第癌基因抑癌基因与生长因子.ppt

1911年 PeytonRous发现鸡肉瘤病毒可以致癌 产生 肿瘤源于体细胞基因改变 的概念 1947年 CharlotteAuerbach和J M Robson证明化学物质可以引起DNA损伤 破坏基因组稳定性 诱发肿瘤 1970年代 基因克隆 基因转移等各种基因操作技术迅速发展 并与肿瘤学 oncology 研究相结合 1979年发现了第一个细胞癌基因 P53肿瘤抑制基因 癌基因 抑癌基因相继发现 确认 肿瘤是一种基因病 geneticdisease 肿瘤分子生物学研究史 化学 物理及生物学 病毒 因素可以致癌TheChemical PhysicalandBiological Virus FactorsLeadtoCancer 绪论 环境因素可引起DNA损伤 如果机体DNA损伤修复缺陷 或基因组不稳定性 genomeinstability 增加 则易感肿瘤 个人的遗传特性也决定了肿瘤的易感性 因此 肿瘤发生与环境因素 内在因素有关 致癌物 carcinogen 能引起细胞或生物体发生肿瘤的物质 一 一些化学物质可导致癌症 一 环境中很多化学物质是致癌剂 苏丹红1号 1 苯基偶氮 2 萘酚 C16H12N2O苏丹红2号 1 2 4 二甲基苯 偶氮 2 萘酚苏丹红3号 1 4 苯基偶氮 苯基 偶氮 2 萘酚苏丹红4号 1 2 甲基 4 2 甲基苯 偶氮 苯基偶氮 2 萘酚 二 一些化学致癌物需代谢活化方有致癌作用 直接致癌物 carcinogen 指直接暴露于细胞和机体便可致癌的因素或分子 前致癌物 precarcinogen 指需经代谢转化方具有致癌活性因素或分子 代谢活化 前致癌物经过一个或多个酶促反应才能转变成有致癌活性的过程 代谢酶系 细胞色素P450酶系存在部位 主要于肝 其次是肾 肺 脑等组织微粒体 影响因素 生物种属 遗传因素 年龄和性别等 近似致癌剂 proximatecarcinogen 代谢活化过程的中间代谢产物 终致癌剂 ultimatecarcinogen 最终通过与DNA反应 带正电荷的亲电子致癌物 致癌物可与细胞DNA结合 尤其是与DNA分子中鸟嘌呤碱基上的N2 N3 N7 O6和O8原子结合 形成DNA加合物 引起DNA损伤 三 DNA加合物的形成是致癌过程的关键 1 从癌细胞可衍生出癌细胞 这是由DNA所决定的 2 放射线或化学物致癌的机理均有DNA损伤突变 3 许多癌细胞表现为染色体异常 4 癌细胞DNA 癌基因 经转染可转化正常细胞为癌细胞 5 已经分离出对肿瘤易感性高的基因 DNA是致癌过程中决定性大分子的主要证据有 化学致癌物可与线粒体DNA相互作用 形成被致癌物修饰的线粒体DNA 其作用可能会对细胞能量代谢产生影响 化学致癌物诱发癌基因 抑癌基因发生点突变 使后者激活或失活 四 化学致癌物可诱发癌基因的激活和抑癌基因的失活 如 烷化剂引起G A的碱基改变苯并芘引起G T改变 促癌剂 promoter 单独作用并不能致癌 但在化学致癌物同时使用时可使肿瘤加速生长 促进癌变 五 促癌剂可促进致癌过程 佛波酯 phorbolester TPA 直接激活蛋白激酶C proteinkinasec PKC 进一步发挥作用 例如 二 电离辐射等物理因素可以致癌 机制 主要是产生电离 形成自由基 広島 对人 动物有感染性 DNA病毒的DNA可以整合到宿主靶细胞的DNA分子上 某些病毒基因中含有病毒癌基因 V oncogene 的序列 编码的转化蛋白可使细胞癌变 三 肿瘤病毒也可以致癌 生物性致癌主要指肿瘤病毒 包括DNA肿瘤病毒及RNA肿瘤病毒 一 致癌的病毒有DNA病毒和RNA病毒 肿瘤病毒的特点 TheLifeCycleofHBV 已发现的HBV整合位点非常多 病毒癌基因的产物为蛋白激酶 G 蛋白 酪氨酸蛋白激酶或受体等 从而通过激活信号转导途径促进细胞增殖及恶性转化 1 肿瘤病毒模拟信号分子起作用 二 肿瘤病毒可通过多种方式促进恶性转化 如 小鼠乳腺肿瘤病毒 mousemammarytumorvirus MMTV 2 病毒通过插入激活而致癌 病毒癌基因插入宿主基因后 可通过长末端重复序列上调生长因子的基因表达 促进细胞增殖 Int生长因子 MMTV病毒LTR序列上调宿主生长因子基因的表达 病毒癌基因 V onc 与细胞癌基因差别只是V onc无内含子 而C onc常有内含子 有时一些V onc序列与V onc比较 常有碱基替代 缺失 正因为序列有同源性 一旦V onc整合至细胞基因后 不需激活便可产生细胞转化作用 3 许多病毒癌基因与细胞癌基因序列同源 如Rous肉瘤病毒的癌基因v src编码p60src 具有TPK活性 四 个体遗传特性决定肿瘤的易感性 细胞外因素指各种外界物理 化学及生物学致癌因素 起动因素 癌变过程受细胞内 外因素的影响 细胞内因素指获得性或遗传性DNA修复或细胞周期调控缺陷 决定肿瘤的易感性 susceptibility 通过遗传获得突变的 且能致癌的关键基因 遗传获得的突变基因提高个体对环境因素作用的敏感性 通过遗传获得的基因对癌变克隆的生长有利 肿瘤易感性的决定因素 不同个体的同一个基因在序列上存在微小差异 即单核苷酸多态性 singlenucleotidepolymorphisms SNPs 这种多态性可导致个体间一些代谢相关的酶 DNA修复酶等活性差异 从而引起不同个体对环境因素的敏感性不同 环境 基因相互作用也是重要因素之一 举例 细胞色素P450 cytochromeP450 CYP 五 DNA修复缺陷和基因组不稳定性在癌症的发病中至关重要 遗传性非息肉结肠癌 hereditarynonpolyposiscoloncancer HNPCC 一些癌症是由于DNA修复缺陷导致的基因组不稳定性 易发生断裂 重排等所致 例如 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 cellularoncogene c onc 癌基因 oncogene 存在于病毒基因组中的癌基因 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 一 病毒癌基因 病毒癌基因 virusoncogene 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 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 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 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 pointmutation 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 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 immediateearlygene 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 cancersuppressivegene 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 一 视网膜母细胞瘤基因 Rb基因 G0G1期 S期 E 2F DNA mRNA DNA 三 抑癌基因的作用机制 活性型Rb蛋白 可抑制E2F活性 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GrowthFactors 第三节 生长因子 growthfactor 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