癌基因與癌課件

癌基因、抑癌基因與癌癥Oncogene,TumorsuppressorgeneandTumor癌基因與癌--主要內(nèi)容第一節(jié)腫瘤和腫瘤細(xì)胞第二節(jié)腫瘤病毒第三節(jié)癌基因第四節(jié)抑癌基因癌基因與癌--第一節(jié)腫瘤和腫瘤細(xì)胞高等生物的一個(gè)顯著特征就是它們具有一定的壽命，這種特征延伸到每一個(gè)機(jī)體的體細(xì)胞，因而它們的增殖和分裂受到嚴(yán)格的調(diào)控。一個(gè)明顯的例外是癌細(xì)胞，它們以變異體的形式出現(xiàn)，失去正常的生長調(diào)控。癌細(xì)胞能在不恰當(dāng)?shù)奈恢蒙L，或能無限制的增殖，這種特性對(duì)于產(chǎn)生了癌細(xì)胞的有機(jī)個(gè)體來說是致死的。癌基因與癌--

癌癥發(fā)生的基本模式是一個(gè)多階段的過程，它需要許多步驟。每一個(gè)步驟都是對(duì)前一步致癌作用的加強(qiáng)。癌基因與癌--Themulti-stepcarcinogenesismodelThedrivingforceistheaccumulationofmutationsintime,mostlystartingwithmutationsofthetumoursuppressorgeneAPC.OthermutationsmostlyaffecttheoncogeneK-rasandthetumoursuppressorgenep53aswellasgeneslyingonchromosome18,likeSMAD4orDCC.Asa

consequenceofthemutations,theepithelialcellslosetheirdifferentiation,whichisa

prerequisite,andexpressionofmalignantprogressionatthesametime.癌基因與癌--(1)永生化（immortalization），細(xì)胞無限增殖的特性，這和生長控制發(fā)生改變有關(guān)。

(2)轉(zhuǎn)化（transformation），失去了生長的正常抑制，例如不受生長因子的支配。

(3)轉(zhuǎn)移（metastasis），癌細(xì)胞具有侵襲正常組織的能力，可以從原來的組織轉(zhuǎn)移到其他的組織，在那建立新的克隆。腫瘤細(xì)胞的特點(diǎn)癌基因與癌--正常細(xì)胞有HayflicklimitTheHayflicklimitisthenumberoftimesanormalcellpopulationwilldividebeforeitstops,presumablybecausethetelomeresreachacriticallength.Hayflickdemonstratedthatapopulationofnormalhumancellsinacellculturedividebetween40and60times.Itthenentersasenescencephase.EachmitosisshortensthetelomeresontheDNAofthecell.

Telomereshorteninginhumanseventuallymakescelldivisionimpossible,anditcorrelateswithaging.Thismechanismappearstopreventgenomicinstabilityandthedevelopmentofcancer.癌基因與癌--正常細(xì)胞與癌細(xì)胞比較癌基因與癌--

原代培養(yǎng)細(xì)胞（血清依賴,接觸

抑制,有限壽命）

癌細(xì)胞體外細(xì)胞培養(yǎng)生長轉(zhuǎn)化過程

確立細(xì)胞系(永生化)

極限(大部分細(xì)胞死亡，少數(shù)存活)轉(zhuǎn)化(失去血清依賴、接觸抑制；形態(tài)改變、聚集，長成集落)轉(zhuǎn)移（癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移到別的組織，產(chǎn)生新的克?。┌┗蚺c癌--（1）黏附依賴性（Anchoragedependence）細(xì)胞附著在固體基質(zhì)或薄膜的表面。（2）血清（或生長因子）依賴性（serumorgrowthfactordependence）（3）密度依賴性抑制（Density-dependentinhibition）

(4）細(xì)胞骨架的改變（cytoskeletalorganization）。細(xì)胞是扁平的，而且延著附著基質(zhì)的表面沿伸。這些特性所帶來的結(jié)果使細(xì)胞只能單層貼壁生長。確立細(xì)胞系:癌基因與癌--外因：物理致癌因子（高能輻射）化學(xué)致癌因子（環(huán)狀化合物，亞硝酸等）生物致癌因子（腫瘤病毒，黃曲霉素）內(nèi)因：蛋白質(zhì)功能水平上的病毒活性，重要的生長調(diào)節(jié)基因的突變，如激素控制細(xì)胞生長的機(jī)制被破壞。癌癥的發(fā)生原因癌基因與癌--第二節(jié)腫瘤病毒細(xì)胞轉(zhuǎn)化可自發(fā)產(chǎn)生，也可由于化學(xué)制劑的作用而引起，更主要的是由于感染了腫瘤病毒而導(dǎo)致。自然界存在著各種各樣的腫瘤病毒，包括DNA病毒和RNA病毒，它們廣泛存在于禽類和各種動(dòng)物中。癌基因與癌--DNA腫瘤病毒DNA腫瘤病毒含有的癌基因能編碼病毒本身所需的蛋白。如:SV40的T抗原；HPV的E7抗原；腺病毒的E1A，E1B抗原。當(dāng)轉(zhuǎn)化發(fā)生時(shí)，相應(yīng)癌基因整合到宿主的基因組中，并且呈組成型表達(dá)。（癌基因的組成型表達(dá)產(chǎn)生了癌蛋白。）其產(chǎn)物癌蛋白可使腫瘤抑制因子失活。即減弱抗癌基因的功能。癌基因與癌--

一些DNA病毒感染宿主細(xì)胞后不發(fā)生裂解，而是潛伏在細(xì)胞中，并整合到宿主基因組中，表達(dá)病毒癌蛋白，引起宿主細(xì)胞轉(zhuǎn)化。如：多瘤病毒家族（SV40)，人乳頭瘤病毒家族，腺病毒家族。癌基因與癌--

DNA病毒通過合成病毒癌蛋白，引起細(xì)胞轉(zhuǎn)化。

許多新的腫瘤抑制基因是在病毒癌蛋白與宿主TSG蛋白相互作用的研究中被發(fā)現(xiàn)的。癌基因與癌--RNA反轉(zhuǎn)錄病毒RNA反轉(zhuǎn)錄腫瘤病毒分為急性和慢性兩種。慢性腫瘤病毒是野生型反轉(zhuǎn)錄病毒，不帶有癌基因。慢性腫瘤病毒是依賴LTR中的強(qiáng)啟動(dòng)子（增強(qiáng)子）作用細(xì)胞癌基因，誘發(fā)癌變。急性腫瘤病毒是缺陷型反轉(zhuǎn)錄病毒，在其基因組中帶有來源于動(dòng)物的癌基因(v-onc)。v-onc的功能和突變的原癌基因（pro-onc）相似。癌基因與癌--

癌基因被慢性腫瘤病毒激活

與急性轉(zhuǎn)化反轉(zhuǎn)錄病毒直接轉(zhuǎn)導(dǎo)一高活性病毒癌基因到宿主基因組中不同，慢性RNA腫瘤病毒通過整合到正常原癌基因附近，使其被病毒中長末端重復(fù)序列所激活。感染較長時(shí)間后病毒才啟動(dòng)腫瘤發(fā)生。

癌基因與癌--增加轉(zhuǎn)錄

病毒整合在正常原癌基因附近使原癌基因激活,如c-myc.癌基因與癌--插入c-myc基因不同位置的鳥類白血病病毒(avianleukosis,ALV)通過通讀來打開編碼的外顯子

病毒增強(qiáng)子偶爾作為啟動(dòng)子，轉(zhuǎn)錄編碼區(qū)在下游插入的ALV其增強(qiáng)子激活c-myc的啟動(dòng)子癌基因與癌--急性腫瘤病毒的v-onc來源于宿主基因組中的pro-oncAretrovirusmayincorporateacellularproto-oncogeneduringaninfection.Subsequentmutationorotherchangesintheproto-oncogenemakeitoncogenicwhenthevirustransfersittoanewcellinanotherinfectiouscycle.癌基因與癌--反轉(zhuǎn)錄病毒的癌基因起源于動(dòng)物(1)各種動(dòng)物的c-onc其數(shù)目和位置比較固定，而反轉(zhuǎn)錄病毒中的v-onc數(shù)目和位置是不固定的。(2)線蟲和果蠅等動(dòng)物并不被反轉(zhuǎn)病毒所感染,

但這些動(dòng)物的基因組中也具有與高等動(dòng)物癌基因同源的基因；(3)c-onc中發(fā)現(xiàn)有內(nèi)含子，而反轉(zhuǎn)錄病毒的癌基因（v-onc）則無內(nèi)含子。(4)動(dòng)物的c-onc可為反轉(zhuǎn)錄病毒所轉(zhuǎn)導(dǎo)。癌基因與癌--第三節(jié)癌基因細(xì)胞內(nèi)控制細(xì)胞生長和分化的基因，它的結(jié)構(gòu)異?；虮磉_(dá)異常，可以引起細(xì)胞癌變。原癌基因(proto-oncogenes，pro-onc)存在于生物正常細(xì)胞基因組中的癌基因。也稱細(xì)胞癌基因(cellularoncogene，c-onc)。癌基因(oncogene)癌基因與癌--癌基因簡史癌基因是有潛在的促發(fā)腫瘤發(fā)生活性的基因，最早在腫瘤病毒中發(fā)現(xiàn)。到目前為止，發(fā)現(xiàn)的癌基因己有100多個(gè)。1911年P(guān).Rous發(fā)現(xiàn)了Rous肉瘤病毒（Roussarcomavirus）。

癌基因與癌--1970年H.Temi和Dulbecco發(fā)現(xiàn)致癌的RNA病毒中存在反轉(zhuǎn)錄酶，提出了原病毒假設(shè)，認(rèn)為RNA病毒通過反向轉(zhuǎn)錄以及與宿主細(xì)胞DNA發(fā)生交換或重組，能形成癌基因。1976年H.Varmus和J.M.Bishop發(fā)現(xiàn)存在于Rous肉瘤病毒中的病毒基因src存在于正常細(xì)胞的基因組，并發(fā)現(xiàn)細(xì)胞癌基因在維持細(xì)胞的正常功能方面也起著重要的作用。80年代初通過很多實(shí)驗(yàn)證實(shí)了癌基因的存在。癌基因與癌--廣泛存在于生物界基因序列高度保守維持正常生理功能、調(diào)控細(xì)胞生長和分化起重要作用

被激活后，導(dǎo)致正常細(xì)胞癌變細(xì)胞癌基因的特點(diǎn)癌基因與癌--胞內(nèi)Tyr激酶膜結(jié)合蛋白，胞液蛋白Ser/Thr激酶胞液蛋白信號(hào)分子

調(diào)節(jié)物

轉(zhuǎn)錄因子

Leu拉鏈蛋白，轉(zhuǎn)錄因子，甲狀腺激素受體

生長因子

分泌蛋白生長因子受體各種受體激酶，受體G-蛋白/信號(hào)傳導(dǎo)

GTP結(jié)合蛋白癌基因的類型癌基因與癌--（一）獲得啟動(dòng)子與增強(qiáng)子癌基因活化的機(jī)制逆轉(zhuǎn)錄病毒感染細(xì)胞后，病毒基因組所攜帶的長末端重復(fù)序列（LTR內(nèi)含較強(qiáng)的啟動(dòng)子和增強(qiáng)子）插入到細(xì)胞原癌基因附近或內(nèi)部,啟動(dòng)下游鄰近基因的轉(zhuǎn)錄和影響附近結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄水平，使原癌基因過度表達(dá)或由不表達(dá)變?yōu)楸磉_(dá)，從而導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變。

癌基因與癌--C-myc可因?yàn)榛虻母浇迦肓朔崔D(zhuǎn)錄病毒而被激活。癌基因與癌--（二）染色體易位在染色體易位的過程中發(fā)生了某些基因的易位和重排，使原來無活性的原癌基因移至強(qiáng)的啟動(dòng)子或增強(qiáng)子附近而被活化，原癌基因表達(dá)增強(qiáng)，導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生，或產(chǎn)生了新的癌基因。癌基因與癌--

染色體易位，B細(xì)胞中myc基因轉(zhuǎn)到lgH的基因座，受免疫球蛋白增強(qiáng)子的控制，在T細(xì)胞中則易位到TcRa基因座。C-myc的高表達(dá)引起T或B淋巴細(xì)胞瘤。易位激活原癌基因癌基因與癌--ThePhiladelphiatranslocationgeneratesanewoncogenePhiladelphia(Ph)chromosome癌基因與癌--JohnMorganHallattheUniversityofPennsylvaniaSchoolofMedicine

癌基因與癌--慢性粒細(xì)胞白血病(CML)

TheresultofthetranslocationistheoncogenicBCR-ABLgenefusion.ThisgeneencodestheBcr-ablfusionproteinwhichisconstitutivelyactive.ThefusedBCR-Ablproteinactivatesanumberofcellcycle-controllingproteinsandenzymes,speedingupcelldivision.Moreover,itinhibitsDNArepair,causinggenomicinstabilityandpotentiallycausingthedevelopmentofCML.癌基因與癌--（三）原癌基因擴(kuò)增在正常情況下，細(xì)胞經(jīng)過一個(gè)細(xì)胞周期，DNA只復(fù)制一次，有時(shí)卻可復(fù)制數(shù)次或更多，導(dǎo)致原癌基因拷貝數(shù)量的增加。其表達(dá)的蛋白質(zhì)量明顯上升也會(huì)導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。如：在30%的乳腺癌人群中erbB2/HER2基因拷貝數(shù)升高。癌基因與癌--（四）點(diǎn)突變?cè)┗蛟谏渚€或化學(xué)致癌劑作用下，發(fā)生單個(gè)堿基的替換——點(diǎn)突變(pointmutation),從而改變了表達(dá)蛋白的氨基酸組成，造成蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變異。癌基因與癌--在人和大鼠的基因組中相應(yīng)的C-ras－N-ras,H-ras和K-ras,雖定位在不同的染色體上，但產(chǎn)物相似，分子量約為21KDa，統(tǒng)稱為p21ras。V-Ras和C-Ras結(jié)構(gòu)相似，僅少數(shù)的幾個(gè)氨基酸不同。ras原癌基因可能因突變而被激活癌基因與癌--

第一個(gè)被證實(shí)由于點(diǎn)突變而引發(fā)癌癥的基因（1982，TabinCJandReddyEP)。

Ras蛋白結(jié)構(gòu)：

5

22

3040109120186

NCGDP/GTP結(jié)合區(qū)效應(yīng)區(qū)

膜結(jié)合水解GTP活性作用于靶分子

帶有GTP的Ras是活性的，而內(nèi)在的GTPase活性使GTP水解成GDP，而結(jié)合GDP的Ras則失活，GAP（GTP酶激活蛋白）以及SOS（鳥苷釋放因子）可調(diào)節(jié)Ras蛋白活性。ras原癌基因

癌基因與癌--癌基因與癌--

癌基因激活的機(jī)制：點(diǎn)突變

c-ras：Ras是GTP結(jié)合蛋白，傳導(dǎo)生長因子受體信號(hào)。

ras基因的點(diǎn)突變（第12個(gè)氨基酸密碼子由GGG(甘氨酸）變?yōu)镚TG(纈氨酸））降低了GTP水解酶活性，使其放大了對(duì)生長因子的反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞過量生長。癌基因與癌--SOS能激活RasGAP(GTP酶激活蛋白)使Ras失活癌變的Ras保持Ras-GTP的形式，持續(xù)激活。癌基因與癌--Src蛋白是原癌基因的細(xì)胞質(zhì)蛋白質(zhì)酪氨酸激酶的原型Src基因的產(chǎn)物p60src具有TPK（酪氨酸蛋白激酶）活性，與細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)化有關(guān)。Src蛋白有四個(gè)結(jié)構(gòu)域：（1）N端十四烷基化位點(diǎn)是和膜結(jié)合的位點(diǎn)（2）SH2和SH3結(jié)構(gòu)域。（3）416位Tyr和自身磷酸化有關(guān)。（4）527位Tyr的磷酸化位點(diǎn)和激酶活性的抑制有關(guān)。癌基因與癌--癌基因與癌--磷酸化調(diào)控Src活性癌基因與癌--527位Tyr磷酸化抑制激酶活性的模型癌基因與癌--第四節(jié)抑癌基因（tumorsuppressorgeneoranti-oncogene）又名抗癌基因

(TSGs)、隱性癌基因。是一種抑制細(xì)胞生長和腫瘤形成的基因。在生物體內(nèi)與癌基因功能相抵抗，共同保持生物體內(nèi)正負(fù)信號(hào)相互作用的穩(wěn)定。已發(fā)現(xiàn)10種抗癌基因,如RB基因，P53

基因和PTEN基因等。許多TSGs產(chǎn)物是細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子或是生長相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄抑制子。它的非活性形式能促進(jìn)腫瘤生長。癌基因與癌--常見的抑癌基因癌基因與癌--(1)調(diào)節(jié)細(xì)胞生長；

(2)維持基因穩(wěn)定；

(3)觸發(fā)衰老，誘導(dǎo)細(xì)胞程序性死亡；

(4)誘導(dǎo)終末分化；

(5)抑制和調(diào)節(jié)蛋白酶活性；

(6)改變DNA甲基化酶活性；

(7)調(diào)節(jié)血管形成等TSGs的正常功能是限制細(xì)胞生長，作用主要有:癌基因與癌--RBisatumorsuppressorthatcontrolsthecellcycle遺傳學(xué)家發(fā)現(xiàn)家族性視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤患兒的體細(xì)胞中13號(hào)染色體存在缺失（13q14），表明該區(qū)域可能存在與視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤發(fā)生有關(guān)的基因RB。Sparkes(1980)將RB基因定位于13q14。Benedict（1983）提出位于13q14的RB的一對(duì)等位基因均失活才會(huì)產(chǎn)生該腫瘤。表明RB是以隱性方式起作用。Stephe等（1986）構(gòu)建了人的13號(hào)染色體的λ噬菌體文庫，其中1.5Kb的DNA片段和RB有關(guān)。RB研究簡史癌基因與癌--同年眼科專家Dryja發(fā)現(xiàn)RB失活時(shí)可以致瘤，雜合子（RB+/RB-）易被誘變而失活；他還發(fā)現(xiàn)經(jīng)眼球摘除手術(shù)能存活下來的患兒長大后易患成骨肉瘤，乳腺癌和小細(xì)胞肺癌。1986年Friend將13q14位點(diǎn)的Rb經(jīng)cDNA克隆制成各種探針，檢查很多例骨肉瘤和組織肉瘤患者發(fā)現(xiàn)約50%的患者RB基因純合缺失。1987年Stanbridge等分離了人類13號(hào)染色體，將它注入培養(yǎng)的成骨肉瘤細(xì)胞中，結(jié)果導(dǎo)致了癌細(xì)胞逆轉(zhuǎn)。同年李文華把RB轉(zhuǎn)化到培養(yǎng)的癌細(xì)胞中使其逆轉(zhuǎn)。更進(jìn)一步證明了RB的抑癌作用。他克隆了RB全長的cDNA，發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)物是一種長928氨基酸，分子量是105kD的蛋白質(zhì)。癌基因與癌--RB的分子功能

(1)RB產(chǎn)物可抑制部分致癌蛋白。主要是可以和腫瘤抗原相互作用：SV40T抗原，腺病毒E1A抗原，人類乳頭瘤病毒E7抗原，可結(jié)合到RB的379~792殘基區(qū)域。

(2)RB還有抑制細(xì)胞增殖的作用。癌基因與癌--在細(xì)胞周期中RB磷酸化受到調(diào)控

G0/G1去磷酸化，G1末至G2末被細(xì)胞周期蛋白CDK復(fù)合物磷酸化。非磷酸化的RB可結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子E2F及許多腫瘤抗原。

腫瘤抗原(SV40T,AdE1A)和RB結(jié)合癌基因與癌--Severaltumorsuppressorsactbyblockingthecdk-kinasecomplexesthatphosphorylateRB癌基因與癌--

位于13q14，編碼視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白R(shí)B，能結(jié)合腫瘤抗原（SV40T抗原），調(diào)控細(xì)胞周期，抑制細(xì)胞增殖，最早在視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤的研究中被發(fā)現(xiàn)。

LossofbothallelesofRBcausesretinoblastomas癌基因與癌--Tumorsuppressorp53suppressesgrowthortriggersapoptosis

p53蛋白是一種腫瘤抑制因子，一半以上的癌變都與P53的缺失或突變有關(guān)。Lossofp53allelescausesmicetodiemorerapidlybecauseoftheaccumulationoftumors.癌基因與癌--野生型限制細(xì)胞生長

缺乏p53細(xì)胞生長不受控制突變亞基因阻礙四聚體功能，細(xì)胞生長不受限制P53等位基因的缺失或突變都可使細(xì)胞生長不受限制癌基因與癌--

DNA的損傷激活p53，在細(xì)胞周期不同階段引起不同結(jié)果：

早期：阻止細(xì)胞周期前進(jìn)直到損傷修復(fù)。

晚期：引發(fā)細(xì)胞凋亡。DNA的損傷激活p53癌基因與癌--P53有多種分子活性(1)p53是一種DNA結(jié)合蛋白(轉(zhuǎn)錄因子)，可識(shí)別10bp