分子生物学

肿瘤病毒与癌基因——分子生物学主要内容：肿瘤介绍癌基因分类肿瘤抑制基因癌细胞的凋亡肿瘤细胞的特征肿瘤细胞实质就是肿瘤。肿瘤组织由实质和间质两部分构成，肿瘤实质是肿瘤细胞，是肿瘤的主要成分，具有组织来源特异性。它决定肿瘤的生物学特点以及每种肿瘤的特殊性。通常根据肿瘤的实质形态来识别各种肿瘤的组织来源，进行肿瘤的分类、命名、和组织学诊断，并根据其分化成熟程度和异型性大小来确定肿瘤的良恶性和肿瘤的恶性程度。恶性肿瘤又叫癌症，它有三个显著的基本特征即：不死性，迁移性和失去接触抑制。癌细胞大小形态不一，通常比它的源细胞体积要大，核质比显著高于正常细胞，可达1:1，正常的分化细胞和之比仅为1:4-6良性肿瘤与恶性肿瘤的比较良性恶性成长特征（1）生长方式：往往膨胀性或外生性生长多为侵袭性生长.生长较快（2）生长速度：通常缓慢生长常无止境.边界不清（3）边界与包膜：边界清晰有包膜常无包膜（4）质地与色泽：质地与色泽接近正常组织通常与正常组织差别较大（5）侵袭性：一般不侵袭，少数局部侵袭一般有侵袭与蔓延现象（6）转移性：一般不转移一般多有转移（7）复发：完整切除，一般不复发治疗不及时，常易复发.癌细胞类型人成骨肉瘤细胞Saos-2细胞人腺样囊性癌细胞人结肠癌上皮细胞大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞（低分化型）Wistar大鼠肝癌细胞人喉癌上皮细胞小鼠骨髓瘤细胞癌基因和抑癌基因互为条件的致癌作用癌基因（onc）有两种形式，存在于正常细胞基因组者，称为原癌基因（protooncogene）其正常功能可能是调节细胞生长，只在一定的条件改变而有过度表达时，才可能与肿瘤形成机制有联系。另一形式是存在于肿瘤病毒基因组的癌基因，称为病毒癌基因（v-onc），v-onc主要是指逆转病毒所带的癌基因，是病毒复制所必需的。抑癌基因又称抗癌基因（anti-onc）是癌基因的反义词，其正常功能是抑制生长，也可说是对细胞生长的负调节。如果发生突变而丢失其抑制细胞生长的功能，则有助于肿瘤的发生，所以可以认为onc和anti-onc是瘤细胞所处的微环境中的正负调节分子，也就是瘤细胞在分子水平的生态调节因子，也即是分子生态调节因子，它们可能共同作用来决定细胞的发展方向，即瘤化或非瘤化。癌蛋白定位于细胞不同部位，以对细胞的生活周期及分裂增殖发生作用，使之处于生理学的自稳平衡状态（homeostasis）。参与调节细胞周期的各种因素，包括生长因子（细胞外分裂信号），跨膜酪氨酸激酶生长因子受体膜，非整合性的膜关联的src家族和ras家族蛋白，以及核内作用的转录因子等。所有这些因素组成互相作用的复杂网络。一旦某一环节脱轨，以致调控失常，并使细胞周期紊乱，分裂失去控制，结果发生肿瘤。癌细胞形成的原因（一）原癌基因原癌基因（oncogene）是细胞内与细胞增殖相关的基因，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上高等保守。当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或活性增强时，使细胞过度增殖，从而形成肿瘤。原癌基因的产物主要包括：①生长因子，如sis，②生长因子受体，如fms、erbB，③蛋白激酶及其它信号转导组分，如src、ras、raf，④细胞周期蛋白，如bcl-1，⑤细胞凋亡调控因子，如bcl-2，⑥转录因子，如myc、fos、jun。原癌基因功能相关肿瘤sis生长因子Erwing网瘤erb-B受体酪氨酸激酶，EGF受体乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃癌、fms受体酪氨酸激酶，CSF-1受体髓性白血病rasG-蛋白肺癌、结肠癌、膀胱癌、直肠癌src非受体酪氨酸激酶鲁斯氏肉瘤Abl-1非受体酪氨酸激酶慢性髓性白血病rafMAPKKK，丝氨酸/苏氨酸激酶腮腺肿瘤vav信号转导连接蛋白白血病myc转录因子肺癌、早幼粒白血病myb转录因子结肠癌fos转录因子骨肉瘤jun转录因子​erb-A转录因子急性非淋巴细胞白血病bcl-1cyclinD1B细胞淋巴瘤（二）抑癌基因抑癌基因也称为抗癌基因。早在1960s，有人将癌细胞与同种正常成纤维细胞融合，所获杂种细胞的后代只要保留某些正常亲本染色体时就可表现为正常表型，但是随着染色体的丢失又可重新出现恶变细胞。这一现象表明，正常染色体内可能存在某些抑制肿瘤发生的基因，它们的丢失、突变或失去功能，使激活的癌基因发挥作用而致癌。抑癌基因的产物是抑制细胞增殖，促进细胞分化，和抑制细胞迁移，因此起负调控作用，通常认为抑癌基因的突变是隐性的。抑癌基因的产物主要包括：①转录调节因子，如Rb、p53；②负调控转录因子，如WT；③周期蛋白依赖性激酶抑制因子（CKI），如p15、p16、p21；④信号通路的抑制因子，如rasGTP酶活化蛋白（NF-（1），磷脂酶（PTEN）；⑤DNA修复因子，如BRCA1、BRCA2。⑥与发育和干细胞增殖相关的信号途径组分，如：APC、Axin等。抑癌基因功能相关肿瘤Rb转录调节因子胃癌、SCLC、乳癌、结肠癌p53转录调节因子星状细胞瘤、结肠癌、乳癌、成骨WT负调控转录因子WT、横纹肌肉瘤、肺癌、膀胱癌、NF-1GAP，rasGTP酶激活因子DCC细胞粘附分子直肠癌、胃癌p21CDK抑制因子前列腺癌​p15CDK4、CDK6抑制因子成胶质细胞瘤​BRCA1DNA修复因子，与RAD51作用乳腺癌、卵巢癌BRCA2DNA修复因子，与RAD51作用乳腺癌、胰腺癌PTENAPC、磷酯酶，WNT信号转导组分成胶质细胞瘤，结肠腺瘤性息肉，结/直肠癌（三）原癌基因的激活恶性肿瘤的发生归根到底是因为原癌基因的激活和抑癌基因的功能丧失，往往涉及多个基因的改变。其激活方式有以下几种：1．点突变：ras基因家族，均以点突变为主。2．DNA重排：原癌基因在正常情况下表达水平较低，但当发生染色体的易位或倒位时，处于活跃转录基因强启动子的下游，而产生过度表达。3．插入激活：某些不含v-onc的弱转化逆转录病毒，其前病毒DNA插入宿主DNA中，引起插入突变，如逆转录病毒MoSV感染鼠类成纤维细胞后，病毒两端各有一个相同的冗长末端重复序列（LTR），它们不编码蛋白质，而含有启动子、增强子等调控成分，病毒基因组的LTR整合到细胞癌基因c-mos邻近处，使c-mos处于LTR的强启动子和增强子作用之下而被激活，导致成纤维细胞转化为肉瘤细胞，再如鸟类白血病病毒ALV不含v-onc，但插入c-myc的上游，导致基因过度表达。4．基因扩增：在某些造血系统恶性肿瘤中，癌基因扩增是一个极常见的特征，如前髓细胞性白血病细胞系和这类病人的白血病细胞中，c-myc扩增8~32倍。癌基因扩增的染色体结构有：①双微体（DMs）②均染区（HSR）③姊妹染色单体非均等交换（USCE）5、原癌基因的低甲基化：致癌物质的作用下，使原癌基因的甲基化程度降低而导致癌症，这是因为致癌物质降低甲基化酶的活性。凋亡在多细胞生物体中，凋亡是一类引起细胞死亡的重要途径。凋亡的根本作用是在发育过程中去除那些不必要的细胞。细胞的分裂与凋亡间的平衡对于维持细胞数量的稳定是非常重要的。凋亡的失调在疾病和癌症中很关键。一些原癌基因例如bcl-2阻碍凋亡发生，反映了在肿瘤形成中一直凋亡的作用。c-myc原癌基因具有双重作用即可以促进细胞增殖，同时在某些生长信号缺乏时诱发凋亡。据国外媒体报道，美国波士顿哈佛大学医学院的研究人员通过研究，发现一种杀死癌细胞的新分子路径，这种方法不是利用有毒性很大的药物，而是采用分子途径，迫使癌细胞衰老、死亡。科学家利用患上前列腺癌的转基因老鼠进行试验。他们减弱了其中一些老鼠体内的Skp2基因的活性。当这些老鼠长到6个月大时，他们发现，那些Skp2基因不活跃的老鼠，体内形成的肿瘤明显更小。他们对从Skp2基因不活跃的老鼠的淋巴腺和前列腺里获得的组织进行分析，结果发现很多细胞已经开始衰老，他们还发现，这些老鼠体内癌细胞的分裂速度更慢一些。但他们并没在Skp2基因功能正常的老鼠身上发现上述现象。