医学课件肿瘤分子生物学

肿瘤分子生物学 制作人 谭宇蕙 背景知识回顾 一、遗传信息传递过程中DNA复制的高保真性 ： （一）遵循严格的碱基配对规律，A-T，G-C配 对. DNA聚合酶在复制延长中严格选择配对碱 基 （二）复制出错时DNA聚合酶有即时校读. DNA 聚合酶有3-5外切酶活性 严格选择配对碱基 3-5外切酶活性 （三）突变与修复 （1）引起突变的因素 化学、物理、生物 （2） 基因突变（gene mutation） 1.点突变（point mutation） 转换（ transition） 颠换 （transversion） 2. 缺失（deletion）、插入 （insertion ）与 框移突变/移码突变 （frame-shift mutation ） 3. 重排（ rearrangement） （3）DNA的损伤和修复（DNA damage and repairing ） n光复活 （photoreactivation）： 光修复 酶（photolyase） n切除修复 （excission repairing）: DNA-pol, DNA ligase n重组修复 （recombination repairing） nSOS修复 （SOS repairing）： 应急性修复，允许差错， 保留错误多，引起广泛、长期突 变 （4）整体修复 n细胞凋亡: 程序化死亡.生理性死亡 n免疫系统 多基因突变 细胞转化 启动整体修复 二、肿瘤的发生 细胞水平 细胞增殖、分化、凋亡发生异常，细胞 总数失控，恶性生长造成。 增殖 分化、凋亡 生的过度，死亡失却 基因水平 细胞周期（增殖、分化、凋亡）由两 大类基因调控，原癌基因和抑癌基因 。原癌基因 抑癌基因 （一）肿瘤细胞的特征 1、肿瘤是一种基因异常的疾病，也是细胞疾病 肿瘤细胞表型能稳定遗传 病因：DNA异常、发生多基因突变。 DNA诱变剂都是致癌物 体外转染癌基因可引起正常细胞变异为癌细胞 （二）肿瘤细胞体外培养中的特征 1、原代细胞 脊椎动物的正常细胞 临界现象，生长数代后死 亡 帖壁依赖性 生长因子依赖性 接触抑制 2、永生化细胞系 没有临界点，永生 化 帖壁依赖性 生长因子依赖性 接触抑制 无致癌性 3、转化的细胞或 肿瘤细胞株 无临界点，永生化 无帖壁依赖性 无生长因子依赖性 无接触抑制 有致癌性 人胃癌细胞MGC7901 H22小鼠肝癌细胞 插入绿色荧光蛋白的 小鼠黑色素瘤细胞 接种H22肝癌细胞的小鼠 n癌基因oncogene :能使靶细胞发生恶性转化的 基因 n病毒癌基因v- onc: 病毒基因组中能诱发肿瘤的核酸片段.如v-Src n原癌基因（细胞癌基因）c-onc： 与癌基因同源、正常细胞内调控生长和分化 的基因，变异后成为癌基因。 第一节 原癌基因 一、癌基因的发现 （一）病毒癌基因v-onc n1910年Rous发现鸡肉 瘤病毒RSV的致癌作 用 n1975年从RSV中分离到 src癌基因 n致癌病毒分RNA病毒 、DNA病毒 n致癌病毒以RNA病毒 即逆转录病毒为主 DNA肿瘤病毒 主要DNA肿瘤病毒类型: n多瘤病毒：使小鼠致瘤 n人类乳头瘤病毒HPV：可引起子宫颈癌 n腺病毒：致瘤性弱，改造后是基因治疗载体 逆转录病毒 1、逆转录 Virus RNA 逆转录酶RT RNA-DNA 杂交体 dsDNA 整合到宿主细胞DNA中随细胞 分裂复制,传到下一代 转录 合成宿主自身蛋白质 病毒蛋白质 翻译 宿主RNA、 Virus RNA n急性转化型 感染短期内致癌 癌基因在病毒基因组内，但不插在结构基因 中 有体外使细胞转化能力 n慢性转化型 感染后长时间才致癌 病毒基因组不含癌基因 无体外转化细胞的能力 2、逆转录病毒转化类型 （二）细胞癌基因（原癌基因） n发现 用 Ras基因突变体转染NIH3T3，使之成为 转化细胞 n原癌基因 能激活为癌基因的正常细胞基因 （三）病毒癌基因的来源与特点 n来源： 细胞癌基因 例如RSV的Src癌基因，所有脊椎动物DNA都含有近似 病毒癌基因的基因 n特点 1.缺失内含子 2.转录由病毒的长末端重复序列LTR控制， LTR是强 的增强子，可使转录高水平进行 3.多数已发生突变，例如病毒癌蛋白常缺失原癌蛋白的 羧基而有转化活性 RNA肿瘤病毒诱导细胞转化的途径 Visrus RNA Visrus RNA cDNA 宿主 DNA 转录、翻译、 包装、捕获 逆转录 病毒癌基因 整合、恶性转化 突变 整合、重排、插入 LTR 癌基因 不含癌基因 LTR 癌基因 RT 整合 逆转录病毒转导原癌基因的三种模型 n直接包装 n整合重排剪接 n在反转录中突变 1、直接包装了癌基因成为急性转化型 2、整合时，插入突变激活了原癌基因，或使抑癌基因失活 ；或因病毒有强大的启动子增强子， 从而大大提高整 合位置附近的原癌基因表达水平；或包装了原癌基因， 重排剪接激活原癌基因 3、在逆转录中原癌基因突变为癌基因,因为逆转录酶合成 DNA的 差错率很高；或包装时使旁边的原癌基因或抑癌 基因缺失部分序列 二、癌基因和原癌基因 原癌基因 n特点：广泛存在于正常真核细胞基因组中的正常基因 ， 高度保守，看家基因，在生长分化发育中起重要作 用 表达受严格调控和时空限制 未激活时无致癌活性，对正常细胞无害，在某些因 素作用下，发生数量上或结构上的变化时，才引起细 胞癌性转化 n生理功能 调节细胞生长增殖，常为生长因子或其受体基因 调节细胞发育分化，调节胚胎器官发育，调节细胞凋 亡 三、癌基因的命名 四、癌基因的分类 n表达产物的定位 n基因结构 n表达产物生理功能 1.src家族 2.ras家族 3myc家族 4.erb家族 5.bcl-2家族 癌蛋白的生理功能 癌蛋白：癌基因的表达产物，使细胞增殖分化失常 而癌变 1.与生长因子或生长因子受体有关erbB 2.与信号转导途径相关： 与酪氨酸蛋白激酶信号转导途径相关src 与鸟苷酸结合蛋白（G蛋白）相关 rasP21 3.转录因子：myc家族 4.细胞周期、细胞凋亡调控：bcl-2抑凋亡基因 bax促凋亡基因 五、原癌基因的激活与癌 1.基因突变（gene mutation） 点突变、基因扩增、基因重排、插入/缺失、 DNA甲基化和去甲基化 2、基因突变结果 结构异常：表达癌蛋白 表达异常：原癌基因的编码基因正常但表达过高 ， 获得强启动子与增强子 六、几种主要的原癌基因 nras基因:信号转导蛋白中的小G蛋白 H-ras,K-ras,N-ras rasD癌基因：点突变为主要激活方式 肿瘤检出率为10%-15% RasD水解GTP下降，处于激活状态， 不与信号物质结合也传递生长信号 nmyc基因：核转录因子，与DNA结合 nbcl-2基因：膜蛋白，抑凋亡，与myc协同抑制p53 第二节 抑癌基因 一、抑癌基因的发现 n细胞融合技术，肿瘤细胞 与正常细胞融合 ，成瘤能力受抑制 n视网膜母细胞瘤 家族缺乏Rb基因 二次打击学说：等位基因之一突变来自 亲体 ，第二次突变是体细胞突变，纯合缺陷导 致肿瘤 二、抑癌基因的定义 n是一类存在与正常细胞内、调控细胞生长 ，具有潜在抑癌作用的基因 抑癌基因的特点 抑制细胞增殖、诱导分化凋亡，对生长负 调 抑制原癌基因的过度激活、表达， 突变、缺失可引起细胞恶性转化而导致肿 瘤发生，突变后成为癌基因 二、抑癌基因的分类和功能 Rb, p53, p16, APC, DCC, MCC, BRCA, DPC4 n转录因子，细胞周期调控: Rb，p53 n细胞周期蛋白依赖性激酶抑制蛋白：p15， p16 n细胞黏连：DCC nDNA修复：BRCA RB基因视网膜母细胞瘤基因 n作用是抑制增殖，诱导分化凋亡 n编码P105蛋白，非磷酸化为活化型 Rb P105 G0/G1 期 与转录因子(E-2F)结合 P105 E-2F无活性 S期 P105-磷酸化 P105PE-2F活性 细胞增殖 P53基因基因组的保护神 n与肿瘤相关性最高的基因 n野生型为抑癌基因，突变型为癌基因 n11个外显子，5、8外显子发生点突变 n野生型半衰期很短，免疫化学测出来的都 是突变型 n作用是抑制增殖，诱导分化凋亡 nP53突变的肿瘤预后差 P16（衰老基因） n黑色素瘤细胞中首先发现 nCDK4的抑制蛋白，CDK4使Rb磷酸化失活 ，从而抑制细胞增殖 nCyclin-D与之竞争结合CDK4，促细胞增殖 细胞衰老主导基因P16的作用机理及 其负调控 n细胞衰老是生物衰老的基本单位，老年病的发病基础 童坦君等在国际上初步阐明了细胞衰老主导基因p16影响 衰老进程的机制，以及它在衰老过程中高表达的原因 n 细胞衰老过程中p16基因表达比年轻时高1020倍，在国 际上纷纷认为它是细胞衰老主导基因。将其重组载体导 入人成纤维细胞，结果细胞衰老加快；又将其反义重组 载体导入细胞，抑制p16表达结果细胞增值能力增强与 衰老表征出现减慢，DNA损伤修复能力增强与端粒缩短 减慢，可传代数增加20代。分析原因，发现抑制p16并未 激活端粒酶，但可促进抑癌基因Rb蛋白的磷酸化，因此 ，抑制p16的延缓衰老作用与端粒酶无关，与抑癌基因 Rb蛋白因磷酸化而失活有关，从而初步阐明了p16影响 衰老进程的机制 np16在细胞衰老中起重要作用，它在衰老时为何表达异常 增强。以人成纤维细胞为对象究其原因，发现位于p16基 因翻译起始信号ATG以远上游491485 bp处，存在 序列为GAAGGT，命名为ITSE的负调控元件年轻细胞 存在24kD的负转录因子与ITSE结合，抑制表达，衰老时 趋于消失ITSE及24kD蛋白均属新发现 n由此阐明细胞衰老主导基因p16在衰老过程中高表达的原 因之一，是基因负调控机制减弱，表现为负转录因子减 少 n 为检验ITSE是否确是负调控元件，用缺失突变，删除 该元件，观察p16表达状况定点缺失突变证明：p16基 因调控区在删除包括ITSE的区段后(测序证明其确实已 删除)，启动活性反而增强由此证明ITSE确实是负调 控元件 nP16基因与端粒长度决定细胞衰老的关键上游因素 nm23 n肿瘤转移抑制基因，最有应用前景 nnm23蛋白 参与微管聚合，影响细胞骨架形态，细胞 运动与黏附，参与信号转导 nNm23变异 使微管聚合，形成非整倍体肿瘤细胞，影 响细胞骨架引起细胞运动，参与浸润转移 ， 结直肠癌相关的抑癌基因 nAPC：一个等位基因突变在腺瘤阶段 两个等位基因突变在腺癌阶段 nDCC：多发性肠腺瘤后期50%突变 结直肠癌70%突变 与细胞黏附和通讯有关 nMCC：与结直肠癌、肺小细胞癌相关 n早期腺瘤中期腺瘤后期腺瘤腺癌转 移 APC/ MCC R-ras DCC P53 MMR 乳腺癌相关的抑癌基因 nBRCA-1：转录因子。乳腺癌和卵巢癌50%突变 nBRCA-2：早发性乳腺癌 第三节 原癌基因和抑癌基因调控细 胞增殖 一、参与信号转导 编码生长因子或其类似物 sis编码PDGF的类似物 编码生长因子受体 erbB编码EGF受体 二、参与细胞周期调控 细胞周期调控机制 n细胞周期蛋白Cyclin Cyclin有8类11种，含量随细胞周期而变化 n细胞周期蛋白依赖性激酶CDK 与Cyclin结合后表现蛋白激酶活性，含量稳定，催 化不同的Cyclin磷酸化，启动调控细胞周期 n细胞周期蛋白依赖性激酶抑制蛋白CDKI 和CDK 或Cyclin -CDK结合，抑制CDK 原癌基因和细胞周期调控 n一些原癌基因产物就是Cyclin n一些原癌基因产物诱导Cyclin表达 n一些原癌基因产物调节CDK活性 n一些原癌基因产物是Cyclin，