第十四章艾滋病與人類免疫缺損病毒的分子生物學(xué)演示文稿

第十四章艾滋病與人類免疫缺損病毒的分子生物學(xué)演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)優(yōu)選第十四章艾滋病與人類免疫缺損病毒的分子生物學(xué)目前二頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)８.１概述HIV在病毒分類學(xué)上屬逆轉(zhuǎn)錄病毒科（Retroviridae），慢病毒屬中的靈長(zhǎng)類免疫缺損病毒亞屬，包括兩種，即HIV-I和HIV-II。該病毒科中共有7屬。反轉(zhuǎn)錄病毒科的主要成員如下表1。目前三頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)表1目前四頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)８.２HIV病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)與傳染

一、形態(tài)結(jié)構(gòu)

1、HIV結(jié)構(gòu)(平面)圖.1目前五頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)2.HIV結(jié)構(gòu)(立體)圖.2目前六頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)

傳播途徑：血液、血液制品以及人體分泌液，如奶液和精液等。傳播對(duì)象：T淋巴細(xì)胞，也可以感染其他類型如B淋巴細(xì)胞和單形核細(xì)胞等。危害：HIV能夠攻擊人體的免疫系統(tǒng)，特別是能夠侵入T細(xì)胞，使T細(xì)胞大量死亡，導(dǎo)致患者喪失一切免疫功能。二、病毒的傳染目前七頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)目前八頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)８.３HIV基因結(jié)構(gòu)及編碼的蛋白一、基因結(jié)構(gòu)

HIV基因組由兩條單鏈正鏈RNA組成，每個(gè)RNLA基因組約為9.7kb。在RNA5’端有一帽子結(jié)構(gòu)(m7G5`GmpNp)，3’端有P0ly(A)尾巴。由結(jié)構(gòu)上包括LTR，結(jié)構(gòu)蛋白編碼區(qū)（gag），蛋白酶編碼區(qū)（pro），多種酶活性的蛋白編碼區(qū)（pol），外膜蛋白（env）編碼區(qū)以及6個(gè)調(diào)節(jié)基因。見(圖3)、（圖4）。目前九頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)

圖.3目前十頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)圖.4HIV基因結(jié)構(gòu)及編碼的蛋白目前十一頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)

二、編碼蛋白的功能

1.gag基因:

gag基因編碼病毒的核心蛋白，翻譯時(shí)先形成一個(gè)分子量大約是55kD的前體蛋日（p55），然后在HIV蛋白酶的作用下裂解成p17、p24、p15三個(gè)蛋白質(zhì)。p24和p17分別參與構(gòu)成HIV顆粒的內(nèi)殼和內(nèi)膜，p15進(jìn)一步裂解成與病毒RNA結(jié)合的核殼蛋白p9和p7。目前十二頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)2.pol基因:

pol基因編碼病毒復(fù)制所需的酶類，其中p66蛋白為逆轉(zhuǎn)錄酶，p32蛋白則為整合酶（integrase，INT）。3.pro基因

:

從pol和gag基因重疊區(qū)內(nèi)起始的一段序列為pro基因，它編碼蛋白酶p22，p22在裂解上述HIV蛋白前體形成終末成熟蛋白的過(guò)程中起著主要作用。目前十三頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)4.env基因:

env基因先編碼出一個(gè)88kD的蛋白質(zhì)，經(jīng)糖基化后分子量增至160kD，這就是HIV包膜糖蛋白前體gP160。該前體蛋白在蛋白酶作用下被切割成gp120和gp41，gp120暴露于病毒包膜之外稱外膜蛋白。目前十四頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)

８.４HIV的感染與復(fù)制

圖.5HIV的感染過(guò)程目前十五頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)

HIV的感染

HIV感染細(xì)胞時(shí)可與細(xì)胞的CD4受體蛋白相結(jié)合；gp41稱跨膜蛋白，是嵌入病毒包膜脂質(zhì)中的部分。當(dāng)gp120與CD4受體結(jié)合后，其構(gòu)象改變導(dǎo)致與gP41分離，暴露出的gp41可插入細(xì)胞膜，造成膜融合，致使病毒核心被導(dǎo)入細(xì)胞。HIV與受體結(jié)合后，病毒核心進(jìn)入細(xì)胞并在酶作用下脫去蛋白殼。RT以病毒RNA為模板合成單鏈DNA，隨之經(jīng)細(xì)胞的DNA聚合酶合成雙鏈cDNA。cDNA經(jīng)環(huán)化后整合到細(xì)胞染色體上，病毒核酸隨細(xì)胞的分裂而傳至子代細(xì)胞，十分穩(wěn)定，可長(zhǎng)期潛伏。目前十六頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)

原病毒整合到宿主染色體上,無(wú)癥狀;

原病毒利用宿主細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄和合成系統(tǒng)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,從宿主細(xì)胞中釋放出來(lái)侵染其他健康細(xì)胞;

宿主細(xì)胞死亡.主要過(guò)程總結(jié)如下:目前十七頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)８.５HIV基因的表達(dá)調(diào)控LTR序列

(1)核心調(diào)控元件

(2)核心轉(zhuǎn)錄單位

(3)反式作用因子應(yīng)答元件參與復(fù)制的調(diào)控蛋白

(1)Tat蛋白

(2)Rev蛋白

(3)Nef蛋白

(4)Vpr蛋白

(5)Vpu蛋白

(6)Vif蛋白目前十八頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)

一、LTR序列

1.核心調(diào)控元件

2.核心轉(zhuǎn)錄單位

3.反式作用因子應(yīng)答元件（見圖6）目前十九頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)調(diào)節(jié)單位

核心單位TRA

圖.6目前二十頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)1.調(diào)節(jié)單位Coup-TFAP-1NF-ATUSFTCF-1аNF-κβ-453-78圖.7目前二十一頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)Coup-TF-371-334

雞卵蛋白轉(zhuǎn)錄因子是coup-F家族中相對(duì)低分子量蛋白含有鋅指環(huán)結(jié)構(gòu)，起負(fù)調(diào)節(jié)作用目前二十二頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)AP-1

激活蛋白1

由含亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)的c-jun和c-Fos家族成員組成的二聚體，屬于正調(diào)節(jié)因子-347-329目前二十三頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)NF-AT

激活T細(xì)胞核因子（有兩個(gè)結(jié)合位點(diǎn)）。-292-235-216-203目前二十四頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)USF

上游激活因子含有螺旋-環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)具有負(fù)調(diào)節(jié)作用-160-173目前二十五頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)TCF-1а

T細(xì)胞因子1a

含有高速泳動(dòng)簇基序，起正調(diào)節(jié)作用-139-124目前二十六頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)NF-κβ

核因子κβ

含有鋅指環(huán)結(jié)構(gòu)及錨定蛋白重復(fù)序列，是增強(qiáng)子區(qū)。由3-4bp間隔的兩個(gè)10bp（GGGACTTCCC）序列構(gòu)成，負(fù)責(zé)調(diào)控HIV基因在多種細(xì)胞（尤其是T細(xì)胞）中高速表達(dá)。-104-78目前二十七頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)2.核心單位-780

SP1

TATA圖.8目前二十八頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)

SP1

Sp1含有與DNA結(jié)合的結(jié)構(gòu)和兩個(gè)富含谷氨酰胺的結(jié)構(gòu)域?？尚纬啥垠w或三聚體。當(dāng)三個(gè)sp1分子與DNA結(jié)合后，改變了DNA的空間構(gòu)型，激活HIV基因的轉(zhuǎn)錄。-78

富含GC-46目前二十九頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)TATA

TATA元件兩端有反向重復(fù)序列，可能是轉(zhuǎn)錄因子螺旋-環(huán)-螺旋DNA結(jié)合蛋白的識(shí)別位點(diǎn)。

TATA元件上結(jié)合的是一組蛋白質(zhì)，這些蛋白稱為轉(zhuǎn)錄因子ⅡD（TFⅡD），也包括一些輔助激活蛋白（TBP）的細(xì)胞因子，這種作用是與RNA聚合酶相關(guān)，由此啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄。-24

-28目前三十頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)3.TRA圖.9目前三十一頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)TRA(反式激活因子應(yīng)答元件)似發(fā)夾結(jié)構(gòu)，含有4個(gè)莖區(qū)和一個(gè)環(huán)區(qū)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)與tat蛋白結(jié)合有關(guān)。只有與tat蛋白共結(jié)合，才能轉(zhuǎn)錄出長(zhǎng)mRNA，否則只能轉(zhuǎn)錄出小段的mRNA。目前三十二頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)二、參與HIV復(fù)制的調(diào)控蛋白

1.Tat蛋白

2.Rev蛋白

3.Nef蛋白

4.Vpr蛋白

5.Vpu蛋白

6.Vif蛋白目前三十三頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)（1）Tat蛋白的結(jié)構(gòu)由tat基因編碼，tat有兩個(gè)外顯子，前外顯子編碼67aa,后外顯子編碼34aa，共101aa。兩個(gè)外顯子所形成的肽共有6個(gè)結(jié)構(gòu)區(qū)。前外顯子有5個(gè)區(qū)，后外顯子為一個(gè)區(qū)。見（圖.10）1.Tat蛋白目前三十四頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)

Tat蛋白有6個(gè)結(jié)構(gòu)區(qū)，見下圖，其中第一、第二和第四個(gè)三個(gè)結(jié)構(gòu)區(qū)與反式激活功能有關(guān)。圖.10Tat蛋白的結(jié)構(gòu)示意圖目前三十五頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)

第1區(qū)為N區(qū)，也是酸性氨基酸區(qū)，因含有Gln和Asp對(duì)激活HIV-1基因的表達(dá)有增強(qiáng)作用。目前三十六頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)

第2區(qū)為富含Cys區(qū)，在其16個(gè)aa中含有7個(gè)Cys,可以與二價(jià)金屬離子形成tat二聚體，在7個(gè)Cys中有6個(gè)是維持tat活性所必需的。目前三十七頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)

第4區(qū)為堿性區(qū)，有兩個(gè)功能：

48~52為GRKKR（甘-精-賴-賴-精）序列，是核仁定位信號(hào)，可介導(dǎo)自身或異種蛋白進(jìn)入細(xì)胞核。該肽段可與TAR的RNA的凸起部分特異結(jié)合。目前三十八頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)（2）調(diào)控原理

Tat與TAR是一個(gè)協(xié)同調(diào)解過(guò)程。

TAR序列及完整的高級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)調(diào)控的影響。若TAR序列發(fā)生突變，雖tat蛋白也能結(jié)合，但不能激活HIV表達(dá)。寄主因子協(xié)同作用的影響

在不同的細(xì)胞中，tat的活性可有上千倍的差別，在人鼠雜交細(xì)胞中，只有在保持人第12號(hào)染色體的雜交瘤細(xì)胞中，tat才能有效地激活HIV-1的轉(zhuǎn)錄。說(shuō)明其調(diào)控還需寄主細(xì)胞編碼蛋白的協(xié)助作用。目前三十九頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)

上游啟動(dòng)子和增強(qiáng)子對(duì)調(diào)控的影響

當(dāng)TAR遠(yuǎn)離啟動(dòng)子時(shí)，它的活性迅速下降。而且這種依賴作用對(duì)非激活和激活細(xì)胞并不一樣，對(duì)激活細(xì)胞作用非常大，而NF-κβ的作用恰與上述依賴作用相反。目前四十頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)

Rev蛋白由兩個(gè)外顯子組成，分別編碼一個(gè)25個(gè)氨基酸和91個(gè)氨基酸的肽段，這兩個(gè)肽段最終組成一個(gè)116個(gè)氨基酸、其主要功能是促進(jìn)HIV基因表達(dá)由早期（轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白mRNA）向晚期（轉(zhuǎn)錄HIV結(jié)構(gòu)蛋白mRNA）的轉(zhuǎn)化，并促進(jìn)晚期轉(zhuǎn)錄的進(jìn)行。2.Rev蛋白目前四十一頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)目前四十二頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)Nef蛋白由Nef基因編碼的，分子量為27kD，屬于負(fù)調(diào)控蛋白和磷酸化蛋白，與細(xì)胞的膜結(jié)構(gòu)相結(jié)合。Nef蛋白非HIV復(fù)制所必需，但可抑制HIVLTR特異性轉(zhuǎn)錄的HIV－1原病毒基因的表達(dá)。3.Nef蛋白目前四十三頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)

Vpr蛋白由96個(gè)氨基酸構(gòu)成，亦非HIV復(fù)制所必須，但存在于病毒顆粒中。含有vpr基因的HIV毒株與無(wú)vpr基因的HIV毒株比較，前者在細(xì)胞中生長(zhǎng)較快，致細(xì)胞病變也較強(qiáng)于無(wú)vpr基因的天然株。4.Vpr蛋白目前四十四頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)

Vpu蛋白是含81個(gè)氨基酸的磷酸化蛋白，為HIV－1特有，其功能可能是促進(jìn)HIV－1顆粒的裝配和從細(xì)胞膜釋放，或抑制HIV－1顆粒從細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)中芽生。5.Vpu蛋白目前四十五頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)

Vif蛋白是分子量為23kD的病毒顆粒感染性因子，缺失Vif基因的HIV－1可在細(xì)胞內(nèi)正常復(fù)制并產(chǎn)生病毒顆粒，但其比無(wú)Vif基因缺失的HIV-1產(chǎn)生的病毒顆粒的感染性低1000倍。6.Vif蛋白目前四十六頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)HIV復(fù)制與細(xì)胞表達(dá)圖解RNARTcDNA(單鏈)DNA聚合酶環(huán)化細(xì)胞染色體切割酶切口切口p32DNA(雙鏈)LTRSp1TATATARgagpolvprvpuenvnefLTRRevratvif指導(dǎo)調(diào)控基因表達(dá)(結(jié)構(gòu)基因不表達(dá))Tat蛋白tatRev蛋白nef蛋白Vpu蛋白Vpr蛋白Vif蛋白R(shí)evRev運(yùn)入細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)基因表達(dá)結(jié)構(gòu)蛋白R(shí)NA組裝新的HIV

侵染轉(zhuǎn)錄mRNAmRNA迅速被切割運(yùn)入細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)錄不被切割目前四十七頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)８.６病毒的致病機(jī)制

一、臨床癥狀

感染的急性期：

HIV初次感染人體后，開始大量復(fù)制和擴(kuò)散的過(guò)程，這時(shí)感染者血清出現(xiàn)HIV抗原，從外周血細(xì)胞、腦脊液和骨髓細(xì)胞也能分離到HIV。

無(wú)癥狀潛伏期：約70％以上的原發(fā)感染者在感染后2～4周內(nèi)出現(xiàn)急性感染癥狀，包括發(fā)熱、咽炎、淋巴結(jié)腫大持續(xù)1～2周，此期感染者無(wú)任何臨床癥狀，形同健康人，外周血中HIV抗原含量很低或檢測(cè)不到。

艾滋病相關(guān)綜合癥期：隨感染時(shí)間的延長(zhǎng)，HIV重新開始大量復(fù)制并造成免疫系統(tǒng)的進(jìn)行性損傷。在臨床上，病人感染逐步發(fā)展到持續(xù)性全身性淋巴腺病、艾滋病相關(guān)綜合癥（AIDS－relatedcomplex，ARC）。約有50％的感染者在感染后7～8年發(fā)展到艾滋病。目前四十八頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)

產(chǎn)毒性HIV感染的最終結(jié)果是產(chǎn)生大量病毒顆粒，造成感染細(xì)胞死亡，這是逆轉(zhuǎn)錄病毒科慢病毒亞科病毒的特征。HIV除在細(xì)胞內(nèi)大量繁殖造成細(xì)胞死亡外，還可經(jīng)以下幾種情況導(dǎo)致免疫功能下降：

HIV顆粒表面的gp120蛋白脫落，與正常TH細(xì)胞膜上CD4受體結(jié)合，該細(xì)胞被免疫系統(tǒng)誤認(rèn)為是病毒感染細(xì)胞而遭殺滅。因TH細(xì)胞CD4受體被gpl20封閉，影響其免疫輔助切能。

HIVgp120蛋白可刺激機(jī)體產(chǎn)生抗其CD4結(jié)合部位的抗獨(dú)特型抗體，此抗體是抗CD4受體的抗自身抗體，可阻斷TH細(xì)胞的功能。受染細(xì)胞表面帶有病毒包膜蛋白gp120，可與其他CD4+細(xì)胞結(jié)合并形成巨細(xì)胞而失去功能，如此加速了HIV對(duì)免疫系統(tǒng)損害的范圍和程度。二、病因：目前四十九頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)病毒的致病機(jī)制超抗原（superantfeen）：

超抗原可導(dǎo)致小鼠體內(nèi)特定的T淋巴細(xì)胞亞群的消失和免疫缺損的發(fā)生。普通抗原需要經(jīng)T淋巴細(xì)胞受體的α和β兩條鏈的識(shí)別才能激活一細(xì)胞。體內(nèi)有多種α鏈和β鏈，二者可任意配對(duì)，構(gòu)成極為多樣的受體組合和表面帶該抗體的T淋巴細(xì)胞亞群，而超級(jí)抗原則與T淋巴細(xì)胞受體β鏈結(jié)合，導(dǎo)致所有帶有此β鏈的T淋巴細(xì)胞亞群均被激活。而且與被普通抗原激活的結(jié)果不同，這些T淋巴細(xì)胞亞群不是產(chǎn)生了對(duì)抗原的免疫反應(yīng)并分裂增生，而是喪失了對(duì)抗原的反應(yīng)。并逐漸從免疫系統(tǒng)中消失。目前五十頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)８.７病毒感染與機(jī)體免疫一、體液免疫

HIV自然感染過(guò)程中，機(jī)體可產(chǎn)生高滴度的抗HIV多種蛋白質(zhì)的抗體，包括中和抗體。中和抗體盡管有組特異性的，但主要是型特異性的。這些抗體有一定的保護(hù)作用，主要是在急性感染期降低血清中的病毒抗原量乃至清除病毒。目前五十一頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)二、細(xì)胞免疫

HIV感染也刺激機(jī)體產(chǎn)生細(xì)胞免疫，包括依賴于抗體的細(xì)胞毒性（antibody－dePendentcellmediatedcytotoxicity，ADCC）、細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)（cytotoxicTlymPhocyte，CTL）和自然殺傷細(xì)胞（naturalkillercell，NK）等。特異性細(xì)胞免疫反應(yīng)，特別是CTL對(duì)于殺傷HIV感染的細(xì)胞和阻止HIV經(jīng)細(xì)胞接觸而擴(kuò)散發(fā)揮重要作用，CTL可以幫助清除急性感染期多部位HIV感染灶和HIV感染早期的少量有HIV復(fù)制的細(xì)胞。目前五十二頁(yè)\總數(shù)五十八頁(yè)\編于十七點(diǎn)８.８病毒感染的診斷

艾滋病診斷就是要找出HIV感染的證據(jù)，即