒中1/4的具有致肿瘤特性。动物中，病毒是癌症的病原之一。病毒诱发肿瘤与多种因素相关：宿主的遗传特性、性别、内分泌、免疫状态以及病毒的致癌强度等。有的肿瘤病毒可在同一动物引起多种肿瘤，如多瘤病毒可使小鼠产生23种不同部位与不同组织类型的肿瘤。有的病毒可使多种动物

4、发生肿瘤，如鸡肉瘤病毒不仅诱发禽类的肿瘤，还诱发哺乳类包括猴发生肿瘤。病毒的核酸或核酸片段也可诱发肿瘤。同一病毒诱发的肿瘤具有共同的抗原性。性。第6页/共55页1.DNA肿瘤病毒 主要包括5 5类：多瘤病毒、乳头瘤病毒、腺病毒、嗜肝病毒、疱疹病毒等可使动物发生肿瘤。目前与人类恶性肿瘤关系密切的主要有人类乳头瘤病、EB病毒、乙型肝炎病毒。第7页/共55页1)多瘤病毒科猴病毒40(SV40)(猴)多瘤病毒(py)(小鼠)BKV和JCV(人类)2)乳头状瘤病毒科人类乳头状瘤病毒(HPV)Shope乳头状瘤病毒(兔)牛乳头状瘤病毒(5个亚型)马、牛、羊、麋鹿等乳头状瘤病毒。3)腺病毒科人类腺病毒(Ad

5、)(至少已有37个亚型)A组(Ad12、18、31)B组(Ad3、7、11、14、16、21)C组(Ad1、2、5、6)D组(Ad8-10、13、15、17、19、20、22-3E组(Ad4)猴(24)*、牛(9)、小鼠(2)、狗(2)、禽(8)、羊(5)、猪(14)以及马、绵、羊和树鼠勾等病毒。第8页/共55页4)疱疹病毒科亚科:单纯疱型(HSV-)(人类)单纯疱疹型(HSV-)(人类)马疱疹病毒(EHV-)(马)亚科:Saimiri疱疹病毒(松鼠猴)ateles疱疹病毒(蜘蛛猴)Marek病病毒(MDV)(鸡)EB病毒(EBV)(人类)尚未分类的疱疹病病毒Lucke疱疹病毒(蛙)Sylvi

6、lagus疱疹病毒(棉尾兔)5)乙型肝炎样病毒科乙型肝炎病毒(HBV)(人类)土拨鼠肝炎病毒(WHV)地松鼠肝炎病毒(GSHV)鸭乙型肝炎病毒(DHBV)(北京鸭和麻鸭等)第9页/共55页DNA肿瘤病毒致癌的机制：DNA病毒感染细胞后出现两种后果：(1)溶解性感染：病毒DNA未能被整合到宿主的基因组中，大量的病毒复制，最终使细胞死亡。(2)病毒基因整合到宿主的DNA：DNA病毒带有转化基因，使正常细胞转化为肿瘤细胞。第10页/共55页2.RNA肿瘤病毒 RNA肿瘤病毒在分类上属于逆转录科病毒（retroviridae）。该科分三个亚科：RNA肿瘤病毒亚科、慢病毒亚科、泡沫病毒亚科。这类病毒在自

7、然界普遍分布，其动物的致瘤作用非常广泛，包括从爬行类（蛇）、禽类直到哺乳类和灵长类动物，可诱发白血病、肉瘤、淋巴瘤和乳腺瘤等。RNA肿瘤病毒依其形态、抗原性和酶的特性分为A、B、C、D4个型，它们的结构和形态基本相似，多呈圆形或类圆形，成熟的病毒颗粒有一个电子密度较深的核心，由核衣壳所包围。以C型病毒最常见，B型病毒次之。第11页/共55页 按病毒的传播方式和致癌作用的相对速度，可将其分为内源性病毒（endogenious virus）和外源性病毒（exogenious virus）。内源性病毒以整合的前病毒的形式存在于细胞DNA中，随细胞分裂而扩增，并可遗传。特点是：病毒基因整合于细胞DNA

8、中，垂直传递；受细胞调节系统的控制，通常不表达；一般情况下不引起细胞转化或机体发病，但因辐射、化学诱变、生物学因素（如其它肿瘤病毒感染）可诱发内源性病毒的部分表达甚至复制、增殖。第12页/共55页 外源性病毒的特点：病毒基因组存在于被感染细胞内，从体细胞到体细胞、从机体到机体的水平传播。根据外源性病毒转化细胞的能力及致瘤时间的快慢，又可分为急性RNA肿瘤病毒和慢性RNA肿瘤病毒。动物中绝大部分的肉瘤病毒和少部分白血病病毒都属于外源性急性RNA肿瘤病毒。第13页/共55页外源性肿瘤病毒的分组及特性比较外源性肿瘤病毒的分组及特性比较比较项目比较项目急性急性RNA肿瘤病毒肿瘤病毒慢性慢性RNA肿瘤病

9、毒肿瘤病毒癌基因癌基因有有未见未见体外转化成纤维细胞体外转化成纤维细胞有有未见未见诱发动物肿瘤时间诱发动物肿瘤时间约约3-4周周约约4-12个月个月编码转化蛋白编码转化蛋白+-基因组完整性基因组完整性不完整、有缺陷不完整、有缺陷完整、无缺陷完整、无缺陷复制独立性复制独立性无、需辅助病毒无、需辅助病毒有有第14页/共55页3.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。1966年，85岁的劳斯获得诺贝尔奖。第15页/共55页 反转录病毒颗粒结构反转录病毒颗粒结构第16页/共55页 调节和调节和调节和调节和

10、启动转录启动转录启动转录启动转录 LTR gag pol env src LTR 长末端长末端长末端长末端重复序列重复序列重复序列重复序列癌基因癌基因正常的病毒基因正常的病毒基因正常的病毒基因正常的病毒基因产生病毒产生病毒产生病毒产生病毒衣壳蛋白衣壳蛋白衣壳蛋白衣壳蛋白产生逆转录产生逆转录产生逆转录产生逆转录酶和整合酶酶和整合酶酶和整合酶酶和整合酶 产生病毒产生病毒产生病毒产生病毒 垮膜蛋白垮膜蛋白垮膜蛋白垮膜蛋白产生产生产生产生p60p60srcsrc蛋白质，蛋白质，磷酸化蛋白。靶蛋磷酸化蛋白。靶蛋白磷酸化白磷酸化第17页/共55页第18页/共55页LTRLTRGAGPOLENVLTRLTR

11、GAGPOLENVONC 反转录病毒癌基因（v-onc)的起源第19页/共55页第20页/共55页断裂基因断裂基因完整的没有断完整的没有断裂的可读框裂的可读框第21页/共55页第22页/共55页 细胞的正常生长与增殖受两大类基因来调控：一类为正调控信细胞的正常生长与增殖受两大类基因来调控：一类为正调控信号，促进细胞生长和增殖，并阻止其发生终末分化，调控失常时表号，促进细胞生长和增殖，并阻止其发生终末分化，调控失常时表现为肿瘤细胞的恶性生长，现已知多数癌基因现为肿瘤细胞的恶性生长，现已知多数癌基因(oncogene)起这一作起这一作用；另一类为负调节信号，抑制增殖，促进分化、成熟和衰老，最用；另

12、一类为负调节信号，抑制增殖，促进分化、成熟和衰老，最后凋亡（后凋亡（apoptosis），抑癌基因（），抑癌基因（cancer suppressive gene；anti-oncogene）则在这方面发挥作用。）则在这方面发挥作用。第二节：原癌基因与抑癌基因第23页/共55页一、癌基因的概念 在致瘤病毒、人体和动物肿瘤中发现的可以导致细胞恶性转化的核酸片断。称为癌基因。根据其来源可以分为两类。病毒癌基因、原癌基因（或者细胞癌基因）无论病毒癌基因还是细胞癌基因被激活后均有诱导肿瘤发生的作用，所以有时候我们又将肿瘤细胞中的癌基因称为肿瘤癌基因。第24页/共55页 病毒癌基因病毒癌基因 (virus

13、-oncogene；v-onco)指病毒核酸能够使细胞恶性转化的片断。指病毒核酸能够使细胞恶性转化的片断。原癌基因原癌基因(proto-oncogene，pro-onco)在人类、哺乳动物如大鼠、小鼠，乃至酵母、果在人类、哺乳动物如大鼠、小鼠，乃至酵母、果蝇中发现的与肿瘤病毒癌基因的同源顺序蝇中发现的与肿瘤病毒癌基因的同源顺序。这种基因。这种基因是正常的细胞基因，其表达产物的功能在于维持细胞是正常的细胞基因，其表达产物的功能在于维持细胞的正常生长发育，在进化上高度保守。的正常生长发育，在进化上高度保守。当原癌基因的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，结构或调控区发生变异

14、，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。使细胞过度增殖，从而形成肿瘤。第25页/共55页细胞癌基因概述 细胞癌基因是细胞正常生长、分化所必需的，是生长发育过程中所不可缺少的。这些细胞癌基因在发育过程中的一定时间、一定组织中定量的表达，产生生命活动中所必需的蛋白质，促进某些生命过程的进行，使生长发育得以实现。这些细胞癌基因在机体生长发育过程完成后多处于关闭状态，即不表达或低表达。一旦在错误的时间，不恰当地点，不适量表达即可能导致细胞无限制的增长而趋于恶性转化。第26页/共55页 病毒癌基因与细胞癌基因非常相似，主要不同之处在病毒癌基因与细胞癌基因非常相似，主要不同之处在于：于：

15、细胞癌基因：含有内含子或者插入顺序。细胞癌基因：含有内含子或者插入顺序。病毒癌基因：不含有内含子。病毒癌基因：不含有内含子。二者在外显子序列中仅有非常微小的差别，他们的外二者在外显子序列中仅有非常微小的差别，他们的外显子在进化过程非常保守，表明他们编码的蛋白质产物在显子在进化过程非常保守，表明他们编码的蛋白质产物在进化上的重要性。进化上的重要性。（一）病毒癌基因与细胞癌基因的差别第27页/共55页根据癌基因编码蛋白质功能、性质进行分类。根据癌基因编码蛋白质功能、性质进行分类。1.蛋白激酶类蛋白激酶类 酪氨酸蛋白激酶：酪氨酸蛋白激酶：src、fgr、yes。丝氨酸丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶：苏氨酸蛋

16、白激酶：raf、mos、2.生长因子类生长因子类 sis PDGF-2；int-2 EGf 的相似物；的相似物；erb-B EGf受体受体3.GTP结合蛋白类结合蛋白类 产物具有产物具有GTP酶的活性酶的活性 ras(H-ras；K-ras)4.核蛋白类核蛋白类 产物与产物与DNA 结合，与复制启动有关结合，与复制启动有关 myc；fos；jun；erb-Aerb-A（二）病毒癌基因的分类第28页/共55页原癌基因的分类原癌基因的分类 原癌基因的分类与病毒癌基因一样，根据其蛋白质产物的功能、原癌基因的分类与病毒癌基因一样，根据其蛋白质产物的功能、性质可以分为以下几类：性质可以分为以下几类：蛋白

17、质激酶类：蛋白质激酶类：c-raf；c-mos；生长因子类：生长因子类：c-sis 信息传递蛋白类：信息传递蛋白类：c-ras 家族家族 核蛋白类：核蛋白类：c-myc；c-fos（三）原癌基因第29页/共55页（四）癌基因的激活机制 细胞中原癌基因可以通过一些机制被激活，导致基因表达或过表达，从而使细胞癌变，不同的癌基因激活的机制与途径不同，一般分为4 4类：第30页/共55页 1、获得启动子与增强子 当逆转录病毒感染细胞后，病毒基因组所携带的长末端重复序列（LTR内含较强的启动子和增强子）插人到细胞原癌基因附近或内部，可以启动下游邻近基因的转录和影响附近结构基因的转录水平。从而使原癌基因过

18、度表达或由不表达变为表达，导致细胞发生癌变。第31页/共55页 2、基因易位 染色体易位在肿瘤组织中屡见不鲜，基因定位研究证明，在染色体易位的过程中发生了某些基因的易位（translocation）和重排，使原来无活性的原癌基因移至某些强的启动基因或增强子附近而被活化，因而原癌基因表达增强，导致肿瘤的发生。第32页/共55页 3、原癌基因扩增 原癌基因扩增（amplification）是原癌基因数量的增加或表达活性的增强，产生过量的表达蛋白也会导致肿瘤的发生。4、点突变 原癌基因在射线或化学致癌剂作用下，可能发生单个碱基的替换-点突变（point mutation），从而改变了表达蛋白的氨基酸

19、组成，造成蛋白质结构的变异。第33页/共55页癌基因的激活机制第34页/共55页抑癌基因又称为抗癌基因（anti-oncogene）或肿瘤抑制基因，是指存在于正常细胞中，其编码产物能抑制细胞生长、增殖的一组结构基因。最初，通过细胞杂交实验，发现并鉴定了抑癌基因。二、抑癌基因的基本概念第35页/共55页细胞杂交试验正常细胞正常细胞肿瘤细胞肿瘤细胞非肿瘤型杂交细胞非肿瘤型杂交细胞杂交融合杂交融合肿瘤细胞肿瘤细胞1 1肿瘤细胞肿瘤细胞2 2杂交融合杂交融合非肿瘤型杂交细胞非肿瘤型杂交细胞正常细胞正常细胞失去某些基因失去某些基因肿瘤细胞肿瘤细胞第36页/共55页常见的抑癌基因有Rb基因，p53基因，p

20、16基因等。其中，Rb基因编码P105Rb转录因子，p53基因编码P53转录因子，p16基因编码一种P16蛋白。（一）、常见的抑癌基因第37页/共55页第38页/共55页（二）抑癌基因的作用机制 Rb基因的失活主要与视网膜母细胞瘤的发生相关。Rb基因的表达产物为P105Rb，在细胞内存在低磷酸化型（活性型）和高磷酸化型（非活性型）两种类型。不同类型的P105Rb对转录因子E2F有不同的亲和力。（一）Rb基因的作用机制第39页/共55页低磷酸化型的P105Rb可与转录因子E2F结合形成复合物，从而阻止E2F启动某些在细胞增殖过程中起主要作用的基因的转录，如c-myc基因等。高磷酸化型的P105R

21、b则可促使其与E2F转录因子分离，从而使其呈现活性，细胞即由G1期进入S期。Rb基因失活后，其表达产物不能与E2F形成复合物，E2F处于持续激活状态，导致细胞增殖。第40页/共55页p105Rb的作用机制（演示）G0 G1期期Rb蛋白蛋白E-2FS期期E-2FDNADNARb蛋白蛋白P PmRNA第41页/共55页 人P53基因位于17P13.1，全长16-20kb，含有11个外显子，蛋白分子量53kD（393aa）。P53基因是迄今为止发现的与人类肿瘤相关性最高的基因。过去一直将P53基因认为癌基因，后来证实野生型P53基因是一种抑癌基因。P53蛋白可分为三个结构域：N端的酸性区、中段疏水核

22、心区与C端的碱性区，分子中有一核定位信号，所以它一般都位于核内。（二）p53（基因卫士）基因的作用机制酸性区酸性区核心区核心区碱性区碱性区P53蛋白蛋白第42页/共55页P53蛋白可与特异的DNA片段结合，其酸性区域具有许多转录因子的共同特征，并与寡聚体的形成有关。P53蛋白能以四聚体的形式与DNA结合，调节其它基因的表达。第43页/共55页P53蛋白的生物学功能较为复杂，目前已知的功能有：1、基因卫士，监控基因的完整性，特别是阻止DNA损伤未修复就进入细胞周期，它可激活一抑癌基因P21的转录，阻止细胞进入G1S关卡点2、促进细胞凋亡（参与DNA 的修复性复制，一旦修复失败，启动程序性细胞死亡

23、。）3、P53蛋白还可通过抑制解链酶的活性，以抑制DNA复制。第44页/共55页P53蛋白的作用机制（演示）P53蛋白蛋白解链酶解链酶复制因子复制因子AP21蛋白蛋白细胞停滞于细胞停滞于G1期期细胞自杀细胞自杀 DNA损伤损伤P21基因基因P53蛋白蛋白抑抑 制制P53蛋白蛋白成功修复成功修复修复失败修复失败第45页/共55页第46页/共55页第三节：细胞转化与肿瘤一、正常细胞增殖周期 细胞周期指由细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历的过程，所需的时间叫细胞周期时间。可分为四个阶段：G1期(gap1)，指从有丝分裂完成到DNA复制之前的间隙时间。S期(synthesis phase)，指DN

24、A复制的时期。G2期(gap2)，指DNA复制完成到有丝分裂开始之前的一段时间。M期又称D期(mitosis or division)，细胞分裂开始到结束。第47页/共55页第48页/共55页 细胞周期检测点（cell cycle checkpoint）是指控制细胞增殖周期中的限速位点，在DNA复制和有丝分裂前，负责确定DNA合成的完整性、监控DNA复制、DNA损伤修复和阻断细胞进入有丝分裂期，精确调节细胞周期的进行，以防止增殖周期中发生错误。细胞应答DNA损伤，使细胞周期检测点被激活，导致细胞周期阻断，以修复损伤的DNA，或者通过细胞凋亡或终止生长的方式诱导细胞死亡。细胞周期阻断经常发生在G

25、1/S或G2/M交界处。第49页/共55页二、转化细胞的性质正常细胞向恶性细胞过度称为肿瘤转化1、生长特性的改变（1）无限生长性（2）饱和密度的增加（3）支持依赖性降低2、表面性质的改变几乎所有的肿瘤细胞都比正常细胞更易被血凝素所凝集。3、侵袭性转化细胞能穿入鸡胚绒毛尿曩膜，肿瘤细胞最主要的特征之一。第50页/共55页肿瘤病毒致细胞转化的共同特点：1.病毒对敏感靶细胞一次成功的感染即可致细胞转化，此即所谓“单次打击”（single hit）；2.肿瘤病毒转化细胞，因病毒基因组的部分或全部整合于细胞基因组，浑然一体，使自身与细胞的表达及调节明显改变；3.转化细胞的产毒问题，因病毒而异。一般认为D

26、NA病毒转化的细胞基本不产生子代病毒，RNA病毒转化的细胞可产生子代病毒。第51页/共55页三、转化细胞中的病毒信息 所有由病毒转化的细胞均含有病毒的基因物质。除EB病毒在转化淋巴细胞中以质粒形式维持自身外，病毒DNA是共价整合于宿主染色体中。对于反转录病毒，前病毒的整合作用是病毒生活周期的一个自然部分。转化细胞中也能找到病毒特异的RNA和蛋白质。第52页/共55页T antigen：具有多种功能的乳多空病毒早期表达蛋白，其功能是启动病毒DNA的复制，抑制细胞的抑癌基因，启动病毒的晚期转录。t antigen：多瘤病毒感染中与T抗原的N端连接的蛋白，病毒在培养细胞中复制非必须。第53页/共55页习题1.1.肿瘤发生的原因和分子基础2.2.什么是原癌基因和肿瘤抑制基因3.3.病毒诱发细胞转化的特点4.4.p53p53基因的作用机制第54页/共55页感谢您的观看。第55页/共55页