分子生物学癌基因与抑癌基因2

1、第第 二二 十十 章章 癌基因、抑癌基因癌基因、抑癌基因与生长因子与生长因子Oncogenes, Anti-oncogenes and Growth FactorsThe biochemistry and molecular biology department of BMUKong lijun调节信号：促进细胞生长与增殖、阻止细胞发生终末分化，支持细胞存活。调控失常则表现为肿瘤的恶性生长。是多数癌基因的作用。负调节信号：抑制增殖、促进分化、成熟和衰老及凋亡（apoptosis）。抑癌基因的作用。 正常情况下细胞的增殖受到多种因素的调控，调控的失衡可能引起异常的增殖和

2、持续的分裂。肿瘤的发生是由于细胞增殖与分化失常所导致的恶性生长现象。细胞正常生长与增殖受两大类基因编码产物调控细胞正常生长与增殖受两大类基因编码产物调控n 控制细胞增殖的控制细胞增殖的原癌基因原癌基因活化或肿瘤抑制基因活化或肿瘤抑制基因失活；失活；n 促细胞凋亡的基因失活或抑制凋亡的基因促细胞凋亡的基因失活或抑制凋亡的基因（抑（抑癌基因）癌基因）功能增强；功能增强；n DNADNA修复基因修复基因失活，使突变在细胞内积累，并且失活，使突变在细胞内积累，并且累及到调节细胞增殖及细胞凋亡的基因。累及到调节细胞增殖及细胞凋亡的基因。 这些基因中某一基因的单一突变所致肿瘤发生的几这些基因中某一基因的单

3、一突变所致肿瘤发生的几率较小，数种相关基因突变的积累最终将导致肿瘤发率较小，数种相关基因突变的积累最终将导致肿瘤发生、发展与转移。生、发展与转移。 在基因水平促使细胞增殖及凋亡失衡在基因水平促使细胞增殖及凋亡失衡 导致细胞恶变的原因有导致细胞恶变的原因有 癌基因癌基因抑癌基因抑癌基因生长因子生长因子正调控正调控负调控负调控产物产物癌基因、抑癌基因与生长因子的关系癌基因、抑癌基因与生长因子的关系 癌基因和肿瘤抑制基因在细胞增殖中的作用癌基因和肿瘤抑制基因在细胞增殖中的作用 癌癌 基基 因因Oncogenes第第 一一 节节 癌基因的发现及概念癌基因的发现及概念癌基因包括：癌基因包括： 病毒癌基因

4、（病毒癌基因（v-onc）存在于病毒中存在于病毒中 细胞癌基因（细胞癌基因（c-onc）正常细胞具有致癌潜力的基因正常细胞具有致癌潜力的基因 一、细胞癌基因一、细胞癌基因n细胞癌基因细胞癌基因(cellular-oncogene，c-onc)存在于生物正常细胞基因组中的癌基因存在于生物正常细胞基因组中的癌基因（c-onc ），在正常情况下处于静止或低水平），在正常情况下处于静止或低水平表达状态，其表达产物参与调节正常细胞的生表达状态，其表达产物参与调节正常细胞的生长与分化。由于细胞癌基因在正常细胞中以非长与分化。由于细胞癌基因在正常细胞中以非激活的形式存在，不致癌，故又称激活的形式存在，不致癌

5、，故又称原癌基因原癌基因 (proto-oncogenes，pro-onc) 。原癌基因原癌基因癌基因癌基因细胞癌变细胞癌变物理、化学、生物物理、化学、生物突变、扩增、激活突变、扩增、激活被转导入反转录病毒而活化被转导入反转录病毒而活化病毒癌基因病毒癌基因v-con v-con n广泛存在于生物界中；n 基因序列高度保守；n 作用通过其产物蛋白质来体现；n 表达产物对正常细胞无害，而且对细胞正常生长、繁殖、发育和分化起精确调控。n 在某些因素作用下被激活（基因结构或表达水平异常）后形成癌性的细胞转化基因。细胞癌基因细胞癌基因/ /原癌基因的特点原癌基因的特点1. src家族：家族：产物多具有酪

6、氨酸蛋白激酶活性，产物多具有酪氨酸蛋白激酶活性，能促进增殖信号的转导。能促进增殖信号的转导。 2. ras家族：家族：编码小编码小G 蛋白蛋白p21，参与，参与cAMP水平水平的调节。的调节。 3. myc家族家族：编码核内编码核内DNA结合蛋白，调节其结合蛋白，调节其他基因转录的作用。他基因转录的作用。4. sis家族：家族：编码的编码的p28，能刺激间叶组织的细胞，能刺激间叶组织的细胞分裂繁殖。分裂繁殖。5. myb家族：家族：核内转录因子核内转录因子细胞癌基因的分类及其产物细胞癌基因的分类及其产物类别类别癌基因名称癌基因名称作用作用生长因子类生长因子类SISSISPDGF-2PDGF-2

7、INT-2INT-2FGFFGF同类物，促进细胞增殖同类物，促进细胞增殖蛋白酪氨酸激酶类生长因蛋白酪氨酸激酶类生长因子受体子受体EGFREGFREGFEGF受体，促进细胞增殖受体，促进细胞增殖HER-2HER-2EGFEGF受体类似物，促进细胞增殖受体类似物，促进细胞增殖FMSFMS、KITKITM-CSFM-CSF受体、受体、SCFSCF受体，促增殖受体，促增殖膜结合的蛋白酪氨酸激酶膜结合的蛋白酪氨酸激酶SRCSRC、ABLABL与受体结合转导信号与受体结合转导信号细胞内蛋白酪氨酸激酶细胞内蛋白酪氨酸激酶TRKTRK在细胞内转导信号在细胞内转导信号细胞内蛋白丝细胞内蛋白丝/ /苏氨酸激苏氨酸

8、激酶酶RAFRAFMAPKMAPK通路中的重要分子通路中的重要分子与膜结合的与膜结合的GTPGTP结合蛋白结合蛋白RASRASMAPKMAPK通路中的重要分子通路中的重要分子核内转录因子核内转录因子MYCMYC促进增殖相关基因表达促进增殖相关基因表达FOSFOS、JUNJUN促进增殖相关基因表达促进增殖相关基因表达人体内细胞癌基因的分类及功能举例人体内细胞癌基因的分类及功能举例 癌基因最早发现于逆转录病毒中。癌基因最早发现于逆转录病毒中。1911年，年，F. Rous医生首次提出病毒引起肿瘤，但直到上医生首次提出病毒引起肿瘤，但直到上一世纪一世纪50年代才得到实验证实，命名为罗氏肉年代才得到实

9、验证实，命名为罗氏肉瘤病毒（瘤病毒（Rous Sarcoma Virus，RSV）。）。二、病毒癌基因二、病毒癌基因 n一类能使敏感宿主细胞产生肿瘤或者使培一类能使敏感宿主细胞产生肿瘤或者使培养细胞转化成癌细胞的动物病毒。养细胞转化成癌细胞的动物病毒。n肿瘤病毒有肿瘤病毒有DNA病毒和病毒和RNA病毒之分。病毒之分。n病毒癌基因最初发现于病毒癌基因最初发现于RNA病毒（鸡病毒（鸡Rous肉瘤病毒）肉瘤病毒）肿瘤病毒肿瘤病毒n存在于肿瘤病毒（多数属于逆转录病毒）存在于肿瘤病毒（多数属于逆转录病毒）基因组中，可以使靶细胞发生恶性转化基因组中，可以使靶细胞发生恶性转化的基因。的基因。n目前已发现的病

10、毒癌基因有目前已发现的病毒癌基因有30多种，主多种，主要是要是RNA病毒，大多数是逆转录病毒。也病毒，大多数是逆转录病毒。也可以是可以是DNA病毒，如乙型肝炎病毒。病毒，如乙型肝炎病毒。病毒癌基因病毒癌基因(virus oncogene,v-onc)存在于病毒（存在于病毒（ DNA肿瘤病毒或肿瘤病毒或RNA反转反转录病毒）基因组中的癌基因，通常不编码病录病毒）基因组中的癌基因，通常不编码病毒的结构成分，对病毒复制也没有作用，但毒的结构成分，对病毒复制也没有作用，但可以使细胞持续增殖，从而导致宿主细胞发可以使细胞持续增殖，从而导致宿主细胞发生恶性转化。生恶性转化。如，最早鉴定的禽类肉瘤病毒如，最

11、早鉴定的禽类肉瘤病毒(RSV)基因基因组中的组中的src基因基因 LTR gag pol env src LTR癌基因癌基因酪氨酸酪氨酸蛋白激酶蛋白激酶禽肉瘤病毒禽肉瘤病毒(RSV)(RSV)基因组基因组结构结构病毒癌基因病毒癌基因v-src来源于宿主细胞的来源于宿主细胞的C-SRC基因基因 细胞癌基因与病毒癌基因的差细胞癌基因与病毒癌基因的差别别n1、病毒癌基因没有内含子；n2、病毒癌基因编码序列有点突变或缺失突变；n3、病毒癌基因表达的蛋白质有较强的细胞转化活性；n4、细胞原癌基因的产物正性调节细胞增殖。三、癌基因活化的机制三、癌基因活化的机制 癌细胞基因在物理、化学因素的作用下发生突变，

12、表达产物的质和量的变化、表达方式在时间及空间上的改变，都有可能使细胞脱离正常的信号控制，获得不受控制的异常增殖能力而发生恶性转化。从正常的原癌基因转变为具有使细胞转化功能的癌基因的过程，称原原癌基因的活化癌基因的活化，是功能获得的过程。 通常情况下，原癌基因是细胞正常生长分裂、通常情况下，原癌基因是细胞正常生长分裂、生长和增殖所必需的，只不过其表达受到细胞的严生长和增殖所必需的，只不过其表达受到细胞的严格控制。格控制。（1 1）基因低甲基化修饰基因低甲基化修饰（2）基因扩增）基因扩增（3）染色体易位）染色体易位（4）DNA重排重排（5）病毒基因启动子与增强子的插入）病毒基因启动子与增强子的插入

13、（6）点突变）点突变（7）癌基因的协同作用）癌基因的协同作用 癌基因激活的方式癌基因激活的方式（一）基因低甲基化修饰（一）基因低甲基化修饰 DNA分子中碱基的甲基化修饰状态在真核基因表达调控中发挥重要作用。 真核细胞中胞嘧啶C常被甲基化修饰成5-5-甲甲基胞嘧啶基胞嘧啶，发生在基因转录调控区的CpG富集区（CpGCpG 岛岛）。通常甲基化水平与基因表达程度呈反比反比，处于转录激活状态的基因CpG岛一般低低甲基化修饰。 在肿瘤细胞中发现癌基因的低甲基化或去甲基化可导致癌基因的大量表达，如胃癌细胞中的c-H-ras癌基因的低甲基化可导致其过度表达，是细胞癌变的一个重要特征。 （二）基因扩增（二）基

14、因扩增（gene amplification) 指基因组上个别基因的额外复制。指基因组上个别基因的额外复制。在在许多转化细胞和肿瘤细胞中，可见许多转化细胞和肿瘤细胞中，可见原癌因扩增现象。发生扩增的机制目前原癌因扩增现象。发生扩增的机制目前不清。不清。 基因扩增常见于实体瘤，在肿瘤细胞基因扩增常见于实体瘤，在肿瘤细胞中中基因扩增涉及的癌基因主要有基因扩增涉及的癌基因主要有c-mycc-myc, , c-ablc-abl, N-ras, N-ras, ,及及neuneu等。等。 原癌基因数量的增加或表达活性的原癌基因数量的增加或表达活性的增强，产生过量的表达蛋白质。增强，产生过量的表达蛋白质。肿

15、瘤扩增可能预示肿瘤演进的改变或肿瘤扩增可能预示肿瘤演进的改变或是癌变的晚期，代表该肿瘤自主性和侵是癌变的晚期，代表该肿瘤自主性和侵袭性的增强，故对其检测可能有助于预袭性的增强，故对其检测可能有助于预后的判断。后的判断。 逆转录病毒基因组中的长末端重复序逆转录病毒基因组中的长末端重复序列列（LTR）内含较强的启动子或增强子，感内含较强的启动子或增强子，感染细胞时，染细胞时，LTRLTR可随机整合到宿主细胞的可随机整合到宿主细胞的基因组中，如果病毒基因组中，如果病毒LTRLTR恰好整合到细胞恰好整合到细胞原癌基因附近或内部，则原癌基因附近或内部，则LTRLTR所含的强启所含的强启动子或增强子可启动

16、或促进原癌基因的过动子或增强子可启动或促进原癌基因的过度表达，导致细胞癌变。度表达，导致细胞癌变。（三）获得启动子与增强子（三）获得启动子与增强子1 1、启动子插入、启动子插入2 2、增强子插入、增强子插入（四）染色体易位（四）染色体易位（chromosome translocation ） 染色体的一部分基因断裂脱离，并与其他染染色体的一部分基因断裂脱离，并与其他染色体连接的重排过程。色体连接的重排过程。 在染色体易位的过程中发生了某些基因的易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转位至强的位和重排，使原来无活性的原癌基因转位至强的启动子或增强子附近而被活化，

17、原癌基因表达增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。强，导致肿瘤的发生。 使原来无活性的原癌基因移至某些强使原来无活性的原癌基因移至某些强的启动基因或增强子附近而被活化。的启动基因或增强子附近而被活化。 肿瘤细胞中的染色体是不正常的。肿瘤细胞中常肿瘤细胞中的染色体是不正常的。肿瘤细胞中常见的染色体异常是易位。见的染色体异常是易位。 染色体易位染色体易位是指一条染色体的某一片段断下之是指一条染色体的某一片段断下之后再连接到另一条染色体上。后再连接到另一条染色体上。 例如例如：正常细胞中：正常细胞中c-mycc-myc基因在转录水平上是低基因在转录水平上是低水平的，而易位的

18、水平的，而易位的c-mycc-myc则转录频率升高，导致癌变。则转录频率升高，导致癌变。n急性髓系白血病急性髓系白血病 (AML) (AML) 患者患者6;96;9染色体易位染色体易位 DEK-CANDEK-CAN融合基因表达。融合基因表达。n4 4例急性髓系白血病患者为例急性髓系白血病患者为t(6;9)(p23;q34)t(6;9)(p23;q34)易易位；位；4 4例初诊、再发及完全缓解期患者均不同例初诊、再发及完全缓解期患者均不同程度检出程度检出DEK-CANDEK-CAN融合基因，占融合基因，占100%100%；nDEK-CANDEK-CAN基因是基因是AMLAML发病的分子基础，检测

19、发病的分子基础，检测DEK-DEK-CANCAN融合基因对于融合基因对于AMLAML的诊断、疗效观察及预后的诊断、疗效观察及预后判断有重要意义。判断有重要意义。 （五）点突变（五）点突变（point mutation ） 原癌基因在射线或化学致癌剂作用下，可原癌基因在射线或化学致癌剂作用下，可能发生点突变，导致编码蛋白中单个氨基酸的能发生点突变，导致编码蛋白中单个氨基酸的替换，改变了蛋白质的氨基酸组成，造成蛋白替换，改变了蛋白质的氨基酸组成，造成蛋白质结构和功能异常，活性改变。质结构和功能异常，活性改变。 30%的肿瘤组织都带有ras基因家族（H-ras 、 K-ras、 N-ras ）的点突

20、变，从各种不同的人类肿瘤细胞系分离到的ras癌基因中，c-ras原癌基因都是由一个单碱基突变而激活成癌基因的。 例如，正常H-ras中的第12号密码子为GGC，从各种不同的人类肿瘤细胞系分离到的ras癌基因中，c-ras原癌基因都是由一个单碱基突变而激活成癌基因的。癌基因活化的癌基因活化的4 4种机制示意图种机制示意图 n核内癌基因易与胞浆癌基因产物发生协同核内癌基因易与胞浆癌基因产物发生协同作用作用( (前者使细胞永生前者使细胞永生, ,后者改变细胞形态后者改变细胞形态, ,降低对生长因子和贴壁的要求降低对生长因子和贴壁的要求).).如如mycmyc与与rasras协同致癌协同致癌n癌基因的

21、激活与抑癌基因的失活协同致癌癌基因的激活与抑癌基因的失活协同致癌（六）癌基因的协同作用（六）癌基因的协同作用 癌基因的活化是肿瘤发生过程中的关键步骤，癌基因的活化是肿瘤发生过程中的关键步骤，不同的癌基因在不同的情况下，可通过不同的途径不同的癌基因在不同的情况下，可通过不同的途径被激活。一种癌基因在同一癌变过程中可通过不同被激活。一种癌基因在同一癌变过程中可通过不同 的机制活化，同一个致癌因素可通过不同的方式、的机制活化，同一个致癌因素可通过不同的方式、不同的致癌因素可通过现一种方式来激活癌基因，不同的致癌因素可通过现一种方式来激活癌基因，因此癌基因激活是个复杂、相互协调的过程，癌基因此癌基因激

22、活是个复杂、相互协调的过程，癌基因被激活的结果可能是：因被激活的结果可能是：n出现新的表达产物出现新的表达产物 n出现过量的正常表达产物出现过量的正常表达产物n出现异常、截短的表达产物出现异常、截短的表达产物癌基因被激活的结果癌基因被激活的结果 癌癌基因编码的蛋白质称为基因编码的蛋白质称为癌蛋白癌蛋白，癌，癌基因的生基因的生物学功能即是由癌蛋白执行物学功能即是由癌蛋白执行的。的。 癌癌蛋白蛋白多数是作为传递生长信号多数是作为传递生长信号的因子参与肿瘤细胞增殖过程。的因子参与肿瘤细胞增殖过程。四、原癌基因的产物与功能四、原癌基因的产物与功能n癌基因编码的蛋白质与细胞生长调控的许多癌基因编码的蛋白

23、质与细胞生长调控的许多因子有关，参与细胞生长、增殖、分化途径因子有关，参与细胞生长、增殖、分化途径各个环节的调控，依据其在细胞信号转导途各个环节的调控，依据其在细胞信号转导途径中的作用分为以下几类：径中的作用分为以下几类：癌蛋白的分类癌蛋白的分类作用于作用于细胞膜上的受体系统细胞膜上的受体系统或或直接被传递直接被传递至细胞内至细胞内，通过蛋白激酶活化转录因子，引发，通过蛋白激酶活化转录因子，引发一系列基因的转录激活。一系列基因的转录激活。sis表达蛋白表达蛋白P28P28和和PDGFPDGF一样能促进血一样能促进血管的生长。管的生长。（一）细胞外生长因子（一）细胞外生长因子n例如：例如：（二）

24、跨膜的生长因子受体：（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。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。物的活性，促进生长信号在胞内的传递。n例如例如c-src、c-abl有酪氨酸特异的蛋白激酶活性。有酪氨酸特异的蛋白激酶活性。c-mos和和raf所编码的激酶使丝氨酸和苏氨酸残所编码的激酶使丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化。基磷酸化。 非受体酪氨酸激酶非受体酪氨酸激酶(src，abl)、

25、丝氨酸、丝氨酸/ /苏苏氨酸激酶氨酸激酶(raf)，rasras蛋白蛋白(H-ras，K-ras和和N-ras)及磷脂酶及磷脂酶(crk产物产物)。（三）细胞内信号传导分子（三）细胞内信号传导分子原癌基因的产物原癌基因的产物作为胞内信息传递体系成作为胞内信息传递体系成员，或者通过影响第二信使作用，员，或者通过影响第二信使作用，将接受到的将接受到的信号由胞内传至核内，促进细胞生长。信号由胞内传至核内，促进细胞生长。n例如：例如：（四）核内转录因子（四）核内转录因子某些癌基因表达蛋白定位于细胞核内，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与靶基因的顺式调控元件相结合直接调节靶

26、直接调节靶基因的转录活性。基因的转录活性。n例如：例如：c - f o s 是 一 种 即 刻 早 期 反 应 基 因是 一 种 即 刻 早 期 反 应 基 因(immediate early gene，IEG)。作为传递信。作为传递信息的第三信使。息的第三信使。 主要介绍几种结构及功能了解较为清楚的癌主要介绍几种结构及功能了解较为清楚的癌基因。基因。1 1、sissis等生长因子类癌基因等生长因子类癌基因 v-sisv-sis首先发现于猿猴肉瘤病毒中，首先发现于猿猴肉瘤病毒中，sissis基基因的蛋白产物位于细胞质，分子量为因的蛋白产物位于细胞质，分子量为28kD28kD，称，称为为p28p

27、28sissis, ,它与血小板源性生长因子它与血小板源性生长因子链具有同链具有同源性源性。几种癌基因的特性及其作用几种癌基因的特性及其作用 如果如果PDGFPDGF被不断产生，则细胞即可持续分裂，被不断产生，则细胞即可持续分裂，所以所以sissis癌基因产物可以通过癌基因产物可以通过自分泌或旁分泌自分泌或旁分泌的形的形式刺激自身或其邻近细胞的式刺激自身或其邻近细胞的分裂增殖。分裂增殖。 erbB erbB原癌基因产物是分子量为原癌基因产物是分子量为170kD170kD的的糖蛋白，由糖蛋白，由配体结合区，跨膜区配体结合区，跨膜区及及酪氨酸酪氨酸蛋白激酶区蛋白激酶区三个结构域组成。三个结构域组成

28、。、erbB等生长因子受体类癌基因等生长因子受体类癌基因 ras ras基因家族包括三个相关的成员：基因家族包括三个相关的成员：K-K-rasras、H-rasH-ras和和N-rasN-ras。 c-rasc-ras及及v-rasv-ras基因产物分子量为基因产物分子量为21kD21kD，称为称为p21p21rasras。 p21p21蛋白有结合蛋白有结合GTPGTP和和GTPGTP酶活性。酶活性。 p21p21与其他与其他G G蛋白具有同源性，它们在蛋白具有同源性，它们在信号转导过程中发挥作用。信号转导过程中发挥作用。 rasras原癌基因的激活主要是通过点突变原癌基因的激活主要是通过点突

29、变及过量表达方式。及过量表达方式。、ras及及src等信号转导因子类癌基因等信号转导因子类癌基因 src src基因首先是从禽类基因首先是从禽类RousRous肉瘤病毒中分离肉瘤病毒中分离得到的。得到的。v-srcv-src基因产物为分子量基因产物为分子量60kD60kD的磷蛋白，的磷蛋白，称为称为pp60pp60v-srcv-src, ,它是逆转录病毒从宿主细胞中转导它是逆转录病毒从宿主细胞中转导而来的。而来的。c-srcc-src基因编码的蛋白质亦为分子量为基因编码的蛋白质亦为分子量为60kD60kD的磷蛋白，称为的磷蛋白，称为pp60pp60c-srcc-src。二者具有很高的。二者具有

30、很高的同源性。同源性。 srcsrc基因产物酪氨酸蛋白激酶活性表现之一基因产物酪氨酸蛋白激酶活性表现之一为肌醇磷脂激酶活性为肌醇磷脂激酶活性催化底物产生第二信使分催化底物产生第二信使分子如子如DGDG和和IPIP3 3参与生长因子信号转导。参与生长因子信号转导。、mycmyc等核转录因子类癌基因等核转录因子类癌基因 mycmyc基因家族包括三个成员：基因家族包括三个成员：c-mycc-myc、N-mycN-myc、L-mycL-myc，三者之间具有很高的同源性，编码的蛋三者之间具有很高的同源性，编码的蛋白质亦具有相似的生物学作用。白质亦具有相似的生物学作用。 mycmyc基因产物与另一反式作用

31、因子基因产物与另一反式作用因子Max(21kD)Max(21kD)结合形成复合物，结合形成复合物，与与DNADNA结合，结合，调节下游基因的调节下游基因的表达以刺激细胞分裂或抑制细胞的终末分化。表达以刺激细胞分裂或抑制细胞的终末分化。细胞外生长因子细胞外生长因子 跨膜的生长因子受体跨膜的生长因子受体细胞内信号传导体细胞内信号传导体核内转录因子核内转录因子 原癌基因原癌基因BRAFBRAF所编码的蛋白质属于丝所编码的蛋白质属于丝/ /苏氨苏氨酸激酶，是酸激酶，是MAPKMAPK信号通路的重要组成分子，在信号通路的重要组成分子，在调控细胞增殖、分化等方面发挥重要作用。调控细胞增殖、分化等方面发挥重

32、要作用。五、癌基因表达产物促进肿瘤发生发展五、癌基因表达产物促进肿瘤发生发展约约60%的黑素瘤中的黑素瘤中BRAF发生突变，其第发生突变，其第600位氨基酸从缬氨酸突变为谷氨酸（位氨基酸从缬氨酸突变为谷氨酸（V600E）最为常见，导致最为常见，导致B-Raf的持续激活。的持续激活。（一）（一）BRAFn例如：例如：HER2HER2是表皮生长因子受体家族成员，具有是表皮生长因子受体家族成员，具有蛋白酪氨酸激酶活性，能激活下游信号通路，从蛋白酪氨酸激酶活性，能激活下游信号通路，从而促进细胞增殖和抑制细胞凋亡。而促进细胞增殖和抑制细胞凋亡。在在30%的乳腺癌中的乳腺癌中HER2基因发生扩增或者基因发

33、生扩增或者过度表达，其表达水平与治疗后复发率和不良预过度表达，其表达水平与治疗后复发率和不良预后显著相关。后显著相关。（二）（二）HER2n例如：例如：慢性粒细胞白血病患者的慢性粒细胞白血病患者的9 9号染色体与号染色体与2222号染号染色体之间发生易位，从而融合产生了癌基因色体之间发生易位，从而融合产生了癌基因BCR-BCR-ABLABL，编码的蛋白质，编码的蛋白质Bcr-AblBcr-Abl具有持续活化的蛋白具有持续活化的蛋白酪氨酸激酶活性，能促进细胞增殖，并增加基因酪氨酸激酶活性，能促进细胞增殖，并增加基因组的不稳定性。组的不稳定性。在在95%的慢性粒细胞白血病患者中都伴随有的慢性粒细胞

34、白血病患者中都伴随有BCR-ABL融合基因的产生，在一些急性淋巴白融合基因的产生，在一些急性淋巴白血病患者中也有发现。血病患者中也有发现。（三）（三）BCR-ABLn例如：例如：第第 二二 节节抑抑 癌癌 基基 因因Anti-oncogenesn肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因(tumor suppressor gene) 一、肿瘤抑制基因的概念一、肿瘤抑制基因的概念抑癌基因也称肿瘤抑制基因或抗癌基因抑癌基因也称肿瘤抑制基因或抗癌基因（anticancer gene）或抑癌基因（）或抑癌基因（Anti-oncogenes ），是调节细胞正常生长和增殖的基因。是调节细胞正常生长和增殖的基因。当这些基因不

35、能表达，或者当它们的产物失去活性当这些基因不能表达，或者当它们的产物失去活性时，细胞就会异常生长和增殖，最终导致细胞癌变。时，细胞就会异常生长和增殖，最终导致细胞癌变。反之，若导入或激活它则可抑制细胞的恶性表型。反之，若导入或激活它则可抑制细胞的恶性表型。抑癌基因抑癌基因(cancer suppressive gene, anti-oncogene)抑制细胞过度生长、增殖从而遏制肿抑制细胞过度生长、增殖从而遏制肿瘤形成的基因。瘤形成的基因。n早在早在2020世纪世纪2020年代，年代，T. BoveriT. Boveri就提出正常细胞就提出正常细胞中存在特异的抑制细胞增殖的因素，并假定与中存在

36、特异的抑制细胞增殖的因素，并假定与染色体有关染色体有关, ,肿瘤细胞因失去某种抑制性染色体肿瘤细胞因失去某种抑制性染色体而能无限增殖。而能无限增殖。n2020世纪世纪6060年代，年代，H. HarrisH. Harris开创了杂合细胞的致开创了杂合细胞的致癌性研究癌性研究 nA. KnudsonA. Knudson在研究视网膜母细胞瘤在研究视网膜母细胞瘤（retinoblastomaretinoblastoma，RbRb）的流行病学中发现）的流行病学中发现RBRB基因基因 二、抑癌基因的发现二、抑癌基因的发现杂合细胞的致癌性研究杂合细胞的致癌性研究n将小鼠的恶性肿瘤细胞与正常细胞杂交融合，得

37、到杂合细胞，失去恶性表型；n将杂交细胞接种在动物体内，不产生肿瘤；n导入正常细胞染色体的肿瘤细胞接种动物，通常不产生肿瘤 提示正常细胞中有抑制肿瘤的基因，即肿瘤抵制基因！二次打击学说二次打击学说n家族性Rb患者的肿瘤常在婴幼儿早发，且双侧多发性（散发患者刚发病较晚，且单发），遗传性和散发性的肿瘤都与RB基因的失活有关。n早发性患者从父母获得的一对等位RB基因，一个是正常（野生型）基因，另一个是的，如野生型RB基因再发生突变失活，其功能就会全部丧失，导致早期发生Bb.n散发性患者从父母获得的一对等位RB基因都是正常的，只有它们各自都突变失活，才可能使RB基因的功能丧失，肿瘤发生较晚。n据此提出“

38、二次打击学说，即肿瘤的发生需要该基因位点发生两次突变”细胞杂交试验细胞杂交试验正常细胞正常细胞肿瘤细胞肿瘤细胞非肿瘤型杂交细胞非肿瘤型杂交细胞杂交融合杂交融合肿瘤细胞肿瘤细胞1肿瘤细胞肿瘤细胞2杂交融合杂交融合非肿瘤型杂交细胞非肿瘤型杂交细胞正常细胞正常细胞失去某些基因失去某些基因肿瘤细胞肿瘤细胞 抑癌基因编码产物的功能主要有诱导细胞分化、维持基因稳定、触发或诱导细胞凋亡等。总体上抑癌基因对生长起负调控作用，能抑制细胞的恶性生长。目前已鉴定的一些抑癌基因产物及功能如下：三、常见抑癌基因及其功能三、常见抑癌基因及其功能 名称名称染色体定位染色体定位相关肿瘤相关肿瘤编码产物及功能编码产物及功能TP

39、53TP5317p13.117p13.1多种肿瘤多种肿瘤转录因子转录因子p53 p53 ，细胞周期负调节和，细胞周期负调节和DNADNA损伤后凋亡损伤后凋亡RBRB13q14.213q14.2RbRb、骨肉瘤、骨肉瘤转录因子转录因子p105 Rbp105 RbPTENPTEN10q23.310q23.3胶质瘤、膀胱癌、前列腺癌、子宫内膜胶质瘤、膀胱癌、前列腺癌、子宫内膜癌癌磷脂类信使的去磷酸化，抑制磷脂类信使的去磷酸化，抑制PI3K-AktPI3K-Akt通路通路P16P169p219p21肺癌、乳腺癌、胰腺癌、食道癌、黑素肺癌、乳腺癌、胰腺癌、食道癌、黑素瘤瘤p16p16蛋白，细胞周期检查点

40、负调节蛋白，细胞周期检查点负调节P21P216p216p21前列腺癌前列腺癌抑制抑制Cdk1Cdk1、2 2、4 4和和6 6APCAPC5q22.25q22.2结肠癌、胃癌等结肠癌、胃癌等G G蛋白，细胞粘附与信号转导蛋白，细胞粘附与信号转导 DCCDCC18q21 18q21 结肠癌结肠癌表面糖蛋白（细胞黏附分子）表面糖蛋白（细胞黏附分子）NF1NF17q12.27q12.2神经纤维瘤神经纤维瘤GTPGTP酶激活剂酶激活剂NF2NF222q12.2 22q12.2 神经鞘膜瘤、脑膜瘤神经鞘膜瘤、脑膜瘤连接膜与细胞骨架的蛋白连接膜与细胞骨架的蛋白VHLVHL3p25.33p25.3小细胞肺癌

41、、宫颈癌、肾癌小细胞肺癌、宫颈癌、肾癌转录调节蛋白转录调节蛋白WT1WT111p13 11p13 肾母细胞瘤肾母细胞瘤转录因子转录因子常见抑癌基因及其功能常见抑癌基因及其功能 四、抑癌基因失活的机制四、抑癌基因失活的机制（一）基因高甲基化修饰（一）基因高甲基化修饰近年表观遗传学研究表明，近年表观遗传学研究表明，DNADNA甲基化修甲基化修饰在真核基因的转录调控中发挥重要作用，主饰在真核基因的转录调控中发挥重要作用，主要由甲基化酶和去甲基化酶调节。要由甲基化酶和去甲基化酶调节。抑癌基因抑癌基因启动子区启动子区CpGCpG岛高甲基化岛高甲基化修饰，修饰，阻碍转录因子蛋白与启动子结合，不能形成转阻碍

42、转录因子蛋白与启动子结合，不能形成转录复合体，从而影响基因转录活性。录复合体，从而影响基因转录活性。（一）基因高甲基化修饰（一）基因高甲基化修饰在许多肿瘤中常检测到在许多肿瘤中常检测到p16p16、p53p53、BRCA-1BRCA-1、 VHLVHL等抑癌基因启动子区等抑癌基因启动子区CpGCpG岛高甲基化修饰岛高甲基化修饰变化，而且往往是肿瘤发生的早期事件。变化，而且往往是肿瘤发生的早期事件。如，约如，约70%70%的散发性肾癌患者中，因启动的散发性肾癌患者中，因启动子的甲基化而存在子的甲基化而存在VHLVHL的失活。的失活。启动子区的高甲基化可使启动子区的高甲基化可使p16p16表达水平

43、降低，表达水平降低，导致细胞周期异常从而促进细胞增殖。导致细胞周期异常从而促进细胞增殖。n人类体细胞属于二倍体细胞，其基因组的大多数区域是杂合的，即这些区域往往含有两个不同的等位基因（父母各一个）。n某些情况下，会丢失等位基因的一个拷贝，从而丧失其杂合性，该现象称杂合性缺失（loss of heterozygosity, LOH）。nLOH是肿瘤细胞中常见的异常遗传现象，发生杂合缺失的区域往往是抑癌基因所在的区域。如Rb（二）杂合性缺失（二）杂合性缺失 两个等位基因纯合性缺失不可能表达相应的蛋白质。（三）纯合性缺失（三）纯合性缺失（四）基因突变（四）基因突变 基因突变是导致抑癌基因失活，甚至转

44、变为癌基因的主要机制之一。 抑癌基因在细胞增殖、生长、分化过程中发挥重要作用，其功能缺失会导致肿瘤等相关疾病的发生。以TP53、 RB 、PTEN 三个肿瘤抑制基因为例说明：五、抑癌基因失活与肿瘤五、抑癌基因失活与肿瘤 RbRb基因（人视网膜母细胞瘤易感基因，基因（人视网膜母细胞瘤易感基因，retinoblastoma susceptibility generetinoblastoma susceptibility gene基因基因, ,是第一个被克隆和完成全序列测定的抑癌基因。是第一个被克隆和完成全序列测定的抑癌基因。它控制许多肿瘤的遗传易感性，最明显的是视它控制许多肿瘤的遗传易感性，最明显

45、的是视网膜母细胞瘤，（小细胞肺癌、乳腺癌、膀胱网膜母细胞瘤，（小细胞肺癌、乳腺癌、膀胱癌和前列腺癌中都发现有癌和前列腺癌中都发现有RbRb基因）基因） RbRb基因位于人类染色体基因位于人类染色体13q14.1213q14.12，含有，含有2727个外显子全长个外显子全长180388bp180388bp，其，其mRNAmRNA长度为长度为4.7kb4.7kb，编码的蛋白质属于编码的蛋白质属于磷蛋白磷蛋白，分子量，分子量105000105000。RbRb蛋白的磷酸化状态及其与其他蛋白质结合，与蛋白的磷酸化状态及其与其他蛋白质结合，与它的功能密切相关。它的功能密切相关。（一）视网膜母细胞瘤基因（一

46、）视网膜母细胞瘤基因（Rb基因）基因）n磷酸化的Rb（pRb）蛋白是一种核磷蛋白，位于核内，为DNA结合蛋白，作为转录因子调节基因转录。n磷酸化和去磷酸化是调节Rb蛋白活性的重要形式，其磷酸化程序在细胞周期中发生周期性变化：n G0、G1期: Rb蛋白去磷酸化去磷酸化/低磷酸化低磷酸化(为活性活性型，能促进细胞分化，抑制细胞增殖型，能促进细胞分化，抑制细胞增殖)；G2、S期、M期: Rb蛋白磷酸化。n调节Rb蛋白磷酸化状态重要的过程是发生在G1 /S期期交界处。n磷酸化和去磷酸化是调节Rb蛋白活性的重要形式，其磷酸化程序在细胞周期中发生周期性变化：nRb磷酸化的程度，受细胞周期中增殖调控蛋白（

47、细胞周期蛋白,cyclin、细胞周期蛋白依赖性激酶cyclin-dependent kinase, CDK )的直接控制。n G0、G1期: Rb蛋白去磷酸化去磷酸化/低磷酸化低磷酸化(为活性活性型，能促进细胞分化，抑制细胞增殖型，能促进细胞分化，抑制细胞增殖)；G2、S期、M期: Rb蛋白磷酸化。n调节Rb蛋白磷酸化状态重要的过程是发生在G1 /S期期交界处。G0 G1期期Rb蛋白蛋白E-2FS期期E-2FDNAmRNADNARb蛋白蛋白低磷酸化的Rb在G1期特异的磷酸化，是细胞从G1期进入S期的关键。 n细胞进入G1期时Rb蛋白处于低磷酸化状态，使细胞不能通过G1 S期关卡。n低磷酸化Rb

48、蛋白对G1 期 S期的负调节作用，是通过与转录因子E2 F结合而实现的。n在细胞增殖信号通过依赖于cyclinD1的激酶CDK4的活化，导致Rb磷酸化，高磷酸化的Rb不能与E2 F 结合， E2 F 启动基因转录，促进细胞G1 S 转化。 Rb Rb蛋白分子量为蛋白分子量为110kD110kD，称为，称为p110p110RbRb，RbRb蛋蛋白的磷酸化水平对其功能具有重要影响，且与白的磷酸化水平对其功能具有重要影响，且与细胞周期密切相关。在细胞周期密切相关。在G G1 1/S/S期，期，RbRb表达增高并从表达增高并从非磷酸化状态非磷酸化状态转化为转化为磷酸化状态磷酸化状态，前者可前者可阻断阻

49、断细胞进入期细胞进入期，后者则失去这种作用。，后者则失去这种作用。 视网膜母细胞瘤中发现有视网膜母细胞瘤中发现有RbRb基因的失活。基因的失活。 野生型野生型RbRb基因导入基因导入RbRb肿瘤细胞可抑制其在肿瘤细胞可抑制其在裸鼠中的致癌能力。表明其有抑癌作用。裸鼠中的致癌能力。表明其有抑癌作用。n 在G1期低磷酸化低磷酸化的Rb与E2F形成蛋白复合物，抑制E2F的转录激活性，阻止E2F启动的基因转录，造成S期必需的基因产物（如，二氢叶酸还原酶、胸苷激酶、DNA聚合酶等）合成受阻，细胞周期的进展受到抑制，从而抑制细胞增殖。n高磷酸化的Rb不能与E2F 结合， E2F 启动基因转录，促进细胞G1

50、 S 转化。Rb磷酸化与细胞周期控制磷酸化与细胞周期控制 G1-S限制点限制点np53基因是人类恶性肿瘤中最常涉及到的抑癌基因，还发现其功能与细胞周期的控制有密切关系。n （二）（二）P53蛋白蛋白基因卫士基因卫士、野生型、野生型p53基因及其功能基因及其功能 p53基因定位于人类染色体基因定位于人类染色体17p13.1，全长全长20kb，由，由11个外显子及个外显子及10个内含子组个内含子组成。成。 人野生型人野生型p53p53蛋白属核内磷蛋白，由蛋白属核内磷蛋白，由393393个个氨基酸残基组成，分子量为氨基酸残基组成，分子量为53kD53kD，含有三个结，含有三个结构域：构域：N N端酸

51、性区端酸性区，具有反式作用因子活性；具有反式作用因子活性；中段疏水区中段疏水区，该区在进化上高度保守，乃突变该区在进化上高度保守，乃突变热点，与突变型热点，与突变型p53p53蛋白的致癌作用有关；蛋白的致癌作用有关；C C端碱性区，端碱性区，具有核定位功能，且可与特异性具有核定位功能，且可与特异性DNADNA序列结合。序列结合。如果如果DNADNA损伤较为严重而细胞修复机制难以将其修损伤较为严重而细胞修复机制难以将其修复时，复时，p53p53则通过则通过细胞凋亡细胞凋亡途径清除受损的细胞，维途径清除受损的细胞，维持基因组的稳定。持基因组的稳定。、肿瘤细胞中、肿瘤细胞中p53p53基因突变基因突

52、变 估计约有估计约有50%50%的人类肿瘤中具有的人类肿瘤中具有p53p53基因的基因的突变，突变形式包括突变，突变形式包括点突变、缺失、插入以及点突变、缺失、插入以及重排重排。 突变型突变型p53p53蛋白各不相同，它们与野生型蛋白各不相同，它们与野生型p53p53蛋白在构型，细胞内定位以及转化潜力方蛋白在构型，细胞内定位以及转化潜力方面亦均有差异。面亦均有差异。 突变型突变型p53p53蛋白半衰期明显延长，肿瘤细蛋白半衰期明显延长，肿瘤细胞中胞中p53p53蛋白含量明显增加，甚至可增加蛋白含量明显增加，甚至可增加100100倍。倍。 在肿瘤组织中应用免疫组织化学的方法检在肿瘤组织中应用免疫

53、组织化学的方法检出出p53p53蛋白的存在，可能具有诊断及估计预后蛋白的存在，可能具有诊断及估计预后的价值。的价值。、p53p53基因突变与肿瘤的发生基因突变与肿瘤的发生 突变型突变型p53p53蛋白丧失与癌蛋白结合的能力，蛋白丧失与癌蛋白结合的能力，从而使癌蛋白得以发挥致癌作用。从而使癌蛋白得以发挥致癌作用。 突变型突变型p53p53基因可能通过如下两种模式导致基因可能通过如下两种模式导致肿瘤发生：肿瘤发生：显性致癌模式：显性致癌模式： 突变型突变型p53p53蛋白丧失原有功能，而获得增殖、蛋白丧失原有功能，而获得增殖、转化及致癌的能力。转化及致癌的能力。 推测这些突变体具有协助其他癌基因如

54、推测这些突变体具有协助其他癌基因如rasras的的致癌作用致癌作用。显性阴性致癌模式：显性阴性致癌模式： 突变型突变型p53p53基因产物与野生型基因产物与野生型p53p53基因产物通基因产物通过过蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质结合方式形成无功能的结合方式形成无功能的异源二异源二聚体聚体。P53蛋白蛋白解链酶解链酶复制因子复制因子A AP21蛋白蛋白细胞停滞于细胞停滞于G G1 1期期细胞调亡细胞调亡酸性区核心区碱性区P53蛋白蛋白 DNA损伤损伤P21基因基因P53蛋白蛋白抑抑 制制P53蛋白蛋白成功修复成功修复修复失败修复失败（二）（二）P53蛋白蛋白基因卫士基因卫士p53p53的结构及其在清除

55、的结构及其在清除DNADNA损伤细胞中的作用损伤细胞中的作用 P53基因突变基因突变不仅失去野生型不仅失去野生型p53抑制肿瘤增抑制肿瘤增殖的作用，而且突变本身又使该基因具备癌殖的作用，而且突变本身又使该基因具备癌基因功能。基因功能。突变的突变的P53蛋白与野生型蛋白与野生型P53蛋白相结合，形蛋白相结合，形成的这种寡聚蛋白不能结合成的这种寡聚蛋白不能结合DNA，使得一些，使得一些癌变基因转录失控导致肿瘤发生。癌变基因转录失控导致肿瘤发生。（三）（三）PTENnPTEN基因（基因（phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，

56、第，第10号染色体缺失的磷酸酶及张号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因）是继力蛋白同源基因）是继TP53基因后发现的另一个与肿基因后发现的另一个与肿瘤发生关系密切的肿瘤抑制基因。瘤发生关系密切的肿瘤抑制基因。 PTENPTEN通过阻断通过阻断PI3K/AKTPI3K/AKT信号通路抑制细胞的生长信号通路抑制细胞的生长 六、肿瘤抑制基因与疾病六、肿瘤抑制基因与疾病nRBnAPCnVHL肿瘤抑制基因在细胞增殖、生长、分化过程中发挥重肿瘤抑制基因在细胞增殖、生长、分化过程中发挥重要作用，其功能缺失会导致肿瘤等相关疾病的发生，研究要作用，其功能缺失会导致肿瘤等相关疾病的发生，研究肿瘤抑制基因发挥作用

57、的相关分子机制能够为分子靶向治肿瘤抑制基因发挥作用的相关分子机制能够为分子靶向治疗策略提供理论依据，也为攻克癌症等顽疾带来曙光。疗策略提供理论依据，也为攻克癌症等顽疾带来曙光。 、癌基因与肿瘤抑制基因在肿瘤发生、癌基因与肿瘤抑制基因在肿瘤发生中的作用特点中的作用特点n在基因水平上，或通过外界致癌因素，或由于细胞内在基因水平上，或通过外界致癌因素，或由于细胞内环境的恶化，突变基因数目增多，基因组变异逐步扩环境的恶化，突变基因数目增多，基因组变异逐步扩大；大；n在细胞水平上则要经过永生化、分化逆转、转化等多在细胞水平上则要经过永生化、分化逆转、转化等多个阶段，细胞周期失控细胞的生长特性逐步得到强化

58、。个阶段，细胞周期失控细胞的生长特性逐步得到强化。n结果组织从增生、异型变、良性肿瘤、原位癌发展到结果组织从增生、异型变、良性肿瘤、原位癌发展到浸润癌和转移癌。浸润癌和转移癌。（一）细胞癌变的多基因协同（一）细胞癌变的多基因协同 从基因角度认识结肠癌的发生和发展从基因角度认识结肠癌的发生和发展 （二）细胞周期和细胞凋亡的分子调控是肿瘤进（二）细胞周期和细胞凋亡的分子调控是肿瘤进展的关键展的关键 n癌基因和肿瘤抑制基因与细胞周期癌基因和肿瘤抑制基因与细胞周期n细胞周期调控体现在细胞周期驱动和细胞周期监控两个方面，细胞周期调控体现在细胞周期驱动和细胞周期监控两个方面，后者的失控与肿瘤发生发展的关系

59、最为密切。细胞周期监测后者的失控与肿瘤发生发展的关系最为密切。细胞周期监测机制由机制由DNA损伤感应机制、细胞生长停滞机制、损伤感应机制、细胞生长停滞机制、DNA修复机修复机制和细胞命运决定机制等构成。制和细胞命运决定机制等构成。 n癌基因、肿瘤抑制基因与细胞凋亡癌基因、肿瘤抑制基因与细胞凋亡n细胞除了生长、增生和分化等现象之外，还存在细胞死亡现细胞除了生长、增生和分化等现象之外，还存在细胞死亡现象，即程序性细胞死亡或凋亡。有些肿瘤抑制基因的过量表象，即程序性细胞死亡或凋亡。有些肿瘤抑制基因的过量表达可诱导细胞发生凋亡，而与细胞生存相关的癌基因的激活达可诱导细胞发生凋亡，而与细胞生存相关的癌基

60、因的激活则可抑制凋亡，细胞凋亡异常与肿瘤的发生发展的密切相关。则可抑制凋亡，细胞凋亡异常与肿瘤的发生发展的密切相关。 促进正常细胞向肿瘤细胞转化的因素促进正常细胞向肿瘤细胞转化的因素 第第 三三 节节生生 长长 因因 子子Growth factorsn细胞增殖、生长需要一系列营养物质（氨基细胞增殖、生长需要一系列营养物质（氨基酸、生长素、无机盐等），体外培养时，即酸、生长素、无机盐等），体外培养时，即使含有所有营养物质，细胞也不能生长，只使含有所有营养物质，细胞也不能生长，只有加入血清，细胞才能生长、增殖。有加入血清，细胞才能生长、增殖。n血清中含有一系列血清中含有一系列生长因子（生长因子（g