第九章疾病与人类健康优秀课件
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代表种: HIV-1(Human immunodeficiency virus 1)
– 泡沫逆转录病毒属(Spumavirus)
代表种:黑猩猩泡沫病毒(Chimpanzee foamy virus; CFV)
• 根据致病性分为三类 ：
• RNA肿瘤病毒亚科
爬虫类：蛇病毒 禽类：Rous肉瘤病毒，禽白血病病毒等 哺乳类：鼠肉瘤病毒，鼠白血病毒，鼠乳腺瘤病毒
• 以RNA为模板合成cDNA； • 以DNA为模板合成DNA； • RNaseH活性； • 位点特异性切刻酶。
• 引物从何而来？ • tRNA: 自带 • 病毒基因组RNA的3末端（在特定位点切刻）
六、 整合（目前尚不清楚）
• 线形dsDNA进入细胞核，两端的LTR相连成环形分子，连接处反 向重复序列相邻；
一组含有反转录酶 的RNA病毒
9.1 反转录病毒
一、概述 二、分类 三、反转录病毒的共同特性 四、反转录病毒的复制 五、反转录病毒基因组DNA的复制 六、反转录病毒基因组DNA的整合 七、反转录病毒基因组基因的表达
9.1 反转录病毒
一、概述
逆转录病毒（Retrovirus） 、还原病毒、前病毒等。 1908，丹麦科学家发现。 1910-1911，Rous进行体外实验中证实了此病毒的存在。 1964，Temin提出前病毒假说。 1970， Temin, Baltimore等发现反转录酶。 1975， Temin, Baltimore获得诺贝尔生理学与医学奖。
• 病毒DNA与细胞DNA均出现参差断裂； • 在整合酶作用下，病毒DNA与细胞DNA连接，缺口填充，整合完
成。
• 特点： • 整合到细胞DNA中的病毒DNA与线形DNA比，两端总会少2 bp，
其余完全相同； • 病毒DNA与细胞基因组DNA相连的两端序列都是5 ′TG……CA 3 ′ • 靶点的选择是随机的；
转反转录病毒基因人？…… 此时的病毒称为原病毒或前病毒
Figure. Retroviral life cycle.
• 总结：经历9步反应，两次跳跃
（1）tRNA引物结合在5 ′端PB（paired base)位点，在逆转录酶的 作用下合成与U5(unique to the 5 ′end) 和R（direct repeat）区互补 DNA的U 5 ′和R ′；
七、原病毒的基因表达
• 原病毒DNA在宿主细胞核内，以宿主转录机器进行转录，RNA 出细胞核，部分RNA作为基因组RNA，部分RNA作为模板进行 翻译；
• 病毒LTR序列不仅提供了整合必须的末端，而且提供了转录和 转录后加工的信号；如U 3 里有强启动子，有TATA和CCAAT序 列；远端还有增强子
变异的转化病毒
LTR gag (pro) pol env src
病毒癌基因
四、反转录病毒的复制
五、基因组DNA来自百度文库复制
以tRNA为引物合成负链DNA
降解R,U5
位点特异性切刻酶
负链DNA的合成 第一次跳跃
RnaseH，DNA聚合酶
第二次跳跃，正链DNA的合成
整合到染色体DNA 整合酶等完成
第九章疾病与人类 健康
肿瘤与癌症
癌（cancer）：一群不受生长调控而繁殖的细胞，恶性肿瘤。 肿瘤（tumor）:局限在自己正常位置，不侵犯其他组织细胞。
癌基因
病毒癌基因（V-oncogene）
DNA病毒 RNA病毒
细胞转化基因（C-oncogene），原癌基因突变产物
反转录病毒（Retrovirus） [ˌretrəuˈvaiərəs]
（7）引物tRNA被水解；
（8） 正、负链DNA在PB位点处配对，逆转录酶以新合成的负链 DNA为模板合成和延伸正链DNA，第二次跳跃；
（9）负链DNA U′3-R′-U′5 与正链DNA U3-R-U5 解开，负链DNA 重复合成U′3-R′-U′5 ，形成两端长末端重复序列（LTR）
反转录酶的功能
二、分类
• 逆转录病毒科(Retroviridae)，正逆转录病毒亚科 (Orthoretrovirinae)，7个属。
• 正逆转录病毒亚科(Orthoretrovirinae) – α逆转录病毒属(Alpharetrovirus) – β逆转录病毒属(Betaretrovirus) – γ逆转录病毒属(Gammaretrovirus) – δ逆转录病毒属(Deltaretrovirus) – ε逆转录病毒属(Epsilonretrovirus) – 慢病毒属(Lentivirus)
猪肉瘤病毒，牛白血病病毒，猪白血病病毒等
灵长类：灵长类肉瘤病毒，猴白血病病毒，狒C型肿瘤病毒等 人：人类嗜T细胞病毒Ⅰ型,Ⅱ型,Ⅴ型
• 慢病毒亚科
人类免疫缺陷病毒，绵羊肺腺瘤病毒，马传染性贫血病毒等
• 泡沫病毒亚科
灵长类、猫、牛、人泡沫病毒等
三、反转录病毒的共同特性
• 有包膜，球形，直径70-200 nm，有刺突 • 核酸为两条相同的 +ssRNA, 6-9kb • 核心含反转录酶 • 具有3个结构基因：gag、pol、env
• 翻译后的初始蛋白以多蛋白形式，经过酶切产生相关蛋白和酶。
10% gag-pro-pol 多蛋白经酶切成为蛋白酶、逆转录酶、整合酶
外膜糖蛋白SU和跨膜蛋白 TM
LTR gag (pro) pol env LTR
（2）由逆转录酶将模板RNA的U5和R区水解；
（3）新合成的-DNA链的R ′与RNA3′端的R配对，逆转录酶转换为 以RNA3′端为模板，实现第一次跳跃；
（4）负链DNA延伸；
（5）模板RNA的U3 （unique to the 3′end）、R区和polAn被水解， 其5 ′端也被水解；
（6）以RNA的3′端为引物合成正链DNA的U3-R-U5；
• 多个调节基因 • 复制要形成DNA中间体，与宿主细胞染色体整合
成前病毒，且可随细胞分裂而进入子代细胞内
逆转录病毒基因组结构简图
正常的非转化病毒
LTR
gag
(pro)
蛋白酶
pol env LTR
外膜糖蛋白SU和跨膜蛋白 逆转录酶和整T合M酶
基质蛋白，衣壳蛋白，核酸结合蛋白
长末端重复序列 Src基因表达p60src蛋白，使多个靶蛋白磷酸化，加速癌变
– 泡沫逆转录病毒属(Spumavirus)
代表种:黑猩猩泡沫病毒(Chimpanzee foamy virus; CFV)
• 根据致病性分为三类 ：
• RNA肿瘤病毒亚科
爬虫类：蛇病毒 禽类：Rous肉瘤病毒，禽白血病病毒等 哺乳类：鼠肉瘤病毒，鼠白血病毒，鼠乳腺瘤病毒
• 以RNA为模板合成cDNA； • 以DNA为模板合成DNA； • RNaseH活性； • 位点特异性切刻酶。
• 引物从何而来？ • tRNA: 自带 • 病毒基因组RNA的3末端（在特定位点切刻）
六、 整合（目前尚不清楚）
• 线形dsDNA进入细胞核，两端的LTR相连成环形分子，连接处反 向重复序列相邻；
一组含有反转录酶 的RNA病毒
9.1 反转录病毒
一、概述 二、分类 三、反转录病毒的共同特性 四、反转录病毒的复制 五、反转录病毒基因组DNA的复制 六、反转录病毒基因组DNA的整合 七、反转录病毒基因组基因的表达
9.1 反转录病毒
一、概述
逆转录病毒（Retrovirus） 、还原病毒、前病毒等。 1908，丹麦科学家发现。 1910-1911，Rous进行体外实验中证实了此病毒的存在。 1964，Temin提出前病毒假说。 1970， Temin, Baltimore等发现反转录酶。 1975， Temin, Baltimore获得诺贝尔生理学与医学奖。
• 病毒DNA与细胞DNA均出现参差断裂； • 在整合酶作用下，病毒DNA与细胞DNA连接，缺口填充，整合完
成。
• 特点： • 整合到细胞DNA中的病毒DNA与线形DNA比，两端总会少2 bp，
其余完全相同； • 病毒DNA与细胞基因组DNA相连的两端序列都是5 ′TG……CA 3 ′ • 靶点的选择是随机的；
转反转录病毒基因人？…… 此时的病毒称为原病毒或前病毒
Figure. Retroviral life cycle.
• 总结：经历9步反应，两次跳跃
（1）tRNA引物结合在5 ′端PB（paired base)位点，在逆转录酶的 作用下合成与U5(unique to the 5 ′end) 和R（direct repeat）区互补 DNA的U 5 ′和R ′；
七、原病毒的基因表达
• 原病毒DNA在宿主细胞核内，以宿主转录机器进行转录，RNA 出细胞核，部分RNA作为基因组RNA，部分RNA作为模板进行 翻译；
• 病毒LTR序列不仅提供了整合必须的末端，而且提供了转录和 转录后加工的信号；如U 3 里有强启动子，有TATA和CCAAT序 列；远端还有增强子
变异的转化病毒
LTR gag (pro) pol env src
病毒癌基因
四、反转录病毒的复制
五、基因组DNA来自百度文库复制
以tRNA为引物合成负链DNA
降解R,U5
位点特异性切刻酶
负链DNA的合成 第一次跳跃
RnaseH，DNA聚合酶
第二次跳跃，正链DNA的合成
整合到染色体DNA 整合酶等完成
第九章疾病与人类 健康
肿瘤与癌症
癌（cancer）：一群不受生长调控而繁殖的细胞，恶性肿瘤。 肿瘤（tumor）:局限在自己正常位置，不侵犯其他组织细胞。
癌基因
病毒癌基因（V-oncogene）
DNA病毒 RNA病毒
细胞转化基因（C-oncogene），原癌基因突变产物
反转录病毒（Retrovirus） [ˌretrəuˈvaiərəs]
（7）引物tRNA被水解；
（8） 正、负链DNA在PB位点处配对，逆转录酶以新合成的负链 DNA为模板合成和延伸正链DNA，第二次跳跃；
（9）负链DNA U′3-R′-U′5 与正链DNA U3-R-U5 解开，负链DNA 重复合成U′3-R′-U′5 ，形成两端长末端重复序列（LTR）
反转录酶的功能
二、分类
• 逆转录病毒科(Retroviridae)，正逆转录病毒亚科 (Orthoretrovirinae)，7个属。
• 正逆转录病毒亚科(Orthoretrovirinae) – α逆转录病毒属(Alpharetrovirus) – β逆转录病毒属(Betaretrovirus) – γ逆转录病毒属(Gammaretrovirus) – δ逆转录病毒属(Deltaretrovirus) – ε逆转录病毒属(Epsilonretrovirus) – 慢病毒属(Lentivirus)
猪肉瘤病毒，牛白血病病毒，猪白血病病毒等
灵长类：灵长类肉瘤病毒，猴白血病病毒，狒C型肿瘤病毒等 人：人类嗜T细胞病毒Ⅰ型,Ⅱ型,Ⅴ型
• 慢病毒亚科
人类免疫缺陷病毒，绵羊肺腺瘤病毒，马传染性贫血病毒等
• 泡沫病毒亚科
灵长类、猫、牛、人泡沫病毒等
三、反转录病毒的共同特性
• 有包膜，球形，直径70-200 nm，有刺突 • 核酸为两条相同的 +ssRNA, 6-9kb • 核心含反转录酶 • 具有3个结构基因：gag、pol、env
• 翻译后的初始蛋白以多蛋白形式，经过酶切产生相关蛋白和酶。
10% gag-pro-pol 多蛋白经酶切成为蛋白酶、逆转录酶、整合酶
外膜糖蛋白SU和跨膜蛋白 TM
LTR gag (pro) pol env LTR
（2）由逆转录酶将模板RNA的U5和R区水解；
（3）新合成的-DNA链的R ′与RNA3′端的R配对，逆转录酶转换为 以RNA3′端为模板，实现第一次跳跃；
（4）负链DNA延伸；
（5）模板RNA的U3 （unique to the 3′end）、R区和polAn被水解， 其5 ′端也被水解；
（6）以RNA的3′端为引物合成正链DNA的U3-R-U5；
• 多个调节基因 • 复制要形成DNA中间体，与宿主细胞染色体整合
成前病毒，且可随细胞分裂而进入子代细胞内
逆转录病毒基因组结构简图
正常的非转化病毒
LTR
gag
(pro)
蛋白酶
pol env LTR
外膜糖蛋白SU和跨膜蛋白 逆转录酶和整T合M酶
基质蛋白，衣壳蛋白，核酸结合蛋白
长末端重复序列 Src基因表达p60src蛋白，使多个靶蛋白磷酸化，加速癌变