病毒學(xué)第九章：病毒與腫瘤課件

第九章：病毒與腫瘤

第一節(jié)：腫瘤病毒概述第二節(jié)：原癌基因與抑癌基因第三節(jié)：細(xì)胞轉(zhuǎn)化與腫瘤1可編輯課件PPT本章重點(diǎn)1.反轉(zhuǎn)錄病毒癌基因的起源2.原癌基因與抑癌基因3.癌基因的激活機(jī)制4.抑癌基因的作用機(jī)理2可編輯課件PPT第一節(jié)：腫瘤病毒概述

腫瘤是指動(dòng)物體內(nèi)由一些異常生長(zhǎng)，不受一般生長(zhǎng)控制的細(xì)胞增殖形成的贅生物，臨床醫(yī)學(xué)上有良性和惡性之別，稱良性腫瘤為“瘤”，惡性腫瘤為“癌”。3可編輯課件PPT一、腫瘤的發(fā)生原因?qū)φ麄€(gè)機(jī)體而言，腫瘤形成是由于缺乏有效的免疫防御功能；對(duì)細(xì)胞而言，則是正常的細(xì)胞周期出現(xiàn)障礙。

1、遺傳因素：日本人的胃癌死亡率比美國(guó)人高7倍，美國(guó)人的肺癌殘廢率又比日本人高2倍多，而蘇格蘭人又比美國(guó)人高2倍。美國(guó)黑人前列腺癌的殘廢率高于美國(guó)白人2倍多。廣東人移居上海10年以后，鼻咽癌的發(fā)生率仍高于上海本地居民2.64倍。食管癌高發(fā)區(qū)的河南省林縣居民，移居山西省黎城后80-100年，移民的食管癌死亡率仍高于當(dāng)居民5.7-8.6倍。2、環(huán)境因素：4可編輯課件PPT二、腫瘤發(fā)生的分子基礎(chǔ)1、基因突變：腫瘤抑制基因p532、DNA損傷3、細(xì)胞分裂：致癌劑加速細(xì)胞分裂4、細(xì)胞分化過程中的各種關(guān)卡：這些關(guān)卡可以防止含有DNA損傷過多的細(xì)胞進(jìn)行分化，從而抑制突變基因的產(chǎn)生。

5、防衛(wèi)系統(tǒng)：谷胱甘肽移酶可以保護(hù)細(xì)胞DNA免受各種破壞劑的損傷。5可編輯課件PPT三、病毒與腫瘤

1917年美國(guó)學(xué)者Rous首先發(fā)現(xiàn)雞肉瘤病毒，還有幾種鳥的腫瘤病毒。1934年在家兔的疣和乳頭狀瘤中分離出病毒，并用腫瘤濾過液接種于家兔，誘發(fā)了乳頭狀瘤的生長(zhǎng)。

6可編輯課件PPT在已發(fā)現(xiàn)的動(dòng)物病毒中1/4的具有致腫瘤特性。動(dòng)物中，病毒是癌癥的病原之一。病毒誘發(fā)腫瘤與多種因素相關(guān)：宿主的遺傳特性、性別、內(nèi)分泌、免疫狀態(tài)以及病毒的致癌強(qiáng)度等。有的腫瘤病毒可在同一動(dòng)物引起多種腫瘤，如多瘤病毒可使小鼠產(chǎn)生23種不同部位與不同組織類型的腫瘤。有的病毒可使多種動(dòng)物發(fā)生腫瘤，如雞肉瘤病毒不僅誘發(fā)禽類的腫瘤，還誘發(fā)哺乳類包括猴發(fā)生腫瘤。病毒的核酸或核酸片段也可誘發(fā)腫瘤。同一病毒誘發(fā)的腫瘤具有共同的抗原性。7可編輯課件PPT1.DNA腫瘤病毒

主要包括5類：多瘤病毒、乳頭瘤病毒、腺病毒、嗜肝病毒、皰疹病毒等可使動(dòng)物發(fā)生腫瘤。目前與人類惡性腫瘤關(guān)系密切的主要有人類乳頭瘤病、EB病毒、乙型肝炎病毒。8可編輯課件PPT1)多瘤病毒科猴病毒40(SV40)(猴)多瘤病毒(py)(小鼠)

BKV和JCV(人類)2)乳頭狀瘤病毒科人類乳頭狀瘤病毒(HPV)

Shope乳頭狀瘤病毒(兔)牛乳頭狀瘤病毒(5個(gè)亞型)馬、牛、羊、麋鹿等乳頭狀瘤病毒。3)腺病毒科人類腺病毒(Ad)(至少已有37個(gè)亞型)

A組(Ad12、18、31)

B組(Ad3、7、11、14、16、21)

C組(Ad1、2、5、6)

D組(Ad8-10、13、15、17、19、20、22-3

E組(Ad4)猴(24)*、牛(9)、小鼠(2)、狗(2)、禽(8)、羊(5)、豬(14)以及馬、綿、羊和樹鼠勾等病毒。9可編輯課件PPT4)皰疹病毒科

α亞科:單純皰Ⅰ型(HSV-Ⅰ)(人類)單純皰疹Ⅱ型(HSV-Ⅱ)(人類)馬皰疹病毒Ⅰ(EHV-Ⅰ)(馬)

β亞科:

Saimiri皰疹病毒(松鼠猴)

ateles皰疹病毒(蜘蛛猴)

Marek病病毒(MDV)(雞)

EB病毒(EBV)(人類)尚未分類的皰疹病病毒

Lucke皰疹病毒(蛙)

Sylvilagus皰疹病毒(棉尾兔)5)乙型肝炎樣病毒科乙型肝炎病毒(HBV)(人類)土撥鼠肝炎病毒(WHV)地松鼠肝炎病毒(GSHV)鴨乙型肝炎病毒(DHBV)(北京鴨和麻鴨等)10可編輯課件PPTDNA腫瘤病毒致癌的機(jī)制：DNA病毒感染細(xì)胞后出現(xiàn)兩種后果：(1)溶解性感染：病毒DNA未能被整合到宿主的基因組中，大量的病毒復(fù)制，最終使細(xì)胞死亡。(2)病毒基因整合到宿主的DNA：DNA病毒帶有轉(zhuǎn)化基因，使正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化為腫瘤細(xì)胞。11可編輯課件PPT2.RNA腫瘤病毒

RNA腫瘤病毒在分類上屬于逆轉(zhuǎn)錄科病毒（retroviridae）。該科分三個(gè)亞科：RNA腫瘤病毒亞科、慢病毒亞科、泡沫病毒亞科。這類病毒在自然界普遍分布，其動(dòng)物的致瘤作用非常廣泛，包括從爬行類（蛇）、禽類直到哺乳類和靈長(zhǎng)類動(dòng)物，可誘發(fā)白血病、肉瘤、淋巴瘤和乳腺瘤等。RNA腫瘤病毒依其形態(tài)、抗原性和酶的特性分為A、B、C、D4個(gè)型，它們的結(jié)構(gòu)和形態(tài)基本相似，多呈圓形或類圓形，成熟的病毒顆粒有一個(gè)電子密度較深的核心，由核衣殼所包圍。以C型病毒最常見，B型病毒次之。12可編輯課件PPT按病毒的傳播方式和致癌作用的相對(duì)速度，可將其分為內(nèi)源性病毒（endogeniousvirus）和外源性病毒（exogeniousvirus）。

內(nèi)源性病毒以整合的前病毒的形式存在于細(xì)胞DNA中，隨細(xì)胞分裂而擴(kuò)增，并可遺傳。特點(diǎn)是：病毒基因整合于細(xì)胞DNA中，垂直傳遞；受細(xì)胞調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制，通常不表達(dá)；一般情況下不引起細(xì)胞轉(zhuǎn)化或機(jī)體發(fā)病，但因輻射、化學(xué)誘變、生物學(xué)因素（如其它腫瘤病毒感染）可誘發(fā)內(nèi)源性病毒的部分表達(dá)甚至復(fù)制、增殖。

13可編輯課件PPT

外源性病毒的特點(diǎn)：病毒基因組存在于被感染細(xì)胞內(nèi)，從體細(xì)胞到體細(xì)胞、從機(jī)體到機(jī)體的水平傳播。根據(jù)外源性病毒轉(zhuǎn)化細(xì)胞的能力及致瘤時(shí)間的快慢，又可分為急性RNA腫瘤病毒和慢性RNA腫瘤病毒。

動(dòng)物中絕大部分的肉瘤病毒和少部分白血病病毒都屬于外源性急性RNA腫瘤病毒。14可編輯課件PPT外源性腫瘤病毒的分組及特性比較比較項(xiàng)目急性RNA腫瘤病毒慢性RNA腫瘤病毒癌基因有未見體外轉(zhuǎn)化成纖維細(xì)胞有未見誘發(fā)動(dòng)物腫瘤時(shí)間約3-4周約4-12個(gè)月編碼轉(zhuǎn)化蛋白+-基因組完整性不完整、有缺陷完整、無缺陷復(fù)制獨(dú)立性無、需輔助病毒有15可編輯課件PPT3.反轉(zhuǎn)錄病毒致癌基因

Rous于1911年首先發(fā)現(xiàn)雞肉瘤病毒（后稱勞斯肉瘤病毒RSV），研究證明它是一種反轉(zhuǎn)錄病毒，在接種給雞后誘發(fā)肉瘤。1966年，85歲的勞斯獲得諾貝爾獎(jiǎng)。16可編輯課件PPT

反轉(zhuǎn)錄病毒顆粒結(jié)構(gòu)17可編輯課件PPT

調(diào)節(jié)和啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄

LTR

gagpolenv

src

LTR

長(zhǎng)末端重復(fù)序列癌基因正常的病毒基因產(chǎn)生病毒衣殼蛋白產(chǎn)生逆轉(zhuǎn)錄酶和整合酶

產(chǎn)生病毒垮膜蛋白產(chǎn)生p60src蛋白質(zhì)，磷酸化蛋白。靶蛋白磷酸化18可編輯課件PPT19可編輯課件PPTLTRLTRGAGPOLENVLTRLTRGAGPOLENVONC

反轉(zhuǎn)錄病毒癌基因（v-onc)的起源20可編輯課件PPT21可編輯課件PPT斷裂基因完整的沒有斷裂的可讀框22可編輯課件PPT23可編輯課件PPT細(xì)胞的正常生長(zhǎng)與增殖受兩大類基因來調(diào)控：一類為正調(diào)控信號(hào)，促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖，并阻止其發(fā)生終末分化，調(diào)控失常時(shí)表現(xiàn)為腫瘤細(xì)胞的惡性生長(zhǎng)，現(xiàn)已知多數(shù)癌基因(oncogene)起這一作用；另一類為負(fù)調(diào)節(jié)信號(hào)，抑制增殖，促進(jìn)分化、成熟和衰老，最后凋亡（apoptosis），抑癌基因（cancersuppressivegene；anti-oncogene）則在這方面發(fā)揮作用。第二節(jié)：原癌基因與抑癌基因24可編輯課件PPT一、癌基因的概念在致瘤病毒、人體和動(dòng)物腫瘤中發(fā)現(xiàn)的可以導(dǎo)致細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的核酸片斷。稱為癌基因。根據(jù)其來源可以分為兩類。

病毒癌基因、原癌基因（或者細(xì)胞癌基因）無論病毒癌基因還是細(xì)胞癌基因被激活后均有誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生的作用，所以有時(shí)候我們又將腫瘤細(xì)胞中的癌基因稱為腫瘤癌基因。25可編輯課件PPT

病毒癌基因(virus-oncogene；v-onco)

指病毒核酸能夠使細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的片斷。原癌基因(proto-oncogene，pro-onco)在人類、哺乳動(dòng)物如大鼠、小鼠，乃至酵母、果蠅中發(fā)現(xiàn)的與腫瘤病毒癌基因的同源順序。這種基因是正常的細(xì)胞基因，其表達(dá)產(chǎn)物的功能在于維持細(xì)胞的正常生長(zhǎng)發(fā)育，在進(jìn)化上高度保守。當(dāng)原癌基因的結(jié)構(gòu)或調(diào)控區(qū)發(fā)生變異，基因產(chǎn)物增多或活性增強(qiáng)時(shí)，使細(xì)胞過度增殖，從而形成腫瘤。26可編輯課件PPT細(xì)胞癌基因概述

細(xì)胞癌基因是細(xì)胞正常生長(zhǎng)、分化所必需的，是生長(zhǎng)發(fā)育過程中所不可缺少的。這些細(xì)胞癌基因在發(fā)育過程中的一定時(shí)間、一定組織中定量的表達(dá)，產(chǎn)生生命活動(dòng)中所必需的蛋白質(zhì)，促進(jìn)某些生命過程的進(jìn)行，使生長(zhǎng)發(fā)育得以實(shí)現(xiàn)。這些細(xì)胞癌基因在機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育過程完成后多處于關(guān)閉狀態(tài)，即不表達(dá)或低表達(dá)。一旦在錯(cuò)誤的時(shí)間，不恰當(dāng)?shù)攸c(diǎn)，不適量表達(dá)即可能導(dǎo)致細(xì)胞無限制的增長(zhǎng)而趨于惡性轉(zhuǎn)化。27可編輯課件PPT

病毒癌基因與細(xì)胞癌基因非常相似，主要不同之處在于：

細(xì)胞癌基因：含有內(nèi)含子或者插入順序。病毒癌基因：不含有內(nèi)含子。二者在外顯子序列中僅有非常微小的差別，他們的外顯子在進(jìn)化過程非常保守，表明他們編碼的蛋白質(zhì)產(chǎn)物在進(jìn)化上的重要性。（一）病毒癌基因與細(xì)胞癌基因的差別28可編輯課件PPT根據(jù)癌基因編碼蛋白質(zhì)功能、性質(zhì)進(jìn)行分類。1.蛋白激酶類

酪氨酸蛋白激酶：src、fgr、yes。絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶：raf、mos、2.生長(zhǎng)因子類

sisPDGF-2；int-2EGf的相似物；erb-BEGf受體3.GTP結(jié)合蛋白類

產(chǎn)物具有GTP酶的活性ras(H-ras；K-ras)4.核蛋白類

產(chǎn)物與DNA結(jié)合，與復(fù)制啟動(dòng)有關(guān)myc；fos；jun；erb-A（二）病毒癌基因的分類29可編輯課件PPT原癌基因的分類

原癌基因的分類與病毒癌基因一樣，根據(jù)其蛋白質(zhì)產(chǎn)物的功能、性質(zhì)可以分為以下幾類：蛋白質(zhì)激酶類：c-raf；c-mos；生長(zhǎng)因子類：c-sis信息傳遞蛋白類：c-ras家族

核蛋白類：c-myc；c-fos

（三）原癌基因30可編輯課件PPT（四）癌基因的激活機(jī)制

細(xì)胞中原癌基因可以通過一些機(jī)制被激活，導(dǎo)致基因表達(dá)或過表達(dá)，從而使細(xì)胞癌變，不同的癌基因激活的機(jī)制與途徑不同，一般分為4類：31可編輯課件PPT1、獲得啟動(dòng)子與增強(qiáng)子當(dāng)逆轉(zhuǎn)錄病毒感染細(xì)胞后，病毒基因組所攜帶的長(zhǎng)末端重復(fù)序列（LTR內(nèi)含較強(qiáng)的啟動(dòng)子和增強(qiáng)子）插人到細(xì)胞原癌基因附近或內(nèi)部，可以啟動(dòng)下游鄰近基因的轉(zhuǎn)錄和影響附近結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄水平。從而使原癌基因過度表達(dá)或由不表達(dá)變?yōu)楸磉_(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變。

32可編輯課件PPT

2、基因易位染色體易位在腫瘤組織中屢見不鮮，基因定位研究證明，在染色體易位的過程中發(fā)生了某些基因的易位（translocation）和重排，使原來無活性的原癌基因移至某些強(qiáng)的啟動(dòng)基因或增強(qiáng)子附近而被活化，因而原癌基因表達(dá)增強(qiáng)，導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。33可編輯課件PPT

3、原癌基因擴(kuò)增原癌基因擴(kuò)增（amplification）是原癌基因數(shù)量的增加或表達(dá)活性的增強(qiáng)，產(chǎn)生過量的表達(dá)蛋白也會(huì)導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。4、點(diǎn)突變?cè)┗蛟谏渚€或化學(xué)致癌劑作用下，可能發(fā)生單個(gè)堿基的替換--點(diǎn)突變（pointmutation），從而改變了表達(dá)蛋白的氨基酸組成，造成蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變異。

34可編輯課件PPT癌基因的激活機(jī)制35可編輯課件PPT抑癌基因又稱為抗癌基因（anti-oncogene）或腫瘤抑制基因，是指存在于正常細(xì)胞中，其編碼產(chǎn)物能抑制細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖的一組結(jié)構(gòu)基因。最初，通過細(xì)胞雜交實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)并鑒定了抑癌基因。二、抑癌基因的基本概念36可編輯課件PPT細(xì)胞雜交試驗(yàn)正常細(xì)胞腫瘤細(xì)胞非腫瘤型雜交細(xì)胞雜交融合腫瘤細(xì)胞1腫瘤細(xì)胞2雜交融合非腫瘤型雜交細(xì)胞正常細(xì)胞失去某些基因腫瘤細(xì)胞37可編輯課件PPT常見的抑癌基因有Rb基因，p53基因，p16基因等。其中，Rb基因編碼P105Rb轉(zhuǎn)錄因子，p53基因編碼P53轉(zhuǎn)錄因子，p16基因編碼一種P16蛋白。（一）、常見的抑癌基因38可編輯課件PPT39可編輯課件PPT（二）抑癌基因的作用機(jī)制

Rb基因的失活主要與視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤的發(fā)生相關(guān)。Rb基因的表達(dá)產(chǎn)物為P105Rb，在細(xì)胞內(nèi)存在低磷酸化型（活性型）和高磷酸化型（非活性型）兩種類型。不同類型的P105Rb對(duì)轉(zhuǎn)錄因子E2F有不同的親和力。（一）Rb基因的作用機(jī)制40可編輯課件PPT低磷酸化型的P105Rb可與轉(zhuǎn)錄因子E2F結(jié)合形成復(fù)合物，從而阻止E2F啟動(dòng)某些在細(xì)胞增殖過程中起主要作用的基因的轉(zhuǎn)錄，如c-myc基因等。高磷酸化型的P105Rb則可促使其與E2F轉(zhuǎn)錄因子分離，從而使其呈現(xiàn)活性，細(xì)胞即由G1期進(jìn)入S期。Rb基因失活后，其表達(dá)產(chǎn)物不能與E2F形成復(fù)合物，E2F處于持續(xù)激活狀態(tài)，導(dǎo)致細(xì)胞增殖。41可編輯課件PPTp105Rb的作用機(jī)制（演示）G0G1期Rb蛋白E-2FS期E-2FDNADNARb蛋白PmRNA42可編輯課件PPT人P53基因位于17P13.1，全長(zhǎng)16-20kb，含有11個(gè)外顯子，蛋白分子量53kD（393aa）。P53基因是迄今為止發(fā)現(xiàn)的與人類腫瘤相關(guān)性最高的基因。過去一直將P53基因認(rèn)為癌基因，后來證實(shí)野生型P53基因是一種抑癌基因。P53蛋白可分為三個(gè)結(jié)構(gòu)域：N端的酸性區(qū)、中段疏水核心區(qū)與C端的堿性區(qū)，分子中有一核定位信號(hào)，所以它一般都位于核內(nèi)。（二）p53（基因衛(wèi)士）基因的作用機(jī)制酸性區(qū)核心區(qū)堿性區(qū)P53蛋白43可編輯課件PPTP53蛋白可與特異的DNA片段結(jié)合，其酸性區(qū)域具有許多轉(zhuǎn)錄因子的共同特征，并與寡聚體的形成有關(guān)。P53蛋白能以四聚體的形式與DNA結(jié)合，調(diào)節(jié)其它基因的表達(dá)。44可編輯課件PPTP53蛋白的生物學(xué)功能較為復(fù)雜，目前已知的功能有：1、基因衛(wèi)士，監(jiān)控基因的完整性，特別是阻止DNA損傷未修復(fù)就進(jìn)入細(xì)胞周期，它可激活一抑癌基因P21的轉(zhuǎn)錄，阻止細(xì)胞進(jìn)入G1—S關(guān)卡點(diǎn)2、促進(jìn)細(xì)胞凋亡（參與DNA的修復(fù)性復(fù)制，一旦修復(fù)失敗，啟動(dòng)程序性細(xì)胞死亡。）3、P53蛋白還可通過抑制解鏈酶的活性，以抑制DNA復(fù)制。45可編輯課件PPTP53蛋白的作用機(jī)制（演示）P53蛋白解鏈酶復(fù)制因子AP21蛋白細(xì)胞停滯于G1期細(xì)胞自殺DNA損傷P21基因P53蛋白抑制P53蛋白成功修復(fù)修復(fù)失敗46可編輯課件PPT47可編輯課件PPT第三節(jié)：細(xì)胞轉(zhuǎn)化與腫瘤一、正常細(xì)胞增殖周期細(xì)胞周期指由細(xì)胞分裂結(jié)束到下一次細(xì)胞分裂結(jié)束所經(jīng)歷的過程，所需的時(shí)間叫細(xì)胞周期時(shí)間?？煞譃樗膫€(gè)階段：①G1期(gap1)，指從有絲分裂完成到DNA復(fù)制之前的間隙時(shí)間。②S期(synthesisphase)，指DNA復(fù)制的時(shí)期。③G2期(gap2)，指DNA復(fù)制完成到有絲分裂開始之前的一段時(shí)間。④M期又稱D期(mitosisordivision)，細(xì)胞分裂開始到結(jié)束。48可編輯課件PPT49可編輯課件PPT細(xì)胞周期檢測(cè)點(diǎn)（cellcyclecheckpoint）是指控制細(xì)胞增殖周期中的限速位點(diǎn)，在DNA復(fù)制和有絲分裂前，負(fù)責(zé)確定DNA合成的完整性、監(jiān)控DNA復(fù)制、DNA損傷修復(fù)和阻斷細(xì)胞進(jìn)入有絲分裂期，精確調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的進(jìn)行，以防止增殖周期中發(fā)生錯(cuò)誤。細(xì)胞應(yīng)答DNA損傷，使細(xì)胞周期檢測(cè)點(diǎn)被激活，導(dǎo)致細(xì)胞周期阻斷，以修復(fù)損傷的DNA，或