癌基因、抑癌基因与生长因子-2.ppt

第20章,癌基因、抑癌基因 与生长因子 Oncogenes, Anti-oncogenes and Growth Factors,癌基因、抑癌基因与生长因子的关系,癌基因,抑癌基因,细胞,生长因子,正调控,负调控,产物,癌基因 Oncogenes,第一节,细胞内控制细胞生长和分化的基因，它的结构异常或表达异常，可以引起细胞癌变。,原癌基因(proto-oncogenes，pro-onc),存在于生物正常细胞基因组中的癌基因。也称细胞癌基因(cellular oncogene，c-onc)。未激活的细胞癌基因，促进正常细胞生长、增殖、分化、发育等,癌基因(oncogene),存在于病毒基因组中的癌基因，即肿瘤病毒携带的基因，能使靶细胞发生恶性转化的基因。它不编码病毒的结构成分，对病毒复制也没有作用，但可以使细胞持续增殖。 肿瘤病毒：能使敏感宿主产生肿瘤或使培养细胞转化成癌细胞的动物病毒。 分类： DNA肿瘤病毒 RNA肿瘤病毒（逆转录病毒，部分携带癌基因）,一、病毒癌基因,病毒癌基因(virus oncogene,v-onc),癌基因的发现,1910年Rous发现鸡肉瘤无细胞滤液能引起鸡产生新的肉瘤，几十年后，证实了病原体为罗氏病毒（Rouss sarcoma virus, RSV），为此获得1966年的诺贝尔奖。 1970年Temin 和Batimore证实RSV是一种反转录病毒，致瘤的机制是由于其病毒基因组中含有病毒癌基因src。获1975年诺贝尔奖。,1974s H. Varmus和J. M. Bishop研究小组用src的cDNA（complementary DNA）和其他基因组DNA杂交，发现src的同源物普遍存在于动物细胞（如鸡、鸭、果蝇）,即病毒中的癌基因和细胞中的原癌基因是同源的。 原来src编码一种胞质酪氨酸激酶，参与细胞增殖相关的信号转导，是细胞的正常组分。 由于RSV反转录病毒的基因组是整合在宿主基因组上复制的，会将宿主的某些基因复制到了自身的基因组中，因此被这样的病毒感染的细胞，src基因拷贝就增多了，引起细胞过度增殖。,为了区别起见将存在于正常细胞中的癌基因序列称为细胞癌基因（c-onc，如c-src)。而把存在于病毒中的称为v-onc（v-src)。 从结构上看c-onc是间断的，存在内含子，这是真核基因的特点。而v-onc是连续的，基因跨度较小。 癌基因表达的蛋白用大写字母表示，如FOS,MYC等。,病毒基因组结构,RNA 和DNA肿瘤病毒携带的癌基因特点,RNA肿瘤病毒携带的癌基因： 具有急性转化细胞能力 来源于宿主的原癌基因 宿主原癌基因的序列高度同源（在宿主基因组 中有副本） DNA肿瘤病毒携带的癌基因： 具有转化细胞能力 在宿主基因组中没有副本 其表达产物调节病毒的生活周期 其表达产物可能抑制宿主抑癌基因的活性,二、细胞癌基因,概念 存在于正常的细胞基因组中，与病毒癌基因有同源序列，具有促进正常细胞生长、增殖、分化和发育等生理功能。 在正常细胞内未激活的细胞癌基因叫原癌基因，即正常情况下处于低表达或不表达状态，不会使细胞恶性转化。 当其受到某些条件激活时，结构和表达发生异常，能使细胞发生恶性转化。,广泛存在于生物界 基因序列高度保守 维持正常生理功能、调控细胞生长和分化起重要作用 通过表达的产物起作用，表达产物对细胞生长增殖起正调节作用。 被激活后，导致正常细胞癌变,特点:,功能上相关的癌基因家族分类,src家族：产物多具有酪氨酸蛋白激酶活性，能促进增殖信号的转导。 ras家族：编码小G 蛋白p21，参与cAMP水平的调节。 myc家族：编码核内DNA结合蛋白，调节其他基因转录的作用。 sis家族：编码的p28，能刺激间叶组织的细胞分裂繁殖。 myb家族：核内转录因子,（一）获得启动子与增强子,三、癌基因活化的机制,逆转录病毒感染细胞后，病毒基因组所携带的长末端重复序列（LTR内含较强的启动子和增强子）插入到细胞原癌基因附近或内部, 启动下游邻近基因的转录和影响附近结构基因的转录水平，使原癌基因过度表达或由不表达变为表达，从而导致细胞发生癌变。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。,原癌基因激活的可能途径,（二）染色体易位,在染色体易位的过程中发生了某些基因的易位和重排，使原来无活性的原癌基因移至强的启动子或增强子附近而被活化，原癌基因表达增强，导致肿瘤的发生。 如Burkitt淋巴瘤细胞的染色体易位，位于8号染色体的c-myc移到14号染色体免疫球蛋白重链基因的调控区附近，由于IG重链基因表达十分活跃，其启动子为强启动子，致使c-myc过表达。 再如在良性甲状旁腺肿瘤患者的染色体中，cyclinD1基因倒位处于甲状旁腺素基因启动子下游而过渡表达，使细胞出现异常增殖。,（三）原癌基因扩增,细胞周期中DNA复制数次，导致原癌基因拷贝数量的增加。 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832倍。 癌基因扩增的染色体结构有：双微体（double minute chromosomes，DMs），无着丝粒，成对分布于细胞中的微小染色体均染区（homogenously stained region，HSR），是染色局部扩增形成的姊妹染色单体非均等交换（unequal sister chromatid exchange，USCE），G2期由于姊妹染色单体之间发生了非均等交换，结果一个子细胞中该染色体较长，具有同源重复（基因扩增），另一个细胞中对应的染色体较短（基因删除）,Myc基因扩增形成双微核（黄色）的核型,Myc基因扩增形成均染区（黄色）的核型,（四）点突变,原癌基因在射线或化学致癌剂作用下，发生单个碱基的替换点突变(point mutation), 从而改变了表达蛋白的氨基酸组成，造成蛋白质结构的变异。 如膀胱癌细胞中克隆出来的H-ras基因(GTC)与正常细胞（GGC)的相比仅有一个核苷酸的差异,导致P21蛋白第12位从甘氨酸变成缬氨酸。,出现新的表达产物 出现过量的正常表达产物 出现异常、截短的表达产物,癌基因激活的结果：,作用于细胞膜上的受体系统或直接被传递至细胞内，通过蛋白激酶活化转录因子，引发一系列基因的转录激活。,四、原癌基因的产物与功能,sis表达蛋白P28和PDGF一样能促进血管的生长。,（一）细胞外生长因子,例如：,（二）跨膜的生长因子受体：,接受细胞外的生长信号并将其传入胞内。受体的胞质结构区具有特异的蛋白激酶活性，通过磷酸化作用使其结构发生改变，增加激酶对底物的活性，促进生长信号在胞内的传递。,例如,c-src、c-abl有酪氨酸特异的蛋白激酶活性。 c-mos和raf所编码的激酶使丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化。,非受体酪氨酸激酶(c-src，c-abl)、丝氨酸/苏氨酸激酶(c-ras，c-mas)，ras蛋白(H-ras，K-ras和N-ras)及磷脂酶(crk产物)。,（三）细胞内信号传导体,原癌基因的产物作为胞内信息传递体系成员，或者通过影响第二信使作用，将接受到的信号由胞内传至核内，促进细胞生长。,例如：,（四）核内转录因子,某些癌基因表达蛋白定位于细胞核内，与靶基因的顺式调控元件相结合直接调节靶基因的转录活性。,例如：,c-fos是一种即刻早期反应基因(immediate early gene，IEG)。作为传递信息的第三信使。,抑癌基因 Anti-oncogenes,第二节,抑癌基因(cancer suppressive gene, anti-oncegene),一、抑癌基因的基本概念,抑制细胞过度生长、增殖从而遏制肿瘤形成的基因。,细胞杂交试验,二、常见的抑癌基因,抑癌基因的产物,转录调节因子，如Rb、p53； 负调控转录因子，如WT； 周期蛋白依赖性激酶抑制因子（CKI），如p15、p16、p21； 信号通路的抑制因子，如ras GTP酶活化蛋白（NF-1），磷脂酶（PTEN）； DNA修复因子，如BRCA1、BRCA2。 与发育和干细胞增殖相关的信号途径组分，如：APC、Axin等,（一）视网膜母细胞瘤基因（Rb基因）,G0 G1期,S期,E-2F,DNA,mRNA,DNA,三、抑癌基因的作用机制,（二）P53,P53蛋白,解链酶,复制因子A,P21蛋白,细胞停滞于G1期,细胞调亡,DNA损伤,P53蛋白,P53蛋白,P53基因突变不仅失去野生型p53抑制肿瘤增殖的作用，而且突变本身又使该基因具备癌基因功能。 突变的P53蛋白与野生型P53蛋白相结合，形成的这种寡聚蛋白不能结合DNA，使得一些癌变基因转录失控导致肿瘤发生。,生长因子 Growth Factors,第三节,生长因子(growth factor),一、概述,通过质膜上特异的受体，将信息传递至细胞内部，调节细胞生长与增殖的多肽类物质。,内分泌 (endocrine) 旁分泌 (paracrine) 自分泌 (autocrine),作用模式 ：,产生相应第二信使,胞内相关蛋白质被磷酸化,与膜受体结合,酪氨酸激酶活化,蛋白激酶活化,核内转录因子活化,基因转录,与胞内受体结合,生长因子 - 受体复合物，活化相关基因,二、生长因子作用机制,在某些生理或病理条下，细胞接受到某种 信号所触发的并按一定程序缓慢