肿瘤的生化基础课件.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,生物化学,护理学专业本科教材,*,文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。,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,*,文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。,第 一 节 概 述,生物化学,护理学专业本科教材,1911,年，,Peyton Rous,发现鸡肉瘤病毒可以致癌。产生“肿瘤源于体细胞基因改变”的概念。,1947,年，,Charlotte Auerbach,和,J.M.Robson证明化学物质可以引起,DNA,损伤，破坏基因组稳定性，诱发肿瘤。,1970,年代，基因克隆、基因转移等各种基因操作技术迅速发展，并与肿瘤学（,oncology),研究相结合。,1979,年发现了第一个细胞癌基因。,癌基因、抑癌基因相继发现，确认“肿瘤是一种基因病（,genetic disease,）”。,肿瘤分子研究史,:,生物化学,护理学专业本科教材,促进正常细胞向肿瘤细胞转化的因素,生物化学,护理学专业本科教材,癌基因、抑癌基因与生长因子的关系,癌基因,抑癌基因,细胞,生长因子,正调控,负调控,产物,生物化学,护理学专业本科教材,第 二 节 癌 基 因,Oncogenes,生物化学,护理学专业本科教材,癌基因,(,oncogene),细胞内控制细胞生长和分化的基因，它的结构异常或表达异常，可以引起细胞癌变。,对人、动物有感染性。,DNA,病毒的,DNA,可以整合到宿主靶细胞的,DNA,分子上。,某些病毒基因中含有病毒癌基因（,V-onc,）的序列，编码的转化蛋白可使细胞癌变。,生物性致癌主要指肿瘤病毒，包括,DNA,肿瘤病毒及,RNA,肿瘤病毒。,致癌的病毒有,DNA,病毒和,RNA,病毒,肿瘤病毒的特点：,生物化学,护理学专业本科教材,（一）病毒癌基因,(virus oncogene,v-onc),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。,一、病毒癌基因和细胞癌基因,（二）细胞癌基因,(,cellular-oncogene,c-onc,),存在于生物正常细胞基因组中的癌基因，或称,原癌基因,(proto-oncogenes,pro-onc),。,生物化学,护理学专业本科教材,调节和,启动转录,LTR,gag,pol,env,src,LTR,长末端,重复序列,癌基因,正常的病毒基因,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,*,病毒基因组结构,生物化学,护理学专业本科教材,病毒癌基因（,V,-onc,）与细胞癌基因差别只是,V,-onc,无内含子，而,C-,onc,常有内含子。有时一些,V,-onc,序列与,C,-onc,比较，常有碱基替代，缺失。正因为序列有同源性，一旦,V,-onc,整合至细胞基因后，不需激活便可产生细胞转化作用,。,许多病毒癌基因与细胞癌基因序列同源,如,Rous,肉瘤病毒的癌基因,v,-src,编码,p60src,，具有,TPK,活性。,生物化学,护理学专业本科教材,生物化学,护理学专业本科教材,V-onc,的形成示意图,细胞癌基因的特点,广泛存在于生物界中；,基因序列高度保守；,作用通过其产物蛋白质来体现；,被激活后，形成癌性的细胞转化基因。,生物化学,护理学专业本科教材,细胞癌基因的分类及其产物,根据原癌基因的表达产物在细胞中的定位和功能分为：,1,src,家族,酪氨酸蛋白激酶,2.,ras,家族,p21,3.,myc,家族,核内,DNA,结合蛋白,4.,sis,家族,p28(,类人血小板源生长因子,),5.,erb,家族,生长因子、蛋白激酶类,6.,myb,家族,核内转录因子,生物化学,护理学专业本科教材,细胞癌基因 产物及其功能,c-sis,EGF,受体基因,ras,基因家族,H-ras,K-ras N-ras,c-src,c-myc,血小板源生长因子（,PDGF,）,链。,PDGF,调节靶细胞正常生长与增生。相应的,v-sis,发现于猴肉瘤病毒中，产生,p28,sis,蛋白，能使靶细胞过度增生,EGF,受体与,EGF,结合后转导细胞增生信号。相应的病毒癌基因,v-erbB,的产物为,gp65,erbB,，缺失配体结合域，不需与,EGF,结合就可转导细胞增生信号,产物,Ras,蛋白属于小,G,蛋白，与,GTP,结合后有活性，能转导细胞生长增生信号。突变的,Ras,蛋白不具有,GTPase,活性，结合,GTP,后持续活化,产物为,60kD,的胞质酪氨酸蛋白激酶，转导细胞生长与增生信号，,v-src,产物能使细胞转化,产物为,49kD,的核内转录因子，与,Max,蛋白形成异二聚体，与特异的顺式作用元件结合，活化靶基因转录,二、细胞癌基因产物的功能,生物化学,护理学专业本科教材,癌基因与生长因子信号的转导,生物化学,护理学专业本科教材,（一）获得启动子与增强子,（二）基因易位,（三）原癌基因扩增,（四）点突变,（五）,DNA,重排,出现新的表达产物,出现过量的正常表达产物,出现异常、截短的表达产物,三、原癌基因激活的机制,癌基因被激活的结果,生物化学,护理学专业本科教材,第 三 节抑 癌 基 因,tumor suppressor gene,生物化学,护理学专业本科教材,抑癌基因,(tumor,suppressive gene,anti-oncegene,),抑制细胞过度生长、增殖从而遏制肿瘤形成的基因。,一、抑癌基因的概念,生物化学,护理学专业本科教材,细胞杂交试验,正常细胞,肿瘤细胞,非肿瘤型杂交细胞,杂交融合,肿瘤细胞,1,肿瘤细胞,2,杂交融合,非肿瘤型杂交细胞,正常细胞,失去某些基因,肿瘤细胞,生物化学,护理学专业本科教材,抑癌基因,染色体定位,产物定位,功 能,相关肿瘤,DPCD4,NF1,NF2,WT1,APC,（,FA0,）,RB,p,53,p,16,DCC,MEN-1,18q21.1,17q11.2,22q12.2,11q13,5q21-22,13q14,17q12-13.3,9p21,11p15.5,11q13,细胞表面,胞膜内面,细胞骨架,细胞核,细胞质,细胞核,细胞核,细胞核,细胞膜,未定,转导,TGF,信号,抑制,Ras,信号转导,抑制,Ras,信号转导,转录因子,抑制信号转导,负调节细胞周期,负调节细胞周期,DNA,损伤后的细胞凋亡,负调节细胞周期,细胞黏附,与,TGF,信号有关,胰腺癌、结肠癌等,施万细胞瘤,脑膜瘤等,Wilms,瘤,胃癌、结肠癌等,视网膜母细胞瘤、肺癌、骨肉瘤等,大多数癌症,胰腺癌、食管癌等,大肠癌、胰腺癌等,多发内分泌肿瘤,某些抑癌基因及其功能丧失后导致的相关肿瘤,生物化学,护理学专业本科教材,1.,视网膜母细胞瘤基因（,Rb,基因）,G,0,G,1,期,Rb,蛋白,E-2F,S,期,E-2F,DNA,mRNA,DNA,抑癌基因的作用机制,P,Rb,蛋白,生物化学,护理学专业本科教材,pRb,的磷酸化与细胞周期,生物化学,护理学专业本科教材,2.p53,蛋白,p53,蛋白,解链酶,复制因子,A,p,21,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,p,21,基因,p53,蛋白,抑 制,p53,蛋白,成功修复,修复失败,生物化学,护理学专业本科教材,在,G,1,期监视细胞基因组完整性，阻滞,DNA,损伤细胞停留在,G,1,期，使细胞有足够的时间进行,DNA,损伤修复，抑制肿瘤发生。,损伤不能修复，则诱导细胞凋亡，即抑制细胞生长从而避免产生具有癌变倾向的突变细胞。,p53,蛋白,生物化学,护理学专业本科教材,p53,蛋白通过诱导,p21WAP1/Cip1,基因转录，抑制各型,Cyclin-Cdk,复合体对,Rb,的磷酸化，使,Rb,处于非磷酸化状态，从而抑制细胞,G,1,期,S,期转换。,通过诱导,GADD45,基因表达，引起,G,1,期停滞，修复,DNA,损伤。,p53,蛋白与,TATA,结合蛋白（,TATA box binding protein,TBP,）结合，抑制,c,-fos,、,c,-jun,、,PCNA,及,p53,自身基因的转录，抑制细胞增殖,。,p53,蛋白与复制因子,A,相互作用，抑制,DNA,复制。,p53,蛋白诱导,G,1,期停滞途径：,生物化学,护理学专业本科教材,二、癌基因、抑癌基因与肿瘤的发生,原癌基因可在某些因素作用下被激活而具有转化细胞的性质，通过干扰正常的细胞信号转导过程造成细胞异常分化和增殖。,抑癌基因功能的缺失或失活也是细胞癌变的重要原因。,生物化学,护理学专业本科教材,基因缺失或自身突变，使表达产物失去活性,表达蛋白质的磷酸化状态,抑癌基因与癌基因的表达蛋白相互作用。,抑癌基因的失活常见的几种途径：,生物化学,护理学专业本科教材,第 四 节生 长 因 子,Growth factors,生物化学,护理学专业本科教材,生长因子（,growth factor,GF,）,是一类能促进细胞增殖的肽类，通过与质膜上的特异受体发挥作用。,生长因子发挥作用的方式有几种：,内分泌（,endocrine,）,旁分泌（,paracrine,）,自分泌（,autocrine,）,一、生长因子概念及其功能,生物化学,护理学专业本科教材,对某些细胞同时有促进和抑制作用,肾、血小板,转化生长因子,（,TGF,）,类似于,EGF,转化细胞或肿瘤细胞的条件培养基,转化生长因子,（,TGF,）,促进间充质及胶质细胞生长,血小板,血小板衍生生长因子（,PDGF,）,对交感及某些感觉神经原有营养作用,鼠唾液腺,神经生长因子（,NGF,）,刺激,T,细胞生长,条件培养基,白细胞介素,2,（,IL-2,）,刺激,T,细胞生成白介素,2,条件培养基,白细胞介素,1,（,IL-1,）,促进多种细胞增殖,各种细胞,成纤维细胞生长因子（,FGFs,）,（至少,9,个家族成员）,调节早成红细胞增殖,肾、尿液,红细胞生长素,刺激多种上皮和内皮细胞生长,鼠唾液腺,上皮生长因子（,EGF,）,功能,来源,生长因子,常见的生长因子及其功能,生物化学,护理学专业本科教材,生长因子的作用,生物化学,护理学专业本科教材,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、生长因子的作用机制,生物化学,护理学专业本科教材,肿瘤细胞中常表现为,促进增殖的信号增强,。,癌基因,/,生长因子信号转导异常与肿瘤异常增殖相关,癌细胞能分泌更多的生长因子,2.,生长因子受体数量增多,3.,信号途径分子异常激活,三、生长因子与肿瘤,生物化学,护理学专业本科教材,转化生长因子,（,Transforming growth factor-,，,TGF-,）信号途径对某些细胞（如成纤维细胞）起促进分裂的作用，但对大多数上皮细胞的生长起抑制作用。,例：,TGF-,途径抑制大多数细胞生长,TGF-,受体是一,Ser/Thr,蛋白激酶。受体的底物为,Smad,家族蛋白。,Smad,与,TOXO,共同激活时能抑制促细胞生长的基因表达，对细胞的生长、凋亡起调控作用。,Smad,抑制,myc,的表达；,myc,抑制,Smad,的抑制生长作用。,生物化学,护理学专业本科教材,TGF,受体介导的信号转导通路,生物化学,护理学专业本科教材,第 五 节细 胞 凋 亡,apoptosis,生物化学,护理学专业本科教材,一、细胞凋亡的概念,细胞凋亡,(apoptosis),是由细胞内特定基因的程序性表达而介导的细胞死亡,又称,程序性细胞死亡（,programmed cell death,，,PCD,）。,它一方面是生物个体胚胎发育过程中的程序化事件，另一方面是成熟个体在各种生理病理条件下维持组织中细胞数目平衡的反应。,生物化学,护理学专业本科教材,隐性时相,执行时相,诱因,不可逆转位点,审判阶段,定型阶段,形态改变,凋亡时相,凋 亡 时 相,生物化学,护理学专业本科教材,凋亡细胞形态,凋亡小体,细胞表面皱缩，与相邻细胞解离,细胞核变小，伴有染色质固缩及,分离,细胞核裂解成被,2,层脂质膜包裹的,分散碎片，并以出芽方式形成,凋亡小体,被周围的细胞所摄取并在它们的,溶酶体内被消化,生物化学,护理学专业本科教材,二、细胞凋亡的分子机制和凋亡相关基因,细胞凋亡,是机体严格调控的清除不需要细胞的独特细胞死亡方式，细胞凋亡过程是一种特殊的凋亡信号触发，按严格程序转导而发生的过程，涉及多种基因的表达和多种凋亡相关蛋白的作用。,生物化学,护理学专业本科教材,Caspases,家族成员拥有相似的氨基酸序列、结构和底物,特异性，都以酶原,(30kD,50kD,）形式表达。,Caspase,酶原,由,原结构域、大亚基（,20kD,）和小亚基,(,10kD,）构成。原结构域的序列和长度高度可变，参与,Caspase,活化的调节：结合底物和酶解反应所必需的氨基酸,残基由整合的大、小亚基共同提供；在含有半胱氨酸活性,位点的氨基酸残基是保守的均为五肽：,Gln-Ala-Cys-Arg-,Gly,。,（一）胱天蛋白酶（,caspase,）与细胞凋亡,生物化学,护理学专业本科教材,胱天蛋白酶活化,生物化学,护理学专业本科教材,胱天蛋白酶,的作用具有级联活化的特点,有些,胱天蛋白酶,位于级联活化途径的上游，属于起始者（,initiator caspases,）如胱天蛋白酶,8,和,9,，它们在死亡信号及其信号转导分子的作用下发生自我活化。,另有一些胱天蛋白酶属于效应者（,effector caspase,），位于胱天蛋白酶级联反应的下游，如胱天蛋白酶,3,，它的前体是胱天蛋白酶原,8,或,9,的底物，活化的胱天蛋白酶原,3,可以水解底物蛋白，导致细胞形态及功能变化。,生物化学,护理学专业本科教材,（二）细胞凋亡的信号转导途径,细胞凋亡的两条途径,生物化学,护理学专业本科教材,（三）细胞凋亡相关基因,bcl,2,基因家族,1985,年,Tsujimoto,等从,B,细胞淋巴瘤染色体,上因易位,t(14;18)(q32;q21),而激活的基因中发,现bcl-2,(B cell lymphoma/leukemia 2),，易位,后的,bcl-2,基因在,14,号染色体上受,lgG,启动子、,增强子控制，导致过度表达。,生物化学,护理学专业本科教材,Bcl-2,蛋白质家族,bcl2,家族成员有两大结构域：羧基端的跨,膜结构域（,transmembrane region,TM),，为,bcl-,2,定位于细胞内膜所必需；数量不等（,1,4,）的,bcl-2,同源结构,(bcl-2 homology,BH),，是,bcl-2,家族成员之间或,bcl-2,家族成员和其他蛋白相互,作用的分子基础。,包括,bcl-2,、,bcl-x,、,bax,等,生物化学,护理学专业本科教材,Bcl-2,阻断细胞凋亡的机制,bcl-2,还可抑制,c-myc,和,p53,等基因诱导的凋亡。,阻断凋亡的最后共同通路。防止细胞死亡,过程的发生，但对增殖过程似无影响,bcl-2,保护细胞不发生凋亡，涉及药物介导的,DNA,损伤程序的降低，增加,DNA,的修复，抑制药物介导的核苷酸库的变化，以及细胞周期中某些动力学方面的改变,生物化学,护理学专业本科教材,p53,抑癌基因表达产物,WTp53,的功能：,诱导细胞周期停滞于,G,1,期,诱导细胞凋亡,p,53,能上调,bax,的表达，下调,bcl-,2,的表达，,从而促进细胞凋亡,其他凋亡相关基因,生物化学,护理学专业本科教材,p53,促进细胞凋亡的生化机制,许多凋亡因子基因启动子区都有,p,53,反应元件,（,PRE,）结合,p,53,后被激活转录表达,Fas,、,FasL,、,Apaf-1,、,DR5,和,Bax,等表达增高，促进凋亡；抑,制,bcl-2,基因表达，降低其抗凋亡作用。,生长阻止和,DNA,损伤诱导基因,45,（,GADD45,）启动,子区亦有,PRE,，,p,53,促进其表达 结合增殖细胞,核抗原（,PCNA,）减弱,DNA,的修复,促进内质网释放,TNF-,和,Fas,，加强凋亡,p,53,结合,DNA,复制蛋白,A,（,RPA,）而阻止,DNA,的复制,生物化学,护理学专业本科教材,c-myc,原癌,基因产物,myc,属于,myc,癌基因家族，所表达的蛋白质产物为,DNA,结合蛋白酶类。,在许多情况下，,c-myc,诱导细胞凋亡需要,缺乏生长因子。,c-myc,基因表达与其他致癌因素同在时表,现为增殖作用，与其他抑癌条件共存时,导致细胞走向死亡。,生物化学,护理学专业本科教材,*,多个不同的癌相关基因的异常激活或失活,*,原癌基因激活和抑癌基因失活同时存在,*,抑制凋亡基因表达增加、促凋亡基因表达减少,细胞癌变是多基因、多步骤、多因素的复杂过程,三、细胞凋亡与肿瘤,生物化学,护理学专业本科教材,它们的存在或量变能提示肿瘤的性质，并有助于了解肿瘤的起源、分化，从而有助于肿瘤的诊断、分类、预后判断及转导治疗。,附录：肿瘤标记物,肿瘤标记物（,tumor marker,）,是指由肿瘤细胞产生、与肿瘤性质相关的一类分子，这类分子不存在于正常成人组织，而是在胚胎或肿瘤组织。,意义：,生物化学,护理学专业本科教材,肿瘤标记物应具有以下特点：,标记物的变化与肿瘤生长、转移等有直接的定性、定量的关系。,具有特异性，即能与正常细胞、良性肿瘤区别。,检测标记物的方法应简便。,生物化学,护理学专业本科教材,多发骨髓瘤多发骨髓瘤、慢性淋巴性白血病,22.545kD12kD,蛋白质类 本固蛋白,2,微球蛋白,库兴综合征胚胎绒毛膜、睾丸肿瘤,4.5kD,45kD,激素类 促肾上腺皮质激素 人绒毛膜促性腺激素,肝肿瘤骨、肺、白血病、肉瘤肝、胃、结肠肿瘤肝、白血病,160kD95 kD80 kD135 kD34 kD,酶类标记物 醛缩酶 碱性磷酸酶 谷胱甘肽转移酶 乳酸脱氢酶 前列腺特异性抗原,卵巢、子宫内膜癌卵巢、乳腺癌,糖蛋白,200kD,糖蛋白,400kD,糖类抗原标记物,CA125 CA19-9,肝癌结肠、肺癌结肠、直肠、乳腺癌,糖蛋白,70kD80kD,糖蛋白,600kD,胚胎性抗原标记物 甲胎蛋白,癌胚抗原 癌胚抗原,相关肿瘤,性质,肿瘤标记物分类,生物化学,护理学专业本科教材,治疗：把细胞毒性剂导向至含标志物的细胞,定位：注射放射性的抗体做核筛查,分期：确定病变范围,分类：选择治疗以及预测肿瘤的形状（过程）,监测：对治疗效果的预测及是否治愈的检定,诊断：鉴别良性和恶性肿瘤,检出病人：对无症状人群的筛查,肿瘤标记物的应用,生物化学,护理学专业本科教材,前列腺,前列腺酸性磷酸酶（,PAP,）,甲状腺（中胚叶肉瘤）,降钙素（,CT,）,滋养层细胞、干细胞,人绒毛膜促性腺激素,(hCG),肝、干细胞,胎儿甲种球蛋白（,AFP,）,结肠、肺、乳腺、胰腺,癌胚抗原（,CEA,）,肿瘤的部位,标志物,临床上有用的肿瘤标记物,生物化学,护理学专业本科教材,胎儿型同工酶,肝癌前病变,葡萄糖醛酸转移酶（,O,型）,胃肠道肿瘤,谷胱甘肽,S,转移酶（,型）,多种恶性肿瘤,谷胱甘肽,S,转移酶（,P,型）,肝癌前病变、高分化肝癌,谷胱甘肽,S,转移酶（,A,型）,多种肿瘤,碱性磷酸酶（非,Regan,型）,多种肿瘤,碱性磷酸酶（,Regan,型）,肝癌,DNA,聚合酶（,r,）,肝癌,支链氨基酸转氨酶（,I,型）,肝癌,糖原磷酸化酶（胎儿型）,肝癌,果糖,1,，,6,二磷酸酶（肌型）,肝癌、脑瘤,丙酮酸激酶（,M2,型）,肝癌,醛缩酶（,C,型）,肝癌,醛缩酶（,A,型）,肾癌、乳腺癌,己糖激酶（,III,型）,肝癌,己糖激酶（,II,型）,在肿瘤中的表达,同工酶,生物化学,护理学专业本科教材,