抑癌基因专题知识讲座

第四章抑癌基因（tumorsuppressorgene)概述：抑癌基因：在正常情况下，细胞内一类基因产物能抑制细胞生长并能潜在抑制细胞癌变，当经过纯合缺失或失活可引发恶性转化基因群,又称为隐性癌基因、抗癌基因或肿瘤易感基因。抑癌基因专题知识讲座1/45抑癌基因作用：在调控细胞生长、增殖及分化过程中起负调控作用，并能潜在地抑制肿瘤生长。假如其功效失活或出现基因缺失、突变等异常，可造成细胞恶性转化而发生肿瘤。抑癌基因生物学功效与癌基因相反。抑癌基因专题知识讲座2/45抑癌基因理论上三个基本条件：1.该恶性肿瘤对应正常组织中该基因必须正常表示2.该恶性肿瘤中这种基因应有功效失活或结构改变或表示缺点3.将这种基因野生型导入基因异常肿瘤细胞内，可部分或全部改变其恶性表型抑癌基因专题知识讲座3/45抑癌基因功效：1、诱导终末分化2、维持基因稳定3、触发衰老，诱导细胞程序性死亡。4、调整细胞生长5、抑制蛋白酶活性6、改变DNA甲基化酶活性负性生长原因信息传导调整基因抑癌基因专题知识讲座4/457、调整组织相容性抗原8、调整血管形成9、促进细胞间联络抑癌基因专题知识讲座5/45第一节

抑癌基因研究历史回顾1.细胞融合试验是抑癌基因存在最早依据。当正常细胞与肿瘤细胞融合形成杂交细胞时，能抑制癌细胞致癌性，表明正常细胞含有抑制细胞癌变基因成份。2.Knudson依据对视网膜母细胞瘤遗传学分析，提出了肿瘤发生“两次突变假说”。发觉肿瘤形成时，13号染色体（13q1.4）两个等位基因经常同时缺乏或失活，表明这类基因含有抑制肿瘤形成作用。抑癌基因专题知识讲座6/453.在肿瘤细胞中常发觉有等位基因杂合型丢失，据此以发觉新抑癌基因

不过不能把全部能抑制细胞生长作用原因都称为抑癌基因，如干扰素、生长抑素等。抑癌基因专题知识讲座7/451989年以来，抑癌基因分离和判定已取得很大进展，发觉二十各种，已克隆出十几个抑癌基因，当前最受关注是Rb,P53基因。而且新抑癌基因还在不停出现。抑癌基因专题知识讲座8/45第二节

Rb基因

Rb(retinoblastomagene,Rb)是第一个被克隆抑癌基因。1971年Knudson系统地研究了有显著显性遗传儿童视网膜母细胞瘤，提出了著名肿瘤“两次突变”假说，认为在有遗传倾向病人体内全部干细胞及体细胞都存在一个突变，在此基础发育过程中任一视网膜母细胞再出现第二次突变，即可造成肿瘤发生。Rb基因是源于父母双方两个视网膜母细胞瘤相关等位基因

抑癌基因专题知识讲座9/451988年，Huang等用逆转录病毒感染方法将Rb基因导入视网膜母细胞瘤WERI-Rb27,发觉Rb基因可完全抑制WERI-Rb27细胞在裸鼠体内致癌性。应用一样方法导入前列腺癌、膀胱癌、乳腺癌，结果Rb基因都可不一样程度地抑制癌细胞在裸鼠体内致癌性。这些结果为Rb基因抗癌性提供了直接证据。抑癌基因专题知识讲座10/45Rb基因能够完全抑制视网膜母细胞瘤致瘤性，表明Rb基因功效失活是视网膜母细胞瘤发生主要机制。而Rb基因只能部分抑制前列腺癌、膀胱癌、乳腺癌致瘤性，说明Rb基因失活在这些肿瘤发生、发展中起着一定作用，这些肿瘤发生还存在其它基因改变。抑癌基因专题知识讲座11/45一、Rb基因结构Rb结构：全长约200kb，含27个外显子，26个内含子，由4757个核苷酸组成，3’端有AATAA加尾信号序列和polyA，转录产物为4.7kbmRNA,可编码928个氨基酸组成蛋白质，分子量约为1.1*105，生物化学分离技术和免疫荧光技术研究表明，85%Rb蛋白质产物存在于细胞核中，约10%在细胞膜上，在胞浆和间质中几乎没有Rb蛋白质。抑癌基因专题知识讲座12/45细胞分裂周期图抑癌基因专题知识讲座13/45二、Rb蛋白磷酸化和细胞周期1、Rb蛋白磷酸化和细胞周期Rb蛋白定位于核内，为核磷酸蛋白，含有结合DNA特征，并有转录调整因子功效；Rb蛋白功效受本身磷酸化程度调整，而其磷酸化与脱磷酸化过程展现细胞周期依赖性，Rb状态伴随细胞周期以磷酸化和去磷酸化而不一样。在细胞周期G1期，Rb蛋白为去磷酸化状态，而在G2,S,M期为磷酸化状态。磷酸化发生在G1/S期之间，主要为M期。抑癌基因专题知识讲座14/45

Rb蛋白磷酸化受细胞周期调整因子cdc2、蛋白激酶p34调整，另外Rb蛋白与转录因子E2F结合形成复合物调整和控制S期转录及复制。在对细胞生长调控中，Rb非磷酸化状态是维持细胞处于G0或G1期活化形式，控制和抑制细胞生长和增殖，而磷酸化Rb蛋白将细胞由这种控制中释放出来，使细胞进入DNA合成及有丝分裂期。所以，非磷酸化Rb蛋白为活化形式，它含有促进细胞分化，抑制生长和增殖负调整因子作用。抑癌基因专题知识讲座15/45Rb蛋白磷酸化失去抑制作用进入细胞分裂周期去磷酸化+E2F停留在G0/G1期SG2M期抑癌基因专题知识讲座16/452、Rb蛋白与病毒结合作用

SV40病毒大T抗原腺病毒5型EIA癌蛋白均能与磷酸化Rb蛋白结合形成稳定复合物Rb蛋白失活抑制细胞正常生长作用丧失。抑癌基因专题知识讲座17/453、

Rb基因异常与一些肿瘤发生相关性（1）15-40%视网膜母细胞瘤有Rb基因缺失，假如Rb基因缺失一个或两个拷贝（2)有时可发生片断部分缺失(3)有基因结构异常视网膜母细胞瘤检测不到正常Rb基因mRNA，Rb蛋白表示水平极低下。除视网膜母细胞瘤中发觉异常外，在其它类型肿瘤，如：成骨肉瘤、乳腺癌、小细胞肺癌、膀胱癌、前列腺癌、鼻咽癌等中也有Rb基因结构及表示异常。抑癌基因专题知识讲座18/454、Rb基因抗癌性有两层含义：（1）、一是在正常细胞中Rb基因含有抑制细胞生长作用（2）、二是在肿瘤细胞内Rb基因含有抑制其生长及致瘤性作用利用Rb基因探针和抗Rb蛋白抗体检测正常人体组织及其对应肿瘤组织，发觉正常人体组织Rb基因结构及表示均正常，而对应肿瘤组织中基因经常有缺失突变，缺乏正常蛋白。

抑癌基因专题知识讲座19/45第三节

P53基因

P53基因是迄今发觉与人类肿瘤相关性最高基因，自1979年P53基因命名以来，人们对P53基因认识经历了癌蛋白抗原、癌基因到抑癌基因屡次转变。造成细胞转化或肿瘤形成P53是P53基因突变产物，是一个肿瘤促进因子，它能够消除正常P53功效，而野生型P53是一个抑癌基因。人类肿瘤中约50%以上与P53基因改变相关，仅1991-1998年6月相关论文就超出6000篇，P53基因也被Science杂志评为1993年明星分子。

抑癌基因专题知识讲座20/45一、P53基因结构及特点

人P53基因定位于17号染色体短臂1区3带（17p1,3）分布于200kbDNA区段内，含11个外显子和10个内含子。其转录产物2.5kbmRNA。P53基因编码393个氨基酸组成核磷蛋白，分子量为53*103，称P53蛋白，定位于核内，能与DNA特异性结合，含有转录因子作用。正常P53蛋白在细胞中易水解，半衰期为20分钟，突变性P53蛋白半衰期为1.5-7h.抑癌基因专题知识讲座21/45二、P53蛋白生物学功效1、

对细胞增殖抑制作用

P53蛋白是一个细胞周期相关蛋白，参加细胞增殖调整。正常细胞中P53蛋白控制着静止期细胞从G0到G1期转变，而且在G1期生长限制性位点（Rpoint）控制细胞进入细胞周期后增殖。肿瘤细胞中，突变P53过量表示，含有增殖正调控作用。野生型P53则是一个细胞生长负调控因子，P53蛋白磷酸化与细胞周期相关，非磷酸化P53蛋白为其活性形式，发挥对细胞生长和增殖负调整作用。抑癌基因专题知识讲座22/452、

P53蛋白与病毒结合作用3、

为DNA损伤检验站4、

诱导细胞分化5、

影响细胞调亡6、

P53基因调整细胞内基因转录

P53除能够与一些病毒癌蛋白结合外，还可与细胞内转录因子结合，起到活化和调整作用。其中最主要两个基因为Mdm2和P21WAF1/CIPIMdm2基因产物与野生型P53结合阻止P53抑制细胞增殖和诱导凋亡功效抑癌基因专题知识讲座23/45第四节INK4基因家族一、p1６基因结构和生物学特征（一）、基因结构位于9p21，全长8.5kb，由二个内含子和三个外显子组成。编码CDK4抑制蛋白。（二）、生物学特征（以下列图）

抑癌基因专题知识讲座24/45CDK4+Rb蛋白磷酸化Rb蛋白Rb蛋白失活P16蛋白抑制cyclinD促进抑癌基因专题知识讲座25/45（三）、调控主要受Rb、p16、cyclinD、CDK反馈调整。（四）、基因异常与肿瘤１、基因异常方式（１）基因缺失（２）点突变２、相关肿瘤黑色素瘤、食管癌、肺癌、肝癌、结直肠癌、胰腺癌、膀胱癌、卵巢癌、乳腺癌、骨肉瘤、间皮肉瘤、淋巴造血系统肿瘤。抑癌基因专题知识讲座26/45二、p15基因结构和生物学特征（一）、基因结构全长460kb，位于9p21，编码１３７个AA，分子量为14.7kD胞浆蛋白，与p16有９５％序列相同，含２个外显子。（二）、生物学特征结合CDK4、CDK6，抑制CDK4－cyclinD，CDK6－cyclinD，从而抑制细胞增殖。抑癌基因专题知识讲座27/45（三）、基因异常与肿瘤１、基因异常方式（１）基因缺失（２）突变（３）高甲基化２、相关肿瘤各种实体瘤和肿瘤细胞株。如间皮瘤、白血病、非小细胞肺癌抑癌基因专题知识讲座28/45三、p18和p19基因１、p18被命名为CDKN2C,p19被命名为CDKN2D或INK4D,均为单拷贝基因，分别定位于定位于染色体1p32和19p13.2。２、二者在结构、功效上有许多相同之处，都含有５个锚蛋白重复序列，每个重复序列含有３２个氨基酸。主要功效为特异性抑制CDK4/6活性３、二者在许多正常组织中都有表示，含有周期依赖性，G1中期表示最低，S期达高峰。４、p18基因突变和缺失之见于少数肿瘤，如乳腺癌、非小细胞肺癌。P19基因在肿瘤中突变率更低。抑癌基因专题知识讲座29/45第五节CIP-KIP基因家族一、p21基因１、基因结构位于染色体6q21.2，为单拷贝基因，长85kb，含有３个外显子，cDNA长约2.1kb。编码包含164个氨基酸残基蛋白，分子量21kD。抑癌基因专题知识讲座30/45２、功效（１）结合p53、SP1、MyoD（２）抑制各种Cyclin-CDK复合物（３）抑制细胞增殖核抗原（proliferatingcellnuclearantigen,PCNA)与DNA多聚酶８结合。（４）抑制应激激活蛋白激酶（stressactivatedproteinkinase,SAPK)活性，使C-Jun不能磷酸化。（５）参加p53介导细胞DNA损伤反应。抑癌基因专题知识讲座31/45３、与肿瘤关系与其它相关基因起协同作用，大多数肿瘤未发觉p21突变，但存在基因多态性改变。抑癌基因专题知识讲座32/45二、p27基因１、基因结构位于染色体12p13，编码含198个氨基酸残基多肽，分子量27kD２、功效抑制Cyclin-CDKs和H1组蛋白酶活性；抑制Cyclin-CDKs复合物在Thr-160磷酸化能力。３、与肿瘤关系基因突变罕见，但有些试验证实p27功效异常确实与肿瘤发生相关。抑癌基因专题知识讲座33/45三、p57基因１、基因结构:位于染色体11p11.5，其开放读码框948bp。编码含316个氨基酸残基多肽，分子量57kD。２、功效（１）抑制CDK活性（２）与G1期Cyclin-CDK复合物结合并抑制之（３）于正常组织中表示３、与肿瘤关系认为p57基因LOH与乳腺癌、膀胱癌、肾癌、卵巢癌等各种肿瘤相关，但缺失率不高；结肠癌、胰腺癌、肝癌中p57蛋白高表示。抑癌基因专题知识讲座34/45第六节PTEN基因一、基因结构和生物学特征１、基因结构位于10q23.3，由９个外显子组成，对应蛋白质包含４０３个AA。２、生物学特征拮抗酪氨酸激酶。抑癌基因专题知识讲座35/45二、基因异常与肿瘤１、基因异常方式（１）基因纯合性丢失（２）突变包含（３）甲基化缺失突变错义突变无意义突变mRNA剪接突变抑癌基因专题知识讲座36/45２、相关肿瘤胶质母细胞瘤、前列腺癌、子宫内膜癌、肾癌、卵巢癌、乳腺癌、肺癌、膀胱癌、甲状腺癌、头颈部鳞状细胞癌、黑色素瘤、淋巴瘤等。另外也与Cowden病、Bannayan-Zonana或Bannayan-Ruvalcaba综合征相关。

抑癌基因专题知识讲座37/45第七节FHIT基因一、基因结构

FHIT基因位于人类染色体3p14.2。cDNA全长约1.1kb，含１０个外显子，编码含１４７个氨基酸分子量为16.8kD蛋白质。抑癌基因专题知识讲座38/45二、功效及与肿瘤关系所编码蛋白质是一经典Ap3A水解酶（5’,5’’’-pl,p3-triphosphatehydrolase),基因发生突变后，Ap3A水解酶活性丧失，造成Ap3A或类似复合物水平升高并促进肿瘤发生。主要异常为基因缺失。与各种肿瘤发生相关。如消化道肿瘤、呼吸道肿瘤等。抑癌基因专题知识讲座39/45第八节BRCA基因一、基因结构

BRCA1基因位于染色体17q21，基因全长100kb,含２３个外显子，２２个内含子。BRCA2基因位于染色体13q12编码含３４１８个氨基酸残基蛋白质。抑癌基因专题知识讲座40/45二、基因异常与肿瘤１、基因异常方式（１）等位基因杂合性缺失（２）基因突变。包含终止码突变、错义突变、移码突变。２、与肿瘤关系主要与乳腺癌、卵巢癌相关。抑癌基因专题知识讲座41/45第九节其它抑癌基因一、DCC基因(