第20章癌基因抑癌基因11.13.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,*,第二十章癌基因、抑癌基因,oncogene,anti-,oncogene,生物化学与分子生物学教研室,序 言,正负调控信号平衡的重要性,肿瘤细胞的生物学特征,肿瘤是一种基因疾病,细胞周期,一、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,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,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。,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。,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。,接触抑制（,contact inhibition,）,丧失,二、肿瘤细胞的生物学特征,三、肿瘤是一种基因疾病,证据：,当肿瘤细胞分裂时，产生的两个子细胞都是肿瘤细胞。,化学致癌物质正是引起,DNA,损伤的物质。,癌基因转染正常细胞可转变为肿瘤细胞。,四、细胞分裂周期图,（分裂间期）,（有丝分裂期）,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。,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,鸡肉瘤病毒（,RSV,）,基因组结构图,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,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,、,TPK,活性 膜内侧或跨膜,yes,、,fps,、,lck,、,kek,、,fym,、,lyn,、,tkl,ras,家族：,H-,ras,、,K-,ras,、,N-,ras,G,蛋白，膜内侧,myc,家族：,c-myc,、,N-,myc,、,L-,myc,转录因子 核内,jun,、,fos,转录因子（,AP-1,）核内,sis,家族：,sis,类似,PDGF,，胞外,Int-2,、,hst,、,fgf-5,类似,FGF,胞外,myb,家族：,myb,myb-ets,转录因子 核内,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,生长因子受体,c-erb,B,细胞膜 表皮生长因子受体,c-fms,细胞膜 集落刺激因子,-1,受体,c-trk,细胞膜 神经生长因子受体,胞内信号传递,c-src,、,c-abl,细胞质 酪氨酸蛋白激酶,蛋白,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-1c-erb,A,细胞核内 甾体激素受体类蛋白,四、癌基因活化,激活因素：,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。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,(,如,c-myc,),（,3,）产物异常,(,ras,),激活机制：,1.,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,2.,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。,典型的如,Burkit,淋巴瘤细胞的染色体易位,t,（,8,：,14,），,致使,c-myc,激活,人,Burkit,淋巴瘤中,c-myc,激活机制：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，获得很强的启动子而受到活化,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,3.,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,c-onc,肿瘤,扩增倍数,c-myc,早幼粒白血病细胞系,HL60,20,小细胞肺癌细胞系,5-30,N-,myc,原发神经母细胞瘤,-,级及神经母细胞瘤细胞系,5-1000,视网膜母细胞瘤,10-200,小细胞肺癌,50,L-,myc,小细胞肺癌,10-20,c-myb,急粒,AML,5-10,结肠癌细胞系,10,c-erbB,类表皮癌细胞系，原发胶质瘤,30,c-K-ras,原发肺癌，结肠癌，膀胱癌，直肠癌,4-20,N-,ras,乳癌细胞系,5-10,4.,突变,(mutation),在辐射和致癌物作用下，细胞原癌基因常可发生突变，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),突变的,Ras,癌基因蛋白质被锁定在激活状态,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,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,第二节 抑癌基因,（,anti-,oncogenes,or tumor suppressor genes,）,抑癌基因的基本概念,抑癌基因作用机制,Rb,基因,“,控制细胞周期的重要基因,”,p53,基因,“,基因组的卫士,”,一、抑癌基因的基本概念,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。,发现：,1986,年，美国加州大学的,Geiser,等用正常细胞与肿瘤细胞杂交实验发现并提出抑癌基因,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,肿瘤,损害染色体,神经母细胞瘤、黑色素瘤、甲状腺癌嗜铬细胞瘤、,MEN2,1p,乳癌,1p,小细胞肺癌、宫颈癌、肾细胞癌、肺腺癌,3p,结直肠癌、家族性息肉,5p,膀胱癌,9p,星状细胞瘤、,MEN2,10p,膀胱癌、乳癌、横纹肌肉瘤、肝母细胞瘤胚胎瘤、肾母细胞瘤（,Wilms,Tumor,）肺癌,11p,MEN1,11p,视网膜母细胞瘤、成骨肉瘤、小细胞肺癌、胃癌、结肠癌、乳癌,13p,小细胞肺癌、结肠癌、乳癌、成骨肉瘤、星状细胞瘤、肺磷癌,17p,NF1,17p,结肠癌,18p,听神经瘤、脑膜瘤、,NF2,、嗜铬细胞瘤,22p,常见抑癌基因,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，,CDK 4,6,抑制剂,P15,9p21,交质母细胞瘤 编码,P15,蛋白，,CDK 4,6,抑制剂,P21,6q21,前列腺癌 编码,P21,蛋白，,CDK 2,3,4,6,抑制剂,二、抑癌基因作用机制,（一）,Rb,基因,“,控制细胞周期的重要基因”,retinoblastoma,1.,Rb,基因结构与功能,视网膜母细胞瘤是由,Rb,基因失活所致。,基因结构：,200kb,，,27,外显子，,2.7kb mRNA,，,编码,928,残基，分子量为,105kDa,的蛋白（,P105-Rb,）,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非或低磷酸化活性型；被多种病毒蛋白结合抑制,(,如,SV40,大,T,抗原，腺病毒,E1A,蛋白，人乳头瘤病毒,E7,蛋白,),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,CDK2,1,、,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。,（二）,p,53,基因,“,基因组的卫士”,2,、,p53,的结构,基因：,20kb,，,11,外显子，,mRNA2.5kb,，,编码,393,氨基酸残基，分子量为,53kDa,的多肽链。,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,3,、,P53,的功能,P53,是细胞内重要的转录因子，调节,P21,、,GADD45,、,BAX,等基因的转录表达来实现其功能。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。,4,、,P53,的功能特点,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,(,如,SV40,大,T,抗原，腺病毒,E1B,蛋白，人乳头瘤病毒,E6,蛋白,),P53,基因,突变,具有显性失活的效应。突变后失去抑制肿瘤增殖作用,同时具有癌基因作用,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,dcc,基因突变,p53,基因突变,nm,基因突变等,结肠直肠癌发生发展过程中多种基因改变,思 考 题,名词解释：癌基因、抑癌基因、病毒癌基因、细胞癌基因、原癌基因,试解释癌基因与细胞信号传导途径的关系,试解释病毒引起细胞癌变的可能机制,试述原癌基因激活的机制,为什么说,P53,是“基因卫士”,