生物化学第11章癌基因与抑癌基因

1、第十一章 癌基因与抑癌基因【授课时间】3学时【目的要求】1掌握癌基因、抑癌基因的定义，原癌基因激活的四大机制。2熟悉原癌基因的四大特点和原癌基因的四大类产物。3了解两种抑癌基因Rb和P53的定位，结构、转录产物性质及其作用机制。【教学内容】1一般介绍：癌基因和抑癌基因2一般介绍：癌基因和抑癌基因与肿瘤的发生【重点、难点】 难点：癌基因和抑癌基因与肿瘤的发生【授课学时】3学时第十一章 癌基因与抑癌基因第一节 癌基因和抑癌基因第二节 癌基因和抑癌基因与肿瘤的发第一节 癌基因和抑癌基因时间 40 教 学 内 容 一、癌基因 癌基因(oncogene，onc)是细胞内控制细胞生长的基因，具有潜在的诱导

2、细胞恶性转化的特性。在癌基因异常表达时，其产物可使细胞过度增生，最终导致肿瘤的发生。癌基因的名称一般用3个斜体小写字母表示，如myc、ras、src等。癌基因包括病毒癌基因(virus oncogene，v-onc)和细胞癌基因(c-oncogene ，c-onc)。（一）病毒癌基因 病毒所携带的致转化基因，称为病毒癌基因。病毒癌基因通常以逆转录病毒株结合其所转化的宿主细胞命名，如src癌基因。 （二）细胞癌基因正常细胞内存在与病毒癌基因同源的序列，这类基因在正常细胞基因组中，而且可以表达，故被称为细胞癌基因。这类基因表达产物具有促进正常细胞生长、增殖、分化和发育等生理功能，如果发生突变或异常

3、表达，常和肿瘤的发生有关。正常细胞内未激活的癌基因称原癌基因(proto-oncogene)，激活后能使细胞恶性转化的称癌基因。目前已发现的细胞原癌基因有近百种，但其中只有部分在病毒基因组中有同源序列。(三)癌基因的分类与功能癌基因必须通过其表达产物（蛋白质）来实现其生物学作用。细胞癌基因按照其功能不同分为4大类。细胞癌基因的分类及功能类别癌基因同源的细胞基因蛋白激酶类:跨膜生长因子受体erb B、EGF受体neu（her-2）EGF受体相似物fms、ros、retM-CSF受体膜结合酪氨酸蛋白激酶src族、abl可溶性酪氨酸蛋白激酶met、trk丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶raf、mos、cot非

4、蛋白激酶受体mas血管紧张素受体信息传递蛋白类：H-ras、N-ras生长因子类：sisPDGF-2int-2FGF同类物核内转录因子类：c-myc、N-myc转录因子fos、jun转录因子AP-1tcRT细胞抗原受体链met、bcl、mymNF-B相关蛋白二、抑癌基因（一）抑癌基因的概念抑癌基因又称肿瘤抑制基因（tumor suppressor gene）或抗癌基因(anti-oncogene)，是指存在于正常细胞内的一大类可抑制细胞生长并具有潜在抑癌作用的基因。 抑癌基因在调控细胞增殖和分化方面与癌基因同等重要，这类基因缺失或其表达产物功能的丧失会促进细胞恶性生长，功能丧失后引起肿瘤发生的

5、基因被称之为抑癌基因。（二）常见的抑癌基因抑癌基因表达产物主要包括跨膜受体、胞质调节因子或结构蛋白、转录因子和转录调节因子、细胞周期因子、DNA损伤修复因子以及其它一些功能蛋白。已知的抑癌基因：常见的抑癌基因基因相关肿瘤作用p53多种肿瘤编码P53蛋白，参与细胞周期调节、细胞凋亡Rb视网膜母细胞瘤、骨肉瘤、肺癌编码P105 RB蛋白（转录因子），参与细胞周期调节p16黑色素瘤编码P16蛋白APC结肠癌编码G蛋白，参与信号传导DCC结肠癌编码表面糖蛋白，与细胞凋亡有关NF1神经纤维瘤、肉瘤、胶质瘤GTP酶激活剂，使ras失活NF2神经鞘膜瘤、脑膜瘤连接膜与细胞骨架 备 注 第二节 癌基因和抑癌基

6、因与肿瘤的发生时间45 时间 教 学 内 容 一、癌基因恶性激活的机制 原癌基因在受到物理、化学和生物等因素的作用后，其结构或表达调控发生改变，使之激活才能具有致癌活性。通常原癌基因的激活途径如下。 （一）点突变 原癌基因在编码顺序的特定位置上某一个核苷酸发生突变，使其表达的蛋白上相应的一个氨基酸发生变化。这种改变时常发生在重要蛋白的关键部位，引起蛋白结构的改变，导致蛋白质呈持续性活化状态，最终引起细胞表型的改变。多种肿瘤中均有ras的点突变，最典型的例子是ras家族的12、61位点。突变的Ras蛋白其GTP酶活性有缺陷，进而使Ras蛋白处于持续活化状态，活化的Ras蛋白通过细胞的信号传导，最

7、终引起细胞的不断增殖。 （二）启动子插入 在某一原癌基因的5上游区，插入启动子，促使该原癌基因转录，从而使之激活。 （三）增强子插入 在某一原癌基因的上游或下游，插入具有增强子样作用的序列，从而促使该原癌基因的表达。启动子插入和增强子插入是病毒致癌的常见方式，统称为插入突变。 （四）甲基化程度降低 DNA分子中的甲基化对于保持双螺旋结构的稳定，阻抑基因的转录具有重要作用。某些原癌基因是由于甲基化程度降低而激活。（五）原癌基因的扩增拷贝数增加 原癌基因的扩增指基因结构本身正常，但因原癌基因拷贝数增加或表达活性的增强，导致表达过量的蛋白，而导致肿瘤的发生。（六）基因易位或重排 在肿瘤中原癌基因的易

8、位是经常出现的。染色体重排将原癌基因置于强转录活性的启动子控制之下或增强子附近，引起原癌基因的高表达，最终导致肿瘤的发生。二、癌基因激活与肿瘤的发生 （一）ras基因变异与肿瘤发生 点突变常见于ras基因，ras基因点突变导致Ras蛋白活性过高，成为许多肿瘤发生的重要原因。Ras在细胞增殖分化信号传递过程中发挥重要作用。Ras具有结合GDP和GTP两种形式，当其结合GDP时为非活性状态，结合GTP时为活性状态，Ras活性调节蛋白可调节Ras结合GTP或GDP的状态，从而实现对Ras蛋白的活性调节；RasGTP酶活化蛋白（GTPase-activated protein，GAP）能增加Ras的G

9、TP酶活性，加速Ras对GTP的水解，进而实现对Ras活性的负调节。ras基因的点突变主要是第12位或13位及61位氨基酸的改变。这种氨基酸的改变能影响RasGTP酶活化蛋白同Ras的作用，降低了Ras蛋白水解GTP为GDP的能力，进而使Ras处于持续的活化状态，导致Ras蛋白与GTP的持续结合引起细胞的不断增殖。 （二）myc基因变异与肿瘤发生 myc基因在细胞生长调控中具有重要的作用。Myc蛋白在细胞内的功能形式是与Max的蛋白形成二聚体；Max具有较强的DNA结合能力，而Myc的N端具有转录活性区，Myc的过度表达可刺激相关基因的转录而有助于细胞的增殖及肿瘤的形成。（三）neu基因变异与

10、肿瘤发生neu基因也称为her-2或erbB-2基因， neu基因的蛋白与生长因子受体（如EGFR）同源，这类受体均属蛋白酪氨酸激酶受体。生长因子受体作为癌基因蛋白能使细胞发生恶变，主要是由于其结构异常而导致其功能失常所致。如neu基因编码产物N-端生长因子结合区的缺失，表现为EGF受体酪氨酸激酶活性的持续活化，刺激细胞的增殖。（四）bcl-2基因与肿瘤发生bcl-2基因是从B细胞淋巴瘤中鉴定出来的癌基因，通过染色体易位而激活，易位涉及14q的免疫球蛋白重链基因及染色体18q的部分序列。这一易位使得bcl-2基因序列与Ig位点的强调控元件相结合，导致易位细胞中bcl-2基因表达失控。（五）md

11、m 2基因mdm 2基因高表达时呈现癌基因的功能，尤其值得注意的是Mdm2蛋白可与P53和RB蛋白相结合而使其功能失活，这是Mdm2蛋白促进癌细胞生长的重要机制之一。三、抑癌基因失活与肿瘤的发生抑癌基因在细胞分化、调节细胞生长、维持基因稳定性等方面起着非常重要的作用，当抑癌基因表达异常时，可导致肿瘤的发生。 （一）Rb基因 1Rb 基因 Rb基因编码一种DNA结合蛋白，可以调节某些控制增殖基因的转录，从而控制细胞的生长。 2RB的生物学功能 RB蛋白的功能主要是通过抑制转录因子E2F阻抑细胞周期。E2F能活化DNA聚合酶、胸苷激酶、二氢叶酸还原酶等与DNA合成密切相关的重要酶类基因的转录，使细

12、胞从G1期进入S期。3Rb基因失活与肿瘤的发生 Rb基因的异常主要表现为基因缺失和基因突变。Rb基因失去正常功能，则细胞不受Rb基因的负调控，使细胞表型发生变化，细胞周期被破坏，细胞生长失控导致肿瘤发生。 （二）p53基因 1p53基因 p53基因有11个外显子，全长1620kb，转录2.8kb的mRNA， 2P53蛋白的生物学功能 P53在细胞内有多种功能，如抑制细胞增殖，诱导细胞凋亡等，这些功能在一定程度上依赖于P53作为转录因子的作用。3p53基因失活与肿瘤的发生 p53正常功能的丧失在一定程度上引起细胞周期的失控，导致细胞无限增殖，形成肿瘤。p53基因的突变形式可表现为点突变、缺失突变

13、、移码突变、基因重排等。 （三）p16基因 1p16基因 p16基因又称为多肿瘤抑制基因(multiple tumor suppressor l，MTSl)。P16蛋白是细胞周期的直接抑制因子。2P16蛋白的生物学功能 P16蛋白既是细胞周期的有效调控者，又是抑制肿瘤细胞生长的关键因子。P16蛋白直接作用于CDK/cyclin D复合体，与其中的CDK4和CDK6竞争性结合，造成CDK4/cyclin D和 CDK6/cyclin D复合体的解离，当P16与CDK4或CDK6结合后，抑制RB的磷酸化，使其不能与转录因子分离，转录因子失活，不能合成促进DNA合成的酶，细胞就不能实现G1期到S期的过渡，导致细胞周期阻滞，从而抑制细胞的生长分化。3P16与RB的相互关系 通常情况下，以去磷酸化形式存在的RB可抑制DNA合成，从而负调控细胞的生长，防止肿瘤的发生。P16通过与CDK4或CDK6结合，阻碍cyclin D与CDK4或CDK6形成复合物，造成CDK4/cyclin D或CDK6/cyclin D激酶失活，即可导致RB不被磷酸化，保持活性状态，使细胞停滞于G1/S期，细胞增殖受阻。另一方面，失活或磷酸化的Rb基因可释放与RB结合的转录因子