[安徽医大精品]生物化学癌基因抑癌基因与生长因子.ppt

第二十章,癌基因、抑癌基因与生长因子Oncogenes,Anti-oncogenesandGrowthFactors,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,第一节癌基因Oncogenes,癌基因（oncogene）就是具有增加癌源性或转化潜能，导致其编码区或调节区域遗传性状发生改变的基因。癌基因可分为两大类：一类是致瘤病毒中能在体内诱发肿瘤并在体外引起细胞转化的基因，即病毒癌基因（viraloncogene,v-onc）；另一类是存在于细胞基因组中、正常情况下处于静止或低水平（限制性）表达状态，对维持细胞正常功能具有重要作用，当受到致癌因素作用被活化而导致细胞恶变的基因，即原癌基因（protooncogene，pro-onc）或称细胞癌基因（cellularoncogene，c-onc）。,一、病毒癌基因和细胞癌基因,癌基因名称用3个斜体小写字母表示，如myc、ras、src。,肿瘤病毒是一类能使宿主产生肿瘤或使培养细胞转化成癌细胞的动物病毒。其核酸组成分为DNA病毒和RNA病毒。病毒癌基因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。,1911年，ReytonRous报道将鸡肉瘤的无细胞滤液注射给健康鸡后，可诱导发生肉瘤，表明无细胞滤液含致病原，可传播肿瘤。1932年，Shope发现，野生棉尾兔的皮肤肿瘤也可借助无细胞滤液传播。肿瘤进展：开始，癌细胞处于“休眠”状态，被化学因子、病毒等唤醒后，变的无法无天。Rous提出病毒致癌理论：即传播肿瘤的无细胞滤液中含的是病毒。这种感染性颗粒后来被证实是逆转录病毒(RNA病毒)。Rous因此获得1966年诺贝尔生理和医学奖。,癌基因的发现,鸡肉瘤病毒（RSV)基因组结构图,病毒癌基因与正常细胞中的原癌基因同源,病毒癌基因致癌机制,细胞癌基因的特点广泛存在于生物界中；基因序列高度保守；作用通过其产物蛋白质来体现；被激活后，形成癌性的细胞转化基因。,原癌基因的分类,依据其基因结构与功能特点可将大部分原癌基因归于以下几个家族:,1、src家族:包括src、abl、fes、fgr、fps、fym、kck、lck、lyn、ros、tkl和yes等基因。Src是最早被发现的癌基因。其表达产物的氨基酸序列具有较高同源性和酪氨酸蛋白激酶活性以及同细胞膜结合的性质，定位于胞膜内侧或跨膜分布。,2、ras家族:包括3类密切相关的成员,即H-ras、K-ras及N-ras。虽其核苷酸序列的同源性较少，但编码蛋白质的分子量均为21kD,即p21。其表达产物多属传递信号的小G蛋白，能结合GTP，有GTP酶活性，并参与细胞内cAMP水平的调节。3、myc家族:包括c-myc、L-myc、N-myc、fos、myb、ski等基因,其表达产物定位于细胞核内,为DNA结合蛋白类,或为转录调控中的反式作用因子,有直接的调节其他基因转录的作用。,4、sis家族:目前认为sis基因仅有一个成员。其表达产物与血小板源生长因子（plateletderivedgrowthfactor，PDGF）结构相似，可促进间叶组织的细胞增殖。5、erb家族:包括erb-A、erb-B、fms、mas、trk等基因,其表达产物是生长因子和蛋白激酶类。6、myb家族:包括myb和myb-ets复合物等基因,其表达产物为核内转录调节因子，能与DNA结合。,根据表达产物的功能和定位可将原癌基因分为以下几类：1、蛋白激酶类：（1）跨膜生长因子受体包括erbB、fms、kit、neu（erb-2、HER-2）、ret、sea等基因。（2）膜结合的酪氨酸蛋白激酶包括src、abl、fes、fgr、fps、fym、kck、lck、lyn、ros、tkl和yes等基因。,（3）可溶性酪氨酸蛋白激酶包括met、trk等基因。（4）胞浆丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶包括raf（mil、mht）mos、cot、pl-1等基因。（5）非蛋白激酶受体包括mas、erb等基因。,2、信息传递蛋白类：（1）与膜结合的GTP结合蛋白包括H-ras、K-ras、N-ras等基因。（2）生长因子类包括sis、int-2等基因。（3）核内转录因子包括c-myc、N-myc、L-myc、fos、jun等基因。,(一)原癌基因点突变,原癌基因的表达产物多具有促进细胞增殖的功能，当点突变发生后，（1）该蛋白质的活性可能大大增强，对细胞增殖的刺激作用也增强；（2）可能使该蛋白质的稳定性增加，导致其在胞内的浓度增加，对增殖刺激的时间和强度也随之增加；（3）可能会引起RNA的错误剪接（splicingsite）而改变蛋白质的结构和功能。,三、癌基因活化的机制,正常细胞H-ras基因碱基序列ATGACGGAATATAAGCTGGTGGTGGTGGGCGCCGGCGGTGTG肿瘤H-ras碱基序列ATGACGGAATATAAGCTGGTGGTGGTGGGCGCCGTCGGTGTG正常细胞p21蛋白的氨基酸序列MetThrGluTyrLysLeuValValValGlyAlaGlyAlaVal肿瘤H-ras编码p21MetThrGluTyrLysLeuValValValGlyAlaValAlaVal蛋白氨基酸序列图16-1.H-ras基因的点突变,（二）原癌基因获得启动子与增强子,某些不含v-onc的弱转化逆转录病毒,而其前病毒含有强启动子和增强子的长末端重复序列(longterminalrepeatedsequence,LTR)，若插入（insertion）到细胞癌基因邻近位置,便会使该细胞癌基因过度表达，导致肿瘤的发生。,（三）原癌基因的扩增,原癌基因通过某些机制在原染色体上复制出多个拷贝，导致表达产物异常增多而加速细胞增殖。,（四）原癌基因的易位或重排,癌基因从所在染色体的正常位置上易位（trnaslocation）至另一染色体的某一位置上，使其调控环境发生改变，从相对静止状态转为激活状态。,（一）细胞外生长因子sis-P28（二）跨膜的生长因子受体c-src、c-abl、c-mos、c-raf（三）细胞内信号传导体c-src、c-abl、c-ras、c-mas、H-ras、K-ras、N-ras、crk（四）核内转录因子myc、fos,四、原癌基因的产物与功能,第二节抑癌基因Anti-oncogenes,一、抑癌基因的概念,抑癌基因，又称肿瘤抑制基因，大多编码与细胞周期调控有关的抑制蛋白，可调控正常细胞的生长。当抑癌基因发生缺失或突变时，细胞不能表达或表达无活性的抑制蛋白，细胞增殖失控而导致肿瘤的发生。与癌基因相比，它们的数量有限，说明比多样化的癌基因具有更普遍的作用，在人类癌症发生过程中具有至关重要的作用。,抑癌基因通常用2或3个字母来表示，有时也介入蛋白质产物的大小。基因的蛋白质产物可用其分子量大小(kDa)来表示，前面加p或与基因相同的代码。如p53基因的命名是因其编码序列所翻译的蛋白的分子量约为53kDa，其基因产生p53蛋白。,二常见抑癌基因的一些生物学特性基因染色体基因产物及作用主要相关肿瘤APC5q21可能编码G蛋白结肠癌BRCA117q21含锌指蛋白的转录因子乳腺癌、卵巢癌DCC18q21p192,细胞粘附分子结肠瘤erbA17q21T3受体，含锌指结构急性非淋巴细胞白血病的转录因子NF-117p12GTP酶激活剂神经纤维瘤、嗜铬细胞瘤、雪旺氏细胞瘤、神经纤维肉瘤P169p21p16蛋白(CDK4、6抑制剂)黑色素瘤等多种肿瘤P159q21p16蛋白(CDK4、6抑制剂)胶质母细胞瘤P216q21p21蛋白(CDK4、6抑制剂)前列腺癌P5317p13p53（转录因子）星状细胞瘤、胶质母细胞瘤、结肠癌、小细胞肺癌、胃癌PTEN10q23细胞骨架蛋白和磷酸酯酶胶质母细胞瘤RB13q14p105（转录因子）视网膜母细胞瘤、成骨肉瘤、胃癌、小细胞肺癌、乳癌、结肠癌WT-111p13含锌指蛋白的转录因子WT、横纹肌肉瘤、肺癌、膀胱癌、乳癌、肝母细胞瘤,三、抑癌基因的作用机制,Rb基因的作用机制：Rb基因的失活主要与视网膜母细胞瘤的发生相关。研究发现，在G0、G1期，低磷酸化型的p105Rb可与促进细胞分裂的转录因子E-2F结合形成复合物，从而阻止E-2F对某些基因启动转录，其中包括了一些在细胞增殖过程中起主要作用的基因，如c-myc基因等。高磷酸化型的p105Rb则可促使其与E-2F转录因子分离，从而使其呈现活性，细胞即由G1期进入S期。,P53蛋白基因卫士,P53蛋白,解链酶,复制因子A,P21蛋白,细胞停滞于G1期,细胞自杀,DNA损伤,P53蛋白,P53蛋白,第三节生长因子Growthfactors,生长因子(growthfactor)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。,一、概述,作用模式内分泌(endocrine)旁分泌(paracrine)自分泌(autocrine),二、生长因子的作用机制,主要作用方式,跨膜信号,胞内信号传递体或核内转录因子,表达产物癌基因定位功能abl细胞核DNA结合蛋白erbB质膜生长因子受体fms质膜生长因子受体fos细胞核转录因子jJun细胞核转录因子myc细胞核转录因子raf胞液酪氨酸蛋白激酶ras胞液GTP结合蛋白sis由细胞分泌生长因子src胞液酪氨酸蛋白激酶trk质膜生长因子受体,表164某些原癌基因表达产物的定位和作用,生长因子的跨膜信号的传递：是生长因子作用的主要方式，因生长因子的不同，可通过不同途径进行传递。生长因子跨膜传递途径主要有三条：（1）酪氨酸蛋白激酶（TPK）途径；（2）G蛋白磷脂酶C途径（PKC途径）；（3）G蛋白腺苷酸环化酶途径（PKA途径）。其传递途径在第十九章作详细介绍。,生长因子的胞内信号传递体或核内转录因子：,如EGF与受体结合后，可使细胞膜局部内陷成受体小体（receptosome）。受体小体与溶酶体融合，大部分EGF与受体解离后即被分解，但亦有较少部分EGF未被降解而进入细胞核，作用于分子量为22.2kDa的单链蛋白质，而促进转录。,三、生长因子与临床,很多疾病的起因与生长因子在体内表达调控失衡密切相关。如许多基因（如癌基因）通过其表达产物（生长因子及其受体）参与某些疾病（如肿瘤、某些心血管疾病）的发生发展过程。,（一）细胞凋亡,细胞凋亡不同于细胞坏死（necrosis），是在某些生理或病理条件下，机体通过特异信号转导途径，使细胞按一定程序缓慢死亡的过程。,如抑癌基因p53表达的p53蛋白可诱发髓型白血病等肿瘤细胞的凋亡；又有抑制细胞凋亡者，如某些癌基因表达产物（如原癌基因蛋白Bcl2、突变型p53蛋白）和某些生长因子（如NGF）等可抑制多种刺激剂诱导的细胞凋亡。,（二）原发性高血压和心肌肥厚,常见的心血管疾病包括原发性高血压、