《細(xì)胞生物學(xué)》-細(xì)胞12章 細(xì)胞增殖調(diào)控與癌細(xì)胞

Chapter12

Cellproliferation,regulationandcancercell

細(xì)胞增殖是通過(guò)嚴(yán)格調(diào)控的細(xì)胞周期來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在細(xì)胞周期的不同階段有一系列檢查點(diǎn)對(duì)該過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控。

不然，不受約束而生成的細(xì)胞將被機(jī)體免疫系統(tǒng)所清除，或者癌變，轉(zhuǎn)化為癌細(xì)胞。癌細(xì)胞不僅表現(xiàn)出增殖失控，同時(shí)還具有浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移的特征，最終導(dǎo)致個(gè)體的死亡。

第一節(jié)細(xì)胞增殖調(diào)控一、細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)的主要作用二、細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)(checkpoint)三、MPF四、Cyclin-Cdk復(fù)合物的多樣性及細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)五、細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的阻遏(細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的負(fù)調(diào)控)一、細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)的主要作用在適當(dāng)時(shí)候激活細(xì)胞周期各個(gè)時(shí)相的相關(guān)酶和蛋白,確保細(xì)胞周期向下一個(gè)階段進(jìn)行，然后以某種方式失活(正調(diào)控)。當(dāng)細(xì)胞周期中出現(xiàn)異常時(shí)，細(xì)胞會(huì)啟動(dòng)一系列的負(fù)調(diào)控機(jī)制，使細(xì)胞停滯在某個(gè)特定的時(shí)期，這種調(diào)節(jié)機(jī)制可確保每一時(shí)相事件的全部完成。外界環(huán)境因子(如多細(xì)胞生物對(duì)增殖信號(hào)的反應(yīng))通過(guò)酪氨酸蛋白激酶受體偶聯(lián)的信號(hào)通路完成信號(hào)向細(xì)胞內(nèi)的傳遞。二、細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)(checkpoint)（一）概念檢驗(yàn)點(diǎn)（checkpoint）：在細(xì)胞周期中，決定細(xì)胞周期能否繼續(xù)向前運(yùn)轉(zhuǎn)的某一特定時(shí)期，稱(chēng)為檢驗(yàn)點(diǎn)。細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)：是細(xì)胞周期調(diào)控的一種機(jī)制,主要是確保周期每一時(shí)相事件的有序、全部完成并與外界環(huán)境因素相聯(lián)系（二）細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)及其作用G1/S檢驗(yàn)點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)DNA的復(fù)制S期檢驗(yàn)點(diǎn)：檢驗(yàn)DNA復(fù)制是否完畢G2/M檢驗(yàn)點(diǎn)：檢驗(yàn)細(xì)胞環(huán)境因素是否合適，DNA是否完全復(fù)制，能否開(kāi)始分裂中-后期檢驗(yàn)點(diǎn)：檢驗(yàn)染色體是否都與紡錘體相連G1期檢驗(yàn)點(diǎn)：酵母——Start；動(dòng)物細(xì)胞——RestrictionPoint本質(zhì)：周期性活化的蛋白激酶三、MPF(Maturation-promotingfactor)卵細(xì)胞成熟促進(jìn)因子(maturationpromotingfactor，MPF）,

又稱(chēng)細(xì)胞有絲分裂促進(jìn)因子(Mitosis-promotingfactor),

早期稱(chēng)為M期促進(jìn)因子(M-phasepromotingfactor,MPF)，

是指M期細(xì)胞中存在的促進(jìn)細(xì)胞分裂的因子作用：促使細(xì)胞從G2期進(jìn)入M期

㈠MPF的發(fā)現(xiàn)及其生化實(shí)質(zhì)

1.細(xì)胞融合與PCC(Prematurechromosomalcondense)1970，Johnson和Rao

，在Nature發(fā)表文章，將HeLa細(xì)胞同步化在M期，然后將M期的HeLa細(xì)胞在滅活的仙臺(tái)病毒介導(dǎo)下和袋鼠的腎細(xì)胞間期不同時(shí)期（G1,S,G2）的細(xì)胞分別融合，在光學(xué)顯微鏡下觀察其形態(tài)變化；發(fā)現(xiàn)G1期的染色體提前凝聚了。PCC：即早熟染色體凝縮，主要是指與M期細(xì)胞融合的間期細(xì)胞（G1、S和G2）發(fā)生的形態(tài)各異的染色體凝縮。不同時(shí)相的間期細(xì)胞與M期細(xì)胞融合，產(chǎn)生的PCC形態(tài)各異：

G1期PCC為細(xì)單線狀（因DNA未復(fù)制），

S期PCC為粉末狀（因DNA由多個(gè)部位開(kāi)始復(fù)制），

G2期PCC為雙線染色體狀（說(shuō)明DNA復(fù)制已完成），這樣的形態(tài)變化可能與DNA復(fù)制狀態(tài)有關(guān)。結(jié)論：既然M期細(xì)胞可以誘導(dǎo)PCC，提示在M期細(xì)胞中可能存在一種誘導(dǎo)染色體凝集的因子，稱(chēng)為細(xì)胞有絲分裂促進(jìn)因子。

M期細(xì)胞與G1（A）、S（B）和G2（C）期細(xì)胞融合誘導(dǎo)早熟染色體凝縮（PCC）2.爪蟾卵子成熟過(guò)程

1971,Y.Masui和C.L.Markert

用非洲爪蟾來(lái)做實(shí)驗(yàn)（卵母細(xì)胞體積大、肉眼可見(jiàn)，數(shù)量多

）生發(fā)泡（germinalvesicle,GV）G2期的細(xì)胞核非常大，很明顯；因?yàn)樵贕2期要合成大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)pr；此時(shí)這個(gè)體積很大的細(xì)胞核，稱(chēng)為生發(fā)泡

此實(shí)驗(yàn)表明：激素（孕酮）誘導(dǎo)卵母細(xì)胞成熟；

3.MPF的發(fā)現(xiàn)

把成熟卵母細(xì)胞（M期）的細(xì)胞質(zhì)注射到間期卵母細(xì)胞里，人為地沒(méi)有激素的作用下，看其生發(fā)泡是否會(huì)破裂，結(jié)果發(fā)現(xiàn)生發(fā)泡破裂（GVbrokendown）（實(shí)質(zhì)是核被膜的破裂），細(xì)胞順利從G2期進(jìn)入M期。如果將間期細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)注射進(jìn)入間期細(xì)胞，則生發(fā)泡不會(huì)破裂；結(jié)果與分析：在成熟的卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中，必然有一種物質(zhì)，可以誘導(dǎo)卵母細(xì)胞成熟，將這種物質(zhì)稱(chēng)作促成熟因子，即MPF.另外發(fā)現(xiàn)，在孕酮的作用下，細(xì)胞仍然能夠順利從G2期進(jìn)入M期；在這個(gè)過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)孕酮刺激后，G2期的細(xì)胞有蛋白質(zhì)的合成，如果此時(shí)用蛋白質(zhì)抑制劑抑制這個(gè)合成過(guò)程，即使用孕酮刺激，細(xì)胞也不會(huì)進(jìn)入M期；

這個(gè)結(jié)果提示：這個(gè)MPF很可能是一種蛋白質(zhì)。MPF活性與細(xì)胞周期之間的有一定的關(guān)系

4.PaulNurse(保羅諾斯1949~)foundcdc2

Inthemid-1970s，利用裂殖酵母，獲得的溫度敏感型突變株:wee1,wee2

celldivisioncycle2(CDC2)：細(xì)胞分裂周期2基因

cdc2encodesaproteinkinasewith34KDwhoseactivityisrequiredforcellstoenterMphase(p34cdc2)5.LeeHartwell（李哈特韋爾1939~）foundcdc28

In1982，在芽殖酵母中有一個(gè)基因是cdc28，也與細(xì)胞增殖有關(guān)系，也能讓酵母細(xì)胞從G2期進(jìn)入M期，與cdc2是同源的，也是促進(jìn)細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)激酶。6.TimHunt（蒂姆亨特1943~）foundcyclinin1983

用海膽卵細(xì)胞為材料，受精以后，用35S標(biāo)記的一個(gè)氨基酸作為蛋白質(zhì)合成的前體，與海膽的受精卵孵育，不同時(shí)間點(diǎn)取樣，電泳，進(jìn)行放射性顯影，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，原來(lái)有些亮度較強(qiáng)的帶，在某些時(shí)間點(diǎn)變?nèi)趿?，說(shuō)明卵裂過(guò)程中的蛋白質(zhì)是周期性的出現(xiàn)與消失，因此就稱(chēng)這種蛋白為周期蛋白（cyclin）WhenthegelwasdevelopedonFriday23July1982,Ifoundthatthestrongestbandearlyonsuddenlygotverymuchweakerataboutthetimewhentheeggswereabouttodivideintwo.Thiswasastunning,startingdiscovery.”7.Whatistherelationshipbetweencyclinsorcdc2andMPF?1988，JamesMaller實(shí)驗(yàn)室的Lohka等人以非洲爪蟾卵細(xì)胞為材料，分離純化MPF，發(fā)現(xiàn)MPF是一個(gè)復(fù)合體，有兩個(gè)蛋白質(zhì)組成，一個(gè)亞基是32kD，另一個(gè)亞基是45kD，還發(fā)現(xiàn)MPF具有蛋白激酶活性。

后來(lái)，用cdc2抗體，能夠與cdc2結(jié)合在一起，當(dāng)與MPF孵育后，發(fā)現(xiàn)cdc2抗體也能與32kD的亞基結(jié)合在一起，說(shuō)明cdc2與32KD的亞基是同源物；用同樣的方法，也驗(yàn)證了cyclinB與45KD的亞基是同源物；結(jié)果分析：MPF是一個(gè)二聚體，其中一個(gè)催化亞基是激酶，另一個(gè)調(diào)節(jié)亞基是周期蛋白cyclin：周期蛋白，是細(xì)胞周期引擎的正調(diào)控因子，與細(xì)胞周期蛋白依賴(lài)性激酶結(jié)合調(diào)節(jié)其活性。MPF是一種使多種底物蛋白磷酸化的蛋白激酶；由M期Cyclin-Cdk(Cyclin-dependentproteinkinase)形成的復(fù)合物。MPF=(CDK1=p34cdc2)+cyclinBp34cdc2激酶的發(fā)現(xiàn)及其與MPF的關(guān)系（已知）非洲爪蟾卵：MPF＝p32＋p45；MPF是激酶裂殖酵母：cdc2（基因）→p34cdc2（蛋白）p34cdc2激酶→調(diào)控G2/M轉(zhuǎn)換；p34cdc2

＋p56cdc13。cdc即細(xì)胞分裂周期之縮寫(xiě)。芽殖酵母：cdc28（基因）→p34cdc28（蛋白）p34cdc28激酶→調(diào)控G1/S和G2/M轉(zhuǎn)換；p34cdc28≈p34cdc2（同源物）。

p34cdc2≈p32（同源物）。海膽卵：含量隨細(xì)胞周期進(jìn)程變化而變化的蛋白質(zhì)即周期蛋白（cyclin），cyclinB是MPF的另一種主要成分；cyclinB≈p56cdc13（同源物）。結(jié)論：MPF＝催化亞基單位（CDK）＋調(diào)節(jié)亞單位（Cyclin）。CDK為周期蛋白（cyclin）依賴(lài)性蛋白激酶㈡MitoticCyclin-Cdk

復(fù)合物的活化與功能

1.活化①隨Cyclin

濃度變化而變化；

②激酶與磷酸酶的調(diào)節(jié)，活化的MPF可使更多的MPF活化

形成一個(gè)非常精密的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)；MPF在G2期大多數(shù)時(shí)候是沒(méi)有活性的，發(fā)揮活性或活性最大是細(xì)胞進(jìn)入M期；精細(xì)調(diào)控使得細(xì)胞對(duì)內(nèi)外環(huán)境的適應(yīng)性更有好處，對(duì)生命活動(dòng)的正常進(jìn)行更有好處

兩種激酶：一個(gè)是CDK活化激酶（CAK），另一個(gè)是CDK抑制性的激酶磷酸酶（CDC25家族:CDC25a,b,c）CAK=CDK1-ActivitingKinasecdc2激酶沒(méi)有活性，與cyclin結(jié)合后，在CAK（161）與wee1(抑制性的激酶)（14,15）作用下，使得cdc2激酶的蘇氨酸的14,161位，酪氨酸的15位帶上磷酸基團(tuán)后，仍然沒(méi)有活性；在cdc25作用下，將14,15位的磷酸基團(tuán)水解掉，就生成一個(gè)有活性的MPFcdc25活化MPF以后，MPF可使更多的cdc25去活化MPF，這是一個(gè)正反饋調(diào)控過(guò)程2.FunctionsofMPF啟動(dòng)細(xì)胞從G2期進(jìn)入M期的相關(guān)事件

活化的M-Cdk

⑴誘導(dǎo)紡錘體裝配

⑵觸發(fā)染色體的凝聚；

⑶核被膜解體；

⑷細(xì)胞骨架重排；

⑸高爾基、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)重新組織；理解需把握以下三點(diǎn)：

⑴所有過(guò)程都與M-Cdk磷酸化相應(yīng)的靶蛋白有關(guān)系；

⑵M-Cdk不是單獨(dú)作用，Polo樣激酶和Aurora激酶也對(duì)早期的有絲分裂有貢獻(xiàn)；

⑶Polo樣激酶和Aurora激酶的活化要依賴(lài)M-Cdk的；3Howtocontroltheseparationofchromosomes?進(jìn)入M期后，涉及到粘連素的降解以及如何知道微管與染色體的動(dòng)粒都相連了？為什么APC能啟動(dòng)中期向后期的轉(zhuǎn)換？APC/C(anaphase-promotingcomplex)后期促進(jìn)復(fù)合體；

cohesin粘連素；separase分離素；Secruin封閉素;Ubiquitin泛素

沒(méi)有結(jié)合微管的染色體會(huì)阻止姐妹染色單體的分離；即：它會(huì)募集Mad2與Cdc20結(jié)合而抑制APC的活性，cohesin不能降解，姐妹染色單體不能分離；

Mad2proteinsonunattachedkinetochores,JCB1998(mammaliancell,stainingwithanti-Mad2)4M-cyclininactivion

即細(xì)胞進(jìn)入M期后，涉及到MPF活性的關(guān)閉問(wèn)題。通過(guò)cdc20-APC結(jié)合，APC活化，在E1和E2的幫助下，將多聚泛素鏈連接到cyclin上，則cyclin被降解。則cyclin

沒(méi)活性了，細(xì)胞就退出分裂期。如果這些檢驗(yàn)點(diǎn)發(fā)生問(wèn)題，導(dǎo)致中期向后期提前，可能一個(gè)染色體的動(dòng)粒還沒(méi)連接到微管上，就向后期轉(zhuǎn)換，則一個(gè)細(xì)胞染色體多，另一個(gè)細(xì)胞染色體少，導(dǎo)致人的21號(hào)染色體多了一條，則導(dǎo)致先天愚型兒童，智商很低，大概只有20～30；但是極個(gè)別情況下，21三體對(duì)音樂(lè)、繪畫(huà)有天賦。（1/700，發(fā)病概率）5G1checkpointAsimplifiedmodelofonewaythatmitogensstimulatecelldivisionRb是一種腫瘤抑制蛋白，抑制細(xì)胞增殖；E2F是一種轉(zhuǎn)錄因子；如果Rb突變，則細(xì)胞增殖不受調(diào)控，細(xì)胞發(fā)生癌變;例如兒童視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤：視網(wǎng)膜在眼底感光，是一個(gè)高度分化的細(xì)胞，如果其中的Rb蛋白突變，則視網(wǎng)膜大量增殖，不感光了，就會(huì)失明，如果不做手術(shù)，會(huì)從眼睛里長(zhǎng)出來(lái)6Thediversityofcyclin-Cdkcomplex.G1-cyclins:促使細(xì)胞通過(guò)G1checkpointG1/S-cyclins:在G1末結(jié)合Cdks促使細(xì)胞DNA復(fù)制S-cyclins:結(jié)合S-Cdk啟動(dòng)DNA復(fù)制M-cyclins:促使細(xì)胞進(jìn)入mitosis.7inhibitionofcellcycleprogress細(xì)胞至少可通過(guò)兩種機(jī)制阻止細(xì)胞周期的運(yùn)轉(zhuǎn)

⑴Bindingofcdkinhibitorproteins(CKIs/CDIs)⑵TurnoffcyclinandCdkgeneexpression.DNAdamageandp53P53:Guardianofthegenome

IftheDNAdamagecannotrepaired,p53activatesthetranscriptionofgenesthattriggercelldeathviaapoptosis

四、Cyclin-Cdk復(fù)合物的多樣性及細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)

㈠Cyclin-Cdk

復(fù)合物的多樣性；Cyclin-Cdk——調(diào)控細(xì)胞周期的引擎：不同的周期蛋白與不同的CDK結(jié)合，構(gòu)成不同的Cyclin-Cdk；不同的Cyclin-Cdk

在不同的時(shí)相表現(xiàn)活性，影響不同的下游事件。㈡G1Cyclin-Cdk

復(fù)合物對(duì)Rb

蛋白磷酸化而調(diào)控G1檢驗(yàn)點(diǎn)；㈢MitoticCyclin-Cdk

復(fù)合物激活A(yù)naphasePromotingComplex(APC)，調(diào)控紡錘體裝配檢驗(yàn)點(diǎn)；1.APC介導(dǎo)選擇性降解的靶蛋白與Ubiquitin結(jié)合（通過(guò)泛素依賴(lài)性途徑降解）2.APC主要介導(dǎo)兩類(lèi)蛋白降解:AnaphaseInhibitors和MitoticCyclin。前者維持姐妹染色單體粘連，抑制后期啟動(dòng)；后者的降解意味著有絲分裂即將結(jié)束，即染色體開(kāi)始去凝集，核膜重建。3.Cdc20和Mad2蛋白位于動(dòng)粒上，在染色體結(jié)合有絲分裂紡錘體前將不能從動(dòng)粒上釋放，由于Mad2與Cdc20結(jié)合而抑制APC的活性。故只有所有染色體都與紡錘體結(jié)合后，APC才具活性，才能啟動(dòng)細(xì)胞向后期轉(zhuǎn)換。㈣周期細(xì)胞M-Cyclin

的調(diào)控㈤細(xì)胞周期調(diào)控模型總結(jié)

五、細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的阻遏

(細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的負(fù)調(diào)控)㈠細(xì)胞至少可通過(guò)兩種不同機(jī)制阻遏細(xì)胞周期的運(yùn)轉(zhuǎn)：Cdk

抑制蛋白(CDI)阻止Cyclin-Cdk

復(fù)合物的裝配或活性；周期調(diào)控系統(tǒng)組分停止合成。㈡CDI包括CIP/KIP家族和INK4家族，其作用是抑制Cyclin-Cdk

復(fù)合物的裝配或活性，而將細(xì)胞阻止在不同的檢驗(yàn)點(diǎn)。如DNA受損后，細(xì)胞將停留于G1Checkpoint讓DNA修復(fù)或者凋亡。㈢周期調(diào)控系統(tǒng)組分停止合成，如G0細(xì)胞，大部分Cyclin和Cdk都消失，這在多細(xì)胞生物尤其明顯。它分化直至最后死亡就這樣看似平淡卻譜寫(xiě)出華麗的生命篇章可后來(lái)它變了模樣滋生出邪惡的力量瘋狂生長(zhǎng)游走體內(nèi)判經(jīng)逆道它就是癌細(xì)胞給人帶來(lái)痛楚讓人對(duì)生命做出新的思考但科技總是給人帶來(lái)信心和希望如果說(shuō)癌細(xì)胞是叛道的狂徒那么干細(xì)胞就是備受期待的救世主它恪盡職守化成抵御病菌的長(zhǎng)墻它迎難而上修補(bǔ)受損的五臟六腑它雖變化千萬(wàn)但也從未遺忘自己原有的模樣是一方混沌是一襲白裳是你我溯源的終場(chǎng)第二節(jié)癌細(xì)胞

癌癥是一種嚴(yán)重威脅人類(lèi)生命安全的疾病。動(dòng)物體內(nèi)細(xì)胞分裂調(diào)節(jié)失控而無(wú)限增殖的細(xì)胞稱(chēng)為腫瘤細(xì)胞(tumorcell)。－良性腫瘤：生長(zhǎng)緩慢，與周?chē)M織邊界明顯。－惡性腫瘤：癌癥(cancer)，生長(zhǎng)快、具有遷移性。單一細(xì)胞癌變就會(huì)形成癌癥。一．癌細(xì)胞的基本特征◆癌細(xì)胞有三個(gè)顯著的基本特征即：不死性，遷移性和失去接觸抑制。不死性，遷移性，失去接觸抑制，生長(zhǎng)信號(hào)的自給自足，對(duì)程序性細(xì)胞死亡的逃逸，增長(zhǎng)血管的能力。最新研究表明，腫瘤還具備第七種特征：腫瘤相關(guān)性炎癥。如何判別？癌細(xì)胞還有許多不同于正常細(xì)胞的形態(tài)特征和生理、生化特征。1、癌細(xì)胞的形態(tài)特征

癌細(xì)胞大小形態(tài)不一，通常比它的源細(xì)胞體積要大，核質(zhì)比顯著高于正常細(xì)胞。

出現(xiàn)巨核、雙核或多核現(xiàn)象。核內(nèi)染色體呈非整倍態(tài)（aneuploidy），某些染色體缺失，而有些染色體數(shù)目增加。線粒體表現(xiàn)為不同的多型性、腫脹、增生。

細(xì)胞骨架紊亂，某些成分減少，骨架組裝不正常。細(xì)胞表面特征改變，產(chǎn)生腫瘤相關(guān)抗原（tumorassociatedantigen）染色體非整倍性2、癌細(xì)胞的生理、生化特征1）細(xì)胞周期失控，生長(zhǎng)和分裂失控；－具有無(wú)限增殖能力，成為“永生”細(xì)胞。2）具有擴(kuò)散性（遷移性）；癌細(xì)胞的細(xì)胞間粘著性下降，具有浸潤(rùn)性和擴(kuò)散性，這是癌細(xì)胞區(qū)別于良性腫瘤細(xì)胞的主要特征。

在分化程度上癌細(xì)胞低于良性腫瘤細(xì)胞(一定程度的去分化)，且失去了許多原組織細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能。擴(kuò)散性癌細(xì)胞的擴(kuò)散3）細(xì)胞間相互作用改變；識(shí)別改變；表達(dá)水解酶類(lèi)；產(chǎn)生新的表面抗原。4）表達(dá)譜改變或蛋白活性改變；往往有胚胎細(xì)胞蛋白表達(dá)，胎兒甲種球蛋白（甲胎蛋白）是胎兒所特有的。但在肝癌細(xì)胞中表達(dá)，因此可做肝癌早期鑒定的標(biāo)志特征。端粒酶活性升高；纖連蛋白減少；蛋白質(zhì)合成及分解代謝都增強(qiáng)，5）體外培養(yǎng)的惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞特征；惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞同癌細(xì)胞一樣具有無(wú)限增殖的潛能；在體外培養(yǎng)時(shí)貼壁性下降；失去接觸抑制；培養(yǎng)時(shí)對(duì)血清依賴(lài)性降低；當(dāng)將惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞注入易感動(dòng)物體內(nèi)，往往會(huì)形成腫瘤。體外培養(yǎng)的惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞二、癌基因與抑癌基因——腫瘤形成的內(nèi)因涉及到兩大類(lèi)與細(xì)胞增殖相關(guān)的基因的突變：●促進(jìn)細(xì)胞增殖相關(guān)基因突變：原癌基因(proto-oncogene)突變形成癌基因(oncogene)●抑制細(xì)胞增殖相關(guān)基因突變：腫瘤抑制基因(tumor-suppressorgene)，抑癌基因細(xì)胞癌變是基因突變累積和自然選擇的結(jié)果，所以患者多為年長(zhǎng)者。原癌基因與腫瘤抑制基因產(chǎn)物協(xié)調(diào)作用，避免細(xì)胞癌變1、癌基因(oncogenes)癌基因oncogenes,onc

：可引起細(xì)胞癌變的基因，是調(diào)控細(xì)胞增殖、分裂和生長(zhǎng)的正?；颍ㄔ┗颍┑耐蛔冃问?。原癌基因proto-oncogenes：細(xì)胞中調(diào)控細(xì)胞增殖、分裂和生長(zhǎng)的一類(lèi)正?；颍ù龠M(jìn)因子），當(dāng)其突變會(huì)促進(jìn)癌癥的發(fā)生（即變成癌基因）。癌基因按其來(lái)源可分為兩類(lèi)：－細(xì)胞癌基因(原癌基因突變而來(lái)):c-onc;－病毒癌基因(致腫瘤病毒中攜帶):v-onc

。研究歷史早在1911年Rous發(fā)現(xiàn)雞肉瘤無(wú)細(xì)胞濾液能引起雞產(chǎn)生新的肉瘤，幾十年后，他證實(shí)了病原體為勞氏肉瘤病毒（Rous’ssarcomavirus,RSV），為此獲得1966年的諾貝爾獎(jiǎng)（是年Rous已87歲）。1970年Temin和Batimore證實(shí)RSV是反轉(zhuǎn)錄病毒，獲1975年諾貝爾獎(jiǎng)。1970sH.Varmus和J.M.Bishop發(fā)現(xiàn)RSV中的致瘤基因是src，編碼一種胞質(zhì)酪氨酸激酶，參與細(xì)胞增殖相關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。用src的cDNA（complementaryDNA）和其他基因組DNA雜交，發(fā)現(xiàn)src的同源物普遍存在于動(dòng)物細(xì)胞（如雞、鴨、果蠅）。原來(lái)src編碼一種胞質(zhì)酪氨酸激酶，參與細(xì)胞增殖相關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，是細(xì)胞的正常組分。一些原癌基因的功能原癌基因功能相關(guān)腫瘤sis生長(zhǎng)因子Erwing網(wǎng)瘤erb-BRTK，EGF受體星形細(xì)胞瘤、乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃癌、唾腺癌fmsRTK，CSF-1受體髓性白血病rasG-蛋白肺癌、結(jié)腸癌、膀胱癌、直腸癌src非RTK羅氏肉瘤Abl-1非RTK

慢性髓性白血病rafMAPKKK

腮腺腫瘤vav信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)連接蛋白白血病myc轉(zhuǎn)錄因子Burkitt淋巴瘤、肺癌、早幼粒白血病myb轉(zhuǎn)錄因子結(jié)腸癌fos轉(zhuǎn)錄因子骨肉瘤jun轉(zhuǎn)錄因子erb-A轉(zhuǎn)錄因子急性非淋巴細(xì)胞白血病bcl-1cyclinD1B細(xì)胞淋巴瘤原癌基因的產(chǎn)物主要包括：①生長(zhǎng)因子，如sis；②生長(zhǎng)因子受體，如fms（受體酪氨酸激酶，CSF-1受體）、erbB（受體酪氨酸激酶，EGF受體）；③信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)組分，如src、ras、raf；④細(xì)胞周期蛋白，如cyclinD；⑤細(xì)胞凋亡調(diào)控因子，如bcl-2；⑥轉(zhuǎn)錄因子，如myc、fos、jun?？刂萍?xì)胞生長(zhǎng)和增殖，并與腫瘤發(fā)生相關(guān)的7類(lèi)蛋白原癌基因激活往往是顯性突變－－兩個(gè)等位基因中的一個(gè)激活即會(huì)致腫瘤。Rasoncogene:RetainbindGTPBcl-2oncogene:Preventapoptosis基因從寄主細(xì)胞轉(zhuǎn)移到病毒基因組能把原癌基因轉(zhuǎn)成致癌基因的遺傳變化

原癌基因激活的可能途徑2、抑癌基因(Tumor-suppressorgenes)◆抑癌基因是正常細(xì)胞增殖過(guò)程中的負(fù)調(diào)控因子，其產(chǎn)物抑制細(xì)胞增殖；促進(jìn)細(xì)胞分化；和抑制細(xì)胞遷移。

通常發(fā)生于功能喪失性突變(隱性突變)抑癌基因失活往往是隱性突變－－兩個(gè)等位基因都失活時(shí)才會(huì)致腫瘤一些抑癌基因的功能抑癌基因功能相關(guān)腫瘤Rb轉(zhuǎn)錄因子RB、成骨肉瘤、胃癌、SCLC、乳癌、結(jié)腸癌P53轉(zhuǎn)錄因子星狀細(xì)胞瘤、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、結(jié)腸癌、乳癌、成骨肉瘤、SCLC、胃癌、磷狀細(xì)胞肺癌WT負(fù)調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子WT、橫紋肌肉瘤、肺癌、膀胱癌、乳癌、肝母細(xì)胞瘤NF-1GAP，ras激活因子神經(jīng)纖維瘤、嗜鉻細(xì)胞瘤、雪旺氏細(xì)胞瘤、神經(jīng)纖維瘤DCC細(xì)胞粘附分子直腸癌P21CDK抑制因子前列腺癌P15CDK4、CDK6抑制因子成膠質(zhì)細(xì)胞瘤BRCA1DNA修復(fù)因子，與RAD51作用乳腺癌、卵巢癌BRCA2DNA修復(fù)因子，與RAD51作用乳腺癌、胰腺癌PTEN磷酯酶成膠質(zhì)細(xì)胞瘤抑癌基因的種類(lèi)①轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子（控制細(xì)胞周期或誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡）：如Rb、p53。Rb基因突變導(dǎo)致視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤形成；P53基因突變將導(dǎo)致細(xì)胞癌變或凋亡。②負(fù)調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子：如WT；③周期蛋白依賴(lài)性激酶抑制因子（CDKI），如p21；④rasGTP酶活化蛋白(GAP)：如NF-1；⑤DNA修復(fù)因子：如BRCA1、BRCA2；⑥磷酸脂酶：如PTEN；⑦細(xì)胞粘附分子：如DCC。抑癌基因充當(dāng)細(xì)胞的剎車(chē)

Rb基因突變導(dǎo)致視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤形成Rb作用機(jī)理：－其產(chǎn)物成視網(wǎng)膜瘤蛋白（pRb）是轉(zhuǎn)錄因子E2F的抑制因子；－G1期CDK激活后將pRb磷酸化，從而解除它對(duì)E2F的抑制；－相關(guān)基因表達(dá)，細(xì)胞周期由G1向S期運(yùn)轉(zhuǎn)。Rb基因－最早發(fā)現(xiàn)的抑癌基因P53基因突變將導(dǎo)致細(xì)胞癌變或凋亡p53作用機(jī)理：－p53基因產(chǎn)物（p53蛋白）在G1期檢查DNA損傷；－如有損傷，就暫停周期運(yùn)轉(zhuǎn)，待損傷DNA修復(fù)后繼續(xù)；－如修復(fù)失敗，P53蛋白引發(fā)細(xì)胞凋亡。p53與細(xì)胞DNA損傷細(xì)胞信號(hào)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及腫瘤發(fā)生相關(guān)的主要調(diào)控因子三、致癌因素——腫瘤形成的外因1、生物性因素2、物理因素3、化學(xué)致癌物1、生物性因素－腫瘤病毒：逆轉(zhuǎn)錄病毒、乙型肝炎病毒（HBV）、人乳頭瘤狀病毒（HPV）等－霉菌：目前已知有數(shù)十種霉菌毒素對(duì)動(dòng)物有致癌性。

如黃曲霉毒素（aflatoxin）,是一類(lèi)雜環(huán)化合物，其中黃曲霉毒素B1是已知最強(qiáng)的化學(xué)致癌物之一，可引起肝癌。2、物理因素－電離輻射；－紫外線，可引起細(xì)胞DNA斷裂、交聯(lián)和染色體畸變，抑制皮膚的免疫功能，誘發(fā)皮膚癌、基底細(xì)胞癌和黑色素瘤。3、化學(xué)致癌物①亞硝胺類(lèi)，能引起消化系統(tǒng)腫瘤；②多環(huán)芳香烴類(lèi)，如苯并芘。③芳香胺類(lèi)，如乙萘胺、誘發(fā)泌尿系統(tǒng)的癌癥；④烷化劑類(lèi)，如芥子氣、環(huán)磷酰胺等；⑤氨基偶氮類(lèi)，如奶油黃，可引起肝癌；⑥堿基類(lèi)似物，如5-溴尿嘧啶、5-氟尿嘧啶；⑦氯乙烯，與塑料工人的肝血管肉瘤有關(guān)。⑧元素，如鉻、鎳、砷。一系列相關(guān)基因突變導(dǎo)致結(jié)腸癌發(fā)生APC（adenomatosispolyposiscoli）：結(jié)腸腺瘤息肉DCC（deletedincolorectalcancer）：缺失性結(jié)直腸癌抑癌基因的隱性作用

造成突變純合體的2種機(jī)制四、腫瘤干細(xì)胞判斷依據(jù)腫瘤細(xì)胞異種移植實(shí)驗(yàn)——需要一定數(shù)量化療藥物不能徹底殺死腫瘤細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證明1977年分離白血病腫瘤干細(xì)胞（Cancerstemcell）既具有干細(xì)胞自我更新和無(wú)限增殖的特性，又失去分化能力和增殖失控制。腫瘤干細(xì)胞與腫瘤的發(fā)生機(jī)制模型五、癌癥能治療嗎？●傳統(tǒng)思路是手術(shù)、放療、化療●癌癥治療新方案

◆免疫治療(Immunotherapy) ◆基因治療(Genetherapy) ◆抑制癌癥促進(jìn)蛋白的活性

◆抑制腫瘤血管形成3.InhibitingtheformationofbloodvesselsAngiogenesis:Cancercells—growthfactors—endothelialcells—formnewvesselsDr.Folkman’sWar:Angiogenesisandthestruggletodefeatcancer

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