專題癌基因抑癌基因

1、專題4癌基因、抑癌基因與腫瘤oncogene, anti-oncogene & tumor,序 言,一、腫瘤細胞的生物學特征（一）生長的自主性（autonomy） 即控制正常細胞增殖的調(diào)節(jié)因素

2、，對腫瘤細胞不起作用（二）可移植性（transplantability） 將原發(fā)腫瘤細胞移植于同種或免疫缺陷動物體內(nèi)，能再次生長、增殖為和原來完全相同的腫瘤組織。（三）侵襲性和轉(zhuǎn)移性（invasiveness & metastasis） 侵犯鄰近組織或向宿主原處器官或全身擴散，即發(fā)生轉(zhuǎn)移。（四）去分化或異常分

3、化（dedifferentiation） 往往缺乏成熟的形態(tài)和完整的功能，對正常細胞分化調(diào)節(jié)機制無反應(yīng)。,,二、正負調(diào)控信號平衡的重要性,細胞正常,,,,正調(diào)信號,負調(diào)信號,抑制增殖，促進分化、成熟、衰老和凋亡,促進細胞生長、增殖,阻止分化,,細胞異常,,,,正調(diào)信號,負調(diào)信號,,衰老退型性疾病等,,細胞異常,,,,正調(diào)信號,負調(diào)信號,,腫瘤

4、 心血管疾病等,第一節(jié) 癌基因(正調(diào)因素),癌基因概念病毒癌基因細胞癌基因癌基因產(chǎn)物及功能,一、癌基因概念,癌基因（ Oncogenes）：指細胞內(nèi)控制細胞生長、增殖和分化的基因，當它的結(jié)構(gòu)異?；虮磉_異常時，可以引起細胞癌變。一般是指編碼生長因子、生長因子受體、細胞內(nèi)生長信息傳遞分子，以及與生長分裂有關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子等的基因。原癌基因（Proto-oncogenes）又稱細胞癌基因（ cellular-oncogen

5、e, c-onc） ：存在于正常組織細胞基因組中的靜止或非活化狀態(tài)的癌基因。如 c-myc、c-ras、c-src等病毒癌基因（virus oncogenes，v-onc.） ：是一類存在于腫瘤病毒（大多數(shù)是逆轉(zhuǎn)錄病毒）中的、能使靶細胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化的基因。如v-src等,,二、病毒癌基因(virus oncogenes)存在于病毒基因組中的癌基因，它不編碼病毒的結(jié)構(gòu)成分，對病毒復(fù)制也沒有作用，但可以使細胞持續(xù)增殖。,Rous Pey

6、ton ：The 1966 Nobel Prize in Physiology or Medicine,Rous 肉瘤,,命名：逆轉(zhuǎn)錄病毒株結(jié)合其所轉(zhuǎn)化的宿主細胞，3個字母，如abl 癌基因是由Abelson鼠白血病病毒轉(zhuǎn)化的小鼠中提出.,,,,,,,,,,,,,,,長末端重復(fù)序列,正常的病毒基因,癌基因,調(diào)節(jié)和 啟動轉(zhuǎn)錄,產(chǎn)生病毒核心蛋白,產(chǎn)生逆轉(zhuǎn)錄酶和整合酶,產(chǎn)生病毒外膜蛋白,產(chǎn)生酪氨酸激 酶,雞肉瘤病毒（RSV）基

7、因組結(jié)構(gòu)圖,src,,,,,,,,,,,,,,,,,,逆轉(zhuǎn)錄,復(fù)制,整合,轉(zhuǎn)錄,,感染,病毒RNA,RNA-DNA,前病毒DNA,細胞基因組 DNA,病毒RNA-癌基因,RNA病毒顆粒,,,宿主細胞,,,,,,,,,,,,,再感染,宿主細胞,攜帶癌基因的病毒顆粒,RNA病毒與宿主細胞基因組整合過程示意圖,Proto-oncogenes,,,,,,,癌變,三、細胞癌基因,（一）細胞癌基因的特點普遍性：廣泛存在于生物界中；保守性：

8、在進化過程中，基因序列呈高度同源性；重要性：表達產(chǎn)物精密調(diào)控細胞增殖、分化和凋亡；危害性 : 表達產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和數(shù)量上的變化，可致細胞 癌變或腫瘤生成。（二）癌基因分類 1. 按癌基因家族分類 2. 按功能分類,家 族 成 員 產(chǎn)物作用

9、 產(chǎn)物定位src家族： src、abl、fgr、fes、 酪氨酸蛋白激酶活性 膜內(nèi)側(cè)或跨膜 yes、fps、 lck、kek、 fym、lyn、tklras家族： H-ras、K-ras、N-ras 編碼P21蛋白，屬于 膜內(nèi)側(cè)

10、 GTP結(jié)合蛋白myc家族：c-myc、N-myc、 編碼核內(nèi)DNA結(jié)合蛋白， L-myc、 fos 直接調(diào)節(jié)其他基因轉(zhuǎn)錄 核內(nèi) sis家族： 僅sis

11、 編碼P28蛋白，與PDGF 胞外 結(jié)構(gòu)相似，刺激間葉組 織細胞分裂、繁殖 myb家族：myb、myb-ets 編碼核蛋白，能

12、DNA結(jié)合， 核內(nèi) 一種轉(zhuǎn)錄因子,按家族體系分類,,,,,,,,2、按功能及定位的分類,類 別 名 稱 定 位 生物學功能生長因子 c-sis 分泌到

13、胞外 血小板源生長因子（PDGF）生長因子受體 c-erb B 細胞膜 表皮生長因子（EGF）受體 c-fms 細胞膜 集落刺激因子-1（CSF-1）受體 c-t

14、rk 細胞膜 神經(jīng)生長因子（NGF）受體胞內(nèi)傳遞蛋白 c-src、c-abl 細胞質(zhì) 酪氨酸蛋白激酶 c-raf、c-mos 細胞質(zhì) Ser/Thr蛋白激酶 c-r

15、as 細胞膜 GTP/GDP結(jié)合蛋白轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子 c-myc 細胞核內(nèi) DNA結(jié)合蛋白 c-jun、c-fos 細胞核內(nèi) 轉(zhuǎn)錄因子（AP-1） c-erb

16、A 細胞核內(nèi) 甾體激素受體類蛋白,,,,,,,編碼生長因子的細胞癌基因: 如sis,int-2,hst,fgf-5等，編碼蛋白類似多種生長因子包括PDGF、FGF、EGF、TGF-?等,這類生長因子類癌基因異常表達時，產(chǎn)生許多生長因子類似物，與相應(yīng)受體結(jié)合后，使信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)失調(diào)，導致細胞異常分裂增殖。編碼生長因子受體的細胞癌基因：屬于酪氨酸蛋白激酶受體及其類似物包括 EGF受體---er

17、bB-1,neu M-CSF受體---fms,kit,ros,ret,sea NGF受體---trk不屬于酪氨酸蛋白激酶活性受體 血小板生成素受體---mpl 血管緊張肽受體---mas,有些原癌基因編碼的受體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，甚至在其對應(yīng)配體不存在的情況下就可激活這個信號傳導鏈。 如erb B,neu,fin kit,ret,,,,,,,,,EGF受體,配體結(jié)合域,,細胞膜,無配體結(jié)合域,,去頭的羧基 末

18、端,,V-erbB癌基因產(chǎn)物,,,,,編碼細胞內(nèi)信號傳導分子的細胞癌基因： G蛋白（ras 家族）、膜結(jié)合酪氨酸蛋白激酶（src,abl,fes,yes等）、 絲/蘇氨酸蛋白激酶（raf,mos,cot,mil,mlt）、磷脂酶（crk）,,,GDP,,,GDP,GTP,GTP,Pi,,,,,,,,,無活性的Ras蛋白,有活性的Ras蛋白,輸入的信號刺激GDP-GTP交換,內(nèi)源性 GTP酶活性,輸出信號,突變的Ras癌基因蛋

19、白質(zhì)被鎖定在激活狀態(tài),,編碼核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子的細胞癌基因：myc、fos、jun、myb 基因轉(zhuǎn)錄是癌基因最重要的靶子。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,myc,雌激素受體基因,DNA結(jié)合域,,雌激素結(jié)合域,,,嵌合基因,,重組反轉(zhuǎn)錄病毒載體,,,感染大鼠成纖維細胞,感染細胞外觀正常,,加入激素,細胞發(fā)生轉(zhuǎn)化,,,,,,,,,Myc蛋白的激活對細胞的轉(zhuǎn)化作用,,,四

20、、癌基因活化,激活因素：在某些條件下，如病毒感染、化學致癌物或電離輻射等，癌基因可被相繼激活而異常表達，致細胞惡性變以及腫瘤生成。不同原癌基因在不同情況下，可通過不同的途徑被激活，成為“活化癌基因”。癌基因活化后的結(jié)果： （1）表達時機改變 （2）過量表達 （3）產(chǎn)物異常 激活機制：,（一）獲得啟動子與增強子,雞（禽）白細胞病毒（avian leucosis virus，ALV）逆轉(zhuǎn)錄病毒,,正常宿主細胞,病毒DNA

21、的LTR被整合到宿主細胞c-myc癌基因附近成為其啟動子和增強子,,,c-myc癌基因表達為正常的30-100倍,,,,,exon-1,exon-2,exon-3,,,c-myc 基因,,,,,exon-1,exon-2,exon-3,,,LTR,,,,,exon-1,exon-2,exon-3,,LTR,ALV,ALV,LTR,,,,,exon-1,exon-2,exon-3,,,,ALV,LTR,缺乏癌基因的逆轉(zhuǎn)錄病毒致癌模式,

22、,,,（二）基因易位(gene translocation)：,染色體基因的易位和重排，可使原癌基因移至某些強啟動子或增強子附近而被活化，表達增強，致使腫瘤生成。這常見在血液系統(tǒng)腫瘤。,如人Burkit淋巴瘤中，位于8號染色體上的c-myc移到14染色體免疫球蛋白重鏈（IgH）基因的調(diào)節(jié)區(qū)附近，與這區(qū)活性很強的啟動子連接而受到活化,,,,,,,,,,,,,,免疫球蛋白基因,,,染色體14,染色體8,c-myc不表達,,c-myc基因,,

23、,,,,,,,,,E,E,c-myc高表達,易位,c-myc被免疫球蛋白增強子所激活,,（三）細胞癌基因擴增(amplication),染色體的一部分過度復(fù)制，成為多拷貝基因。如： 乳腺癌 —— erb B-2基因 神經(jīng)母細胞瘤 —— N-myc基因，擴增與 疾病進展 或臨床階段相關(guān)。 小細胞肺癌 —— myc家族基因,（四）點突變(point mutation),在輻射和致癌物作用下，細胞原癌基因

24、常可發(fā)生點突變，其表達產(chǎn)物氨基酸組成或結(jié)構(gòu)改變，導致腫瘤生成。 如：1982年，美國 3 家研究機構(gòu)（麻省理工大學、國立癌癥研究所和哥倫比亞大學）幾乎同時發(fā)表這樣實驗結(jié)果：人膀胱癌細胞EJ株的惡性轉(zhuǎn)化是由于其原癌基因 c-H-ras 的點突變（EJ-ras 基因）所致。 H-ras 正常細胞

25、 GGC (12Gly) 腫瘤細胞 GTC (12Val),,,,,,目 錄,第二節(jié) 抑癌基因（anti-oncogenes， tumor suppressor gene

26、s）,一、抑癌基因的基本概念（一）概念：是一類抑制細胞過度生長、增殖從而遏制腫瘤形成的基因，它的丟失或失活與腫瘤的發(fā)生有關(guān)。反之，其被導入或激活可抑制細胞的惡性表現(xiàn)，這樣一類基因稱為抑癌基因。（二）發(fā)現(xiàn)：1986年，美國加州大學的Geiser等發(fā)現(xiàn)，并提出：,正常細胞與腫瘤細胞雜交實驗,,,,,正常細胞,融合,,雜交細胞,（正常，但不穩(wěn)定）,,,,傳代,腫瘤細胞,腫瘤細胞,11號染色體某片段丟失,,,,,,,導入第11號染色體丟失片

27、段,細胞轉(zhuǎn)變?yōu)檎?二、常見的抑癌基因,基 因 定 位 相關(guān)腫瘤 作 用跨膜受體類： DCC 18q21 結(jié)直腸癌 編碼表面糖蛋白（細胞粘附分子） PTCH 9q22.3

28、 HEDGEHOG受體胞質(zhì)調(diào)節(jié)因子或結(jié)構(gòu)蛋白： APC 5p21 結(jié)直腸癌 可能編碼G蛋白 NF1 7q12.2 神經(jīng)纖維瘤

29、 GTP酶激活劑 NF2 22q 神經(jīng)鞘膜瘤、腦膜瘤 連接膜與細胞骨架轉(zhuǎn)錄因子和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子： P53 17P 多種腫瘤 編碼P53蛋白（轉(zhuǎn)錄因子） Rb 13q14

30、 視網(wǎng)膜母細胞瘤、骨 編碼P105Rb1蛋白（轉(zhuǎn)錄因子） 肉瘤、肺癌、乳癌 DPC4 18q21.1 胰腺癌 TGF-?調(diào)節(jié)的MAD相關(guān)蛋白 MADR2 18q21

31、 結(jié)直腸癌 TGF-?調(diào)節(jié)的MAD相關(guān)蛋白 VHL 3P 小細胞肺癌、宮頸瘤 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白 WT1 11P13 腎母細胞瘤 編碼鋅指蛋白（轉(zhuǎn)錄因子）細胞周期因子： P16

32、 9p21 黑色素瘤 編碼P16蛋白，CDK4、CDK6抑制劑 P21 6q21 前列腺癌 編碼P21蛋白，CDK2、CDK4 、CDK3

33、 和CDK6抑制劑,,,,,二、抑癌基因作用機制,（一） p53基因—“基因組的衛(wèi)士” 1、p53基因的發(fā)現(xiàn) 曾錯誤把P53基因定為癌基因 —— 因當初從腫瘤細胞分離得到的P53基因如同myc基因一樣，能和ras基因協(xié)同轉(zhuǎn)化胚胎成纖維細胞，又依據(jù)癌基因為細胞顯性表型的原則而被定癌基因，后發(fā)現(xiàn)實為其突變型。

34、 1989年，才確認為“抑癌基因”。p53基因與人類50%的腫瘤有關(guān)。P53基因突變型在血液系統(tǒng)腫瘤、膀胱癌、肝癌、肺癌、結(jié)腸癌以及口腔癌等的細胞中發(fā)現(xiàn)。,2、p53的結(jié)構(gòu) 基因：20kb，11外顯子，mRNA：2.5kb，編碼393氨基酸殘基的多肽鏈，其結(jié)構(gòu)如下：,3、p53的功能,p53是細胞內(nèi)重要的轉(zhuǎn)錄因子，它能識別相關(guān)基因的啟動子，從而調(diào)節(jié)p21、GADD45、BAX等基因的轉(zhuǎn)錄表達來實現(xiàn)其功

35、能，缺乏這種調(diào)節(jié)就會導致細胞無限制生長。當射線或其它因素引起DNA損傷時，p53蛋白就 被激活，執(zhí)行如下功能：調(diào)節(jié)細胞周期、促進DNA損傷修復(fù)：如果細胞處于G1期，p53蛋白通過p21蛋白抑制cdk活性，封閉細胞周期關(guān)卡,使細胞生長停止，并激活GADD45,加速DNA修復(fù)。誘導細胞凋亡：如果細胞已經(jīng)處于S期，p53蛋白促進相關(guān)細胞凋亡蛋白基因（bax等）表達，啟動細胞凋亡。在復(fù)制和轉(zhuǎn)錄水平上抑制細胞增殖P53可被一些癌基因產(chǎn)物結(jié)

36、合而失活p53突變具有顯性失活的效應(yīng)。,,,,,P53 蛋白作用示意圖,,,,,GADD45,P21,CDK2,4,6,,,,,,BAX等,,生長停止,DNA修復(fù),細胞凋亡,,,,,,突變 p53 +活化的Ha-ras,野生型p53 +活化的Ha-ras,突變+野生型p53+活化的Ha-ras,,正常,異常,正常,P53蛋白——基因衛(wèi)士,P53蛋白,解鏈酶,復(fù)制因子A,,P21蛋白,細胞停滯于G1期,,細胞自殺,DNA損傷,,

37、P53蛋白,P53蛋白,,4、P53基因突變與腫瘤 50%以上的人類腫瘤與P53基因的缺失和突變有關(guān). P53基因的點突變最為頻發(fā).等位基因缺失. 1979年發(fā)現(xiàn),53kD的磷酸化蛋白, 細胞核內(nèi)。 P53基因（17p13.1）突變位點主要集中于5~8外顯子（進化保守區(qū)II-V）。突變譜與各組織癌的類型、環(huán)境因素等有關(guān)。肝癌249（Arg）密碼子突變?yōu)橹?，肺?57位顛換突變?yōu)橹鳌?,,（二）Rb基因—“控制細胞周期的重要基因

38、”,名稱：視網(wǎng)膜母細胞瘤中發(fā)現(xiàn)，所以稱Rb基因基因結(jié)構(gòu)：200kb，27外顯子，2.7kb mRNA，編碼928殘基的蛋白（P105-Rb） P105-Rb有4個蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域，中間A和B結(jié)構(gòu)域形成A/B袋，可特異與DNA腫瘤病毒的轉(zhuǎn)化蛋白及轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，導致P105-Rb的功能喪失。 P105-Rb是袋蛋白的典型代表。,retinoblastoma,,P105-Rb功能：參與調(diào)節(jié)E2F等多種轉(zhuǎn)錄因子來控制細胞周期，影響細胞增殖和

39、分化P105-Rb活性調(diào)節(jié)：高磷酸化無活性型和低磷酸化活性型，有CYC-CDK來調(diào)節(jié)；被多種病毒蛋白可抑制P105-Rb,細胞分裂周期圖,pRb蛋白作用示意圖,myc,myb,cdc2 DNA聚合酶 胸苷激酶 , 二氫葉酸還原酶, pRb,,,CYCA,,CDK2,,視網(wǎng)膜母細胞瘤基因（Rb）的作用機制,G0 G1期,S期,E-2F,,DNA,mRNA,DNA,,,,,,.(三）P16基因: 多種腫瘤抑制基因.編碼細胞周

40、期依賴性激酶Cdk4的抑制蛋白. P16基因異常主要以基因缺失為主. P16基因異常的腫瘤包括了人類腫瘤的大部分類型,也包括散發(fā)性和具遺傳傾向性的腫瘤.,生長因子(growth factor) 通過質(zhì)膜上特異的受體，將信息傳遞至細胞內(nèi)部，調(diào)節(jié)細胞生長與增殖的多肽類物質(zhì)。,,,作用模式 內(nèi)分泌 (endocrine)旁分泌 (paracrine)自分泌 (autocrine),產(chǎn)生相應(yīng)第二信使,胞內(nèi)相關(guān)蛋白質(zhì)被磷酸化,與膜受體結(jié)

41、合,酪氨酸激酶活化,蛋白激酶活化,核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子活化,基因轉(zhuǎn)錄,與胞內(nèi)受體結(jié)合,,,,,,,,生長因子 – 受體復(fù)合物，活化相關(guān)基因,,,,二、生長因子作用機制,,,,,目 錄,在某些生理或病理條件下，細胞接受到某種 信號所觸發(fā)的并按一定程序緩慢死亡的過程。,誘導因素：野生型p53基因抑制因素：突變型p53基因 神經(jīng)生長因子(NGF),三、生長因子與疾病,（一）細胞凋亡,細胞凋亡 (apoptosis),1. 原發(fā)性高血壓myc、

42、fos的激活促平滑肌細胞增生p53低表達或突變,2. 動脈粥樣硬化PDGF過量產(chǎn)生,3. 心肌肥厚ras、myb、myc、fos等過量表達IGF、TGF、FGF,（二）心血管疾病,三、腫瘤發(fā)生是多因素、多基因和多階段相互協(xié)調(diào)作用的癌變過程,多種遺傳缺陷：點突變、易位、基因重排、移碼突變、缺失突變和插入突變等癌基因產(chǎn)物之間協(xié)同：核內(nèi)癌基因產(chǎn)物與胞漿癌基因產(chǎn)物發(fā)生協(xié)調(diào)作用，如Myc與Ras。癌基因與抑癌基因以及其它相關(guān)基因之間的協(xié)