癌基因与抑癌基因ppt课件

1,2,存在于细胞内有自主增殖能力的遗传单位。,编码有生物学功能的多肽或RNA序列的核酸序列（一般是DNA序列）。包括DNA编码区和多种调节“元件”。,3,癌基因：简单讲所有被引进正常细胞后能使其转化为肿瘤的基因。 肿瘤抑制基因：突变或缺失而功能失活后使正常细胞 转化为肿瘤的基因。 调整基因：这是一种能控制肿瘤细胞在体内扩散的基因，其作用方式是阻止恶性细胞的转移、入侵正常组织，或削弱恶性细胞抗拒免疫系统的能力。,4,历史： 1911年Peyton Rous，从鸡发现Rous肉瘤病毒(RSV)。 RSV属逆转录病毒（RNA病毒）。含病毒基因V-src。 基因组中含有原癌基因： 1983年发现V-sis存在于猿猴肉瘤病毒SSV中的癌基因，它 的产物和人的一个正常基因PDGF相似。 SSV(无转化能力) “劫持”PDGF基因 感染宿主细胞 改头换面的PDGF大量表达 细胞不断生长,5,致癌因素： 病毒 化学 物理 DNA转染：证明非病毒引起的肿瘤也含有癌基因。 如：ras 什么是癌基因（oncogene）： 人类基因组中存在着一类能促进细胞分裂并有潜在致癌作用的基因称为原癌基因(proto-oncogenes)。某些原癌基因在环境因子的作用下，发生突变、DNA重排、促进子插入、DNA扩增或调控序列的改变而被激活成为癌基因。,6,7,、原癌基因Protooncogenes,必要条件： 1与细胞生长有关 可促进生长 2潜在致癌性 特定条件下： 原癌基因Proto-Oncogene 化学致癌物、病毒、放射线等 突变Mutation “激活”Activation 重排Rearrangement 过量表达Over-expression 癌基因Oncogene 扩增Amplification 3个体生长、发育所必需 “看家基因”House Keeper Genes 进化上高度保守性 4仅在特定组织中具有潜在的致癌性 促进生长的功能,8,原 癌 基 因,（1）大多数研究使用实验动物，主要小鼠。 （2）实验材料为人体肿瘤或肿瘤细胞系。,9,二、原癌基因活化的几种主要机制,1逆转录病毒转导Transduction via retroviruses,10,2控制元件插入Controling element insertion,逆转录病毒感染细胞后，病毒DNA插入宿主细胞染色体DNA（插入突变）,11,3点突变Point mutation 典型实例ras癌基因：p21 ras密码子12，61是突变“热点”。 膀胱癌、肺癌、乳腺癌和神经母细胞瘤 甲状腺癌RET基因突变,RET mutation 综合症,12,4染色体移位Chromosomal translocation 不同染色体的一部分合并，造成基因重排、表达增加。 Burkitt淋巴瘤：chromosome 8q(c-myc) 14.2.22 c-myc 活化 慢性髓细胞性白血病(CML)：chromosome 9大部位(c-abl) chromosom22一段，c-abl基因活化,13,5基因扩增 染色体一定区域DNA的许多次复制造成大量拷贝 (1) 均匀染色区(Homogeneously staining region, HSR)：被复制的DNA 串联排列在染色体的同一位置。 (2) 双微染色体(Double minute chromosomes)：被复制的DNA呈细小 成对的染色体样结构。 在人的各种神经系统肿瘤的HSRs和双微体均发现N-myc基因。,14,原癌基因种类甚多，它们表达产物的功能涉及细胞信号传递系统的各个层次，根据产物的分类。,三、癌基因分类：,15,16,17,四、基因产物的功能：,1细胞外：生长因子（GF） PDGF (sis) TGF IGF II 2细胞膜： 膜外表面 TPK类GF受体 EGF R (erb B) erbB与EGF R高度同源 EGF R 受到磷酸化修饰的蛋白，具有酪氨酸激酶活性，无适当配体时产生连续增生信号。 CSF I R ( c-fms) IGF I R 其它GF受体,18,19,20,21,膜内侧 TRK（非受体型） src族磷酸化蛋白质，Mr 60KD. 自身 其他蛋白质 类脂物 分子磷酸化 G蛋白ras族 Ha-ras, Ki-ras, N-ras ras GAP GTPase ras蛋白 腺苷环化酶调节物,22,23,Examples of dominant protein-tyrosine kinase oncogenes,24,25,3细胞质： serine/threonine PK Akt c-Akt： Akt 8逆转录病毒转化癌基因的细胞同源物 c-Akt和PKB由同一个基因编码 Akt组成：中心激酶活性区，活化底物为丝氨酸苏氨酸， N端含pH domain，调节脂蛋白，蛋白蛋白 相互作用，C端疏水区富含脯氨酸。,cDNA全长2707bp 编码480氨基酸,PH ( Pleckstrin Homology),26,27,4细胞核 Transactivators反式活化因子 反式活化因子具有特异的DNA结合区 螺旋转角螺旋（HTH） 结合区特征 锌指（ZF） 亮氨酸拉链（LZ） 螺旋环螺旋（HLH） C-myc(N-myc,L-myc)：DNA结合区属：HLH(螺旋环螺旋)，同时有LZ 结构，myc蛋白与DNA结合需另一个反式因子形成 complex. C-myb：细胞周期依赖基因，G1期水平高。 C-fos：产物Fos，5560KD胞核磷蛋白。 C-jun：产物Jun，39KD。 异二聚体AP1，多聚体型反式因子，经由LZ而与DNA结合(促进子/增强子)起正 调控作用。,Fos Jun,RB，p53反式因子，通过蛋白蛋白结合。,28,什么是抑癌基因： 抑癌基因有时也叫抗癌基因，是指一大类可以抑制细胞分裂。并有抑制癌变作用的基因。 抑癌基因失活机制： Knudsons两次打击论 1. 二个等位基因中的一个缺失（LOH） 对癌易感的引起遗传综合症的基因突变 2. 另一个等位基因突变 如：RB-1 化学致癌物、病毒等引起体细胞中的基因突变 3. 基因5端CPG岛胞嘧啶（C-5）高度甲基化，抑制抑癌基因的转录,抑癌基因存在的证据: (1) 1969年细胞融合 (2) Rb-1基因的发现,29,30,31,32,33,Pathways of tumour-suppressor gene inactivation,34,细胞遗传学研究：确定癌患者组成性染色体改变 DNA连锁分析：对有遗传生癌倾向的基因定位 杂合性缺失（LOH)或等位基因丢失,所有这些策略都要用定点克隆方法，从染色体区段确定和分离肿瘤抑癌基因。,35,1. 与细胞生长有关，可抑制细胞分裂。 2. 潜在抑癌 3. 特定条件下：化学致癌物、病毒等 失活： Mutation Deletion Protein产物病毒蛋白结合 其它 4. 同属House Keeper 抑癌基因也有相对的组织特异性（个别除外）,抗癌基因Antioncogenes,36,1. 在该肿瘤的相应正常组织中表达 2. 在该肿瘤中存在缺陷： DNA水平 mRNA表达 蛋白产物 3. 导入该基因后，肿瘤细胞生长受抑（部分）,正常细胞 增殖 分化 死亡 程序性死亡Programmed Death Apoptosis Gene 抑癌基因 抗Antiapoptosis Gene: 可能是癌基因,凋亡基因Apoptosis gene,37,Tumor Suppressor Genes Associated With a Cancer Syndrome,38,Presumed/Candidate Tumor Suppressor Genes not yet Associated with a Cancer Syndrome,39,跨膜受体：PTCH基因 DCC基因 胞浆调节或结构蛋白：NF1 PTEN APC NF2等 转录因子或转录调节因子：p53 WT1 RB1 VHL等 细胞周期因子：p16 p21 p15等 DNA损伤修复蛋白：MSH2 MLH1 PMS2 ATM BRCA1 BRCA2等,40,1跨膜受体Transmembrane receptors PTCH基因位置9q22.3，Hedgehog信号传递分子的跨膜受体。 原发肿瘤：基底细胞皮肤癌 DCC基因(Deleted in Colorectal Carcimma gene)产物位于细胞胞膜与神经细胞粘附因子同源。 点突变 结肠癌中 LOH 70%结直肠癌, 5%腺瘤. mRNA表达下降或消失 2胞浆内调节结构蛋白 NF1基因17q11.2，60Kb，mRNA11-13Kb产物2,485a.a.蛋白，其中350a.a.序列具有GTPase活性，对ras p21蛋白专一性作用。 原发肿瘤：神经纤维瘤 AML，脑瘤 NF2基因22q12.2产物功能：使胞膜蛋白与细胞骨架(Cytoskeleton)连接(?)，细胞骨架相关因子。 原发肿瘤：视神经癌 膜脊膜瘤 相关肿瘤：神经胶质母细胞瘤 室管膜瘤,41,PTEN ( phosphate and tension homology deleted on chromosome 10, PTEN) 又称为MMACI(mutated in multiple advanted cancer1) 和TEPI(TGF-regulated and epithelial cell-enriched phosphatase),PTEN：10q23.3 9个外显子 编码403个氨基酸 拮抗酪氨酸激酶、磷酸化酶活性而抑制肿瘤发生、发展。 使Ip3的第3位磷酸、去磷酸化抑制胰岛素诱导的磷酸肌醇 3激酶活性，Ip3是胰岛素调节细胞生长信号通路中的重要 的第二信使。,PI 3.4.5 P3 PI - 4.5 P2,PTEN,42,等位基因缺失： 纯合性丢失：胶质母细胞瘤，前列腺癌等有15% 。 基因突变：缺失突变，错义突变，无义突变，mRNA剪接突变， 突变一般在等位基因杂合性缺失基础上发生。 胶质母细胞瘤、子宫膜癌：突变率可达30-40%。 前列腺细胞株：突变75100% 甲基化：前列腺癌，晚期明显。,(cwden病（CD），BZS(Bannayan-Zonana或Bannayan-Ruvalcabu) 80%存在LOH和基因突变。,43,APC基因- 5q21、60kb、蛋白产物Mr.300kD。 功 能：调节细胞内-链蛋白（catenin）；微管结合。 原发肿瘤：结直肠癌。 相关肿瘤：结直肠腺癌、十二指肠、胃癌、,44,E-cadherin 细胞-细胞粘附分子 -catenin -链蛋白 GSK3糖原合成酶激酶3 Tcf-4 T细胞因子4 WNT 侧翼蛋白（Wingless） Frizzled 卷发受体 DSH 乱发蛋白（Dishevelled）,45,3.转录因子或转录调节因子,RB1基因-13q14.3,200kb,27exons,4.8kbmRNA。 表达产物核蛋白110kD,磷酸化RB1蛋白110-112kD。 DNA结合、反式活化因子 主要通过蛋白-蛋白结合形式 磷酸化-去磷酸化 依赖细胞周期阶段和细胞分化阶段变化,46,位于11P13 DNA： 50KD 编码3Kb，mRNA，245个氨基酸 WTI产物：4个ZF结构,抑 制： IGF II PDGF A链的转录作用 有关肿瘤： Wilms tumor、WAGR综合症。,WTI蛋白与DNA特定序列结合，可抑制EGR1与DNA结合，即抑制EGR对转录的激活作用，从而抑制细胞生长。,47,1. 17p 2. 357aa MW53 KD 3. 核内（Transactivator)调节细胞周期，可与其它蛋白结合。 4. 野生型：抑癌基因 突变型 (1) 失活：显性抑制或显性阴性(Dominant Negative)，隐性癌基因 (recessive gene)。失活的产物与野生型产物结合抑制野生 型产物的功能。 (2) 显性致癌：少数突变型癌基因 一个等位基因的某种突变可致癌。 称：Dominant Oncogene,48,1. p53: 是一种TA，它可辩认一段特定DNA序列。P：嘌呤 Py：嘧啶 AT PPPC GPyPyPy TA p53: DNA-binding & cis-element of MCK: Muscle creatione kinase GADD45: Growth arrest DNA Damage Inducidle Gene MDM-2: Mouse Double Minute Oncogenic 30% soft part tumors WAF 1(p21): Inactivated in brain, Lung intestinal cancer cell lines RB p53,p53蛋白中央核心区结合特定的DNA序列，N未端序列有转录活化的功能，C未端可使p53蛋白自身形成二聚体或四聚体。,49,2. p53: 蛋白蛋白结合 MDM-2 MDM-2 p53 activity HPV E6 HBV X: 3. p53通过DNA修复酶进行DNA修复或凋亡，维持基因组可塑性和基因组稳定性。,HBX / p53 1. HBX Binding with p53 Wt.249S, 273H but not p53 135Y 2.,50,51,第一途径：p53直接作用于细胞周期,52,第二途径：p53调节p21,53,4. 细胞周期因子,p16基因9p21，8.5Kb，3 exons， p16蛋白，MW 15.8KD,功 能： p16蛋白为细胞周期素依赖激酶CDK4及CDK6抑制物，通过结合CDK4或CDK6而抑制Cyclin D-CDK4/CDK6复合物，阻止细胞分裂、增生、突变型p16蛋白无此抑制活性，细胞分裂失控，导致癌变。,主要几种Cyclin-CDK细胞周期复合物,54,5. DNA损伤修复,Nucleotide Excision Repai,Two Steps: 1. Damaged Base Removalr Glycosylaste糖基化酶 2. Excision of oligonucteotide (ss) carrying the lesion.,55,XP A: Damage recogniton Factor XPF/ERCC1 complex Binding to HSSB (RPC replication protein binting to lesion site XP B: XP D: TF II H contain 8 svbunits Transcription Factor DNA Repair DNA Replication related TF II H unwound Helix XPG. XPF enter,coupling,XP F XP G PCNA RPC POL Pol Ligase,Nuclease excision at,5 3,(Proliferating Cell Nuclear Antigen) Catalyze removint the repairing enzyme.,Fill the “gag” repaired,Helicase Subunit of TF II H,56,Exinuclease,57,Diseses Related to DNA Repair,58,Mismatch DNA Repair,Mutaion mismatch,59,60,BRCA1：,基因全长100kb含23个外显子，22个内含子，1个单一长开放阅读框架，编码1863个氨基酸，220KD核内磷酸化蛋白，有锌指区，提示可调节基因表达。 肿 瘤： 家族性乳腺癌和卵巢癌 功 能： DNA结合区：转录调控 与Rad51相互作用，修复双链DNA断裂,BRCA2：,13q21编