癌基因抑癌基因與生長因子詳解演示文稿

癌基因抑癌基因與生長因子詳解演示文稿當(dāng)前1頁，總共151頁。優(yōu)選癌基因抑癌基因與生長因子當(dāng)前2頁，總共151頁。細胞的正常生長與增殖由兩大類基因調(diào)控：正調(diào)節(jié)信號—促進細胞生長和增殖，并阻止其發(fā)生終末分化。負調(diào)控信號—抑制增殖,促進分化、成熟和衰老，最后凋亡。這兩類基因中任何一種或它們共同的變化，即有可能引起細胞增殖失控導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。當(dāng)前3頁，總共151頁。癌基因與抑癌基因的作用機制涉及基因表達調(diào)控及細胞分裂、分化。癌基因可編碼類生長因子多肽及其受體分子，通過細胞內(nèi)信息傳遞系統(tǒng)刺激細胞增殖。腫瘤的發(fā)生與癌基因、抑癌基因和生長因子三者的關(guān)系密切相關(guān)。當(dāng)前4頁，總共151頁。第一節(jié)癌基因當(dāng)前5頁，總共151頁。癌基因（oncogene）就是具有增加癌源性或轉(zhuǎn)化潛能，導(dǎo)致其編碼區(qū)或調(diào)節(jié)區(qū)域遺傳性狀發(fā)生改變的基因。癌基因可分為兩大類：一類是致瘤病毒中能在體內(nèi)誘發(fā)腫瘤并在體外引起細胞轉(zhuǎn)化的基因，即病毒癌基因（viraloncogene,v-onc）；另一類是存在于細胞基因組中、正常情況下處于靜止或低水平（限制性）表達狀態(tài)，對維持細胞正常功能具有重要作用，當(dāng)受到致癌因素作用被活化而導(dǎo)致細胞惡變的基因，即原癌基因（protooncogene，pro-onc）或稱細胞癌基因（cellularoncogene，c-onc）。一、病毒癌基因和細胞癌基因（一）概念當(dāng)前6頁，總共151頁。癌基因名稱用3個斜體小寫字母表示，如myc、ras、src。腫瘤病毒是一類能使宿主產(chǎn)生腫瘤或使培養(yǎng)細胞轉(zhuǎn)化成癌細胞的動物病毒。其核酸組成分為DNA病毒和RNA病毒。病毒癌基因是一類存在于腫瘤病毒（大多數(shù)是逆轉(zhuǎn)錄病毒）中的、能使靶細胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化的基因。當(dāng)前7頁，總共151頁。

1911年，ReytonRous報道將雞肉瘤的無細胞濾液注射給健康雞后，可誘導(dǎo)發(fā)生肉瘤，表明無細胞濾液含致病原，可傳播腫瘤。1932年，Shope發(fā)現(xiàn)，野生棉尾兔的皮膚腫瘤也可借助無細胞濾液傳播。腫瘤進展：開始，癌細胞處于“休眠”狀態(tài)，被化學(xué)因子、病毒等喚醒后，變的無法無天。Rous提出病毒致癌理論：即傳播腫瘤的無細胞濾液中含的是病毒。這種感染性顆粒后來被證實是逆轉(zhuǎn)錄病毒(RNA病毒)。Rous因此獲得1966年諾貝爾生理和醫(yī)學(xué)獎。癌基因的發(fā)現(xiàn)當(dāng)前8頁，總共151頁。TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1966

Tumor-inducingviruses當(dāng)前9頁，總共151頁。PeytonRousUSARockefellerUniversityNewYork,NY,USAB:1879D:1970當(dāng)前10頁，總共151頁。雞肉瘤病毒（RSV)基因組結(jié)構(gòu)圖病毒癌基因與正常細胞中的原癌基因同源當(dāng)前11頁，總共151頁。

病毒癌基因致癌機制當(dāng)前12頁，總共151頁。1964年認為，RSV的生活周期中存在著前病毒（provirus）的DNA中間產(chǎn)物階段，DNA前病毒含有RNA病毒基因組的全部信息。子代病毒RNA是以前病毒DNA為模版合成的。前病毒可整合到宿主細胞基因組中。通過病毒的誘導(dǎo)，正常細胞可轉(zhuǎn)化成腫瘤細胞。1970年Temin實驗室和Baltimove實驗室分別發(fā)現(xiàn)RSV病毒粒子中含有反轉(zhuǎn)錄酶。這一結(jié)果使Temin的“前病毒”假想得到了證實。1975年Temin、Baltimove和Dulbacco因此獲諾貝爾生理和醫(yī)學(xué)獎。當(dāng)前13頁，總共151頁。TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1975

Theinteractionbetweentumorvirusesandthegeneticmaterialofthecell當(dāng)前14頁，總共151頁。DavidBBaltimoreUSAMassachusettsInstituteofTechnology(MIT)Cambridge,MA,USAB:1938當(dāng)前15頁，總共151頁。RenatoDulbeccoUSAImperialCancerResearchFundLaboratoryLondon,UnitedKingdomB:1914(inCatanzaro,Italy)當(dāng)前16頁，總共151頁。HowardMartinTeminUSAUniversityofWisconsinMadison,WI,USAB:1934D:1994當(dāng)前17頁，總共151頁。Bishop和Varmus等人于1980年提出了癌基因假說，認為Rous雞肉瘤病毒的致癌能力與病毒基因組的單個基因有關(guān)，即src基因。src基因本是正常細胞基因組的一部分(原癌基因），被病毒“劫持”后，病毒則具有致癌能力。原癌基因在正常細胞中的地位：調(diào)控細胞的分裂和生長。腫瘤細胞中癌基因的變化：過分活躍或突變，使其編碼產(chǎn)物改變。Bishop和Varmus獲1989年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎當(dāng)前18頁，總共151頁。TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1989

Thecellularoriginofretroviraloncogenes當(dāng)前19頁，總共151頁。J.MichaelBishopUSAUniversityofCaliforniaSchoolMedicineSanFrancisco,CA,USAB:1936當(dāng)前20頁，總共151頁。HaroldE.VarmusUSAUniversityofCaliforniaSchoolofMedicineSanFrancisco,CA,USAB:1939當(dāng)前21頁，總共151頁。PressRelease:The1989NobelPrizeinPhysiologyorMedicineNOBELF?RSAMLINGENKAROLINSKAINSTITUTET

THENOBELASSEMBLYATTHEKAROLINSKAINSTITUTE9October1989

TheNobelAssemblyatKarlinskaInstitutehastodaydecidedtoawardtheNobelPrizeinPhysiologyorMedicinefor1989jointlyto

J.MichaelBishopandHaroldE.Varmus

fortheirdiscoveryof"thecellularoriginofretroviraloncogenes".

PressRelease當(dāng)前22頁，總共151頁。Summary

Thediscoveryawardedwiththisyear'sNobelPrizeinPhysiologyorMedicineconcernstheidentificationofalargefamilyofgeneswhichcontrolthenormalgrowthanddivisionofcells.Distur-bancesinoneorsomeoftheseso-calledoncogenes(Gkónco(s)Bulk,mass)canleadtotransformationofanormalcellintoatumorcellandresultincancer.

MichaelBishopandHaroldVarmususedanoncogenicretrovirustoidentifythegrowth-controllingoncogenesinnormalcells.In1976theypublishedtheremarkableconclusionthattheoncogeneinthevirusdidnotrepresentatrueviralgenebutinsteadwasanormalcellulargene,whichthevirushadacquiredduringreplicationinthehostcellandthereaftercarriedalong.

當(dāng)前23頁，總共151頁。Bishop'sandVarmus'discoveryofthecellularoriginofretroviraloncogeneshashadanextensiveinfluenceonthedevelopmentofourknowledgeaboutmechanismsfortumordevelopment.Untilnowmorethan40differentoncogeneshavebeendemonstrated.Thediscoveryhasalsowidenedourinsightintothecomplicatedsignalsystemswhichgovernthenormalgrowthofcells.CellularOncogenesDiscoveredbytheUseofRetrovirus

Thetermoncogenewasintroducedinthemiddleofthe1960stodenotespecialpartsofthegeneticmaterialofcertainviruses.Itwasbelievedthatthispartofthegeneticmaterialcoulddirectthetransformationofanormalcellintoatumorcellundertheinfluenceofotherpartsoftheviralgeneticmaterial,alternativelyviachemicalorphysicaleffects.Thefavouritetheoryofthetimewasthatvirus-mediatedcell-to-celltransmittanceofoncogeneswastheoriginofallformsofcancer.Thisviewwaslaterproventobeincorrect.

當(dāng)前24頁，總共151頁。Theoriginaldiscoveryofanoncogenicviruswasmadein1916byPeytonRousworkingattheRockefellerInstituteinNewYork.FiftyyearslaterRousreceivedtheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine.Rousvirus,astheinfectiousagentlaterwasnamed,isamemberofalargevirusfamilynamedretroviruses.ThegeneticmaterialofthesevirusesisRNA(ribonucleicacid).ThisRNAcanbetranscribedintoDNA(deoxyribonucleicacid)byauniqueenzymeinthevirus,reversetranscriptase.The1975NobelPrizeinPhysiologyorMedicinewasawardedtoDavidBaltimore,RenatoDulbeccoandHawardTeminpartlyforthediscoveryofthisenzyme.ReversetranscriptionofthegeneticmaterialofthevirusintoDNAhastheimportantconsequencethatitcanbecomeintegratedintothechromosomalDNAinthecells.ItwasthroughinvestigationsofRousvirusthatthisyear'slaureatesMichaelBishopandHaroldVarmusin1975coulddemonstratethetrueoriginofoncogenes.TheyusedonevariantofRousviruswhichcontainedanoncogenicgene(Figure1)andanothervariantwhichlackedthisgene.

當(dāng)前25頁，總共151頁。Byuseofthesevirusestheymanagedtoconstructanucleicacidprobewhichselectivelyidentifiedtheoncogene.ThisprobewasusedtosearchforthecorrespondinggeneticmaterialinDNAfromdifferentcells.Itwasthenfoundthatoncogene-likematerialcouldbedetectedindifferentspeciesthroughouttheanimalkingdom,infacteveninsimpleorganismscomprisingonlyafewcells.Furthermore,itwasshownthatthegenehadafixedpositioninthechromosomesofacertainspecies,andthatthegene,whenitconstitutedpartofthecellulargeneticmaterial,wasdividedintofragments(amosaicgene)(Figure1).

Figure1.Thedifferencebetweenanoncogeneinavirusandinacell.Inretrovirusescausingtumorsthereisaseparatesegmentoftransformingnucleicacidwhichhasbeenderivedfromacell.Thecellulargeneissplit(amosaicgene)whereastheoncogeneinthevirusiscontinuous.

當(dāng)前26頁，總共151頁。Thesefindingsledtotheremarkableconclusionthattheoncogeneinthevirusdidnotrepresentatrueviralgenebutacellulargenewhichthevirushadpickedupfarbackduringitsreplicationincellsandcarriedalong.Thiscellulargenewasfoundtohaveacentralfunctioninthecells.Itcontrolledtheirgrowthanddivision.

Throughthesestudiesoftheabnormal,i.e.thediseasedstate,itwaspossibletoelucidatecriticalnormalcellularfunctions-anotuncommonsituationinbiomedicalresearch.Theoriginaldiscoveryofacellularoncogeneledtoanintensivesearchforfurthersimilargenes.Theexplosivedevelopmentofthisfieldofresearchhasledtotheidentificationofmorethan40differentoncogeneswhichdirectdifferenteventsinthecomplexsignalsystemsthatregulatethegrowthanddivisionofcells.Changesinanyoneormoreoftheseoncogenesmayleadtocancer.

當(dāng)前27頁，總共151頁。BalancedCellularInteractions-ABiologicalWonder

Symmetricalandasymmetrical,multicellularstructuresdevelopfromthefertilizedovumbyaprocessofdifferentiationaboutwhichonlylimitedknowledgeisavailable.Inthefullydevelopedindividualcarefullybalancedconditionsprevail.Damageofanorganelicitssophisticatedrepairprocesseswhichleadtorestitutionoftheoriginalconditionoftheorgan.However,ifasinglecellescapesthenetworkofgrowthcontroltheresultmaybeanabnormallocalproliferationofcellsorintheworstcaseacancerimplyingthedisseminationofcellsrunningamok.

Thedevelopmentofacancerisacomplicatedprocessinvolvingseveralconsecutivechangesofthegeneticmaterial.Studiesofcellulargenes(proto-oncogenes)correspondingtotheviraloncogenes,hasstartedtoshedlightontheintricatesystemswhichcontrolnormalcellulargrowthanddivision.

當(dāng)前28頁，總共151頁。CellularOncogeneProductsConstituteLinksinSignalChainswhichRegulateGrowthandDivisionofCells

Theregulationofgrowthanddivisionofcellshasturnedouttobemuchmorecomplicatedthanoriginallybelieved.Cellularoncogeneproductswithdifferentpropertiesactindifferentpositionsofelaboratesignalsystems(Figure2).Inordertotransmitsignalsfromonecelltotheotherorfromonecelltoitselftherearegrowthfactors.Thesefactorsappearinthefluidssurroundingcells.Thereareexamplesofoncogeneproducts,teinsproducedinthecytoplasm,whichcanactasgrowthfactors.Thus,itwasfoundthattheproductofthesis1)genewascloselyrelatedtoapreviouslyidentifiedgrowthfactorPDGF(PlateletDerivedGrowthFactor).當(dāng)前29頁，總共151頁。Figure2.Oncogeneproductsarelinksinsignalchainsthatstretchfromthecellsurfacetothegeneticmaterialinthecellnucleus.Thischainiscomposedof(1)growthfactors,(2)growthfactorreceptors,(3)signaltransducingproteinsincellmembranes,(4)phosphokinasesinthecytoplasmand(5)proteinstransportedfromthecytoplasmintothenucleuswheretheybindtoDNA.Thelocalizationofdifferentoncogeneproducts(Sis,ErbB,Ras,Src,Myc)isschematicallyindicated.

當(dāng)前30頁，總共151頁。Inorderforagrowthfactortobeabletointeractwithacelltherehastobemembranestructures,receptors,towhichtheycanbind.Thereareseveraloncogeneproductswhichrepresentreceptorsinthecytoplasmicmembraneofthecells,e.g.ErbA,Fms,Kit.Thesereceptorshaveauniqueenzymaticactivity.Theyareso-calledkinaseswithacapacitytophosphorylate(=addaphosphategroup)theaminoacidtyrosine.Therearetwomoregroupsofoncogeneproductswithphosphokinaseactivity;firstlytyrosine/phospho-kinasewhichlackreceptorfunctionandislocatedattheinsideofthecytoplasmicmembrane,andsecondlyserine/threoninephosphokinasewhichisfoundinthecytoplasm.

Thus,oncogeneproductsfunctionaslinksinsignalchainsstretchingfromthesurfaceofthecelltothegeneticmaterialinthenucleus.Inthecytoplasmthereisonemoregroupofoncogeneproducts.ThesearecalledRasandarerelatedtoimportantcellularsignalfactorscalledG-proteins.

Finally,thereisalargenumberofoncogeneproductswhicharelocatedinthenucleusofthecell,i.e.Myc,Myb,Fos,ErbAandothers.TheseproductsdirectthetranscriptionofDNAintoRNAandthereforeplayacriticalroleintheselectionofproteinstobesynthesizedbythecell.

當(dāng)前31頁，總共151頁。Cancer-AComplex,BiologicalSequenceofEvents

Changesinthegeneticmaterialconstitutethebasisforthedevelopmentofallcancer.Generallythereareseveralconsecutivesuchchangeswhichinfluencedifferentstepsinthesignalchainsdescribedabove.Therefore,oneshouldàpriorinotexpecttofindonesinglecluetothemechanismoforiginofcancer.However,applicationoftheexpandingknowledgeintheoncogenefieldallowsustostartcomprehendingthedisharmonicorchestrationbehindabnormalcellulargrowth.

Itisconceptuallyincorrecttospeakabout"cancergenes".However,historicalcircumstancesexplainwhytheoncogeneterminologywasintroducedbeforeadesignationofthecorrespondingnormalcellulargeneswasproposed.Fromthepointofviewofcancertheimportantmatteristocompareoncogenesinnormalcellsandintumorcells.

當(dāng)前32頁，總共151頁。OncogenesasaCauseofCancer

Themajorityofoncogeneshavebeendiscoveredinexperimentalstudiesusingretroviruses.However,inafewcasesoncogeneswereidentifiedbytheuseofanalternativetechnique,i.e.geneticmaterialwasisolatedfromtumorcellsofnon-viraloriginandtransferred(transfected)toothercellsprapagatedinculture.ThecellsreceivingtheDNAchangedgrowthpattern,andfurthercharacterizationofthetransfectedgeneticmaterialrevealedthepresenceofoncogenes.

Twoprincipallydifferentformsofactivationofoncogenescanbedistinguished.Firstly,thenormalcellularoncogeneishyperactive,andsecondlytheoncogeneproductisalteredsothatitcannolongerberegulatedinanormalway.Thereareseveralexamplesofthesetypesofactivationofoncogenes.

Thediscoveryofoncogeneswasasmentionedoriginallymadebytheuseofretroviruses.Thisinfersthatgeneticcontrolelementsinthevirusitselfcanberesponsiblefortheabnormalexpressionoftheoncogene.However,inmanycasesitwasfoundthatalterationsofthetransferredoncogenecontributedtoitsaccentuatedexpression.

當(dāng)前33頁，總共151頁。Thereareretroviruseswhichlackoncogenesbutstillcaninducecancer.Thisisduetothefactthatthevirushasinserteditsgeneticmaterial(intheformofDNA)veryclosetoanormallyoccurringoncogeneinthegeneticmaterialofthecell.Thismayresultinanincreasedturn-overoftheoncogenewhichmayleadtoabnormalcellulargrowth.Thecorrespondingphenomenoncanalsooccurintheabsenceofretroviruses.Inthiscasethereisareorgani-zationofthegeneticmaterialinthecell.Suchareorganizationmayoccurwithinasinglechromosomeorbyexchangeofmaterialbetweenchromosomes.Repeatedcopyingofanormaloncogenecanleadtoitsamplificationinthechromosomeandconsequentlytoincreasedamountsoftheoncogeneproduct.Incertainbraintumors,glioblastomas,anamplifiederbB-genehasbeenfound,andacorrespondinglyincreasedneu-geneactivitywasshowninsomeformsofbreastcancer.

Thesameeffectcanbeseenwhenthereisareciprocalexchangeofsegmentsbetweenchromosomes(translocation).Thusthenormalmyc-geneonchromosome8hasbeentranslocatedtochromosome14inmanypatientswithBurkitt'slymphomas(Figure3).Theinsertionofthemyc-genecontainingchromosomesegmentissuchthatitbecomeslocatedclosetohyperactivegenesdirectingthesynthesisofantibodyprotein.Asa當(dāng)前34頁，總共151頁。consequencethemyc-genebecomesactivated.Chromosometranslocationsoccurinmanydifferenttumors.Chromosomeanalysiscanthereforebeofconsiderablevalueforlocalizationofgeneticchangesinthegenomecriticalfortumordevelopment.Figure3.ChromosometranslocationinBurkitt'slymphoma.Segmentshavebeenexchangedbetweenchromosomes8and14whichhasactivatedtheoncogenemyc.

當(dāng)前35頁，總共151頁。Oncogeneswithpointmutationshavebeenobservedinmanytumors.Thesemutationsmaycausealterationsintheaminoacidcompositionofthegeneproduct.Awell-knownexampleofsuchamodificationistheexchangeofaminoacid12fromglycinetovalineintherasgeneproductwhichhasbeenobservedinhumantumormaterial.Themutationmayalsobesomewhatmoreextensiveleadingtotheabsenceofpartoftheprotein(deletion).DifferentexamplesofmodifiedoncogenesinhumantumormaterialaregiveninTableI.當(dāng)前36頁，總共151頁。TheImportanceofVirusesforCancerinMan

Cancerisnotacontagiousdisease.However,infectiousagentslikevirusescancontributetotheoriginofcancer.Thus,itisbyuseofretrovirusesthatmostoncogeneswereidentified,thestartingmaterialsinsuchinvestigationsoftenbeinghighlyspecialized,experimentallyderivedtumors.Itseemslikelythatretrovirusesplayarelativelylimitedroleforthedevelopmentofcancerundernaturalconditions.TheonlyknownexampleinmaninwhicharetrovirusinfectioncontributestotheoriginofcanceristheHTLV-1associatedlymphomaswhichoccurinJapan.

However,thereareotherkindsofviruseswhichcancontributetothedevelop-mentoftumorsinman.AlltheseviruseshaveDNAastheirgeneticmaterial.Asexamplescanbementionedpapillome(wart)virusesandEpstein-Barrvirus,atypeofherpesvirus.Certaintypesofpapillomevirusesplayaroleforthedevelopmentofcervicalcancerinthegenitaltract,whileEpstein-BarrvirusisanimportantfactorforthedevelopmentofBurkitt'slymphomasinAfricaandnasopharyngealcancerinAsia.However,inallthesecasesfactorsinadditiontothevirusinfectionsarerequiredforthecancertodevelop.當(dāng)前37頁，總共151頁。（二）病毒癌基因和對應(yīng)原癌基因的比較原癌基因的限制性表達產(chǎn)物具有促進細胞生長、增殖、分化和發(fā)育等生理功能，屬于正常的調(diào)節(jié)基因。細胞原癌基因外顯子序列在進化上極為保守，被稱為持家基因（housekeepinggene），說明這類基因的表達產(chǎn)物在生命活動中是必需的。在受到某些化學(xué)、物理或生物性等因素作用下原癌基因因結(jié)構(gòu)、數(shù)量等改變而被激活后能使細胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化。當(dāng)前38頁，總共151頁。病毒癌基因和對應(yīng)原癌基因比較有序列的同源性和相似表達產(chǎn)物，但病毒癌基因經(jīng)過病毒自身改變修飾，和對應(yīng)的原癌基因比較，主要存在以下一些差別：1、病毒癌基因無內(nèi)含子,而原癌基因通常有內(nèi)含子或插入序列。2、病毒癌基因較原癌基因有較強的轉(zhuǎn)化細胞功能，其原因在于病毒癌基因與同源的原癌基因在外顯子序列中存在著微小的差別。當(dāng)前39頁，總共151頁。3、病毒癌基因常會出現(xiàn)堿基取代或堿基缺失等突變,而原癌基因則較少發(fā)現(xiàn)這類突變。4、病毒癌基因通常丟失了原癌基因兩端的某些調(diào)控序列，而在病毒高效啟動子作用下有較高的轉(zhuǎn)錄活性。當(dāng)前40頁，總共151頁。（三）癌基因的分類依據(jù)其基因結(jié)構(gòu)與功能特點可將大部分原癌基因歸于以下幾個家族:1、src家族:包括src、abl、fes、fgr、fps、fym、kck、lck、lyn、ros、tkl和yes等基因。Src是最早被發(fā)現(xiàn)的癌基因。其表達產(chǎn)物的氨基酸序列具有較高同源性和酪氨酸蛋白激酶活性以及同細胞膜結(jié)合的性質(zhì)，定位于胞膜內(nèi)側(cè)或跨膜分布。當(dāng)前41頁，總共151頁。2、ras家族:包括3類密切相關(guān)的成員,即H-ras、K-ras及N-ras。雖其核苷酸序列的同源性較少，但編碼蛋白質(zhì)的分子量均為21000,即p21。其表達產(chǎn)物多屬傳遞信號的小G蛋白，能結(jié)合GTP，有GTP酶活性，并參與細胞內(nèi)cAMP水平的調(diào)節(jié)。3、myc家族:包括c-myc、L-myc、N-myc、fos、ski等基因,其表達產(chǎn)物定位于細胞核內(nèi),為DNA結(jié)合蛋白類,或為轉(zhuǎn)錄調(diào)控中的反式作用因子,有直接的調(diào)節(jié)其他基因轉(zhuǎn)錄的作用。當(dāng)前42頁，總共151頁。4、sis家族:目前認為sis基因僅有一個成員。其表達產(chǎn)物與血小板源生長因子（plateletderivedgrowthfactor，PDGF）結(jié)構(gòu)相似，可促進間葉組織的細胞增殖。5、erb家族:包括erb-A、erb-B、fms、mas、trk等基因,其表達產(chǎn)物是生長因子和蛋白激酶類。6、myb家族:包括myb和myb-ets復(fù)合物等基因,其表達產(chǎn)物為核內(nèi)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，能與DNA結(jié)合。當(dāng)前43頁，總共151頁。

根據(jù)表達產(chǎn)物的功能和定位可將原癌基因分為以下幾類：1、蛋白激酶類：（1）跨膜生長因子受體包括erbB、fms、kit、neu（erb-2、HER-2）、ret、sea等基因。（2）膜結(jié)合的酪氨酸蛋白激酶包括src、abl、fes、fgr、fps、fym、kck、lck、lyn、ros、tkl和yes等基因。當(dāng)前44頁，總共151頁。（3）可溶性酪氨酸蛋白激酶包括met、trk等基因。（4）胞漿絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶包括raf（mil、mht）mos、cot、pl-1等基因。（5）非蛋白激酶受體包括mas、erb等基因。當(dāng)前45頁，總共151頁。2、信息傳遞蛋白類：（1）與膜結(jié)合的GTP結(jié)合蛋白包括H-ras、K-ras、N-ras等基因。（2）生長因子類包括sis、int-2等基因。（3）核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子包括c-myc、N-myc、L-myc、fos、jun等基因。當(dāng)前46頁，總共151頁。二、癌基因產(chǎn)物的功能原癌基因表達產(chǎn)物的主要生理功能是調(diào)節(jié)細胞的生長、增殖、分化，并在細胞內(nèi)信息傳遞過程中起到十分重要的作用，這些功能均與正常細胞的增殖密切相關(guān)。當(dāng)前47頁，總共151頁。(一)生長因子及其類似物以生長因子為例。細胞可自分泌（autocrine）生長因子(growthfactor,GF)，該生長因子又可促進細胞自身的增殖作用而發(fā)生轉(zhuǎn)化。在此過程中，有癌基因產(chǎn)物參與。當(dāng)前48頁，總共151頁。當(dāng)前49頁，總共151頁。（二）生長因子受體類某些原癌基因的表達產(chǎn)物為跨膜受體，主要有兩類：1、酪氨酸激酶類受體2、非酪氨酸激酶受體當(dāng)前50頁，總共151頁。當(dāng)前51頁，總共151頁。（三）胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白類當(dāng)胞外生長因子與膜受體結(jié)合后，通過胞內(nèi)一系列傳導(dǎo)體（transducer）將生長信號傳遞到胞內(nèi)、核內(nèi)，而引起一系列相關(guān)基因的表達而促進細胞增殖。某些癌基因編碼參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)激酶級聯(lián)反應(yīng)過程的信號傳遞蛋白，當(dāng)前52頁，總共151頁。當(dāng)前53頁，總共151頁。(四)核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子當(dāng)胞外生長信號傳入胞內(nèi)，最終將導(dǎo)致一系列有關(guān)基因的表達，這些基因的表達將由信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中所活化的轉(zhuǎn)錄因子決定，而部分轉(zhuǎn)錄因子亦可被活化為癌蛋白。某些癌基因的編碼與基因調(diào)控序列結(jié)合調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的反式作用因子，其表達產(chǎn)物定位于細胞核，在生長因子調(diào)控細胞增殖的過程中起重要的作用。當(dāng)前54頁，總共151頁。當(dāng)前55頁，總共151頁。三、原癌基因激活的機制當(dāng)前56頁，總共151頁。(一)原癌基因點突變原癌基因的表達產(chǎn)物多具有促進細胞增殖的功能，當(dāng)點突變發(fā)生后，（1）該蛋白質(zhì)的活性可能大大增強，對細胞增殖的刺激作用也增強；（2）可能使該蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性增加，導(dǎo)致其在胞內(nèi)的濃度增加，對增殖刺激的時間和強度也隨之增加；（3）可能會引起RNA的錯誤剪接（splicingsite）而改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。當(dāng)前57頁，總共151頁。正常細胞H-ras基因堿基序列ATGACGGAATATAAGCTGGTGGTGGTGGGCGCCGGCGGTGTG腫瘤H-ras堿基序列ATGACGGAATATAAGCTGGTGGTGGTGGGCGCCGTCGGTGTG正常細胞p21蛋白的氨基酸序列MetThrGluTyrLysLeuValValValGlyAlaGlyAlaVal腫瘤H-ras編碼p21MetThrGluTyrLysLeuValValValGlyAlaValAlaVal蛋白氨基酸序列

圖16-1.H-ras基因的點突變當(dāng)前58頁，總共151頁。

11114EctoTmCyto錯義（e.g.codon609）MEN2A/FMTC錯義（e.g.codon918）MEN2B無義缺失、框架移動Hirschsprung病錯義(e.g.codon620)Hirschsprung病及/或MEN2A

RETmutation綜合征當(dāng)前59頁，總共151頁。（二）原癌基因獲得啟動子與增強子某些不含v-onc的弱轉(zhuǎn)化逆轉(zhuǎn)錄病毒,而其前病毒含有強啟動子和增強子的長末端重復(fù)序列(longterminalrepeat,LTR)，若插入（insertion）到細胞癌基因鄰近位置,便會使該細胞癌基因過度表達，導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。

當(dāng)前60頁，總共151頁。當(dāng)前61頁，總共151頁。（三）原癌基因甲基化程度降低原癌基因DNA分子中的甲基化(methylation)對于保持其雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,阻抑基因的轉(zhuǎn)錄具有重要作用。當(dāng)前62頁，總共151頁。（四）原癌基因的擴增原癌基因通過某些機制在原染色體上復(fù)制出多個拷貝，導(dǎo)致表達產(chǎn)物異常增多而加速細胞增殖。當(dāng)前63頁，總共151頁。（五）原癌基因的易位或重排癌基因從所在染色體的正常位置上易位（trnaslocation）至另一染色體的某一位置上，使其調(diào)控環(huán)境發(fā)生改變，從相對靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)為激活狀態(tài)。當(dāng)前64頁，總共151頁。第二節(jié)抑癌基因當(dāng)前65頁，總共151頁。一、抑癌基因的概念抑癌基因，又稱腫瘤抑制基因，大多編碼與細胞周期調(diào)控有關(guān)的抑制蛋白，可調(diào)控正常細胞的生長。當(dāng)抑癌基因發(fā)生缺失或突變時，細胞不能表達或表達無活性的抑制蛋白，細胞增殖失控而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。與癌基因相比，它們的數(shù)量有限，說明比多樣化的癌基因具有更普遍的作用，在人類癌癥發(fā)生過程中具有至關(guān)重要的作用。當(dāng)前66頁，總共151頁。抑癌基因通常用2或3個字母來表示，有時也介入蛋白質(zhì)產(chǎn)物的大小?；虻牡鞍踪|(zhì)產(chǎn)物可用其相質(zhì)對分子量來表示，前面加p或與基因相同的代碼。如p53基因的命名是因其編碼序列所翻譯的蛋白的相對分子質(zhì)量約為53000，其基因產(chǎn)生p53蛋白。當(dāng)前67頁，總共151頁。表16-1常見抑癌基因的一些生物學(xué)特性基因染色體 基因產(chǎn)物及作用 主要相關(guān)腫瘤APC 5q21 可能編碼G蛋白 結(jié)腸癌BRCA1 17q21 含鋅指蛋白的轉(zhuǎn)錄因子 乳腺癌、卵巢癌DCC 18q21 p192,細胞粘附分子 結(jié)腸瘤erbA 17q21 T3受體，含鋅指結(jié)構(gòu) 急性非淋巴細胞白血病 的轉(zhuǎn)錄因子NF-1 17p12 GTP酶激活劑 神經(jīng)纖維瘤、嗜鉻細胞瘤、 雪旺氏細胞瘤、神經(jīng)纖維肉瘤P16 9p21 p16蛋白(CDK4、6抑制劑) 黑色素瘤等多種腫瘤P15 9q21 p16蛋白(CDK4、6抑制劑) 膠質(zhì)母細胞瘤P21 6q21 p21蛋白(CDK4、6抑制劑) 前列腺癌P53 17p13 p53（轉(zhuǎn)錄因子） 星狀細胞瘤、膠質(zhì)母細胞瘤、 結(jié)腸癌、小細胞肺癌、胃癌PTEN 10q23 細胞骨架蛋白和磷酸酯酶 膠質(zhì)母細胞瘤RB 13q14 p105（轉(zhuǎn)錄因子） 視網(wǎng)膜母細胞瘤、成骨肉瘤、胃癌、 小細胞肺癌、乳癌、結(jié)腸癌WT-1 11p13 含鋅指蛋白的轉(zhuǎn)錄因子 WT、橫紋肌肉瘤、肺癌、膀胱癌、 乳癌、肝母細胞瘤當(dāng)前68頁，總共151頁。抑癌基因根據(jù)其對細胞生長的作用,是否可逆性抑制細胞增殖、分化、和誘導(dǎo)凋亡等功能可分為以下兩類：1.抑癌基因產(chǎn)物與癌基因產(chǎn)物直接作用核內(nèi)(如P53、

Rb)，細胞漿(如NF1):不可逆性抑制細胞增殖，使細胞生長、分化終止，促進細胞凋亡。2.抑癌基因?qū)Π┗虮磉_的負調(diào)節(jié)作用,包括轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄后的調(diào)節(jié)(如WT1):可逆性抑制細胞增殖、生長。當(dāng)前69頁，總共151頁。二、重要的抑癌基因及其功能當(dāng)前70頁，總共151頁。(一)Rb基因人類Rb基因位于人13號染色體q14,全部序列約200kb,含27個外顯子,可轉(zhuǎn)錄出4.7kb的mRNA,該mRNA編碼相對分子量介于109000～113000被稱之為p105的蛋白質(zhì)，因首先在兒童視網(wǎng)母膜細胞瘤中發(fā)現(xiàn),故又稱為p105-RB基因，是第一個被分離到的抑癌基因。當(dāng)前71頁，總共151頁。Rb基因的作用機制：

Rb基因的失活主要與視網(wǎng)膜母細胞瘤的發(fā)生相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，在G0、G1期，低磷酸化型的p105Rb可與促進細胞分裂的轉(zhuǎn)錄因子E-2F結(jié)合形成復(fù)合物，從而阻止E-2F對某些基因啟動轉(zhuǎn)錄，其中包括了一些在細胞增殖過程中起主要作用的基因，如c-myc基因等。高磷酸化型的p105Rb則可促使其與E-2F轉(zhuǎn)錄因子分離，從而使其呈現(xiàn)活性，細胞即由G1期進入S期。當(dāng)前72頁，總共151頁。當(dāng)前73頁，總共151頁。當(dāng)前74頁，總共151頁。(二)p53基因1979年，發(fā)現(xiàn)53000的磷酸化蛋白。p53基因定位于17p13，含有11個外顯子，編碼蛋白質(zhì)為P53，是一種核內(nèi)磷酸化蛋白，與人類腫瘤相關(guān)性最高。野生型p53是抑癌基因，突變型起癌基因作用?？煞譃槿齻€結(jié)構(gòu)域：N端的酸性區(qū)、中段疏水核心區(qū)與C端的堿性區(qū)，分子中有一核定位信號。可與特異的DNA片段結(jié)合，其酸性區(qū)域具有許多轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的共同特征，并與寡聚體的形成有關(guān)。p53蛋白能以四聚體的形式與DNA結(jié)合，調(diào)節(jié)其它基因的表達。當(dāng)前75頁，總共151頁。當(dāng)前76頁，總共151頁。圖16－2

p53蛋白的結(jié)構(gòu)

當(dāng)前77頁，總共151頁。正常細胞中均含低水平的p53蛋白,其半壽期很短,僅10分鐘左右。野生型（wildtype）p53蛋白的生物學(xué)功能主要有：當(dāng)前78頁，總共151頁。1.抑制細胞周期p53蛋白可與p21基因特定序列結(jié)合促進p21基因的表達，而p21蛋白是細胞周期促進因子CDK的抑制劑，該蛋白可通過與CDK的結(jié)合而抑制CDK的激酶活性，從而使細胞周期停止在G1期。因此，p53蛋白在細胞內(nèi)通過促進p21基因的表達而抑制細胞周期。上述功能受其細胞內(nèi)含量及是否磷酸化的影響。在細胞有絲分裂后,p53蛋白的表達水平很低,到G1期時才開始升高,而到S期時由CDK激酶和酪氨酸激酶Ⅱ催化p53蛋白不同的部位發(fā)生磷酸化反應(yīng)而轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿峄?。p53磷酸化以后,其抑制DNA復(fù)制的作用增強。當(dāng)前79頁，總共151頁。2.抑制某些癌基因?qū)毎霓D(zhuǎn)化作用實驗表明野生型p53蛋白可有效抑制各種癌基因如c-myc、ras基因或腺病毒E1A對細胞的轉(zhuǎn)化作用。3.監(jiān)測細胞DNA損傷正常細胞在DNA損傷后，p53蛋白表達急劇上調(diào)，使細胞分裂停止于G1期，與復(fù)制因子A相互作用參與DNA復(fù)制，啟動細胞DNA修復(fù)系統(tǒng)。因此，在正常細胞中，p53蛋白通過監(jiān)測DNA損傷而保證細胞中遺傳物質(zhì)的忠實性和穩(wěn)定性，防止細胞的惡性轉(zhuǎn)化。當(dāng)前80頁，總共151頁。4.誘發(fā)細胞凋亡如細胞DNA修復(fù)失敗，p53蛋白可啟動程序性細胞死亡(programmedcelldeath,PCD)，或稱細胞凋亡的過程，誘導(dǎo)癌變細胞或有癌變傾向的DNA損傷細胞的死亡。當(dāng)前81頁，總共151頁。當(dāng)前82頁，總共151頁。p53直接作用于細胞周期IncreasedExpressionCellCycleArrestinG1ApoptosisDNARepairCelldivisionWUTANTp53LossofCellCycleArrestinG1GenomicInstabilityCelldivisionWithAccumulatedDNADAMAGEWILDTYPEp53增殖當(dāng)前83頁，總共151頁。p53p21CDK2p21CDK2CYCLINDCYCLINEDNASynthesisCelldivisionp21:CDKsINHIBITORBlockCDK/cyclinactiyityCellarrestatG1CDKs:CYCLINDEPENDENTKINASESp53WAF1p53基因作用于p21當(dāng)前84頁，總共151頁。(三)腎母細胞癌基因（WT1基因）人類WT1基因位于11號染色體p13上，已克隆的WT1是從遺傳性Wilms瘤中分離到的一種抑癌基因，其功能與腎細胞分化有關(guān)。WT1基因全長約50kb，其mRNA長約3kb，編碼含345個氨基酸殘基的蛋白。WT1基因的表達具有組織特異性，在胚胎腎上皮、胎兒睪丸和卵巢及一些造血細胞中表達，在成人腎中不表達。當(dāng)前85頁，總共151頁。WT1基因表達的蛋白產(chǎn)物與早期生長反應(yīng)因子(earlygrowthresponsefactor1,EGR-1)有相似的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域，并識別、結(jié)合同一DNA序列(5‘-CGCCCCGC-3’)。但EGR-1可激活下游基因轉(zhuǎn)錄，而WT1蛋白則作為轉(zhuǎn)錄抑制因子，阻抑細胞分裂增殖相關(guān)的基因轉(zhuǎn)錄，抑制細胞增殖。Wilms腫瘤細胞中，因WT1基因突變，變異的WT1基因編碼的蛋白質(zhì)失去了其阻抑轉(zhuǎn)錄的作用而成為引起細胞惡變。當(dāng)前86頁，總共151頁。三、癌基因、抑癌基因與腫癌的發(fā)生現(xiàn)普遍認為腫瘤的發(fā)生是一多因素、多階段、多步驟、累積漸進的過程。細胞癌變的多個基因協(xié)同假說被廣泛接受。該假說認為細胞癌變是多步驟、多重異常變化的復(fù)雜過程，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展的各階段，至少需要兩個或更多個不同的相關(guān)癌基因的異常激活和（或）抑癌基因的失活，才有可能引起細胞的癌變。當(dāng)前87頁，總共151頁。抑癌基因的失活常見的幾種途徑：①基因缺失或自身突變，不表達或表達產(chǎn)物失去活性；②表達蛋白質(zhì)的磷酸化狀態(tài)；③抑癌蛋白與癌蛋白相互作用，使活性相互抑制。當(dāng)前88頁，總共151頁。抑癌基因失活機制

Knudson’“兩次打擊”論1.二個等位基因中的一個缺失（LOH）

對癌易感的引起遺傳綜合癥的基因突變2.另一個等位基因突變?nèi)纾篟B-1化學(xué)致癌物、病毒等引起體細胞中的基因突變3.基因5’端CPG島胞嘧啶（C-5）高度甲基化，抑制抑癌基因的轉(zhuǎn)錄當(dāng)前89頁，總共151頁。mutMemutmutMeMeMeMeMutationMethylationFirsthitLOH

MethylationLOH

MethylationSecondhitSecondhitMutationMutationMethylationBialielic++++LOHmethylationLOHmethytaoon當(dāng)前90頁，總共151頁。（ERFearon和BVogelstein,1990年）結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展過程中的基因改變模式圖當(dāng)前91頁，總共151頁。第三節(jié)生長因子當(dāng)前92頁，總共151頁。一、概述一類由細胞分泌、具有調(diào)節(jié)細胞生長與分化作用，類似于激素的信號分子稱為細胞因子(cytokine)。其化學(xué)本質(zhì)是小分子蛋白質(zhì)或肽類，在細胞之間發(fā)揮傳遞信號的作用。生長因子（growthfactor）屬細胞因子，它通過質(zhì)膜(plasmamembrane)上的特異性受體，將信號傳遞至細胞內(nèi)，作用于與細胞增殖有關(guān)的基因，以影響細胞的生長或分化。當(dāng)前93頁，總共151頁。生長因子及其受體與細胞的生長、分化，免疫調(diào)節(jié)(immunoloregulation)，腫瘤細胞的長生、消亡，創(chuàng)傷的愈合等多種生理過程、病理狀態(tài)密切相關(guān)，因此受到廣泛關(guān)注和研究。當(dāng)前94頁，總共151頁。StanleyCohen和R.LeviMontolcin因?qū)ι窠?jīng)生長因子（nervegrowthfactor，NGF）和EGF的杰出研究工作而獲得1986年貝爾醫(yī)學(xué)與生理學(xué)獎。當(dāng)前95頁，總共151頁。TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1986

Growthfactor當(dāng)前96頁，總共151頁。StanleyCohenUSAVanderbiltUniversitySchoolofMedicineNashiville,TN,USAB:1922當(dāng)前97頁，總共151頁。RitaLevi-MontalciniItalyandUSAInstituteofCellBiologyoftheC.N.R.B:1909(inTurin,Italy)當(dāng)前98頁，總共151頁。PressRelease:The1986NobelPrizeinPhysiologyorMedicineNOBELF?RSAMLINGENKAROLINSKAINSTITUTET

THENOBELASSEMBLYATTHEKAROLINSKAINSTITUTE13October1986

TheNobelAssemblyatKarlinskaInstitutedecidedtoawardtheNobelPrizeinPhysiol