分子生物學-4癌癥.ppt

1、Cancer,Whats the cancer?,癌癥,多細胞器官性的疾病，這些器官的細胞生 長異常，失去調(diào)節(jié)，并常伴有異常分化，形成 瘤。在高等脊椎動物中及植物中都有發(fā)現(xiàn)。,主要內(nèi)容,癌細胞的主要特征 癌基因 抑癌基因,一、癌細胞的主要特征,能無限增殖 接觸抑制現(xiàn)象喪失 癌細胞間粘著性減弱,normal cells,cancerous cells,The invasion of normal tissue by a growing tumor (in red),4. 具有遷移性,5. 對生長因子需要量降低,What is the molecular basis for cancer biol

2、ogy ?,activating oncogenes and/or inactivating tumor suppressors.,二、癌基因 （ oncogens）,accelerator,（一）癌基因（Oncogens）,Definition： 具有致癌能力或致癌潛能的基因 Discovery： 1976，Rous肉瘤病毒中，分離出src gene，這是人類第一次真正在基因水平上證實和腫瘤相關(guān)的基因。 病毒癌基因（viral oncogene, v-onc）：病毒所攜帶的致癌基因 細胞癌基因（ cellular oncogene, c-onc ）或原癌基因（proto-oncogene）：

3、細胞中與病毒癌基因同源的基因。,是一類廣泛存在生物體中，高度保守的基因，其產(chǎn)物具有調(diào)控細胞增生的重要功能，當其受某些因素的影響，能發(fā)生突變（活化）成為癌基因，導致細胞惡性轉(zhuǎn)化。,(二)細胞癌基因（ cellular oncogene, c-onc ）或 原癌基因（proto-oncogene）,（1）廣泛存在于生物體。是未激活的癌基因，是人或動物細胞中的一類固有的正常基因。 （2）高度保守，功能相似。 （3）產(chǎn)物有重要功能。促進正常細胞生長、增殖、發(fā)育等。 （4）正常成人組織中原癌基因的表達水平很低或不表達 （5）在致癌因素作用下，可轉(zhuǎn)化為癌基因，引起細胞癌變。,原癌基因的特點,Somatic

4、 mutation generates a transformed cell by converting a proto-oncogene to an oncogene.,腫瘤細胞中原癌基因表達的特點,某些原癌基因具有高水平的表達或過度表達 原癌基因的表達程度和次序發(fā)生紊亂,effects of mutations in oncogenes,原癌基因是顯性的 !,Proto-oncogenes become oncogenes, how ?,（三）原癌基因激活的分子機制,Mutations in coding region Mutations regulatory region Chromos

5、ome rearrangement causing both,Activation of a proto-oncogene to an oncogene,點突變 LTR插入 基因重排 缺失 基因擴增,Example: ras 第一個被證實由于點突變而引發(fā)癌癥的基因（ 1982，Tabin C J and Reddy E P)。,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。,（1）點突變,癌基因激活的機制： 點突變,Ras 是GTP結(jié)合蛋白，傳導生長因子受

6、體信號。 ras基因的點突變降低了GTPase活性， 使其放大了對生長因子的反應，導致細胞過量生長。,ras終產(chǎn)物是P21，是一種G蛋白 GAP能激活P21的GTPase活性，使P21-GTP降解成P21-GDP。 正常細胞中，P21幾乎全部與GDP結(jié)合 點突變后，改變P21的構(gòu)象，使GAP不能識別和激活GTPase活性，使P21處于活性狀態(tài)。,LTR是逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組兩端的長末端重復序列。 LTR結(jié)構(gòu)中含有強的啟動子序列。 當病毒基因組整合到人的基因組中時，若LTR插入到原癌基因啟動子區(qū)域或鄰近處，可啟動和促進基因轉(zhuǎn)錄，激活原癌基因的表達。,（2） LTR插入,（3）基因重排,（4）缺失,很

7、多原癌基因5端存在負調(diào)控序列，一旦該序列缺失或突變，則其抑制基因表達能力喪失。,（5）基因擴增,基因拷貝數(shù)增加，導致基因表達水平提高。,（四）原癌基因編碼信號傳導中的組分,生長因子，如sis， 生長因子受體，如fms、erbB， 蛋白激酶及其它信號傳導組分，如src、ras、raf， 轉(zhuǎn)錄因子，如myc、fos、jun。,三、抑癌基因 （ Tumor-suppression genes）,Brakes,指存在于正常細胞內(nèi)的一大類可抑制細胞生長并具有潛在抑癌作用的基因，當這類基因發(fā)生突變、缺失或失活時，可引起細胞惡性轉(zhuǎn)化而導致腫瘤的發(fā)生。,正常細胞內(nèi)，抑制細胞生長，抑癌作用的基因 在細胞生長中起

8、負調(diào)控作用，抑制增殖，促進分化、成熟和衰老。 此類基因突變、缺失或失活，引起細胞惡性轉(zhuǎn)化，導致腫瘤 大多數(shù)抑癌基因是隱性基因,（一）抑癌基因的特點,effects of mutations in tumor-suppressor genes,抑癌基因是隱性的 !,（二）抑癌基因的表達產(chǎn)物,轉(zhuǎn)錄因子 p53, WT1 細胞周期因子 RB, p16 信號通路因子 NF1(一種ras GTPase活化蛋白) 磷脂酶 PTEN mRNA合成調(diào)控因子 VHL,1969年亨利.哈里斯和喬治.克萊因,TSG研究的途徑,細胞融合實驗,雜交細胞由正常細胞得到某個特定基因 雜交細胞核型不穩(wěn)定傳代過程中染色體丟失

9、丟失該基因所在染色體惡性表型恢復,實驗結(jié)果說明在正常細胞染色體上存在有抑制細胞惡性表型或阻止腫瘤形成作用的基因,RB,The first identified tumor-suppressor genes,Example 1：,RB基因的發(fā)現(xiàn),第一個被鑒定和克隆的抑癌基因 兒童視網(wǎng)膜母細胞瘤（ retinoblastoma ）中發(fā)現(xiàn)的 這類腫瘤中的40具家族性，有遺傳傾向 第13 染色體q14帶缺失，RB 基因位于這個區(qū)域,全長：200 kb 定位：13q14.1 外顯子：27 個 內(nèi)含子：26 個 編碼產(chǎn)物：928 個氨基酸 蛋白分子量：110 kD,人13 染色體14q 帶中兩個拷貝的RB

10、基因丟失后，可導致視網(wǎng)膜母細胞瘤。,What is the functions of RB ?,RB,RB controlling cell cycle,在G1期：RB與E2F結(jié)合，抑制E2F的活性。 E2F是一種轉(zhuǎn)錄因子 它激活的靶基因的產(chǎn)物為S 期所必需的。 在G1/S期: RB被周期蛋白/CDK2復合物磷酸化，釋放E2F E2F被激活，引發(fā)基因表達(DNA pol, histone etc.) 細胞從G1進入S,RB controlling cell cycle,非磷酸化的RB 阻斷細胞周期,正常細胞：通過RB 被磷酸化來解除對細胞增殖的抑制,腫瘤抗原（如SV40 T抗原）與RB結(jié)合，使

11、RB不能與E2F結(jié)合，細胞周期可以自由地進入S 期,p53,Molecule of the year 1993,Example 2：,全長：20Kb 定位：17p13.1 外顯子：11個 編碼氨基酸：393個 分子量：53 kD 高度保守區(qū)：5 個,p53,53 kD protein Single allele mutation: Li-Fraumeni syndrome 一種重要的腫瘤抑制因子,The amino acid residues most frequently mutated in p53 from human tumors,What is the functions of p5

12、3 ?,野生型的p53限制細胞生長,缺乏p53，細胞生長失去限制,突變的p53亞基， 阻止蛋白功能 細胞生長失去限制,What is the pathway ?,阻斷細胞周期， 使其停留在G1期,維持基因組 穩(wěn)定性,細胞凋亡,一種轉(zhuǎn)錄因子,一種修復蛋白,P53作為一種轉(zhuǎn)錄因子可激活多種途徑： （1）最主要的途徑是通過阻斷細胞周期使其停留在G1期， P53激活P21，P21是一種細胞周期抑制因子，能阻止細胞通過G1期。 （2）P53能激活GADD45，它能識別維持基因組穩(wěn)定性的途徑。 （3）可引起細胞凋亡。,正常情況下，P53蛋白很不穩(wěn)定，在細胞中水平非常低，但當細胞感覺到DNA損傷時，就會放慢

13、P53的降解，P53水平增加并起保護措施。 (1)當較高水平的P53存在時,阻斷細胞周期,使其停在G1期時,對DNA進行修復. (2)如果這種損傷太嚴重,以至無法修復時,P53就會起始細胞周期凋亡途徑,將細胞剔除,將受損的DNA永久的從生物體消除掉.,A model for the function of p53,p53 function at G0/G1 or G1/S,P53激活P21,Regulation of p53 activity,Mdm2(p53拮抗蛋白質(zhì))可以拮抗p53的活性， 進化保守基因，具有轉(zhuǎn)錄因子功能 基因產(chǎn)物與P53結(jié)合,解除G1期阻滯，進入細胞周期,What to do ?,Environment Be careful Bad habit Quit Inheritance Gene therapy,總 結(jié),名詞解釋（）