肿瘤细胞课件总结

细胞信号传导与肿瘤1、概念：信号转导：细胞外因子与受体结合，所引发的一系列细胞生物化学反应的过程。2、信号传导基本组成：1）配体：能够与某一分子特定位点特异性地结合并能引起相应分子发生结构及活性改变，从而传递外来信号的分子。（1）配体的种类：A.多肽/蛋白质；B.氨基酸派生物；C.生物分子；D.类固醇分子；E.气体分子；F损伤的DNA；G.光子、Ca离子；H.其他热/接触/磁力/电.（2）配体的性质：1)大多数是亲水性的（hydrophilic）,不能透过脂质双分子层，直接进入细胞内。如：Peptide/proteins。2)仅需少量的配体分子能产生显著效应3)少数疏水性的（hydrophobic）配体可以穿透细胞膜进入细胞质和细胞核，如：甾类激素，NO等。2）受体：（1）G蛋白偶联受体；（2）粘附分子受体；（3）酶偶联受体；（4）离子通道受体；（5）核受体；3）衔接子；4）级联模块；5）效应因子；6）细胞反应、基因表达模式改变；3、信号传导基本接受方式：1）细胞表面接受方式：亲水性配体与小宝表面受体结合介导信号传导；2）细胞内接受方式：疏水性配体直接穿过细胞膜介导信号传导；4、信号转导的基本特征：1）仅需少量的信号分子能产生显著表型效应；2）信号来源多种多样、细胞内参与转导的分子多种多样（ligand、receptor、secondmessenger…）；3）贯穿细胞生长、分化、衰老、死亡；4）可通过信号转导模块（级联反应）迅速放大信号，产生快速效应，影响细胞广泛生理生化及表型改变，包括基因表达模式和水平；5）信号转导的特异性和网络；6）信号产生的起始活性能够在较短时间内通过负反馈机制得以回复5、信号传导的作用：1）细胞间通讯；2）细胞对环境的反应；3）维持细胞内平衡.6、典型的信号传导通路：1）肽类与蛋白配体Peptide/proteins参与的细胞内信号通路，参与的分子有：A生长因子：与生长因子受体结合，家族性；B细胞因子；C抗原、抗体；D粘附分子：细胞外基质（纤粘连蛋白、层粘连蛋白、胶原蛋白）、细胞间粘附分子（钙粘蛋白）2）受体酪氨酸激酶(RTK)介导的信号通路：（1）特点：A多数生长因子及细胞因子的受体，单次跨膜蛋白形成庞大的家族;B胞外与配体结合，形成2聚体，导致胞内受调控激活酪氨酸激酶活性，产生磷酸化位点C细胞内多结构域衔接蛋白或具有酶活性的蛋白能识别并结合磷酸化位点，产生近膜信号复合体，并传导到下游产生级联反应;D常常影响增殖、存活、分化、凋亡等.（2）RTK下游信号转导分子的基本信号模块：A.SH2和PTB结构域：与酪氨酸磷酸化位点结合；B.SH3和WW结构域：与富含脯氨酸的序列结合；C.PDZ结构域：与靶蛋白C末端疏水性残基结合；D.PH结构域：与不同的磷酸肌醇结合；E.FYVE结构域：与Pdtln（3）（磷脂酰肌醇-3磷酸）特异性结合。（3）近膜信号转导复合体的组装：（4）例子：EGFR与配体结合及激活：受体酪氨酸激酶在未受刺激前是两两分子间处于远离状态，胞质内酪氨酸激酶域无法靠近发生激活；当二聚体形式的信号分子与两分子激酶结合，使两者发生靠近，激酶域活化并发生磷酸化受体酪氨酸激酶；细胞内信号蛋白与活化的酪氨酸激酶结合，将信号传到细胞内部；类似的分子还有TGF-α等，促进基因的转录与细胞周期的进行，产生细胞增殖、凋亡抑制、血管生成、细胞的迁移、粘附及侵袭。A.EGFR的类型和激活模式：a.分子类型：EGFR(ErbB1)（如EGF，TGF-α，β-纤维素双调蛋白，HB-EGF等），ErbB2/HER2/neu（没有特异性配体，常作为二聚体伴侣），ErbB3/HER3（Heregulins），ErbB4/HER4（NRG2，NRG3，Heregulins，β-cellulin）；b.激活模式：EGF结合到EGFR导致受体二聚体化（同源二聚化或异源二聚化），激活内在的PTK(tyrosine)活性从而发生自主磷酸化；募集细胞内信号分子到磷酸化位点形成信号复合体B.其他EGFR激活模式：a通过GPCR激活；b通过Ca离子依赖性途径；c通过类固醇激素受体。CEGFR通路抑制策略：aEGFR酪氨酸激酶抑制物；bEGFR抗体；c封闭配体；d免疫效应细胞特异性结合封闭。细胞因子介导的信号转导的核心反应-蛋白质磷酸化通用反应模式（5）受体酪氨酸激酶（RTK）活性衰减及终止是信号转导中重要的反馈调节过程，相应的反馈调节方式：A配体拮抗；B受体拮抗；C磷酸化与去磷酸化；D受体内吞；E受体泛素-蛋白酶体降解。7、信号传导模块：具有特异性和保守性1）丝裂原蛋白激酶类（MAPK）：具有特异性和保守性，基本通路是：刺激物MAPKKKMAPKKMAPK生物学反应（如生长、分化、凋亡、炎症反应等）8、信号传导与肿瘤：1）编码信号蛋白的原癌基因：（1）生长因子：PDGF---v-sis（2）受体酪氨酸激酶：EGFR---erb-B（在多种肿瘤中发生突变）（3）非受体酪氨酸激酶：src、abl、v-src（4）丝氨酸/苏氨酸激酶：c-Raf、akt（5）小G蛋白：K-Ras,N-Ras,H-Ras---v-ki-ras（6）转录因子：c-myc、β-catenin、fos、jun2）原癌基因激活方式：（1）点突变(mutation)k-ras；（2）缺失(deletion)src、egfr；（3）扩增(amplification)c-myc；（4）易位(translocation)abl、trkA。3）肿瘤发生及恶性演化不同阶段的信号分子依赖性差异：（1）乳腺癌ER（雌激素受体）依赖性及非依赖性AER的调节：tamoxifen(Nolvadex®),用于封闭ER，作为ER的选择性调节子；aromataseinhibitor（AIs），直接抑制ER合成过程的最后一步，从而减少ER表达前提条件是乳腺癌显示ER+HER2（EGFR）antibody的应用是基于HER2的扩增及过表达在乳腺癌发生中的作用9、Ras信号通路与肿瘤：1）GTP结合蛋白家族分类：（1）G蛋白：（2）Ras超家族：H-Ras、K-Ras、N-Ras，Rap1a,Rap1b,Rap2aRap2b,Rap2c2）Ras信号通路的调节：当与GTP结合时开启；当与GDP结合时关闭。激活机制：GEFRas/GDPRas/GTP效应子GAP（1）Ras信号通路；（2）Ras蛋白的正常调节功能：A促有丝分裂的信号；B分化；C细胞骨架组织；D细胞核功能；E膜及蛋白转运。（3）Ras活性检测：时空特异性激活（荧光共振能量转移）；GSTpulldown；（4）与Ras信号通路相关的致癌突变：A突变导致的GTP酶活性丧失（由于其与GTP结合，使其始终具有活性）；B三个突变热点：H-RasG12，G13，K-RasE61；CGAP的失活使Ras组成性与GTP结合；D在人类癌症中，所有的Ras突变都会引起GTP酶的损伤：突变导致Ras空间结构的改变影响了GTP酶活性，从而导致了组成型的激活；（5）Ras蛋白研究的重要性：ARas蛋白与鸟嘌呤核苷酸结合是第一个与致癌物产生相关的生物学过程；BRas蛋白基因的激活在人类癌症中是最显著的10、Wnt信号通路与肿瘤：在小鼠乳腺癌中可被鼠乳腺癌病毒激活的原癌基因Wnt-1被第一次发现；在人类肿瘤中APC第一次被分离作为肿瘤抑制子。11、TGF-β信号传导通路：1）通路特点：1）TGF-β调控细胞的生长和增值，阻断许多不同类型的细胞生长；2）TGF-β受体介导丝氨酸和苏氨酸激酶同类Ι和Ⅱ亚基通过SMAD家族信号通路；3）TGF-β与细胞表面受体Ⅱ型的结合引起Ⅱ型对Ι型的磷酸化；4）Ι型受体可以接着磷酸化并激活Smad2；5）Smad2,与Smad4结合，转位至细胞核，招募其他转录因子，激活介导TGF-β生物学功能相关基因；6）一些激活的靶基因刺激肿瘤形成，另一些则抑制肿瘤形成。2）Smad基因的功能：作为信号转导分子和转录因子在细胞增殖、凋亡和分化中发挥作用；C末端的SSMS基序可以在TGF-β激活TGFR时磷酸化，通过与SMAD2的相互作用及SMAD靶向SARA蛋白（SMAD靶向受体激活蛋白）。12、NF-кB（活化的B细胞核因子к轻链增强子）：可控制DNA转录的复合物，在所有动物细胞类型中都可以发现，并涉及到在刺激（压力、细胞因子、紫外照射、氧化的LDL和细菌和病毒抗体）下的细胞反应。1）作用：在对感染的免疫反应发挥重要作用；NF-кB的不正确调节已被证实与癌症。炎症反应及自身免疫病；NF-кB已被证实参与突触可塑性及记忆过程。细胞分化与肿瘤：1、概念：细胞分化：同源细胞发育为具备稳定形态结构、功能和生化特征的另一类细胞的过程；是指细胞后代在结构和功能上发生差异的过程。在高等生物体，细胞分化的一个显著特点是分化状态一旦确立便十分稳定（不会逆转到未分化状态）。每个人的一生都在进行着细胞的分化。细胞分化的机制是细胞不对称分裂和细胞间的相互作用。2、细胞分化的分子基础：1）细胞全能性：干细胞（stemcell）存在于多细胞有机体，既能自我更新产生新的后代，又具有分化成多种特化细胞的能力。干细胞又分为干细胞、多能干细胞、单能干细胞（祖细胞）。3、细胞分化的影响因素：1）分化抑制：分化成熟的细胞可以产生分化抑素，抑制相邻细胞发生同样的分化；2）细胞数量效应；3）细胞外基质；4）激素。由此在多细胞生物中的细胞分化：不同分化细胞具有不同的蛋白谱4、细胞分化的启动与调控：分化的启动：细胞质成分的不对称分布，感受到不同的胞外信号；分化的继续与维持：级联调控，正反馈调控。1）细胞分化的调控机制：（1）细胞分化相关基因的变化：A细胞核与细胞分化：染色质结构的变化—基因的扩增、重排及DNA的甲基化B基因与细胞分化：基因转录（顺式作用元件和转录因子）及细胞间的相互作用启动特定基因的表达，如：卵受精后，首先表达的是体基因；母体基因的产物是转录因子，沿胚的前后轴形成一个浓度梯度，决定了胚的前后位置和头尾域；控制其它基因的表达；C参与细胞分化基因调控的转录因子：aAP1/Fos/Junb细胞分化相关的转录因子（MyoD和E）c肝细胞分化相关因子（HNF-1、C/EBP、DBP、HNF-3、HNF-4等）dPOU结构域蛋白e红细胞细胞分化相关转录因子（2）细胞外基质（ECM）的改变：ECM作为细胞之间的中介物对细胞的增殖和分化起着重要的调控作用：A细胞-基质黏附蛋白，调控细胞-基质相互作用的成分B生长和分化因C位置效应和细胞-细胞间的相互作用D细胞内钙离子和pH表现实例：干细胞在IV型胶原和层粘连蛋白上可分化为上皮细胞；在I型胶原和纤粘连蛋白上可分化为纤维细胞；在II型胶原和软骨粘连蛋白上可分化为软骨细胞。细胞因子在B细胞的生长与分化中的功能；（3）细胞信号传导异常；（4）细胞间通讯异常；5、细胞分化的分类：1）成体中的细胞分化：①已存在的细胞功能由弱、强、减退到丧失。经历了新生→成熟→衰老→死亡的过程。②已有的分化细胞通过分裂产生两个功能相同的细胞，如血管内皮细胞。③干细胞的分裂与分化，如多能造血干细胞。2）细胞分化与肿瘤：恶性肿瘤细胞由于细胞增殖调控紊乱，呈现出旺盛的增殖能力恶性肿瘤细胞形态也常常呈现未分化细胞的特征，最严重的未分化癌甚至丧失其原有的组织形态学特点，如细胞接触抑制能力丧失。6、诱导分化治疗：细胞分化异常与急性早幼粒性白血病（AcutePromyelocyticLeukemia，APL）1）生物学特点：（1）细胞遗传学改变：ｔ(15;17)(ｑ22;ｑ21)，早幼粒细胞白血病基因：PML；维甲酸受体α：RARα，产生PML和RARα的融合基因；APML的结构和功能：基因全长35Kb，9个Exon，13种不同C-末端异构体。产物是核基质相关的磷酸化蛋白，N-段多个功能结构域是发挥生物学效应的分子基础，其中包括—环指结构、B1/B2盒可与DNA结合，卷曲螺旋有利于二聚体的形成，蛋白激酶磷酸化位点含有X-S-P-X重复结构，可被丝氨酸