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1、第二十章癌基因、抑癌基因oncogene, anti-oncogene,生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室,序 言,正負(fù)調(diào)控信號(hào)平衡的重要性 腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)特征 腫瘤是一種基因疾病 細(xì)胞周期,,一、正負(fù)調(diào)控信號(hào)平衡的重要性,細(xì)胞正常,,,,正 調(diào) 信 號(hào),負(fù) 調(diào) 信 號(hào),抑制增殖,促進(jìn)分化,成熟,衰老和凋亡,促進(jìn)細(xì)胞生長,增殖,阻止分化,,細(xì)胞異常,,,,正 調(diào) 信 號(hào),負(fù) 調(diào) 信 號(hào),,衰老 退型性疾病等,,細(xì)胞異常,,,,正 調(diào) 信 號(hào),負(fù) 調(diào) 信 號(hào),,腫瘤 心血管疾病等,生長的自主性（autonomy):即控制正常細(xì)胞增殖的調(diào)節(jié)因素，對腫瘤細(xì)胞不起作用 可移植性（transplantab
2、ility):將原發(fā)腫瘤細(xì)胞移植于同種或免疫缺陷動(dòng)物體內(nèi)，能再次生長、增殖為和原來完全相同的腫瘤組織。 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(kuò)散，即發(fā)生轉(zhuǎn)移。 去分化或異常分化（dedifferentiation):往往缺乏成熟的形態(tài)和完整的功能，對正常細(xì)胞分化調(diào)節(jié)機(jī)制無反應(yīng)。 接觸抑制（contact inhibition）喪失,二、腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)特征,三、腫瘤是一種基因疾病,證據(jù)： 當(dāng)腫瘤細(xì)胞分裂時(shí)，產(chǎn)生的兩個(gè)子細(xì)胞都是腫瘤細(xì)胞。 化學(xué)致癌物質(zhì)正是引起DNA損傷的物質(zhì)。 癌基因轉(zhuǎn)染正常細(xì)胞可轉(zhuǎn)變?yōu)槟[瘤細(xì)胞。,四、細(xì)胞分裂
3、周期圖,（分裂間期）,（有絲分裂期）,第一節(jié) 癌基因 (正調(diào)因素),癌基因概念 病毒癌基因 細(xì)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(xì)胞內(nèi)控制細(xì)胞生長、增殖和分化的基因，當(dāng)它的結(jié)構(gòu)異常或表達(dá)異常時(shí)，可以引起細(xì)胞癌變。 原癌基因（Proto-oncogenes）又稱細(xì)胞癌基因（ cellular-oncogene, c-onc） ：存在于正常組織細(xì)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(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化
4、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(xì)胞持續(xù)增殖。,Rous Peyton ：The 1966 Nobel Prize in Physiology or Medicine,Rous 肉瘤,雞肉瘤病毒（RSV）基因組結(jié)構(gòu)圖,,,,,,,,,,,,,,,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(dòng)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,src,,,,,,,,,,,,,,,,,,逆轉(zhuǎn)錄,復(fù)制,整合,轉(zhuǎn)錄,,感染,病毒RNA,RNA
5、-DNA,前病毒DNA,細(xì)胞基因組 DNA,病毒RNA-癌基因,RNA病 毒顆粒,,,宿主細(xì)胞,,,,,,,,,,,,,再感染,宿主細(xì)胞,攜帶癌基因 的病毒顆粒,RNA病毒與宿主細(xì)胞基 因組整合過程示意圖,Proto-oncogenes,,,,,,,癌變,三、細(xì)胞癌基因,（一）細(xì)胞癌基因的特點(diǎn) 普遍性：廣泛存在于生物界中； 保守性：在進(jìn)化過程中，基因序列呈高度同源性； 重要性：表達(dá)產(chǎn)物精密調(diào)控細(xì)胞增殖、分化和凋亡； 危害性 : 表達(dá)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和數(shù)量上的變化，可致細(xì)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
6、 產(chǎn)物定位 src家族： src、abl、fgr、fes、 TPK活性 膜內(nèi)側(cè)或跨膜 yes、fps、 lck、kek、 fym、lyn、tkl ras家族： H-ras、K-ras、N-ras G蛋白， 膜內(nèi)側(cè) myc家族：c-myc、N-myc、L-myc 轉(zhuǎn)錄因子 核內(nèi) jun、 fos 轉(zhuǎn)錄因子（AP-1） 核內(nèi) sis家族： sis 類似PDGF， 胞外 Int-2、hst、 fgf-5 類似FGF 胞外 myb家族：myb、myb-ets 轉(zhuǎn)錄因子
7、 核內(nèi),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(xué)功能 生長因子 c-sis 分泌到胞外 血小板源生長因子 生長因子受體 c-erb B 細(xì)胞膜 表皮生長因子受體 c-fms 細(xì)胞膜 集落刺激因子-1受體 c-trk 細(xì)胞膜 神經(jīng)生長因子受體 胞內(nèi)信號(hào)傳遞 c-src、c-abl 細(xì)胞質(zhì) 酪氨酸蛋白激酶 蛋白 c-raf、c-mos 細(xì)胞質(zhì) Ser/Thr蛋白激酶 c-ras 細(xì)胞膜 GTP/GDP結(jié)合蛋白 轉(zhuǎn)錄調(diào)
8、節(jié)因子 c-myc 細(xì)胞核內(nèi) DNA結(jié)合蛋白 c-jun、c-fos 細(xì)胞核內(nèi) 轉(zhuǎn)錄因子（AP-1） c-erb A 細(xì)胞核內(nèi) 甾體激素受體類蛋白,,,,,,,四、癌基因活化,激活因素：病毒感染、化學(xué)致癌物或電離輻射等，癌基因可被相繼激活而異常表達(dá)。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(dá)時(shí)機(jī)改變 （2）過量表達(dá)(如c-myc) （3）產(chǎn)物異常(ras) 激活機(jī)制：,1. 獲得啟動(dòng)子與增強(qiáng)子,雞（禽）白細(xì)胞病毒 （avian leucosis virus，ALV） 逆轉(zhuǎn)錄病毒,,正常
9、宿主細(xì)胞,病毒DNA的LTR被整合到 宿主細(xì)胞c-myc癌基因附近 成為其啟動(dòng)子和增強(qiáng)子,,,c-myc癌基因表達(dá)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,,,,2. 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(qiáng)啟動(dòng)子或增強(qiáng)子附近而被活化，
10、表達(dá)增強(qiáng)，致使腫瘤生成。這常見在血液系統(tǒng)腫瘤。,,典型的如Burkit淋巴瘤細(xì)胞的染色體易位t（8：14），致使c-myc激活,人Burkit淋巴瘤中c-myc激活機(jī)制：位于8號(hào)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，獲得很強(qiáng)的啟動(dòng)子而受到活化,,,,,,,,,,,,,,免疫球蛋白基因,,,染色體14,染色體8,c-myc不表達(dá),,c-myc基因,,,,,,,,,,,E,E,c-myc高表達(dá),易位,c-myc被免疫球蛋白增強(qiáng)子所激活,,3. 細(xì)胞癌基因擴(kuò)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
11、 神經(jīng)母細(xì)胞瘤 N-myc基因，擴(kuò)增與 疾病進(jìn)展 或臨床階段相關(guān)。 小細(xì)胞肺癌 myc家族基因,4. 突變 (mutation),在輻射和致癌物作用下，細(xì)胞原癌基因常可發(fā)生突變，其表達(dá)產(chǎn)物氨基酸組成或結(jié)構(gòu)改變，導(dǎo)致腫瘤生成。 如：1982年，美國 3 家研究機(jī)構(gòu)（麻省理工大學(xué)、國立癌癥研究所和哥倫比亞大學(xué)）幾乎同時(shí)發(fā)表這樣實(shí)驗(yàn)結(jié)果：人膀胱癌細(xì)胞EJ株的惡性轉(zhuǎn)化是由于其原癌基因 c-H-ras 的點(diǎn)突變（EJ-ras 基因）所致。 H-ras 正常細(xì)胞 GGC (12Gly) 腫瘤細(xì)胞 GTC (12
12、Val),,,,突變的Ras癌基因蛋白質(zhì)被鎖定在激活狀態(tài),,,GDP,,,GDP,GTP,GTP,Pi,,,,,,,,,無活性的Ras蛋白,有活性的Ras蛋白,輸入的信號(hào)刺激GDP-GTP交換,內(nèi)源性GTP酶活性,輸出信號(hào),突變的Ras癌基因蛋白質(zhì)被鎖定在激活狀態(tài),,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(gè)信號(hào)傳導(dǎo)鏈。 如erb B, neu, fin kit, ret,,,,,,,,,EGF受體,配體結(jié)合域,,細(xì)胞膜,無配體結(jié)合域,,去頭的羧基 末端,,V-erbB癌基因產(chǎn)物,第二節(jié) 抑癌基因（anti-oncogenes or tumo
13、r suppressor genes）,抑癌基因的基本概念 抑癌基因作用機(jī)制 Rb基因“控制細(xì)胞周期的重要基因” p53基因“基因組的衛(wèi)士”,一、抑癌基因的基本概念,概念：是一類抑制細(xì)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(dǎo)入或激活可抑制細(xì)胞的惡性表現(xiàn)。 發(fā)現(xiàn)：1986年，美國加州大學(xué)的Geiser等用正常細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞雜交實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)并提出抑癌基因,正常細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞雜交實(shí)驗(yàn),,,,,正常細(xì)胞,融合,,雜交細(xì)胞,（正常，但不穩(wěn)定）,,,,傳代,腫瘤細(xì)胞,腫瘤細(xì)胞,11號(hào)染色體某片段丟失,,,,,,,導(dǎo)入第11號(hào)染色體丟失片段,細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)檎?常見抑癌
14、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(xì)胞粘附分子） PTCH 9q22.3 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 GTP酶激活劑 NF2 22q 神經(jīng)鞘膜瘤、腦膜瘤 連接膜與細(xì)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） R
15、b 13q14 視網(wǎng)膜母細(xì)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 結(jié)直腸癌 TGF-調(diào)節(jié)的MAD相關(guān)蛋白 VHL 3P 小細(xì)胞肺癌、宮頸瘤 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白 WT1 11P13 腎母細(xì)胞瘤 編碼鋅指蛋白（轉(zhuǎn)錄因子） 細(xì)胞周期因子： P16 9p21 黑色素瘤 編碼P16蛋白，CDK 4, 6抑制劑 P15 9p21 交質(zhì)母細(xì)胞瘤
16、 編碼P15蛋白，CDK 4, 6抑制劑 P21 6q21 前列腺癌 編碼P21蛋白，CDK 2, 3, 4, 6抑制劑,,,,,,二、抑癌基因作用機(jī)制,（一）Rb基因“控制細(xì)胞周期的重要基因”,retinoblastoma,1. Rb基因結(jié)構(gòu)與功能,視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤是由Rb基因失活所致。 基因結(jié)構(gòu)：200kb，27外顯子，2.7kb mRNA，編碼928殘基，分子量為105kDa的蛋白（P105-Rb） P105-Rb功能：參與調(diào)節(jié)E2F等多種轉(zhuǎn)錄因子來控制細(xì)胞周期，影響細(xì)胞增殖和分化 P105-Rb活性調(diào)節(jié)：高磷酸化無活性型和非或低磷酸化活性型；被多種病毒蛋白結(jié)合抑制(如
17、SV40大T抗原，腺病毒E1A蛋白，人乳頭瘤病毒E7蛋白),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,,,1、p53基因的發(fā)現(xiàn) 曾錯(cuò)誤把p53基因定為癌基因 因當(dāng)初從腫瘤細(xì)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(xì)胞，又依據(jù)癌基因?yàn)榧?xì)胞顯性表型原則而被定癌基因，后發(fā)現(xiàn)實(shí)為其突變型。 1989年，才確認(rèn)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(xì)胞中發(fā)現(xiàn)。,（二） p53基因“基因組的
18、衛(wèi)士”,,,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，分子量為53kDa的多肽鏈。,,,,P53 蛋白作用示意圖,,,,,GADD45,P21,CDK2,4,6,,,,,,BAX等,,生長停止,DNA修復(fù),細(xì)胞凋亡,,3、P53的功能,P53是細(xì)胞內(nèi)重要的轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)節(jié)P21、GADD45、BAX等基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)來實(shí)現(xiàn)其功能。當(dāng)射線或其它因素引起DNA損傷時(shí)，P53蛋白就被激活，執(zhí)行如下功能： 調(diào)節(jié)細(xì)胞周期、促進(jìn)DNA損傷修復(fù)：如果細(xì)胞處于G1期，P53蛋白通過P21蛋白抑制cdk活性，封閉細(xì)胞周期關(guān)卡,使細(xì)胞生長停止，并激活GADD45，加速
19、DNA修復(fù)。 誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡：如果細(xì)胞已經(jīng)處于S期，P53蛋白促進(jìn)相關(guān)細(xì)胞凋亡蛋白基因（bax等）表達(dá)，啟動(dòng)細(xì)胞凋亡。,,4、P53的功能特點(diǎn),在復(fù)制和轉(zhuǎn)錄水平上抑制細(xì)胞增殖 P53可被一些癌基因產(chǎn)物結(jié)合而失活 (如SV40大T抗原，腺病毒E1B蛋白，人乳頭瘤病毒E6蛋白) P53基因突變具有顯性失活的效應(yīng)。突變后失去抑制腫瘤增殖作用,同時(shí)具有癌基因作用,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(diǎn)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)調(diào),正常上皮,過渡增生上皮,早期腺瘤,中期腺瘤,晚期腺瘤,腺瘤,轉(zhuǎn)移癌,,,,,,,FAP、MCC 基因突變或缺失,,DNA低甲基化,,k-ras 基因突變,,dcc 基因突變,,p53 基因突變,nm 基因突變等,,,結(jié)腸直腸癌發(fā)生發(fā)展過程中多種基因改變,思 考 題 名詞解釋：癌基因、抑癌基因、病毒癌基因、細(xì)胞癌基因、原癌基因 試解釋癌基因與細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)途徑的關(guān)系 試解釋病毒引起細(xì)胞癌變的可能機(jī)制 試述原癌基因激活的機(jī)制 為什么說P53是“基因衛(wèi)士”,
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