专题4-癌基因抑癌基因.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,专题,4,癌基因、抑癌基因与肿瘤,oncogene,anti-oncogene&,tumor,序 言,一、肿瘤细胞的生物学特征,（一）生长的自主性（,autonomy,）,即控制正常细胞增殖的调节因素，对肿瘤细胞不起作用,（二）可移植性（,transplantability,）,将原发肿瘤细胞移植于同种或免疫缺陷动物体内，能再次生长、增殖为和原来完全相同的肿瘤组织。,（三）侵袭性和转移性（,invasiveness&metastasis,）,侵犯邻近组织或向宿主原处器官或全身扩散，即发生转移。,（四）去分化或异常分化（,dedifferentiation,）,往往缺乏成熟的形态和完整的功能，对正常细胞分化调节机制无反应。,二、正负调控信号平衡的重要性,细胞正常,正,调,信,号,负,调,信,号,抑制增殖，促进分化、成熟、衰老和凋亡,促进细胞生长、增殖,阻止分化,细胞异常,正,调,信,号,负,调,信,号,衰老,退型性疾病等,细胞异常,正,调,信,号,负,调,信,号,肿瘤 心血管疾病等,第一节 癌基因,(,正调因素,),癌基因概念,病毒癌基因,细胞癌基因,癌基因产物及功能,一、癌基因概念,癌基因（,Oncogenes,）：,指,细胞内控制细胞生长、增殖和分化的基因，当它的结构异常或表达异常时，可以引起细胞癌变。一般,是指编码生长因子、生长因子受体、细胞内生长信息传递分子，以及与生长分裂有关的转录因子等的基因。,原癌基因（,Proto-oncogenes,）又称细胞癌基因（,cellular-oncogene,c-onc,）：,存在于正常组织细胞基因组中的静止或非活化状态的癌基因。如,c-,myc,、,c-,ras,、,c-,src,等,病毒癌基因（,virus oncogenes,，,v-onc.,）：,是一类存在于肿瘤病毒（大多数是逆转录病毒）中的、能使靶细胞发生恶性转化的基因。如,v-,src,等,二、病毒癌基因,(virus oncogenes),存在于病毒基因组中的癌基因，它不编码病毒的结构成分，对病毒复制也没有作用，但可以使细胞持续增殖。,Rous,Peyton,：,The 1966 Nobel Prize in Physiology or Medicine,Rous,肉瘤,命名：逆转录病毒株结合其所转化的宿主细胞，,3,个字母，如,abl,癌基因是由,Abelson,鼠白血病病毒转化的小鼠中提出,.,gag,LTR,pol,env,LTR,长末端,重复序列,正常的病毒基因,癌基因,调节和,启动转录,产生病毒,核心蛋白,产生逆转录,酶和整合酶,产生病毒,外膜蛋白,产生酪氨酸,激 酶,鸡肉瘤病毒（,RSV,）基因组结构图,src,逆转录,复制,整合,转录,感染,病毒,RNA,RNA-DNA,前病毒,DNA,细胞基因组,DNA,病毒,RNA-,癌基因,RNA,病,毒颗粒,宿主细胞,再感染,宿主细胞,携带癌基因,的病毒颗粒,RNA,病毒与宿主细胞基,因组整合过程示意图,Proto-oncogenes,癌变,三、细胞癌基因,（一）细胞癌基因的特点,普遍性：广泛存在于生物界中；,保守性：在进化过程中，基因序列呈高度同源性；,重要性：表达产物精密调控细胞增殖、分化和凋亡；,危害性,:,表达产物结构和数量上的变化，可致细胞 癌变或肿瘤生成。,（二）癌基因分类,1.,按癌基因家族分类,2.,按功能分类,家 族 成 员 产物作用 产物定位,src,家族：,src,、,abl,、,fgr,、,fes,、,酪氨酸蛋白激酶活性 膜内侧或跨膜,yes,、,fps,、,lck,、,kek,、,fym,、,lyn,、,tkl,ras,家族：,H-ras,、,K-ras,、,N-ras,编码,P21,蛋白，属于 膜内侧,GTP,结合蛋白,myc,家族：,c-myc,、,N-myc,、,编码核内,DNA,结合蛋白,，,L-myc,、,fos,直接调节其他基因转录 核内,sis,家族：仅,sis,编码,P28,蛋白，与,PDGF,胞外,结构相似，刺激间叶组,织细胞分裂、繁殖,myb,家族：,myb,、,myb-ets,编码核蛋白，能,DNA,结合，核内,一种转录因子,按家族体系分类,2,、按功能及定位的分类,类 别 名 称 定 位 生物学功能,生长因子,c-sis,分泌到胞外 血小板源生长因子（,PDGF,）,生长因子受体,c-erb,B,细胞膜 表皮生长因子（,EGF,）受体,c-fms,细胞膜 集落刺激因子,-1,（,CSF-1,）受体,c-trk,细胞膜 神经生长因子（,NGF,）受体,胞内传递蛋白,c-src,、,c-abl,细胞质 酪氨酸蛋白激酶,c-raf,、,c-mos,细胞质,Ser/Thr,蛋白激酶,c-ras,细胞膜,GTP/GDP,结合蛋白,转录调节因子,c-myc,细胞核内,DNA,结合蛋白,c-jun,、,c-fos,细胞核内 转录因子（,AP-1,）,c-erb,A,细胞核内 甾体激素受体类蛋白,编码生长因子的细胞癌基因,:,如,sis,int-2,hst,fgf-5,等，,编码蛋白类似多种生长因子包括,PDGF,、,FGF,、,EGF,、,TGF-,等,这类生长因子类癌基因异常表达时，产生许多生长因子类似物，与相应受体结合后，使信号转导系统失调，导致细胞异常分裂增殖。,编码生长因子受体的细胞癌基因：,属于酪氨酸蛋白激酶受体及其类似物包括,EGF,受体,-erbB-1,neu,M-CSF,受体,-fms,kit,ros,ret,sea,NGF,受体,-trk,不属于酪氨酸蛋白激酶活性受体,血小板生成素受体,-mpl,血管紧张肽受体,-mas,有些原癌基因编码的受体结构发生变化，甚至在其对应配体不存在的情况下就可激活这个信号传导链。如,erb B,neu,fin kit,ret,EGF,受体,配体结合域,细胞膜,无配体结合域,去头的羧基 末端,V-erbB,癌基因产物,编码细胞内信号传导分子的细胞癌基因：,G,蛋白（,ras,家族）、膜结合酪氨酸蛋白激酶（,src,abl,fes,yes,等）、丝,/,苏氨酸蛋白激酶（,raf,mos,cot,mil,mlt,）、磷脂酶（,crk,）,GDP,GDP,GTP,GTP,Pi,无活性的,Ras,蛋白,有活性的,Ras,蛋白,输入的信号刺激,GDP-GTP,交换,内源性,GTP,酶活性,输出信号,突变的,Ras,癌基因蛋白质被锁定在激活状态,编码核内转录因子的细胞癌基因：,myc,、,fos,、,jun,、,myb,基因转录是癌基因最重要的靶子。,myc,雌激素受体基因,DNA,结合域,雌激素结合域,嵌合基因,重组反转录病毒载体,感染大鼠成纤维细胞,感染细胞外观正常,加入激素,细胞发生转化,Myc,蛋白的激活对细胞的转化作用,四、癌基因活化,激活因素：,在某些条件下，如病毒感染、化学致癌物或电离辐射等，癌基因可被相继激活而异常表达，致细胞恶性变以及肿瘤生成。不同原癌基因在不同情况下，可通过不同的途径被激活，成为“活化癌基因”。,癌基因活化后的结果：,（,1,）表达时机改变,（,2,）过量表达,（,3,）产物异常,激活机制：,（一）获得启动子与增强子,鸡（禽）白细胞病毒,（,avian leucosis virus,，,ALV,）,逆转录病毒,正常宿主细胞,病毒,DNA,的,LTR,被整合到,宿主细胞,c-myc,癌基因附近,成为其启动子和增强子,c-myc,癌基因表达为正常的,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,缺乏癌基因的逆转录病毒致癌模式,（二）基因易位,(gene translocation),：,染色体基因的易位和重排，可使原癌基因移至某些强启动子或增强子附近而被活化，表达增强，致使肿瘤生成。这常见在血液系统肿瘤。,如人,Burkit,淋巴瘤中，位于,8,号染色体上的,c-myc,移到,14,染色体免疫球蛋白重链（,IgH,）基因的调节区附近，与这区活性很强的启动子连接而受到活化,免疫球蛋白基因,染色体,14,染色体,8,c-myc,不表达,c-myc,基因,E,E,c-myc,高表达,易位,c-myc,被免疫球蛋白增强子所激活,（三）细胞癌基因扩增,(amplication),染色体的一部分过度复制，成为多拷贝基因。,如：,乳腺癌,erb,B-2,基因,神经母细胞瘤,N-myc,基因，扩增与 疾病进展 或临床阶段相关。,小细胞肺癌,myc,家族基因,（四）点突变,(point mutation),在辐射和致癌物作用下，细胞原癌基因常可发生点突变，其表达产物氨基酸组成或结构改变，导致肿瘤生成。,如：,1982,年，美国,3,家研究机构（麻省理工大学、国立癌症研究所和哥伦比亚大学）几乎同时发表这样实验结果：人膀胱癌细胞,EJ,株的恶性转化是由于其原癌基因,c-H-ras,的点突变（,EJ-ras,基因）所致。,H-ras,正常细胞,G,G,C (12Gly),肿瘤细胞,G,T,C(12Val),目 录,第二节 抑癌基因,（,anti-oncogenes,，,tumor suppressor genes,）,一、抑癌基因的基本概念,（一）概念：,是一类抑制细胞过度生长、增殖从而遏制肿瘤形成的基因，它的丢失或失活与肿瘤的发生有关。,反之，其被导入或激活可抑制细胞的恶性表现，这样一类基因称为抑癌基因。,（二）发现：,1986,年，美国加州大学的,Geiser,等发现，并提出：,正常细胞与肿瘤细胞杂交实验,正常细胞,融合,杂交细胞,（正常，但不稳定）,传代,肿瘤细胞,肿瘤细胞,11,号染色体某片段丢失,导入第,11,号染色体丢失片段,细胞转变为正常,二、常见的抑癌基因,基 因 定 位 相关肿瘤 作 用,跨膜受体类：,DCC,18q21,结直肠癌 编码表面糖蛋白（细胞粘附分子）,PTCH,9q22.3 HEDGEHOG,受体,胞质调节因子或结构蛋白：,APC,5p21,结直肠癌 可能编码,G,蛋白,NF,1 7q12.2,神经纤维瘤,GTP,酶激活剂,NF,2 22q,神经鞘膜瘤、脑膜瘤 连接膜与细胞骨架,转录因子和转录调节因子：,P53,17P,多种肿瘤 编码,P53,蛋白（转录因子）,Rb,13q14,视网膜母细胞瘤、骨 编码,P105Rb1,蛋白（转录因子）,肉瘤、肺癌、乳癌,DPC4,18q21.1,胰腺癌,TGF-,调节的,MAD,相关蛋白,MADR2,18q21,结直肠癌,TGF-,调节的,MAD,相关蛋白,VHL,3P,小细胞肺癌、宫颈瘤 转录调节蛋白,WT1,11P13,肾母细胞瘤 编码锌指蛋白（转录因子）,细胞周期因子：,P16,9p21,黑色素瘤 编码,P16,蛋白，,CDK4,、,CDK6,抑制剂,P21,6q21,前列腺癌 编码,P21,蛋白，,CDK2,、,CDK4,、,CDK3,和,CDK6,抑制剂,二、抑癌基因作用机制,（一）,p53,基因,“,基因组的卫士”,1,、,p53,基因的发现,曾错误把,P53,基因定为癌基因,因当初从肿瘤细胞分离得到的,P53,基因如同,myc,基因一样，能和,ras,基因协同转化胚胎成纤维细胞，又依据癌基因为细胞显性表型的原则而被定癌基因，后发现实为其突变型。,1989,年，才确认为“抑癌基因”。,p53,基因与人类,50%,的肿瘤有关。,P53,基因突变型在血液系统肿瘤、膀胱癌、肝癌、肺癌、结肠癌以及口腔癌等的细胞中发现。,2,、,p53,的结构,基因：,20kb,，,11,外显子，,mRNA,：,2.5kb,，编码,393,氨基酸残基的多肽链，其结构如下：,3,、,p53,的功能,p53,是细胞内重要的转录因子，它能识别相关基因的启动子，从而调节,p21,、,GADD45,、,BAX,等基因的转录表达来实现其功能，缺乏这种调节就会导致细胞无限制生长。当射线或其它因素引起,DNA,损伤时，,p53,蛋白就 被激活，执行如下功能：,调节细胞周期、促进,DNA,损伤修复：,如果细胞处于,G1,期,，,p53,蛋白通过,p21,蛋白抑制,cdk,活性，封闭细胞周期关卡,使细胞生长停止，并激活,GADD45,加速,DNA,修复。,诱导细胞凋亡：,如果细胞已经处于,S,期,，,p53,蛋白促进相关细胞凋亡蛋白基因（,bax,等）表达，启动细胞凋亡。,在复制和转录水平上抑制细胞增殖,P53,可被一些癌基因产物结合而失活,p53,突变,具有显性失活的效应。,P53,蛋白作用示意图,GADD45,P21,CDK2,4,6,BAX,等,生长停止,DNA,修复,细胞凋亡,突变,p53+,活化的,Ha-ras,野生型,p53+,活化的,Ha-ras,突变,+,野生型,p53,+,活化的,Ha-ras,正常,异常,正常,P53,蛋白,基因卫士,P53,蛋白,解链酶,复制因子,A,P21,蛋白,细胞停滞于,G,1,期,细胞自杀,酸性区,核心区,碱性区,P53,蛋白,DNA,损伤,P21,基因,P53,蛋白,抑 制,P53,蛋白,成功修复,修复失败,4,、,P53,基因突变与肿瘤,50%,以上的人类肿瘤与,P53,基因的缺失和突变有关,.,P53,基因的点突变最为频发,.,等位基因缺失,.1979,年发现,53kD,的磷酸化蛋白,细胞核内。,P53,基因,（,17p,13.1,）突变位点主要集中于,58,外显子（进化保守区,II-V,）。突变谱与各组织癌的类型、环境因素等有关。肝癌,249,（,Arg,）密码子突变为主，肺癌,157,位颠换突变为主。,（二）,Rb,基因,“,控制细胞周期的重要基因”,名称：,视网膜母细胞瘤中发现，所以称,Rb,基因,基因结构：,200kb,，,27,外显子，,2.7kb mRNA,，编码,928,残基的蛋白,（,P105-Rb,）,P105-Rb,有,4,个蛋白质结构域，中间,A,和,B,结构域形成,A/B,袋，可特异与,DNA,肿瘤病毒的转化蛋白及转录因子结合，导致,P105-Rb,的功能丧失。,P105-Rb,是袋蛋白的典型代表。,retinoblastoma,P105-Rb,功能,：参与调节,E2F,等多种转录因子来控制细胞周期，影响细胞增殖和分化,P105-Rb,活性调节：,高磷酸化无活性型和低磷酸化活性型，有,CYC-CDK,来调节；被多种病毒蛋白可抑制,P105-Rb,细胞分裂周期图,pRb,蛋白作用示意图,myc,myb,cdc2 DNA,聚合酶 胸苷激酶,二氢叶酸还原酶,pRb,CYCA,CDK2,视网膜母细胞瘤基因（,Rb,）的作用机制,G,0,G,1,期,Rb,蛋白,E-2F,S,期,E-2F,DNA,mRNA,DNA,P,Rb,蛋白,.(,三）,P16,基因,:,多种肿瘤抑制基因,.,编码细胞周期依赖性激酶,Cdk4,的抑制蛋白,.,P16,基因异常主要以基因缺失为主,.,P16,基因异常的肿瘤包括了人类肿瘤的大部分类型,也包括散发性和具遗传倾向性的肿瘤,.,生长因子,(,growth factor),通过质膜上特异的受体，将信息传递至细胞内部，调节细胞生长与增殖的多肽类物质。,作用模式,内分泌,(endocrine),旁分泌,(paracrine),自分泌,(autocrine),产生相应第二信使,胞内相关蛋白质被磷酸化,与,膜受体,结合,酪氨酸激酶活化,蛋白激酶活化,核内转录因子活化,基因转录,与,胞内受体,结合,生长因子,受体复合物，活化相关基因,二、生长因子作用机制,目 录,在某些生理或病理条件下，细胞接受到某种 信号所触发的并按一定程序缓慢死亡的过程。,诱导因素：,野生型,p53,基因,抑制因素：,突变型,p53,基因,神经生长因子,(NGF),三、生长因子与疾病,（一）细胞凋亡,细胞凋亡,(apoptosis),1.,原发性高血压,myc,、,fos,的激活促平滑肌细胞增生,p53,低表达或突变,2.,动脉粥样硬化,PDGF,过量产生,3.,心肌肥厚,ras,、,myb,、,myc,、,fos,等过量表达,IGF,、,TGF,、,FGF,（二）心血管疾病,三、肿瘤发生是多因素、多基因和多阶段相互协调作用的癌变过程,多种遗传缺陷：点突变、易位、基因重排、移码突变、缺失突变和插入突变等,癌基因产物之间协同：核内癌基因产物与胞浆癌基因产物发生协调作用，如,Myc,与,Ras,。,癌基因与抑癌基因以及其它相关基因之间的协调,正常上皮,过渡增生上皮,早期腺瘤,中期腺瘤,晚期腺瘤,腺瘤,转移癌,FAP,、,MCC,基因突变或缺失,DNA,低甲基化,k-ras,基因突变（,12p,）,dcc,基因突变（,18q,）,p53,基因突变（,17p,）,nm,基因突变等,结肠直肠癌发生发展过程中多种基因改变,