第十四章艾滋病與人類免疫缺損病毒的分子生物學演示文稿目前一頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點優(yōu)選第十四章艾滋病與人類免疫缺損病毒的分子生物學目前二頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點８.１概述HIV在病毒分類學上屬逆轉錄病毒科（Retroviridae），慢病毒屬中的靈長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。反轉錄病毒科的主要成員如下表1。目前三頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點表1目前四頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點８.２HIV病毒的形態(tài)結構與傳染

一、形態(tài)結構

1、HIV結構(平面)圖.1目前五頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點2.HIV結構(立體)圖.2目前六頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點

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

HIV基因組由兩條單鏈正鏈RNA組成，每個RNLA基因組約為9.7kb。在RNA5’端有一帽子結構(m7G5`GmpNp)，3’端有P0ly(A)尾巴。由結構上包括LTR，結構蛋白編碼區(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個調節(jié)基因。見(圖3)、（圖4）。目前九頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點

圖.3目前十頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點圖.4HIV基因結構及編碼的蛋白目前十一頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點

二、編碼蛋白的功能

1.gag基因:

gag基因編碼病毒的核心蛋白，翻譯時先形成一個分子量大約是55kD的前體蛋日（p55），然后在HIV蛋白酶的作用下裂解成p17、p24、p15三個蛋白質。p24和p17分別參與構成HIV顆粒的內殼和內膜，p15進一步裂解成與病毒RNA結合的核殼蛋白p9和p7。目前十二頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點2.pol基因:

pol基因編碼病毒復制所需的酶類，其中p66蛋白為逆轉錄酶，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程中起著主要作用。目前十三頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點4.env基因:

env基因先編碼出一個88kD的蛋白質，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\總數(shù)五十八頁\編于十七點

８.４HIV的感染與復制

圖.5HIV的感染過程目前十五頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點

HIV的感染

HIV感染細胞時可與細胞的CD4受體蛋白相結合；gp41稱跨膜蛋白，是嵌入病毒包膜脂質中的部分。當gp120與CD4受體結合后，其構象改變導致與gP41分離，暴露出的gp41可插入細胞膜，造成膜融合，致使病毒核心被導入細胞。HIV與受體結合后，病毒核心進入細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)細胞的DNA聚合酶合成雙鏈cDNA。cDNA經(jīng)環(huán)化后整合到細胞染色體上，病毒核酸隨細胞的分裂而傳至子代細胞，十分穩(wěn)定，可長期潛伏。目前十六頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點

原病毒整合到宿主染色體上,無癥狀;

原病毒利用宿主細胞的轉錄和合成系統(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,從宿主細胞中釋放出來侵染其他健康細胞;

宿主細胞死亡.主要過程總結如下:目前十七頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點８.５HIV基因的表達調控LTR序列

(1)核心調控元件

(2)核心轉錄單位

(3)反式作用因子應答元件參與復制的調控蛋白

(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\總數(shù)五十八頁\編于十七點

一、LTR序列

1.核心調控元件

2.核心轉錄單位

3.反式作用因子應答元件（見圖6）目前十九頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點調節(jié)單位

核心單位TRA

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

雞卵蛋白轉錄因子是coup-F家族中相對低分子量蛋白含有鋅指環(huán)結構，起負調節(jié)作用目前二十二頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點AP-1

激活蛋白1

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

激活T細胞核因子（有兩個結合位點）。-292-235-216-203目前二十四頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點USF

上游激活因子含有螺旋-環(huán)-螺旋結構具有負調節(jié)作用-160-173目前二十五頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點TCF-1а

T細胞因子1a

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

核因子κβ

含有鋅指環(huán)結構及錨定蛋白重復序列，是增強子區(qū)。由3-4bp間隔的兩個10bp（GGGACTTCCC）序列構成，負責調控HIV基因在多種細胞（尤其是T細胞）中高速表達。-104-78目前二十七頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點2.核心單位-780

SP1

TATA圖.8目前二十八頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點

SP1

Sp1含有與DNA結合的結構和兩個富含谷氨酰胺的結構域?？尚纬啥垠w或三聚體。當三個sp1分子與DNA結合后，改變了DNA的空間構型，激活HIV基因的轉錄。-78

富含GC-46目前二十九頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點TATA

TATA元件兩端有反向重復序列，可能是轉錄因子螺旋-環(huán)-螺旋DNA結合蛋白的識別位點。

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

-28目前三十頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點3.TRA圖.9目前三十一頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點TRA(反式激活因子應答元件)似發(fā)夾結構，含有4個莖區(qū)和一個環(huán)區(qū)的穩(wěn)定結構，此結構與tat蛋白結合有關。只有與tat蛋白共結合，才能轉錄出長mRNA，否則只能轉錄出小段的mRNA。目前三十二頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點二、參與HIV復制的調控蛋白

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\總數(shù)五十八頁\編于十七點（1）Tat蛋白的結構由tat基因編碼，tat有兩個外顯子，前外顯子編碼67aa,后外顯子編碼34aa，共101aa。兩個外顯子所形成的肽共有6個結構區(qū)。前外顯子有5個區(qū)，后外顯子為一個區(qū)。見（圖.10）1.Tat蛋白目前三十四頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點

Tat蛋白有6個結構區(qū)，見下圖，其中第一、第二和第四個三個結構區(qū)與反式激活功能有關。圖.10Tat蛋白的結構示意圖目前三十五頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點

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

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

第4區(qū)為堿性區(qū)，有兩個功能：

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

Tat與TAR是一個協(xié)同調解過程。

TAR序列及完整的高級結構對調控的影響。若TAR序列發(fā)生突變，雖tat蛋白也能結合，但不能激活HIV表達。寄主因子協(xié)同作用的影響

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

上游啟動子和增強子對調控的影響

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

Rev蛋白由兩個外顯子組成，分別編碼一個25個氨基酸和91個氨基酸的肽段，這兩個肽段最終組成一個116個氨基酸、其主要功能是促進HIV基因表達由早期（轉錄調節(jié)蛋白mRNA）向晚期（轉錄HIV結構蛋白mRNA）的轉化，并促進晚期轉錄的進行。2.Rev蛋白目前四十一頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點目前四十二頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點Nef蛋白由Nef基因編碼的，分子量為27kD，屬于負調控蛋白和磷酸化蛋白，與細胞的膜結構相結合。Nef蛋白非HIV復制所必需，但可抑制HIVLTR特異性轉錄的HIV－1原病毒基因的表達。3.Nef蛋白目前四十三頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點

Vpr蛋白由96個氨基酸構成，亦非HIV復制所必須，但存在于病毒顆粒中。含有vpr基因的HIV毒株與無vpr基因的HIV毒株比較，前者在細胞中生長較快，致細胞病變也較強于無vpr基因的天然株。4.Vpr蛋白目前四十四頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點

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

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可在細胞內正常復制并產(chǎn)生病毒顆粒，但其比無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\總數(shù)五十八頁\編于十七點HIV復制與細胞表達圖解RNARTcDNA(單鏈)DNA聚合酶環(huán)化細胞染色體切割酶切口切口p32DNA(雙鏈)LTRSp1TATATARgagpolvprvpuenvnefLTRRevratvif指導調控基因表達(結構基因不表達)Tat蛋白tatRev蛋白nef蛋白Vpu蛋白Vpr蛋白Vif蛋白RevRev運入細胞質結構基因表達結構蛋白RNA組裝新的HIV

侵染轉錄mRNAmRNA迅速被切割運入細胞質轉錄不被切割目前四十七頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點８.６病毒的致病機制

一、臨床癥狀

感染的急性期：

HIV初次感染人體后，開始大量復制和擴散的過程，這時感染者血清出現(xiàn)HIV抗原，從外周血細胞、腦脊液和骨髓細胞也能分離到HIV。

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

艾滋病相關綜合癥期：隨感染時間的延長，HIV重新開始大量復制并造成免疫系統(tǒng)的進行性損傷。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\總數(shù)五十八頁\編于十七點

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

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

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

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

HIV自然感染過程中，機體可產(chǎn)生高滴度的抗HIV多種蛋白質的抗體，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\總數(shù)五十八頁\編于十七點二、細胞免疫

HIV感染也刺激機體產(chǎn)生細胞免疫，包括依賴于抗體的細胞毒性（antibody－dePendentcellmediatedcytotoxicity，ADCC）、細胞毒性T淋巴細（cytotoxicTlymPhocyte，CTL）和自然殺傷細胞（naturalkillercell，NK）等。特異性細胞免疫反應，特別是CTL對于殺傷HIV感染的細胞和阻止HIV經(jīng)細胞接觸而擴散發(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復制的細胞。目前五十二頁\總數(shù)五十八頁\編于十七點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