癌基因和癌专题知识宣教专家讲座.pptx

第十九章癌基因与癌癌基因和癌专题知识宣教第1页第一节 肿瘤细胞特点肿瘤细胞特点1.癌症癌症 多细胞器官性疾病，这些器官细胞生长异常，失去调整，并常伴有异常分化，形成瘤。在高等脊椎动物中及植物中都有发觉。癌细胞与正常细胞相比展现以下特征:1）无限繁殖 2）接触抑制现象丧失 3）癌细胞间粘着性减弱 4）易被凝集素凝集 5）粘壁性下降 6）细胞骨架结构紊乱 7）产生新膜抗原 8）对生长因子需要量降低 癌基因和癌专题知识宣教第2页(1)无限生长（Immortalization），此和生长控制发生改变相关。(2)转化（transformation），失去了生长正常抑制，比如不受生长因子支配。(3)转移（metastasis）癌基因和癌专题知识宣教第3页正常细胞与癌细胞比较癌基因和癌专题知识宣教第4页 原代培养细胞（血清依赖,接触 抑制,有限寿命）癌细胞体外细胞培养生长转化过程 确立细胞系 (永生化)极限(大部分细胞死亡，少数存活)转化(失去血清依 赖、接触抑制；形态改变、聚集，长成病灶)转移癌细胞转移到别组织，产生新克隆癌基因和癌专题知识宣教第5页确立细胞系:（1）贴贴壁壁依依赖赖性性（Anchorage dependence）细胞附着在固体基质或薄膜表面。（2）血清（或生长因子）依赖性血清（或生长因子）依赖性（serum or growth facto dependence）：（3）密度制约抑制密度制约抑制 （Density-dependent inhibition）：(4）细胞骨架形成细胞骨架形成 （cytoskeletal organization）。细胞是扁平 ，而且延着附着基质表面沿伸。癌基因和癌专题知识宣教第6页外因：外因：物理致癌因子（高能辐射）化学致癌因子（环状化合物，亚硝酸等）生物致癌因子（肿瘤病毒,黄曲霉素）内因：内因：蛋白质功效水平上病毒活性，主要生长调整基因突变，如激素 控制细胞生长机制被破坏。2.癌症发生原因癌症发生原因癌基因和癌专题知识宣教第7页 第二节第二节 癌基因和抗癌基因癌基因和抗癌基因癌基因癌基因（oncogene）转化基因转化基因（transforming gene）细细胞胞癌癌基基因因（cellular orcogene,c-onc），未活化c-onc称为原癌基因原癌基因（proto-oncogene）病毒基因组中癌基因同源序列称为病病毒毒癌基因癌基因（virus oncogene,v-onc）。癌基因和癌专题知识宣教第8页一一.癌基因癌基因癌基因癌基因是有潜在促发肿瘤肿瘤 发生发生活性基因，最早在肿肿 瘤病毒瘤病毒中发觉。到当前为止，发觉癌基因己有100多个。1911年 P.Rous发 觉 了 Rous肉 瘤 病 毒,（Rous sarcoma virus）。1969年美国Huebner,R.I.和Todaro,G.I提出了癌基因假说。癌基因和癌专题知识宣教第9页1970年H.Temi和Dulbecco发觉致癌RNA病毒中存反转录酶，提出了原病毒假设，认为RNA病毒经过反向转录和正向转录以及与宿主细胞DNA发生交换或重组，能形成癌基因。1976年H.Evarmus和J.M.Bishop发觉鸟类肉瘤病毒中含有致癌基因。被命名为病病毒癌基因毒癌基因(Virus oncogene V-onc).80年代初经过很多试验证实了癌基因存在。癌基因和癌专题知识宣教第10页DNA肿瘤病毒转化病毒多为ssDNA病毒，癌基因是编码病毒本身所需蛋白，如:SV40T抗原;人乳头瘤病毒(human papillomavirus，HPV)E6E7;腺病毒E1A，E1B转化病毒带有癌基因其产物可使肿瘤抑制物失活。即减弱抗癌基因功效癌基因和癌专题知识宣教第11页 一些DNA病毒感染宿主细胞后不发生裂解，而是潜伏在细胞中，并整合到宿主基因组中，表示病毒癌蛋白，引发宿主细胞转化。如：多瘤病毒家族（SV40)，人乳头瘤病毒家族，腺病毒家族。癌基因和癌专题知识宣教第12页 与RNA 病毒不一样，DNA病毒癌蛋白在细胞中没有对应物。它经过合成病毒癌蛋白，作用并抑制宿主TSG蛋白蛋白而引发细胞转化。许多新肿瘤抑制基因是在病毒癌蛋白与TSG蛋白相互作用研究中被发觉。癌基因和癌专题知识宣教第13页RNA反转录病毒RNA反转录病毒分为急性和漫性两种。慢性肿瘤病毒是野生型反转录病毒，不带有癌基因。急性肿瘤病毒是缺点型反转录病毒，在其基因组中带有起源于动物癌基因(v-0nc)。需助病毒存在才能复制与表示。V-onc功效和突变原癌基因相同。漫性肿瘤病毒是依赖LTR中强开启子作用细胞癌基因，诱发癌变。癌基因和癌专题知识宣教第14页 癌基因被慢性肿瘤病毒激活癌基因被慢性肿瘤病毒激活 与急性转化反转录病毒直接转导一高活性病毒癌基因到宿主基因组中不一样，慢性RNA肿瘤病毒经过整合到正常原癌基因附近，使其被病毒中长末端重复序列所激活。感染较长时间后病毒才开启肿瘤发生。延长时间反应了反转录病毒多轮复制和整合，直到在某一位置激活附近原癌基因。癌基因和癌专题知识宣教第15页增加转录增加转录 病毒转染使正常原癌基因受病毒强开启子调整，如c-moc,或被整合在附近反转录病毒反式激活,如 c-myc,c-myb,c-ref.癌基因和癌专题知识宣教第16页插入c-myc 基因不一样位置 鸟类白血病病毒(avian leukosis,ALV)以不一样方式激活基因 通读 病毒增强子偶然作为开启子增强子作用癌基因和癌专题知识宣教第17页RNA肿瘤病毒在反转录酶催化下，复制和整合到核基因组中癌基因和癌专题知识宣教第18页 肿瘤病毒基因结构肿瘤病毒基因结构癌基因和癌专题知识宣教第19页癌基因起源于动物。(1)各种动物c-onc其数目和位置比较固定，而反转录病毒中v-onc数目和位置是不固 定。(2)线虫（C.elegans）和果蝇等动物并不被反 转病毒所感染，但这些动物基因组中也 含有与高等动物癌基因同源基因；(3)c-onc中发觉有内含子，而反转录病毒癌 基因（v-onc）则无内含子。(4)动物c-one可为反转病录病毒所转导。癌基因和癌专题知识宣教第20页胞内胞内Tyr激酶激酶 膜结合蛋白，胞液蛋白Ser/Thr激酶激酶 胞液蛋白信号分子信号分子 调整物 转录因子转录因子 Leu拉链蛋白，转录因子，甲状腺激素受体 生长因子生长因子 分泌蛋白生长因子受体生长因子受体 各种受体激酶，受体G-蛋白蛋白/信号传导信号传导 GTP结合蛋白癌基因类型癌基因和癌专题知识宣教第21页二抗癌基因二抗癌基因（antioncogene）已发觉10种抗癌基因抗癌基因Rb(Retinoblastoma视网膜母细胞瘤)p53蛋白 癌基因和癌专题知识宣教第22页二抗癌基因二抗癌基因（antioncogene）又名抑癌基因 (tumor suppressor gene TSGs)、隐性癌基因隐性癌基因。是一个抑制细胞生长和肿瘤形成基因。在生物 体内与癌基因功效相抵抗，共同保持生物体内正负信号相互作用稳定。已发觉10种抗癌基因抗癌基因,如如Rb(Retinoblastoma视网膜母细胞瘤),p53蛋白 许多TSGs产物是细胞周期调整因子或是生长相关基因转录抑制子。它非活性形式能促进肿瘤生长。癌基因和癌专题知识宣教第23页 TSGs正常功效是限制细胞生长，作用主要有:(1)调整细胞生长.(2)维持基因稳定.(3)触发衰老，诱导细胞程序性死亡.(4)诱导终末分化.(5)抑制和调整蛋白酶活性.(6)改变DNA甲基化酶活性.(7)调整血管形 成.(8)促进细胞间联络.一个生长转化细胞可经过与正常细胞融合而得到恢复。癌基因和癌专题知识宣教第24页Rb分子功效：(1)主要是能够和肿瘤抗原相互作用：SV40 T抗原，腺病毒E1A抗原，人类乳头瘤病毒E7抗原，可结合到RB379792残基区域。(2)RB产物可抑制部分致癌蛋白。(3)RB还有抑制细胞增殖作用。癌基因和癌专题知识宣教第25页癌基因和癌专题知识宣教第26页 RB 位于13q14，编码视网膜母细胞瘤视网膜母细胞瘤蛋白蛋白 Rb，能结合肿瘤抗原,（SV40 T抗原）调控细胞周期，抑制细胞增殖，最早在视网膜母细胞瘤研究中被发觉。癌基因和癌专题知识宣教第27页Kundson早在1971年提出著名 “二次突变假设（two mutation hypothsis）”。以后遗传学家发觉家族性患儿体细胞中13号染色体存在缺失（13q14），表明该区域可能存在与视网膜母细胞瘤发生相关基因Rb。Sparkes(1980)将Rb基因定位于13q14。Benedict（1983）提出位于13q14Rb一对等位基因均失活才会产生该肿瘤。表明Rb是以隐性方式起作用。Stephe等（1986）开始构建了人13号染色体噬菌体文库，其中1.5KbDNA片段和Rb相关。癌基因和癌专题知识宣教第28页接着又分离到一个30KbcDNA片段，用此片段可检测到13q14带70Kb区域基因。同年眼科教授Dryja发觉Rb失活时能够致瘤，杂合子（Rb+/Rb-）易被诱变而失活；他还发觉经眼球摘除手术能存活下来患儿长大后易患成骨肉瘤，乳腺癌和小细胞肺癌。1986年Friend将13q14位点Rb经cDNA克隆制成各种探针，检验很多例骨肉瘤和组织肉瘤患者发觉约50%患者Rb基因纯合缺失。癌基因和癌专题知识宣教第29页1987年Stanbridge等分离了人类13号染色体，将它注入培养成骨肉瘤细胞中，结果造成了癌细胞逆转，同年李文华把Rb转化到培养癌细胞中使其逆转。更深入证实了Rb抑癌作用。他克隆了Rb全长cDNA，发觉其产物是一个长928氨基酸，分子量为105Kda蛋白质。癌基因和癌专题知识宣教第30页在细胞周期中在细胞周期中Rb磷酸磷酸化受到调控化受到调控 G0/G1 去磷酸化，G1末至G2末被细胞周期蛋白CDK复合物磷酸化。非磷酸化Rb可结合转录因子E2F及许多肿瘤抗原。肿瘤抗原肿瘤抗原(SV40T,Ad E1A)和和Rb结合结合癌基因和癌专题知识宣教第31页 P53 p53蛋白是一个肿瘤抑制物，二分之一以上癌变都与P53缺失或突变相关。p53蛋白是四聚体，突变含有显性失活效应癌基因和癌专题知识宣教第32页p53功效:（1）一个可能是野生型p53与细胞中一些T抗原类似物结合，抑制了它们活性;（2）p53也是一个DNA结合蛋白，它能识别长10bp两侧对称模体，并激活含多拷贝这种基序开启子转录。(3)在有座位上它可能阻遏其靶基因。(4)p53经过调整基因表示来控制细胞周期，缺乏这种调整就会造成细胞无限制生长。(5)p53突变含有显性失活效应。癌基因和癌专题知识宣教第33页几个和几个和G0/G1或或G1/S期控制相关蛋白是肿瘤抑制物期控制相关蛋白是肿瘤抑制物 p16,p21,p27可结合可结合cyclin-CDK复合物使其失活复合物使其失活癌基因和癌专题知识宣教第34页癌基因和癌专题知识宣教第35页(1)p53是一个DNA结合蛋白(转录因子)，可识别10bp回文模体，其第120-290位氨基酸区域负责这种与特定靶次序结合。(2)可激活含多拷贝模体开启子转录。p53还能够阻遏一些不含有以上模体基因，其机制不明。(3)p53也能和损伤DNA结合（第310-390位），此C-端功效区能够识别单链DNA区。(4)p53是四聚体，其突变体含有显性失活调控作用。癌基因和癌专题知识宣教第36页野生型限制细胞生长 缺乏p53细胞生长不受控制突变亚基因妨碍四聚体功效，细胞生长不受限制P53等位基因缺失或突变等位基因缺失或突变都可使细胞生长不受限制都可使细胞生长不受限制癌基因和癌专题知识宣教第37页 DNA损伤激活p53,在细胞周期不一样阶段引发不一样结果：早期：经过诱导p21 对CDK-cyclin 激酶激酶抑制，激活限制点，阻止细胞周期前进直到损伤修复。晚期：引发细胞凋亡。癌基因和癌专题知识宣教第38页p53蛋白与抑制相关各功效区活性癌基因和癌专题知识宣教第39页第三节第三节 癌基因产物结构，功效癌基因产物结构，功效和细胞癌变。和细胞癌变。一.src基因src产物p60src含有TPK（酪氨酸蛋白激酶）活性，与细胞增殖和转化相关。Src蛋白有四个结构域：（1）N端十四烷基化位点是和膜结合位点（2）SH2（src homology region-2）结构域。(3)416位Tyrh和本身磷酸化相关。(4)而527位Tyr磷酸化位点。癌基因和癌专题知识宣教第40页癌基因和癌专题知识宣教第41页癌基因和癌专题知识宣教第42页 一、src基因 产物p60src蛋白含有TPK（酪氨酸激酶活性）膜结合 调控 催化 抑制N C SH2结构域 416 Tyr本身磷酸化 527Tyr本身磷酸化 癌基因和癌专题知识宣教第43页二.c-erbB产物结构和功效c-erbB编码EGF受体是一个分子量为65KDa跨膜蛋白，由1186个氨基酸组成。膜外部分（621aa）是EGF结合功效区。前面有24aa组成信号肽。跨膜区由23个疏水氨基酸组成。膜内部分由542aa组成。其中包含4个磷酸化位点和一个TPK功效区。4个磷酸化位点中有一个是紧靠膜内侧654位Thr，其余3个位于1068，1148和1173Tyr本身磷酸化位点。癌基因和癌专题知识宣教第44页 平截 v-erbB:c-erbB 编码表皮生长因子受体。N端为配体结合结构域，C端为抑制结构域。v-erbB 两端被截短，使受体在无配体存在下就形成二聚体，并连续激活，使细胞生长不受控制。癌基因和癌专题知识宣教第45页p60erb-B结构癌基因和癌专题知识宣教第46页c-erbB 编码编码EGF受体，受体，含有酪氨酸蛋白激酶活性。含有酪氨酸蛋白激酶活性。生长因子受体激活包括配基结合，二聚体形成及本身磷酸化，V-erB丢失了配基结合域，不受N端功效区抑制而组成型激活。癌基因和癌专题知识宣教第47页三三c-sis产物结构与功效产物结构与功效sis产物是一个分泌蛋白。1983年发觉了血小板生长因子（PDGF）与猿猴肉瘤病毒转化蛋白p28含有结构相同性。以后发觉c-p28c-sis与PDGF次序只有3%差异。而人类c-sis基因产物则与 PDGF-链完全相同。癌基因和癌专题知识宣教第48页癌基因和癌专题知识宣教第49页四四ras原癌基可能因突变而被激活原癌基可能因突变而被激活在人和大鼠基因组中对应C-ras,N-ras,H-ras和K-ras虽定位在不一样染色体上，但产物相同，分子量约为21KDa，统称为p21ras。V-Ras和C-Ras结构相同，仅少数几个氨基酸不一样。癌基因和癌专题知识宣教第50页 ras 第一个被证实因为点突变而引发癌症基因（1982，Tabin C J and Reddy E P)。Ras 蛋白结构：5 22 30 40 109 120 186 NCGDP/GTP结合区 效应区效应区 膜结合膜结合 水解GTP活性 作用于靶分子 带有GTPRas是活性，而内在GTPase活性使GTP 水解成GDP，而结合GDPRas则失活，GAP（GTP酶激活蛋白）以及 SOS（鸟苷释放因子）可调整Ras 蛋白活性。癌基因和癌专题知识宣教第51页癌基因和癌专题知识宣教第52页 突变激活癌基因突变激活癌基因 原癌基因诱发肿瘤是由结构上改变或表示量增加引发。3T3分析分析：小鼠胚胎成纤维细胞系3T3，已经历了生长分化，积累了癌症发生几个突变。将肿瘤细胞DNA转染培养，并观察其转化情况，以判定各种激活癌基因。癌基因和癌专题知识宣教第53页癌基因和癌专题知识宣教第54页 癌基因激活机制：癌基因激活机制：点突变点突变 c-ras：Ras 是GTP结合蛋白，传导生长因子受体信号。ras基因点突变（第12个氨基酸密码子由GGG(甘氨酸）变为GTG(缬氨酸）降低了GTP水解酶活性，使其放大了对生长因子反应，造成细胞过量生长。癌基因和癌专题知识宣教第55页癌基因和癌专题知识宣教第56页SOS能激活RasGAP(GTP酶激活蛋白)使Ras 失活癌变Ras保持Ras-GTP 形式，连续激活。（参见点突变）癌基因和癌专题知识宣教第57页核蛋白myc,myb,fos,jun,B-lym等myc:p65c-myc能与DNA特异次序结合，调整DNA 合成c-fos:14q2131,编码380aa,p55c-fosc-jun:p39c-jun ,和 AP-1，GCN4相同p53:抗癌基因产物，和细胞增殖相关，可使静止细胞走出Go期，进入增殖周期。癌基因和癌专题知识宣教第58页五、五、jun 和和 fos Jun 和 Fos 蛋白 是一对转录因子。癌基因和癌专题知识宣教第59页癌基因和癌专题知识宣教第60页 第四节染色体畸变和肿瘤发生第四节染色体畸变和肿瘤发生一一.Rb和和P53缺失造成肿瘤发生缺失造成肿瘤发生 二二.反转录病毒插入激活反转录病毒插入激活c-myc癌基因癌基因三三.易位易位费城染色体（Philadelphia chromosome,Ph）Riodan O.（1971）用荧光带法判别出Ph染色体是22号染色体长臂丢失了1/3而形成。Rowly（1973）深入发觉缺失染色体片段易位到9号染色体上。1982年De Klein等又在Ph染色体上发觉有9号染色体片段，上面带有癌基因（c-abl）.癌基因和癌专题知识宣教第61页 扩增扩增 在生长受癌蛋白量控制情况下，结构正常原癌基因简单扩增会引发癌症。如：c-myc 基因编码转录因子，在人神经母细胞瘤中有大量增加。肿瘤细胞染色体中常出现双微小体（双微小体（DM)和均匀染色区均匀染色区（HST），都是基因扩增表现。癌基因和癌专题知识宣教第62页5）易位激活）易位激活 染色体易位，B细胞中myc基因转到lgH 基因座，受强免疫球蛋白增强子控制，在T细胞中则易位到TcRa 基因座。癌基因和癌专题知识宣教第63页6）融合癌基因）融合癌基因 ABL基因基因位于9号染色体，产物具酪氨酸激酶活性，其N端为调整结构域。当与22号染色体交互异位产生费城染色体，ABL基因被剪接到BCR基因5端，失去N端调整结构域，含有连续活性。癌基因和癌专题知识宣教第64页CML(chromic myelogenous leukemia)ALL(acute lymphoblastic leukemia)22号染色体和9号染色体之间易位产生了费城染色体，bcr-abl融合基因转录，造成了两种白血病发生。癌基因和癌专题知识宣教第65页