肿瘤分子生物学.ppt

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PeytonRous 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Amplification3 个体生长 发育所必需 看家基因 HouseKeeperGenes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Transductionviaretroviruses 10 2 控制元件插入Controlingelementinsertion 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Pointmutation典型实例ras癌基因 p21ras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 RETmutation综合症 12 4 染色体移位Chromosomaltranslocation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 chromosome8q c myc 14 2 22c myc活化慢性髓细胞性白血病 CML chromosome9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 Homogeneouslystainingregion 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 Doubleminutechromosomes 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 IGFII2 细胞膜 膜外表面TPK类GF受体EGFR erbB erbB与EGFR高度同源EGFR 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 CSFIR c fms IGFIR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 Mr60KD 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 rasrasGAPGTPaseras蛋白腺苷环化酶调节物 22 23 Examplesofdominantprotein tyrosinekinaseoncogenes 24 25 3 细胞质 serine threoninePK Aktc Akt Akt8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pHdomain 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 PleckstrinHomology 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 H T H 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 55 60KD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 FosJun 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 Knudson s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 Pathwaysoftumour suppressorgeneinactivation 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 MutationDeletionProtein产物 病毒蛋白结合其它4 同属HouseKeeper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ProgrammedDeathApoptosisGene 抑癌基因抗AntiapoptosisGene 可能是癌基因 凋亡基因Apoptosisgene 37 TumorSuppressorGenesAssociatedWithaCancerSyndrome 38 Presumed CandidateTumorSuppressorGenesnotyetAssociatedwithaCancerSyndrome 39 跨膜受体 PTCH基因DCC基因胞浆调节或结构蛋白 NF1PTENAPCNF2等转录因子或转录调节因子 p53WT1RB1VHL等细胞周期因子 p16p21p15等DNA损伤修复蛋白 MSH2MLH1PMS2ATMBRCA1BRCA2等 40 1 跨膜受体TransmembranereceptorsPTCH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 DeletedinColorectalCarcimmagene 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LOH70 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rasp21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 phosphateandtensionhomologydeletedonchromosome10 PTEN 又称为MMACI mutatedinmultipleadvantedcancer1 和TEPI TGF regulatedandepithelialcell enrichedphosphatase PTEN 10q23 39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 5P3PI 4 5P2 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75 100 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3Tcf 4T细胞因子4WNT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11P13DNA 50KD编码3Kb mRNA 245个氨基酸WTI产物 4个ZF结构 抑制 IGFIIPDGFA链的转录作用有关肿瘤 Wilmstumor 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 17p2 357aaMW53KD3 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 DominantNegative 隐性癌基因 recessivegene 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 DominantOncogene 48 1 p53 是一种TA 它可辩认一段特定DNA序列 P 嘌呤Py 嘧啶ATPPPCGPyPyPyTAp53 DNA binding cis elementofMCK MusclecreationekinaseGADD45 GrowtharrestDNADamageInducidleGeneMDM 2 MouseDoubleMinuteOncogenic30 softparttumorsWAF1 p21 Inactivatedinbrain LungintestinalcancercelllinesRBp53 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 2MDM 2 p53activity HPVE6HBVX 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 p531 HBXBindingwithp53Wt 249S 273Hbutnotp53135Y2 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 3exons p16蛋白 MW15 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CyclinD 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 NucleotideExcisionRepai TwoSteps 1 DamagedBaseRemovalrGlycosylaste 糖基化酶2 Excisionofoligonucteotide ss carryingthelesion 55 XPA DamagerecognitonFactorXPF ERCC1complexBindingtoHSSB RPCreplicationproteinbintingtolesionsiteXPB XPD TFIIHcontain 8svbunitsTranscriptionFactorDNARepairDNAReplicationrelatedTFIIH unwoundHelix XPG XPFenter coupling XPFXPGPCNARPCPOL Pol Ligase Nuclease excisionat 5 3 ProliferatingCellNuclearAntigen Catalyzeremovinttherepairingenzyme Fillthe gag repaired HelicaseSubunitofTFIIH 56 Exinuclease 57 DisesesRelatedtoDNARepair 58 MismatchDNARepair 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