癌基因與抑癌基因

1、第三章 癌基因與抑癌基因,,腫瘤的發(fā)生是由于細(xì)胞增殖和分化失常所導(dǎo)致的惡性生長現(xiàn)象。在正常情況下，細(xì)胞的增殖受到多種因素的調(diào)控，調(diào)控失衡可能引起異常的增殖和持續(xù)的分裂。,,癌癥發(fā)生與發(fā)展過程中涉及的兩類基因：癌基因，抑癌基因；兩類基因產(chǎn)生的效應(yīng)相互拮抗，維持平衡，對正常細(xì)胞的生長、增殖和衰亡進(jìn)行精確調(diào)控。這些基因發(fā)生突變或表達(dá)變化引起細(xì)胞增殖失控導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。,癌基因,原癌基因：與細(xì)胞增殖分化相關(guān)的正?；颍磉_(dá)產(chǎn)物參與細(xì)胞增殖、分

2、化等重要的生理調(diào)節(jié)過程的細(xì)胞中重要基因。在正常情況下這些基因處于靜止或低表達(dá)狀態(tài)。,,特點(diǎn)廣泛存在于自然界，在進(jìn)化上高度保守 是調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、發(fā)育和分化的重要蛋白在結(jié)構(gòu)上與病毒癌基因相近正常情況下表達(dá)水平很低在一定條件下可被激活成癌基因,原癌基因表達(dá)的特點(diǎn)： 正常細(xì)胞中原癌基因的表達(dá)水平一般較低，而且是受生長調(diào)節(jié)的，其表達(dá)具有時(shí)相和空間性主要有三個(gè)特點(diǎn)： ①具有分化階段特異性； ②細(xì)胞類型特異性； ③

3、細(xì)胞周期特異性。,,癌基因：當(dāng)細(xì)胞受到各種生物、理化等因素的作用，原癌基因通過突變、重組等發(fā)生結(jié)構(gòu)改變或表達(dá)水平的異常，成為促進(jìn)細(xì)胞轉(zhuǎn)化的癌基因，引起腫瘤發(fā)生。癌基因特點(diǎn)：可以通過其表達(dá)產(chǎn)物在體外引起正常細(xì)胞轉(zhuǎn)換，在體內(nèi)引起腫瘤，也稱為轉(zhuǎn)化基因。,癌基因表達(dá)產(chǎn)物的特點(diǎn),與細(xì)胞原癌基因正常表達(dá)產(chǎn)物相似，產(chǎn)生相同或相似、但卻具有更強(qiáng)的效應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化； 某些重要的調(diào)控元件缺失，其作用不受正常調(diào)控系統(tǒng)的控制； 發(fā)揮作用不依賴于生

4、長因子或其他信號分子。 癌基因包括病毒癌基因和細(xì)胞癌基因,A.病毒癌基因（virus oncogene, v-onc） 首先雞肉瘤病毒中發(fā)現(xiàn)：1911 年Rous 發(fā)現(xiàn)雞肉瘤無細(xì)胞濾液能誘發(fā)雞新的肉瘤。之后Rous 肉瘤病毒（Rous Sarcoma Virus, RSV）被發(fā)現(xiàn) ，1970年，第一個(gè)癌基因 src 的發(fā)現(xiàn)。肉瘤病毒基因組是單鏈RNA，6~9kb?；蚪M結(jié)構(gòu)見圖。 目前發(fā)現(xiàn)的病毒癌基因有30

5、多種，而且認(rèn)為他們最初來自 細(xì)胞癌基因。,逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組結(jié)構(gòu)簡圖 ? 正常的非轉(zhuǎn)化病毒 LTR gag (pro) pol env LTR 長末端重復(fù)序列 ? 變異的轉(zhuǎn)化病毒 LTR

6、 gag (pro) pol env src,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,外膜糖蛋白SU和跨膜蛋白TM,基質(zhì)蛋白，衣殼蛋白，核酸結(jié)合蛋白,逆轉(zhuǎn)錄酶和整合酶,蛋白酶,病毒癌基因,Src基因表達(dá)p60src蛋白，使多個(gè)靶蛋白磷酸化,,B 細(xì)胞癌基因（cellular oncogene, c-onc）：100多種 通過分子雜交和細(xì)胞轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)等技術(shù)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞癌基因。 目

7、前發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞癌基因有100多種，其中部分在病毒中存在。,,癌基因主要激活方式,1、突變引起蛋白結(jié)構(gòu)和功能的變化2、基因擴(kuò)增導(dǎo)致拷貝數(shù)增加3、染色體易位使癌基因轉(zhuǎn)錄水平升高或其表達(dá)蛋白結(jié)構(gòu)異常4、病毒基因插入誘導(dǎo)癌基因轉(zhuǎn)錄5、DNA的去甲基化提高基因的轉(zhuǎn)錄水平,突變引起蛋白結(jié)構(gòu)和功能的變化,基因突變是癌基因激活的一種主要方式；包括點(diǎn)突變和缺失突變，結(jié)果是導(dǎo)致其編碼的蛋白功能改變。點(diǎn)突變：基因的核苷酸序列發(fā)生變化；缺失突變：基因

8、的核苷酸發(fā)生丟失；H-ras基因，點(diǎn)突變使基因編碼的第十二位甘氨酸殘基變成纈氨酸殘基。,Ras基因,Ras 編碼的蛋白是一個(gè)小分子G蛋白，具有GTP酶活性，在多種信號通路中具有分子開關(guān)作用；Ras癌蛋白的三個(gè)突變位點(diǎn)（第12,13,61位氨基酸殘基）都位于Ras蛋白的GTP酶活性區(qū)域，他們的突變使Ras蛋白的GTP酶活性降低或喪失。Ras蛋白是一種很重要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白，點(diǎn)突變后使其可以持續(xù)地傳遞生長信號，導(dǎo)致細(xì)胞惡性生長和癌變。,

9、,,,,,30%左右的各種類型來源的腫瘤細(xì)胞都帶RAS基因的點(diǎn)突變,（表皮生長因子受體EGFR）,多種腫瘤中存在EGFR基因變異，包括第21號外顯子區(qū)域的點(diǎn)突變（L858R)及第19號外顯子的缺失突變突變造成EGFR激酶活性的升高及下游信號通路的激活，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞的增殖與轉(zhuǎn)移。針對相關(guān)突變的酪氨酸激酶抑制劑如吉非替尼，厄洛替尼已成臨床重要的靶向藥物，針對含此突變的腫瘤尤其是非小細(xì)胞肺癌的治療中，收到了較好效果。,基因擴(kuò)增導(dǎo)致拷貝數(shù)增

10、加（gene amplification）,原癌基因是單拷貝基因，可通過特殊的復(fù)制方式增加基因的拷貝數(shù)幾十至幾百倍。從而使基因的表達(dá)增加幾十至幾百倍。 在某些造血系統(tǒng)惡性腫瘤中，癌基因擴(kuò)增是一個(gè)極常見的特征，如前髓細(xì)胞性白血病細(xì)胞系和這類病人的白血病細(xì)胞中，c-myc擴(kuò)增8~32倍。,基因擴(kuò)增后可形成雙微體或均染區(qū)雙微體（DMS）和均染區(qū)（HSR）在腫瘤細(xì)胞中出現(xiàn)的頻率比正常細(xì)胞高1000倍；① 雙微體（double minut

11、es DMS），無著絲粒，成對分布于細(xì)胞中的微小染色體；② 整合到線性染色體DNA內(nèi)形成均勻染色區(qū)(homogenously stained region，HSR)；在具有DMS或HSR的直腸癌患者中c-myc mRNA含量是正常人的30倍。,基因擴(kuò)增,基因擴(kuò)增導(dǎo)致拷貝數(shù)增加,Myc是一種常見的癌基因，拷貝數(shù)增加引起表達(dá)水平的升高是myc功能異常的重要原因。腫瘤細(xì)胞中， myc的拷貝數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常細(xì)胞中的拷貝數(shù)。在約30%的兒童

12、神經(jīng)母細(xì)胞瘤組織中能檢測到N-myc基因拷貝數(shù)增加所引起的蛋白表達(dá)水平的增加。Myc蛋白具有促進(jìn)細(xì)胞增殖的作用，當(dāng)myc蛋白過表達(dá)時(shí)，細(xì)胞生長就會失去控制。Myc基因在惡性早幼粒細(xì)胞白血病、乳腺癌、膀胱癌、前列腺癌、大腸癌、食管癌等多種腫瘤細(xì)胞中存在擴(kuò)增現(xiàn)象。,Her2/neu基因,Her2/neu是表皮生長因子受體（ EGFR）家族的成員之一，對細(xì)胞生長、分化及凋亡其重要調(diào)節(jié)作用。該家族包括： EGFR (HER1或erbB1)

13、、HER2（neu或erbB2)、HER3(erbB3) 、HER4（erbB4) 四大成員在大多數(shù)人類腫瘤中， HER2/neu原癌基因的激活方式是基因擴(kuò)增。,,最開始在乳腺中發(fā)現(xiàn)HER2存在擴(kuò)增現(xiàn)象，后來在肺癌、膀胱癌、結(jié)腸癌等多種腫瘤中發(fā)現(xiàn)HER2擴(kuò)增；目前以HER2為靶點(diǎn)的單克隆抗體藥物赫賽汀或HER2的激酶活性抑制劑拉帕替尼用于治療HER2擴(kuò)增的腫瘤，尤其是乳腺癌的重要靶向藥物，具有良好的臨床效果。,拉帕替尼(gsk),染

14、色體易位使癌基因轉(zhuǎn)錄水平升高或其表達(dá)蛋白結(jié)構(gòu)異常,染色體易位（translocation）：染色體片段位置發(fā)生改變。是指某一染色體片段與另一段染色體片段融合在一起的基因重排現(xiàn)象，可導(dǎo)致原來無活性的原癌基因被移至強(qiáng)啟動子或增強(qiáng)子附近而活化。染色體易位在血液腫瘤和淋巴瘤中最為常見。目前已發(fā)現(xiàn)近400種不同染色體易位現(xiàn)象；,染色體易位使癌基因轉(zhuǎn)錄水平升高,伯基特淋巴瘤（Burkitt’s lymphoma)在中非和東非的兒童中比較常見，與

15、瘧原蟲和EBV（Epstein-Barr virus)感染有關(guān)。腫瘤細(xì)胞中8號染色體上的myc原癌基因與14號染色體上的免疫球蛋白基因產(chǎn)生融合，使myc基因與強(qiáng)轉(zhuǎn)錄活性的免疫蛋白啟動子排列在一起，導(dǎo)致myc基因轉(zhuǎn)錄水平升高，產(chǎn)生大量myc蛋白。驅(qū)動淋巴細(xì)胞惡性增殖，引發(fā)腫瘤。,染色體易位使癌基因表達(dá)蛋白結(jié)構(gòu)異常,慢性髓細(xì)胞白血病(chronic myelogenous leukemia, CML)是我國慢性白血病的主要病種，約占慢性白

16、血病的70%。超過95%的患者發(fā)生染色體易位，第9號染色體和第22號染色體的長臂斷裂，二個(gè)斷裂的染色體隨之平行交叉易位，形成一個(gè)異常的染色體，由于這種異常染色體首先由美國費(fèi)城的學(xué)者發(fā)現(xiàn)，故國際上以費(fèi)城的英文名前二個(gè)字母Ph命名，稱為Ph染色體。,,染色體易位融合形成融合基因，基因bcr-abl編碼產(chǎn)生一種新的融合蛋白bcr-abl ，該融合蛋白具有酪氨酸激酶活性?？苫罨疪as、pi3k、AKT等不同信號通路，促進(jìn)細(xì)胞的持續(xù)增殖，最后導(dǎo)

17、致癌變；這種易位幾乎都發(fā)生在血細(xì)胞起源的惡性腫瘤（白血病，淋巴瘤）中。檢測該染色體易位成為臨床血液系統(tǒng)惡性腫瘤診療中的一種常用方法。,病毒基因插入誘導(dǎo)癌基因的轉(zhuǎn)錄,長末端重復(fù)序列（LTR）：反轉(zhuǎn)錄病毒的基因組的兩端各有一個(gè)長末端重復(fù)序列(5‘—LTR和3’—LTR)，不編碼蛋白質(zhì)，但含有啟動子，增強(qiáng)子等調(diào)控元件， LTR可轉(zhuǎn)移到細(xì)胞原癌基因鄰近處，使這些原癌基因在LTR強(qiáng)啟動子和增強(qiáng)子的作用下被激活，而不受細(xì)胞本身信號通路的正常調(diào)

18、控，進(jìn)而處于不可控制的高表達(dá)狀態(tài)，將正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化為癌細(xì)胞。如c-myc基因。,DNA的去甲基化（demethylation of DNA）,致癌物質(zhì)的作用下，使原癌基因的甲基化程度降低而導(dǎo)致腫瘤發(fā)生，這是因?yàn)橹掳┪镔|(zhì)降低甲基化酶的活性。 DNA的甲基化主要發(fā)生在GC富集區(qū)中的C上，許多基因的啟動子中含有一個(gè)GC島，其甲基化程度愈高，基因表達(dá)水平愈低，反之，甲基化程度愈低，基因表達(dá)水平愈高。 在許多腫瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)癌基因（如c-myc、

19、c-ras等）的低甲基化和抑癌基因（如Rb 、p16等）的高甲基化。,GCGCGCGCGCG CGCGCGCGCGCG,,-G-mC-G-mC- -mC-G-mC-G-,,,基因,GC島,+1,癌基因的功能與腫瘤的發(fā)生發(fā)展,,癌基因如何通過編碼的蛋白質(zhì)最終使細(xì)胞發(fā)生惡變？癌基因的表達(dá)產(chǎn)物廣泛作用于生命活動的各個(gè)環(huán)節(jié)，發(fā)揮作用的形式多種多樣?？勺鳛樾盘柾分械牟煌M分參與細(xì)胞信號傳導(dǎo)，尤其是促細(xì)胞增殖，運(yùn)動等信號通路的傳導(dǎo)。這

20、些原癌基因表達(dá)產(chǎn)物功能發(fā)生異常，將導(dǎo)致細(xì)胞生長和運(yùn)動等的異常，最終引起腫瘤的發(fā)生發(fā)展。,,原癌基因產(chǎn)物參與重要信號通路的組成,原癌基因參與了許多重要信號通路的組成，這些信號通路對調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖，分化和凋亡具有十分重要作用是維持正常生命活動不可缺少的只有當(dāng)這些原癌基因產(chǎn)物發(fā)生突變或原癌基因非正常高表達(dá)而導(dǎo)致其處于失控的高活性狀態(tài)時(shí)，才能促進(jìn)癌癥的發(fā)生。,癌基因產(chǎn)物通過不同機(jī)制導(dǎo)致腫瘤發(fā)生發(fā)展,癌基因產(chǎn)物促進(jìn)細(xì)胞增殖

21、 抗細(xì)胞凋亡 促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移,癌基因產(chǎn)物促進(jìn)細(xì)胞增殖,酪氨酸激酶受體信號通路是促進(jìn)細(xì)胞增殖的主要信號通路，幾乎所有生長因子均通過該通路發(fā)揮作用。各類生長因子（表皮生長因子，血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子，肝細(xì)胞生長因子）等均通過相應(yīng)的酪氨酸激酶受體結(jié)合，是后者形成二聚體活化，并通過ras活化下游的MAPK信號通路，最后通過轉(zhuǎn)錄因子Myc, jun對不同基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)

22、胞增殖,,酪氨酸激酶受體信號通路在任何功能環(huán)節(jié)異常導(dǎo)致的過度活化，均能促進(jìn)細(xì)胞的異常增殖許多癌基因產(chǎn)物均參與了該通路的組成，并處于持續(xù)活化狀態(tài)，如ERB2持續(xù)活化的RTK激活下游信號通路，如PI3K,MAPK信號通路。上述分子（ERB2，EGFR,RAS)也成為腫瘤靶向藥物的重要靶點(diǎn)。,,癌基因產(chǎn)物抗細(xì)胞凋亡,Bcl-2(B淋巴細(xì)胞瘤/白血病-2基因）是一個(gè)癌基因是一個(gè)重要的抗凋亡基因編碼一個(gè)線粒體膜蛋白，能抑制多種因素引起的

23、細(xì)胞凋亡。Bcl-2最初在B淋巴瘤中發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)Bcl-2的B細(xì)胞淋巴瘤能抵抗凋亡Bcl-2在多種腫瘤中高表達(dá)，如前列腺癌，乳腺癌，結(jié)腸癌。Bcl-2是腫瘤治療的重要靶點(diǎn),癌基因產(chǎn)物促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移,侵襲轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致腫瘤患者死亡的重要原因，不少癌基因可通過不同途徑參與腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移，如Bcl-2, VEGF(血管內(nèi)皮生長因子）Bcl-2可以和VEGF相互作用，影響腫瘤組織的血管生成；高表達(dá)Bcl-2能增強(qiáng)腫瘤的轉(zhuǎn)移潛能，抑制Bc

24、l-2的寡義核苷酸能抑制血管腫瘤生成，從而抑制腫瘤轉(zhuǎn)移。,,MDM2基因：在多種人類腫瘤中發(fā)生突變，與許多腫瘤的發(fā)生發(fā)展和浸潤轉(zhuǎn)移有關(guān)，在骨肉瘤中，擴(kuò)增現(xiàn)象更為普遍。MDM2能與P53結(jié)合并能與通過泛素化降解P53,癌基因在腫瘤診斷治療中的作用,有助于對腫瘤的診斷有助于對腫瘤預(yù)后的判斷和病情監(jiān)測有助于研發(fā)靶向性的抗腫瘤藥物有助于指導(dǎo)臨床靶向藥物的使用,有助于對腫瘤的診斷,癌基因參與了腫瘤的發(fā)生發(fā)展，對癌基因的監(jiān)測有助于腫瘤的診斷

25、,如RAS基因在很多腫瘤中存在突變，胰腺癌是ras基因突變率很高的腫瘤； K-ras基因發(fā)生在胰腺癌早期，對血漿DNA的檢測有利于胰腺癌的診斷大腸癌的糞便，肺癌患者的痰標(biāo)本都可以用于ras基因的檢測注：這些檢測屬于研究階段，必須結(jié)合臨床指標(biāo)綜合考慮。,對腫瘤預(yù)后的判斷和病情監(jiān)測,多種癌基因與腫瘤的轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)相關(guān)，對癌基因檢測有助于某些腫瘤的預(yù)后判斷和病情監(jiān)測HER2過表達(dá)能增加乳腺癌的侵襲性，乳腺癌患者存在HER2基因的擴(kuò)增和過表

26、達(dá)，容易復(fù)發(fā)，預(yù)后性差。研究發(fā)現(xiàn)：單個(gè)細(xì)胞中如HER2基因拷貝數(shù)超過5個(gè)，則與腫瘤患者生存率降低有關(guān)。HER2表達(dá)正常的患者半數(shù)生存期為6-7年，高患者只有3年。,,臨床上通過FISH手段檢測HER2基因 拷貝數(shù)或免疫組化檢測蛋白含量，用于判斷乳腺癌患者預(yù)后和病情檢測。HER2狀態(tài)檢測助于指導(dǎo)臨床用藥：表達(dá)水平與腫瘤患者對放化療的敏感性有關(guān)， HER2過表達(dá)的腫瘤細(xì)胞經(jīng)常表現(xiàn)出對放化療的耐受。,有助于研發(fā)靶向性的抗腫瘤藥物,傳統(tǒng)的

27、化療藥物缺乏腫瘤細(xì)胞特異性，在腫瘤治療的同時(shí)，容易造成對正常細(xì)胞的傷害。針對腫瘤細(xì)胞中特異存在的癌基因產(chǎn)物進(jìn)行靶向治療則可能從根本上解決這個(gè)問題。,,抗腫瘤藥物靶點(diǎn)的癌基因主要分四類：酪氨酸激酶（bcr-abl,c-kit、erbB、egfr)，促血管生成相關(guān)分子(VEGF,PDGF, VEGFR, TGF)，細(xì)胞周期相關(guān)激酶(CDK)，其他重要信號通路分子(MMP, mTOR, AKT) 等針對癌基因及其編碼蛋白的靶向藥物已成為抗

28、腫瘤藥物研發(fā)及未來腫瘤藥物治療的主要方向和手段,治療慢性髓細(xì)胞白血病(CML)藥物伊馬替尼（imatinib，諾華),成為治療CML的理想藥物，取得很好的臨床治療療效,HER2的人源化抗體曲妥單抗（赫賽汀，heceptin）,首個(gè)用于臨床的分子靶向藥物，1998年被FDA批準(zhǔn)用于HER2基因擴(kuò)增的轉(zhuǎn)移性乳腺癌的治療,,針對表皮生長因子受體EGFR突變的靶向藥物吉非替尼針對EGFR突變的非小細(xì)胞肺癌治療有良好的效果近期，針對C-MET

29、及ALK為靶點(diǎn)的新藥克里唑替尼逐漸走向臨床，開始用于Alk陽性的非小細(xì)胞肺癌及兒童相關(guān)腫瘤。,,針對RAF, VEGFR, PDGFR, C-KIT, FLT-3等多個(gè)位點(diǎn)的靶向藥物索拉菲尼開始用于或是用于晚期肝癌，腎癌，黑色素瘤及肺癌等的治療腫瘤的發(fā)展涉及多個(gè)癌基因的激活或多條信號通路的活化，因此，多個(gè)靶向藥物的聯(lián)合使用勢必成為未來腫瘤治療的重要策略,有助于指導(dǎo)臨床靶向藥物的使用,大部分?jǐn)y帶表皮生長因子受體EGFR突變的非小細(xì)胞肺

30、癌對靶細(xì)胞藥物吉非替尼治療有效，但如果下游存在RAS突變，而被激活，其療效會非常有限甚至無效。靶向藥物在符合臨床適應(yīng)癥患者治療一般初期效果最好，使用一段時(shí)間后幾乎均會產(chǎn)生耐藥，原因：由于癌基因發(fā)生新的突變或其他通路被激活。（舉例）,總結(jié),癌基因的研究與靶向治療間的關(guān)聯(lián)是一個(gè)交替進(jìn)行的動態(tài)過程。靶向治療源于對癌基因的相關(guān)研究，而靶向治療中出現(xiàn)的耐藥現(xiàn)象又會促使人們對癌基因及相關(guān)研究，以不斷提高靶向治療的臨床療效。,第二節(jié) 抑癌基因,抑

31、癌基因：腫瘤抑制基因，其編碼的蛋白能抑制細(xì)胞增殖或促進(jìn)細(xì)胞凋亡，這類基因的失活或丟失能促進(jìn)腫瘤的形成；研究發(fā)現(xiàn)，抑癌基因的失活在腫瘤形成過程中起著非常重要的作用。抑癌基因的作用往往是隱性的，癌基因的作用往往是顯性的。抑癌基因表達(dá)產(chǎn)物：主要包括跨膜受體，胞質(zhì)調(diào)節(jié)因子，結(jié)構(gòu)蛋白，轉(zhuǎn)錄因子，轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，細(xì)胞周期因子，DNA損傷修復(fù)因子等。,,抑癌基因失活機(jī)制,抑癌基因失活會導(dǎo)致細(xì)胞轉(zhuǎn)化和腫瘤發(fā)生失活方式多樣，可以通過多種失活方式共同

32、作用突變，雜合性缺失，啟動子區(qū)域甲基化最為常見在腫瘤形成過程中，抑癌基因傾向于發(fā)生雜合性缺失。,,Rb和p53是目前相對研究最為透徹的兩個(gè)抑癌基因Rb編碼蛋白主要通過影響細(xì)胞周期來發(fā)揮作用P53編碼蛋白既可以影響細(xì)胞周期，又可以影響細(xì)胞凋亡,Rb 基因（Retinoblastoma---視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤易感基因）,視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤：在嬰幼兒眼病中，是性質(zhì)最嚴(yán)重、危害性最大的一種惡性腫瘤，發(fā)生于視網(wǎng)膜核層，具有家族遺傳傾向，多發(fā)生于5

33、歲以下，可單眼、雙眼先后或同時(shí)罹患，本病易發(fā)生顱內(nèi)及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，常危及患兒生命，因此早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷及早期治療是提高治愈率、降低死亡率的關(guān)鍵。,Rb 的生理作用,Rb基因是視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤的致病基因，位于13q14。 Rb蛋白：P107 和P110。 兩種形式：磷酸化Rb和非磷酸化Rb（活性形式） ? Rb蛋白的作用： A. 非磷酸化Rb與轉(zhuǎn)錄因子E2F結(jié)合，抑制E2F活性，使細(xì)胞停留在G1期。 B．Rb 磷酸化

34、 磷酸化的Rb釋放E2F 促進(jìn)DNA的合成 細(xì)胞分裂增殖。E2F 是很強(qiáng)的轉(zhuǎn)錄因子，可促進(jìn)許多參與S期的酶和蛋白質(zhì)如DNA聚合酶、胸苷激酶、二氫葉酸還原酶等的表達(dá)，增強(qiáng)DNA的復(fù)制，促進(jìn)細(xì)胞通過G1/S控制點(diǎn),,,,,Rb是調(diào)控細(xì)胞周期的重要分子Rb的磷酸化狀態(tài)與細(xì)胞周期密切相關(guān)，其低磷酸化可抑制細(xì)胞G1期進(jìn)程，而高磷酸化則失去抑制作用。Rb能夠結(jié)合多種轉(zhuǎn)錄

35、因子。,,,研究發(fā)現(xiàn)，Rb在多種腫瘤中，有該蛋白的缺失或結(jié)構(gòu)缺陷。Rb功能異常導(dǎo)致細(xì)胞周紊亂多種腫瘤存在Rb基因異常（膀胱癌，乳腺癌，肺癌等）,Rb功能異常導(dǎo)致細(xì)胞周紊亂,多種致癌因素通過影響Rb功能，引起細(xì)胞轉(zhuǎn)化；如人乳頭瘤病毒的感染是宮頸癌的主要致癌因素。一些腫瘤的病毒編碼蛋白也能通過結(jié)合Rb，干擾Rb功能。,Rb失活途徑,病毒癌蛋白（SV40 大T抗原，腺病毒EIA和人乳頭瘤病毒E7等）和Rb結(jié)合，釋放E2F，從而促進(jìn)細(xì)胞

36、的分裂增殖和轉(zhuǎn)化。 Rb基因的突變失活（點(diǎn)突變，缺失或GC島的高甲基化等）使之失去結(jié)合E2F和抑制細(xì)胞增殖的能力。,,,,,P,,Rb,E2F,,D-CDK 4/6,E2F,E2F,磷酸化的Rb,EGF, PDGF c—myc等,Cyclin--D,,,,,病毒癌蛋白與Rb結(jié)合,,,參與S期DNA合成的 蛋白質(zhì)基因的表達(dá),細(xì)胞的過度增殖 和癌變,,,,Rb 基因的突變,,,P16,,,,突變的Rb蛋白,,p53

37、,p53是一種腫瘤抑制基因（tumor suppressor gene）。在所有惡性腫瘤中，50%以上腫瘤會出現(xiàn)該基因的突變。p53的半衰期很短，大約20分鐘作用，是一個(gè)高度不穩(wěn)定蛋白，在細(xì)胞內(nèi)合成后不久即被降解，很多因素如X射線，紫外線，引起DNA損傷的化療藥物，低氧等都能誘導(dǎo)p53表達(dá)。p53是一種轉(zhuǎn)錄因子（transcriptional factor），可以激活上百種基因表達(dá)，表達(dá)出的蛋白直接產(chǎn)于細(xì)胞周期調(diào)控和DNA損傷修復(fù)。

38、同時(shí)參與細(xì)胞衰老、分化及凋亡調(diào)控。,野生型P53蛋白的結(jié)構(gòu),? 基因 17q13.1 11個(gè)外顯子和10個(gè)內(nèi)含子組成 ? 蛋白質(zhì) 293 aa 53 KD (53,000 D) 含有3個(gè)功能區(qū) NH2---------------------------------------------------COOH 轉(zhuǎn)錄激活區(qū) DNA結(jié)合區(qū) 寡聚區(qū) 結(jié)合：

39、 結(jié)合： 結(jié)合： 癌蛋白MDM-2 SV40 T抗原 損傷的DNA 腺病毒EIA 乳頭瘤病毒E7 HBV X蛋白,P53功能,促進(jìn)細(xì)胞凋亡參與細(xì)胞周期調(diào)節(jié)通過不同機(jī)制避免將損傷DNA傳給子細(xì)胞,p53 pathway: In a normal

40、cell, p53 is inactivated by its negative regulator, mdm2. Upon DNA damage or other stresses, various pathways will lead to the dissociation of the p53 and mdm2 complex. Once activated, p53 will induce a cell cycle arrest

41、 to allow either repair and survival of the cell or apoptosis to discard the damaged cell. How p53 makes this choice is currently unknown,P53促進(jìn)細(xì)胞凋亡,在細(xì)胞遭遇大量不可修復(fù)的基因損傷，缺氧，或許多信號通路失調(diào)的情況下，P53將啟動凋亡程序。P53主要通過兩條途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡：p53作為轉(zhuǎn)錄因

42、子，促使細(xì)胞凋亡的靶基因上調(diào)表達(dá)（bax, puma, noxa, PIDD, P53aipi),同時(shí)， P53抑制凋亡抑制基因的表達(dá)，如BCL-2，IGF-1R,并通過這些蛋白參與內(nèi)源性和外源性凋亡途徑，胞漿中的p53能進(jìn)入線粒體，激活內(nèi)源性線粒體凋亡途徑，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。,p53參與細(xì)胞周期調(diào)節(jié)(DNA小范圍內(nèi)損傷）,p53對細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)主要是通過一些細(xì)胞周期相關(guān)蛋白如p21Cip1、Siah、14-3-3σ、Reprimo等來

43、實(shí)現(xiàn)的，某個(gè)細(xì)胞的染色體DNA在細(xì)胞周期的G1期受到損傷，p53將被激活，誘導(dǎo)p21Cip1的合成，而p21Cip1將阻止細(xì)胞的進(jìn)一步增殖。同時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的DNA修復(fù)機(jī)制也將迅速啟動，其中有些修復(fù)蛋白直接被p53誘導(dǎo)表達(dá)。當(dāng)DNA損傷被成功修復(fù)后，保護(hù)p53不被降解的信號將消失，p53迅速被降解，p21Cip1水平恢復(fù)正常，細(xì)胞進(jìn)程得以恢復(fù)，細(xì)胞進(jìn)入S期，DNA開始復(fù)制。,,P53還可以通過調(diào)控其他一些細(xì)胞周期相關(guān)的靶蛋白，如Siah等

44、實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞周期的調(diào)控。Siah參與β-catenin的降解，而β-catenin則可誘導(dǎo)Cyclin D1的合成，Cyclin D1可促進(jìn)細(xì)胞由G1期進(jìn)入S期。因此p53可通過對Siah的調(diào)控而控制細(xì)胞周期的進(jìn)程。另外，p53也可以通過對靶蛋白14-3-3σ、Reprimo的調(diào)控而控制細(xì)胞由G2期進(jìn)入M期，以實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞周期的調(diào)控。,p53可通過不同機(jī)制避免損傷DNA傳給子細(xì)胞,p53通過對不同靶基因的調(diào)控而參與細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡、D

45、NA損傷修復(fù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，保證突變的DNA不會傳給子代細(xì)胞。在染色體DNA受到輕微損傷時(shí)，p53可通過阻滯細(xì)胞周期的進(jìn)程、誘導(dǎo)表達(dá)DNA修復(fù)酶對損傷DNA進(jìn)行修復(fù)等途徑，以減少基因組中突變DNA的積累；,,而當(dāng)染色體DNA損傷嚴(yán)重到不能修復(fù)、或者修復(fù)系統(tǒng)也發(fā)生變化不能行使修復(fù)功能時(shí)，p53將啟動凋亡相關(guān)基因的表達(dá)，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。通過以上途徑確保損傷DNA不會傳到子代細(xì)胞。相反，如果p53一旦失去功能，細(xì)胞內(nèi)損傷的DNA不能得到有效修復(fù)

46、而在子代細(xì)胞中不斷積累，最終可導(dǎo)致細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)變。,P53 基因的突變,突變類型：缺失、重排和點(diǎn)突變等 點(diǎn)突變有組織特異性 黃曲霉素 肝癌 249位密碼子 G—T 多芳香烴 肺癌 273 G—T 亞硝酸胺

47、結(jié)腸癌 175 GC—AT,,,,p53異常與腫瘤,（1）p53與Li-Fraumeni綜合征Li-Fraumeni綜合征家族對許多腫瘤都有高度的易感性，如惡性膠質(zhì)瘤、白血病、乳腺癌、肺癌、胰腺癌、腎母細(xì)胞瘤和軟組織肉瘤等。17號染色體1區(qū)恰恰是TP53基因所在區(qū)域。而在這些腫瘤多發(fā)的70%成員中，突變的P53等位基因突變遵循孟德爾遺傳規(guī)律，

48、傳給子代。,,（2）腫瘤組織中廣泛存在TP53的突變：在約30%-50%的人類散發(fā)性腫瘤中存在TP53基因的突變，是目前為止發(fā)現(xiàn)突變類型最多、在腫瘤細(xì)胞中分布最廣泛的基因突變。在人類腫瘤中絕大多數(shù)TP53突變類型是點(diǎn)突變，迄今為止人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了眾多的TP53點(diǎn)突變類型，其中75%的突變都是能引起編碼氨基酸改變的錯義突變。一些病毒蛋白也能抑制P53功能（3）恢復(fù)p53功能已成為治療某些腫瘤的策略之一,其他抑癌基因與腫瘤,APC與家族性

49、腺瘤息肉（ APC啟動子區(qū)超甲基化，使APC轉(zhuǎn)錄受阻，引起β-catenin聚集)BRCA1與乳腺癌p16/MTS1與家族性黑色素瘤VHL與von hippel-lindau綜合征(視網(wǎng)膜和中樞神經(jīng)血管母細(xì)胞瘤病(VHL病)NF1與神經(jīng)纖維瘤,抑癌基因,,,BRCA2 13q12 家族性乳腺癌、卵巢癌 同源重組,,,,A

50、PC與家族性腺瘤息肉,絕大部分結(jié)直腸癌是散發(fā)性的，小部分是由家族性腺瘤狀息肉引起的，表現(xiàn)為明顯的家族遺傳性。研究發(fā)現(xiàn)APC( adenomatous polyposis coli，APC)基因失活引發(fā)該項(xiàng)疾病。APC功能：主要是通過下調(diào)細(xì)胞內(nèi)的β-catenin水平而抑制細(xì)胞增殖。,,在家族性腺瘤息肉所致的結(jié)腸癌中，APC基因啟動子區(qū)因超甲基化使轉(zhuǎn)錄受到抑制，導(dǎo)致APC基因失活，進(jìn)而引起β-catenin在細(xì)胞內(nèi)的積累，而后者與腫

51、瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，在許多腫瘤細(xì)胞中均有升高。,BRCA1與乳腺癌,乳腺癌早期發(fā)病基因1(breast cancer 1．BRCAl)是重要的經(jīng)典的家族型乳腺癌相關(guān)抑癌基因。正常的BRCA1可通過形成二聚體發(fā)揮泛素酶的功能，并參與RNA合成酶功能的調(diào)節(jié)、DNA損傷修復(fù)等生物學(xué)過程；BRCA1的基因變異可導(dǎo)致其編碼蛋白的功能異常。有BRCA1基因突變的女性，其患乳腺癌和卵巢癌的風(fēng)險(xiǎn)，顯著高于普通人群，且發(fā)病年齡相對年輕。,p16/

52、MTS1與家族性黑色素瘤,惡性黑色素瘤的病因目前仍不太清楚，主要致病因素包括：種族與遺傳、創(chuàng)傷與刺激、日光照射、激素以及免疫相關(guān)因素等。一部分皮膚惡性黑色素瘤患者有遺傳病史，這種有遺傳性惡性黑色素瘤背景的被確定為家族性非典型痣和惡性黑色素瘤綜合征。,,研究表明，腫瘤抑制基因(INK4a，或稱CDKN2A)的缺失是皮膚惡性黑色素瘤發(fā)生中最重要的基因改變。在家族性黑色素瘤中，p16/MTS1常處于失活狀態(tài)，在散發(fā)性皮膚惡性黑色素瘤中，也存

53、在p16/MTS1部分或全部表達(dá)缺失的現(xiàn)象。P16蛋白是細(xì)胞周期素依賴性激酶(cycline-dependent kinase，CDK)的抑制分子，對細(xì)胞周期起負(fù)性調(diào)控作用。,,p16/MTS1基因的失活常常是由于啟動子區(qū)甲基化引起的，啟動子區(qū)的甲基化可使p16/MTS1不表達(dá)或表達(dá)水平降低，使P16功能缺失，導(dǎo)致細(xì)胞周期異常，從而促進(jìn)細(xì)胞增殖。,VHL與Von Hippel-Lindau綜合征,Von Hippel-Lindau綜合

54、征，又稱視網(wǎng)膜和中樞神經(jīng)血管母細(xì)胞瘤病(VHL病)，是一種可以發(fā)展為多種腫瘤的遺傳性疾病;研究發(fā)現(xiàn)幾乎所有該綜合征的患者都有VHL種系突變，VHL基因也存在雜合性缺失。約70%的散發(fā)腎癌患者中因啟動子區(qū)的甲基化而存在VHL基因的失活。,,VHL基因的產(chǎn)物pVHL主要通過抑制低氧誘導(dǎo)因子1α( Hypoxia-inducible factor-la，HIF- 1α)的功能而發(fā)揮抗腫瘤生長作用。HIF- 1α作為轉(zhuǎn)錄因子可誘導(dǎo)血管內(nèi)皮

55、細(xì)胞生長因子(vascular endothelial growth factor．VEGF)等一系列重要基因的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移，HIF- 1α是腫瘤靶向治療的重要潛在靶點(diǎn)。,NF1與神經(jīng)纖維瘤,NF1編碼的蛋白為Ras-GTPase活化蛋白(Ras-GAP)。Ras-GAP可激活Ras的GTP酶活性，促進(jìn)GTP水解為GDP，使Ras從結(jié)合GTP的活化；狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合GDP的非活化狀態(tài)。是一個(gè)抑制Ras活性的抑癌基因；