癌基因2014

癌基因、抑癌基因与生长因子Oncogenes, Anti-oncogenes and Growth Factors,胡庆华药理教研室,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,能在体外引起细胞转化，在体内诱发肿瘤的基因。分为病毒癌基因和细胞癌基因两大类。,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，与病毒癌基因高度相似的DNA序列。也称细胞癌基因(cellular oncogene，c-onc)。,癌基因(oncogene),癌基因的表示：,一般用3个斜体小写字母表示：如ras、myc、src等。,病毒癌基因可加前缀v-,如v-src。,细胞癌基因可加前缀c-,如c-src。,癌基因表达的蛋白用大写字母表示，如FOS、MYC、RAS等。,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。根据其核酸组成分为DNA病毒和RNA病毒。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。,一、病毒癌基因,病毒癌基因(virus oncogene,v-onc),病毒基因组结构,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 被激活后，导致正常细胞癌变,二、细胞癌基因,（一）特点:,（二）功能上相关的癌基因家族分类,src家族： src、abl、fgr、fes、yes、fps、lck、kek、fym、lym、lyn、tkl 1975年，Bishop从罗氏肉瘤病毒（RSV）中分离到第一个病毒癌基因src ； src原癌基因定位于胞膜内面或跨膜分布。,src表达及活性异常往往引起乳腺癌、结肠癌、胰腺癌、前列腺癌、肺癌等某些肿瘤发生、发展。最近研究表明Src基因与乳腺的提前退化及泌乳失败相关。,src原癌基因具有酪氨酸激酶活性，参与调节正常细胞的生长与分化，在控制细胞增殖的信息转导途径中起作用； src原癌基因同样有活化癌基因的作用，能够诱导细胞的异常增殖和导致肿瘤发生；,(2)ras家族：H-ras、K-ras、N-ras,82年Weinberg等 人发现人膀胱癌细胞系中有活化的H-ras基因；编码的蛋白质都是P21，位于细胞质膜内面，P21可与GTP/GDP结合，有GTP酶活性，是信息传导的“开关”;ras癌基因在细胞内信号传递和细胞增殖过程中起着关键和核心作用;,ras基因活化的主要方式有：（1）编码区内的突变，（2）插入激活，即在ras基因附近插入一个强起动子（Promoter）或增强子（enhaner）；已经在膀胱癌、乳腺症、结肠癌、肾癌、肝癌、肺癌、胰腺癌、胃 癌、及造血系统肿瘤中，均检测出了ras癌基因的异常。,(3)myc家族：c-myc、N-myc、L-myc,编码核内DNA结合蛋白(DNA binding protein)， 有直接调节其他基因转录的作用； myc通过扩增和染色体易位重排方式激活 目前认为胃癌、乳腺癌、结肠癌、宫颈癌、何杰金氏 病及头部肿瘤等都有myc基因的扩增或过度表达。,(4)sis家族：sis,编码P28与人血小板源生长因子(PDGF)结构十分相似，能剌激间叶组织的细胞分裂繁殖。,(5)myb家族：myb、myb-ets,编码核蛋白，能与DNA结合，为核内的一种转录因子,（一）获得启动子和（或）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。,B,myc mRNA,（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。,举例 Burkitt Lymphoma,（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。,（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。,（五）原癌基因缺失,rasH 癌基因通过点突变而被活化,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：,*癌基因的协同作用,一种原癌基因被激活并不足以导致细胞的恶变。实验1 ：以重排的 myc 基因转染( transfection ) 大鼠胚胎成纤维细胞，可使细胞获得无限止传代的能力（正常传20代即死亡）。无限止传代能力是肿瘤细胞特征之一。但成纤维细胞并未获得恶性细胞的形态表型，并不能发展成为肿瘤。,实验2 ： 用活化的 ras 转染成纤维细胞，细胞的形态虽发生恶性转化，但不能无限止生长，也不能发展成为肿瘤。实验3 ： 当同时转染重排的 myc 和活化的 ras ，细胞既发生形态转化，又有无限止生长能力，将此种细胞移植于动物体内以后可发展为肿瘤。,肿瘤细胞的形成最少需要无限止生长和形态转化两种原癌基因的协同作用。例如癌细胞HL-60细胞系： 既有 扩增的myc基因 又有 活化的N-ras基因例如Burkitt淋巴瘤的某些细胞系： 既有 重排的myc基因 又有 活化的N-ras基因,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和血小板源性生长因子（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。,*癌基因的协同作用,一种原癌基因被激活并不足以导致细胞的恶变。实验1 ：以重排的 myc 基因转染( transfection ) 大鼠胚胎成纤维细胞，可使细胞获得无限止传代的能力（正常传20代即死亡）。无限止传代能力是肿瘤细胞特征之一。但成纤维细胞并未获得恶性细胞的形态表型，并不能发展成为肿瘤。,实验2 ： 用活化的 ras 转染成纤维细胞，细胞的形态虽发生恶性转化，但不能无限止生长，也不能发展成为肿瘤。实验3 ： 当同时转染重排的 myc 和活化的 ras ，细胞既发生形态转化，又有无限止生长能力，将此种细胞移植于动物体内以后可发展为肿瘤。,肿瘤细胞的形成最少需要无限止生长和形态转化两种原癌基因的协同作用。例如癌细胞HL-60细胞系： 既有 扩增的myc基因 又有 活化的N-ras基因例如Burkitt淋巴瘤的某些细胞系： 既有 重排的myc基因 又有 活化的N-ras基因,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,位于13q14200 kb，27个外显子，mRNA长4.7 kb，编码928个氨基酸、105 kD的蛋白产物（P105-RB）P105-Rb为转录因子功能：促进细胞分化，抑制细胞增殖 能结合并抑制转录因子E-2F基因失活原因主要为基因缺失与突变,三、抑癌基因的作用机制（一）视网膜母细胞瘤基因（Rb 基因）,视网膜母细胞瘤基因（Rb基因）抑癌机制,G0 G1期,S期,E2F,DNA,mRNA,DNA,P53基因是迄今发现与人类肿瘤相关性最高的基因，自1979年P53基因命名以来，人们对P53基因的认识经历了癌蛋白抗原、癌基因到抑癌基因的多次转变。导致细胞转化或肿瘤形成的P53是P53基因突变的产物，是一种肿瘤促进因子，它可以消除正常P53的功能，而野生型P53是一种抑癌基因。 人类肿瘤中约50%以上与P53基因变化有关，仅1991-1998年6月的有关论文就超过6000篇，P53基因也被Science杂志评为1993年的明星分子。,（二）P53,位于17p1320 kb，11个外显子，mRNA长2.5 kb，蛋白产物53 kD，故称p53基因P53为转录因子功能： 激活一些抑制细胞分裂的基因（如p21）； 抑制解链酶活性； 参与DNA的复制与修复； 在DNA修复失败时启动细胞程序性死亡过程等基因失活原因主要为基因突变与缺失,P53抑癌机制,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。,在肿瘤的形成和发展中，既有原癌基因的激活又有抑癌基因的灭活同时存在。例如人类结肠癌细胞中存在4个以上基因突变： APC/MAC DCC 抑癌基因 P53 K-ras 原癌基因,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 ：,内分泌 (endocrine)：生长因子从细胞分泌出来后，通过血液运输作用于远端靶细胞。,自分泌 (autocrine)：生长因子作用于合成及分泌该生长 因子的细胞本身。旁分泌 (paracrine)：细胞分泌的生长因子作用于邻近的其它类型细胞，对合成、分泌该生长因的自身细胞不发生作用，因为它缺乏相应受体。,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