第十一章癌基因与抑癌基因.ppt

癌基因与抑癌基因Oncogeneandtumorsuppressorgene刘玲生物化学教研室细胞的正常生长与增殖受两类基因调控：正调节信号：促进细胞生长和增殖，并阻止其发生终末分化，调控失常时表现为肿瘤细胞的恶性生长，多数癌基因起作用；负调节信号：抑制增殖，促进分化、成熟和衰老，最后凋亡，抑癌基因发挥作用。癌基因与抑癌基因的作用机制涉及基因表达调控及细胞分裂、分化过程。癌基因编码类生长因子多肽及其受体分子，通过细胞内信息传递系统刺激细胞增殖。负调信号抑制增殖，促进分化、成熟、衰老和凋亡正调信号促进细胞生长增殖,阻止分化细胞正常第一节癌基因(正调因素)•癌基因概念•病毒癌基因•细胞癌基因•癌基因产物及功能癌基因概念癌基因（Oncogenes）：指细胞内控制细胞生长、增殖和分化的基因，当它的结构异常或表达异常时，可以引起细胞恶性转化。一般是指编码生长因子、生长因子受体、细胞内生长信息传递分子，以及与生长分裂有关的转录因子等的基因。癌基因的分类病毒癌基因（virusoncogenes，v-onc.）：是一类存在于肿瘤病毒（大多数是逆转录病毒）中的、能使靶细胞发生恶性转化的基因。如v-src等。细胞癌基因（cellular-oncogene,c-onc）又称原癌基因（Proto-oncogenes）：与病毒癌基因具有同源性，存在于正常组织细胞基因组中的静止或非活化状态的癌基因。如c-myc、c-ras、c-src等。一、病毒癌基因(virusoncogenes)RousPeyton：The1966NobelPrizeinPhysiologyorMedicineRous肉瘤病毒（RSV）鸡肉瘤病毒（RSV）基因组结构图长末端重复序列正常的病毒基因癌基因调节和启动转录产生病毒核心蛋白产生逆转录酶和整合酶gagLTRpolenvsrcLTR产生病毒外膜蛋白产生酪氨酸激酶在逆转录病毒的双链cDNA合成过程中，病毒5＇端和3＇端的独特序列重复复制，两末端各增加了另一端的U序列，从而形成长末端重复序列LTR（longterminalrepeat）。LTR中含有病毒的启动子和增强子.Proto-oncogenes再感染宿主细胞携带癌基因的病毒颗粒宿主细胞逆转录复制整合转录病毒RNARNA-DNA前病毒DNA细胞基因组DNA病毒RNA-癌基因RNA病毒颗粒癌变逆转录病毒的水平传播二、细胞癌基因•存在于正常细胞中，具有促进正常细胞生长，增殖，分化和发育等生理功能，为了与被激活后能使细胞恶性转化的癌基因区分开来，而将正常细胞内未激活的癌基因称为原癌基因。（一）病毒癌基因与细胞癌基因的比较病毒癌基因在两端通常有序列的丢失；病毒癌基因无内含子，细胞癌基因通常有内含子或插入序列;病毒癌基因常会出现碱基取代或碱基缺失；病毒癌基因与同源的细胞癌基因在外显子序列有一定程度的差异；病毒癌基因表达的蛋白质往往有较强的细胞转化活性。细胞癌基因的特点※普遍性：广泛存在于生物界中；※保守性：在进化过程中，基因序列呈高度同源性；※重要性：表达产物精密调控细胞增殖、分化和凋亡；※危害性：表达产物结构和数量上的变化，可致细胞癌变或肿瘤生成。c-onc在正常细胞中表达水平很低，也不具有使靶细胞恶性转化的功能，当其受到某些因素的作用而“活化”或过度表达时，才会引起细胞的恶性转化。（二）细胞癌基因的功能1.参与细胞生长的调节：如AP-1（Jun/Fos二聚体），受到生长因子转导的信号而活化，小G蛋白（ras表达产物，转导细胞生长及增殖）、酪氨酸蛋白激酶（src家族的基因产物，生长因子受体）。2.与某些细胞分化有关：如c-src是在神经元分化过程中起作用，与增殖无关。癌基因分类按癌基因家族分类按功能分类家族成员产物作用产物定位src家族：src、abl、fgr、fes、TPK活性膜内侧或跨膜yes、fps、lck、kek、fym、lyn、tklras家族：H-ras、K-ras、N-ras小G蛋白，膜内侧myc家族：c-myc、N-myc、L-myc核内DNA核内结合蛋白jun、fos转录因子（AP-1）核内sis家族：仅sis类似PDGF，能刺激胞外间叶组织的细胞分裂繁殖。myb家族：myb、myb-ets转录因子核内按家族体系分类按功能的分类类别名称定位生物学功能生长因子c-sis分泌到胞外血小板源生长因子生长因子受体c-erbB细胞膜表皮生长因子受体c-fms细胞膜集落刺激因子-1受体c-trk细胞膜神经生长因子受体胞内传递蛋白c-src、c-abl细胞质酪氨酸蛋白激酶c-raf、c-mos细胞质Ser/Thr蛋白激酶c-ras细胞膜GTP/GDP结合蛋白转录调节因子c-myc细胞核内DNA结合蛋白c-jun、c-fos细胞核内转录因子（AP-1）c-erbA细胞核内甾体激素受体类蛋白（三）细胞癌基因活化原癌基因的活化：从正常的原癌基因转变为具有使细胞转化功能的癌基因的过程。激活因素：在某些条件下，如病毒感染、化学致癌物或电离辐射等，癌基因可被相继激活而异常表达，致细胞恶变以及肿瘤生成。不同的原癌基因在不同情况下，可通过不同的途径被激活，成为“活化癌基因”。癌基因活化后的结果：1.表达时机改变2.过量表达3.产物异常原癌基因恶性激活的机制（一）获得启动子与增强子（二）基因易位(genetranslocation)或重排（三）细胞癌基因扩增(amplication)（四）点突变(pointmutation)（五）原癌基因甲基化程度降低而激活(六)癌基因的协同作用（一）获得启动子与增强子鸡（禽）白细胞增生病毒（avianleucosisvirus，ALV）逆转录病毒正常宿主细胞病毒DNA的LTR被整合到宿主细胞c-myc癌基因附近成为其启动子和增强子c-myc癌基因表达为正常的30-100倍细胞癌基因不但由于逆转录病毒基因组的启动子插入原癌基因的附近而被激活，甚至还会因获得正常细胞的强启动子而活化。如ALV引起的淋巴瘤细胞中，c-myc的表达增加上百倍，导致鸡B细胞淋巴瘤。（二）基因重排或染色体易位染色体基因的易位和重排，可使原癌基因移至某些强启动子或增强子附近而被活化，表达增强，致使肿瘤生成。•慢性粒细胞白血病的Philadelphia染色体为t（9：22），使c-abl从9号染色体易位到22号染色体上的bcr基因旁，组成融合基因，表达bcr-abl融合蛋白，该产物有较高的蛋白酪氨酸激酶活性。q3495’3’5’3’22q11.2ablder9Ph’abl9q3422q11.222q11.29q34Der(22)DNARNAProtein人Burkitt淋巴瘤中，位于8号染色体上的c-myc移到14染色体免疫球蛋白重链（IgH）基因的调节区附近，与此区活性很强的增强子连接而受到活化c-myc被免疫球蛋白增强子所激活免疫球蛋白基因染色体14染色体8c-myc不表达c-myc基因Ec-myc高表达易位E伯基特淋巴瘤细胞的染色体易位t（8：14），致使c-myc激活（三）原癌基因的拷贝数增加即细胞癌基因扩增。染色体的一部分过度复制，成为多拷贝基因。如：乳腺癌——erbB-2基因神经母细胞瘤——N-myc基因，扩增与疾病进展或临床阶段相关。小细胞肺癌——myc家族基因（四）点突变在辐射和（或）致癌物作用下，细胞原癌基因发生点突变，可能造成其表达产物中氨基酸组成或结构改变，导致活化，至使肿瘤生成。如：1982年，美国3家研究机构（麻省理工大学、国立癌症研究所和哥伦比亚大学）几乎同时发表实验结果：人膀胱癌细胞株EJ的恶性转化是由于其原癌基因c-H-ras发生点突变，导致Ras与GTP的结合不易分解而持续激活。H-ras正常细胞GGC(12Gly)肿瘤细胞GTC(12Val)（五）原癌基因甲基化程度降低（基因抑制消除）DNA分子甲基化有稳定双螺旋结构，阻抑转录的作用。如结肠腺癌和小细胞肺癌中，c-ras基因比邻近正常组织中的甲基化程度明显降低，导致原癌基因激活。(六)癌基因的协同作用实验证明，用ras或myc同时转染细胞，可使细胞长期增殖，但不能转化成癌细胞，在裸鼠体内也不能形成肿瘤。但用ras+myc同时转染细胞，则使细胞转化成癌细胞。说明：致癌至少需要2种或以上的onc协同作用，2种onc在2条通路上发挥作用，由于细胞增殖调控是多因子，多阶段影响的结果。而影响增殖分化的onc达几十种之多，所以大多数人认为：癌发生是多阶段多步骤的。第二节抑癌基因（anti-oncogenes，tumorsuppressorgenes）抑癌基因的基本概念抑癌基因作用机制*Rb基因—“控制细胞周期的重要基因”*p53基因—“基因组的卫士”一、抑癌基因的基本概念概念：是指存在于正常细胞内的一类可抑制细胞过度生长、增殖的基因，具有潜在抑癌作用，当一对等位基因都明确失去功能时可导致肿瘤的形成。抑癌基因表达产物：主要包括跨膜受体，胞质调节因子，结构蛋白，转录因子，转录调节因子，细胞周期因子，DNA损伤修复因子等发现：1986年，美国加州大学的Geiser等用正常细胞与肿瘤细胞杂交实验发现并提出抑癌基因。细胞杂交试验正常细胞肿瘤细胞非肿瘤型杂交细胞杂交融合肿瘤细胞1肿瘤细胞2杂交融合非肿瘤型杂交细胞正常细胞失去某些基因肿瘤细胞确定抑癌基因的条件在某些特定恶性肿瘤的相应正常组织中有正常表达；在恶性肿瘤细胞中发生变异或缺失，如点突变、DNA片段或全基因的缺失等；将此基因导入恶性肿瘤细胞中能部分或完全抑制其恶性表型。抑癌基因的功能1.编码转录因子，参与细胞周期的调节。如Rb、P53、WT1（Wilms’瘤）。2.参与DNA损伤修复后的复制，保证DNA遗传的稳定性。当损伤严重时诱发细胞调亡。如P53。3.与细胞间的黏连有关。如直肠癌缺失(DCC)基因。4.连接细胞与细胞骨架，维持细胞的形态，防止细胞的异常生长。如神经纤维瘤（neurofibromatosisⅡ，NF2）基因。5.GTP酶的活化因子，通过失活癌基因蛋白（Ras）而发挥抑癌效应。如NF-1。•常见的抑癌基因有Rb基因，p53基因，p16基因等。•其中，Rb基因编码P105Rb转录因子，p53基因编码P53转录因子，p16基因编码一种P16蛋白。常见的抑癌基因常见的抑癌基因基因定位相关肿瘤作用跨膜受体类：DCC18q21结直肠癌编码表面糖蛋白（细胞粘附分子）PTCH9q22.3HEDGEHOG受体胞质调节因子或结构蛋白：APC5p21结直肠癌可能编码G蛋白NF17q12.2神经纤维瘤GTP酶激活剂NF222q神经鞘膜瘤、脑膜瘤连接膜与细胞骨架转录因子和转录调节因子：P5317P多种肿瘤编码P53蛋白（转录因子）Rb13q14视网膜母细胞瘤、骨编码P105Rb1蛋白（转录因子）肉瘤、肺癌、乳癌DPC418q21.1胰腺癌TGF-调节的MAD相关蛋白MADR218q21结直肠癌TGF-调节的MAD相关蛋白VHL3P小细胞肺癌、宫颈瘤转录调节蛋白WT111P13肾母细胞瘤编码锌指蛋白（转录因子）细胞周期因子：P169p21黑色素瘤编码P16蛋白，CDK4,6抑制剂P159p21交质母细胞瘤编码P15蛋白，CDK4,6抑制剂P216q21前列腺癌编码P21蛋白，CDK2,3,4,6抑制剂（一）Rb基因(Retinoblastomagene)——“控制细胞周期的重要基因”•Rb是成视网膜母细胞瘤基因，为一种肿瘤抑制基因。在许多不同的肿瘤中处于突变状态，首次报导是它在眼部恶性肿瘤发生。这种病通常发生在幼儿中。•Rb基因的蛋白质产物是一种转录因子，可控制驱使细胞进入分裂过程的重要基因表达。•Rb基因即是世界上第一个被克隆和完成全序列测定的抑癌基因。retinoblastoma•基因结构：Rb基因转录产物约4.7kb，表达产物为928个氨基酸组成的蛋白质，分子量约105kDa，称为P105-Rb。Rb蛋白分布于核内，是一类DNA结合蛋白。•Rb基因的表达产物为P105Rb，在细胞内存在低磷酸化型（活性型）和高磷酸化型（非活性型）