分子肿瘤学课件-2

分子肿瘤学第六节细胞信号转导与肿瘤1精选ppt课件

外部信息传入细胞内并引起细胞应答反应的过程称为信号转导（signaltransduction).

各类信号通过细胞膜和细胞内信使分子引起一系列生物化学反应，引起细胞基因表达改变，继而产生相应的生理病理效应。细胞信号转导过程发生障碍或异常，可导致细胞生长、分化、代谢和生物学行为的异常，引起各种疾病，乃至肿瘤。

2精选ppt课件一、信号转导异常与肿瘤概略

3精选ppt课件4精选ppt课件（一)促细胞增值的信号过强

1、细胞外信号分子与肿瘤细胞外信号分子如生长因子产生过的，使细胞增值的信号转导过强，如：（1）血小板源生长因子（platelet-derivedgrowthfactor,PDGF):某些肿瘤如肉瘤、神经胶质瘤产生和释放大量的PDGF，并表达其受体，使细胞脱离外来生长信号的调节，成为“自我刺激”生长的细胞（2）血管内皮生长因子(vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)VEGF的高表达对肿瘤血管生成非常重要（3）成纤维细胞生长因子(fibroblastgrowthfactor,FGF)FGF家族通过“自分泌”（Auocrineeffect)机制激活受体酪氨酸激酶来参与细胞的恶性转化5精选ppt课件2、受体改变与肿瘤（1）某些生长因子受体表达异常增多如多种肿瘤组织中发现有编码EGFR的原癌基因c-erb-B的扩增及EGFR的过度表达；（2）突变使受体组成型激活如多种肿瘤组织中证实有RTK的组成型激活6精选ppt课件3、细胞内信号转导蛋白的改变

如小G蛋白（Smgs)在信号转导中起重要作用，Ras蛋白的基因突变使Ras自身GTP酶活性下降，造成Ras-Raf-MEK-ERK通路的过度激活，导致细胞的过度增殖与肿瘤发生。7精选ppt课件（二）抑制细胞增值的信号转导过弱生长抑制因子受体减少、丧失受体后信号转导通路异常细胞的生长负调控机制减弱或丧失8精选ppt课件二、转录因子与肿瘤

一个细胞能在特定时间中多水平调控蛋白质表达，包括RNA转录、RNA加工、RNA翻译，RNA降解及翻译后水平调节，其中最为重要的是转录调控，即调控一个基因何时以及如何被转录。转录调控异常是肿瘤发病机制的重要环节。

9精选ppt课件（一）转录因子的几个基本问题1、转录因子的修饰：转录因子的磷酸化是最重要的蛋白质修饰方式，蛋白质磷酸化可影响转录因子功能的多个方面

（1）、核定位的调节：胞浆中的转录因子与抑制亚基结合，磷酸化使核定位功能区暴露，如NF-kB与IkB的结合

（2）、DNA结合活性的调节

（3）、转录活性的调节10精选ppt课件2、转录因子的活化方式

（1）组成性活化（constitutiveactivation):在没有明显外在因素影响下，细胞中所呈现出的转录因子的活化状态

（2）诱导性活化：在明显外在因素影响下，细胞内某种转录因子的表达和活化显著不同于非诱导状态（3）组成性激活突变（constitutivelyactivatedmutation某些信号转导蛋白在突变后获得了自发激活和持续性激活的能力。11精选ppt课件（4）显性负性作用（dominantnegativeeffect）：某些信号转导蛋白突变后不仅自身无功能，还能抑制或阻断野生型信号转导蛋白的作用。这种作用被称为显性负性作用。具有显性负性作用的突变被称为显性负性突变（dominantnegativemutant)。12精选ppt课件NF-kB家族与肿瘤

NF-kB家族广泛调控一系列基因的表达，尤其是免疫反应、炎症反应、与病毒有关的癌基因、抑癌基因的表达。在多种肿瘤组织中NF-κB是组成性活化的，NF-kB的异常活化通过干扰细胞周期、细胞凋亡等途径在肿瘤的发生和发展中起重要作用。目前的研究表明，NF-κB参与了癌症的恶性转化，NF-κB还可能通过促进肿瘤血管生成、侵袭、转移来促进肿瘤的演进，在肿瘤的抗药机理中也起作用。

13精选ppt课件（一）NFκB家族及信号通路1、NFκB家族

NFκB是由一系列同源或异源Rel家族成员形成的二聚体转录因子的总称，在哺乳动物细胞中已发现Rel/NF-kB家族的5个成员：p65(RelA)、RelB、c-Rel、p50(NF-kB1)、p52(NF-kB2)。NFκB家族中，异源二聚物p50/RelA(p50/p65)表达最丰富，通常把p50/p65二聚体称为NFκB。14精选ppt课件2、NFκB的结构特点

NFκB5个成员都有一个高度保守的Rel同源结构源（Relhomologydomain,RHD），内含DNA结合区、蛋白二聚体化区、NFκB的抑制蛋白（IκB）结合区及核定位信号。其中p50，p52分别来源于前体蛋白p105，p100，它们的C端包含锚蛋白重复序列；而RelA，RelB及c-Rel的C端含有反式激活区域。NFκB在DNA的特异性结合位点称κB位点，其核心结合序列为GGGACTTCC，NFκB家族成员的κB位点略有差异。15精选ppt课件3、NFκB活化（1）NFκB活化通路

静息状态下，NFκB在胞质中以同源或异源二聚体的形式与抑制蛋白IkB结合,呈无活性状态。在外界因素如脂多糖（LPS）、白介素1（IL1）、肿瘤坏死因子（TNFα）的刺激下，受体与配体结合，进而激活NFκB诱导性激酶（NIK），进而激活IκB激酶（IKKα与IKKβ）复合物，引起IκB蛋白特异丝氨酸位点的磷酸化（IKKαSer32、Ser36，IKKβSer19、Ser23），磷酸化IκB从三聚体中解离下来并泛素化降解，暴露p50亚基的核定位序列及p65亚基的DNA结合位点，使NFκB活化可以从胞浆移位至细胞核与DNA特异位点相结合，参与转录进程。

16精选ppt课件（2）NFκB的活化的反馈调节

能够上调IκBα的mRNA水平，新合成的IκBα进入胞浆与游离的NFκB结合并使之失活，细胞通过这种自身的反馈调节途径调节NFκB的活性以维持细胞的正常生理功能。17精选ppt课件18精选ppt课件19精选ppt课件（二）NFκB信号转导通路的异常与肿瘤的发生与发展

大量研究表明,IKK/IkB/NF-κB信号转导通路的异常可以促进肿瘤的发生发展.许多炎症因子、致癌剂、促癌剂和肿瘤微环境都可以激活NF-κB.NF-κB蛋白本身和其调控的蛋白与肿瘤的发生、增殖、抗凋亡、侵袭、血管生成和转移有关。在多种肿瘤中NF-κB都处于持续性激活状态。20精选ppt课件1、癌基因介导的恶性转化及肿瘤的演进需要NF-κB的参与

Ras-转化过的细胞通过H-Ras激活NF-κB来抑制凋亡；HTLV-1TAX使得大鼠成纤维母细胞恶变也需要NF-κB的激活；癌基因激活后BCR-ABL溶合蛋白形成也需要NF-κB的激活；NF-κB的激活可能是细胞及病毒癌基因产物发挥功能的重要基础。支持这一观点的实验有:抑制了NF-κB就会抑制了许多造血系和实体瘤细胞系的生长和存活，促进凋亡。21精选ppt课件2、NF-κB活化与细胞周期异常

（1）CyclinD1在多种肿瘤中过表达。CyclinD1启动子含有3个κB位点，NF-κB活化具有促进CyclinD1表达及G1/S期转换的功能。外界致瘤因素导致NF-κB活化继而调节CyclinD1的过表达，缩短G1期，促进细胞转化。（2）CyclinD1启动子区还有两个AP-1结合位点，3个SP1结合位点，这为从Cross-talk角度调节CyclinD1表达，导致细胞周期紊乱提供了分子基础。22精选ppt课件3、NF-κB活化、细胞凋亡与肿瘤细胞凋亡对机体自稳态的维持和肿瘤发生的抑制起着重要作用。NF-κB的一个重要功能是参与正常细胞凋亡的调控。

NF-κB是凋亡通路的核心调控成员，一方面受到死亡受体信号的调控，另一方面以反式激活的方式调节下游的抗凋亡基因。通过抑制细胞凋亡，NF-κB促进肿瘤的发生发展23精选ppt课件(1）EB病毒、HCV病毒等可激活NF-κB相关的信号途径，抑制Fas/TNF等介导的凋亡(2）NF-κB调控Survivin的表达

Survivin是近年来发现的一种凋亡抑制蛋白的成员，它在胚胎和发育的胎儿组织中表达，在终末分化的成人组织中不表达，但在大多数的肿瘤组织和转化细胞中大量表达；

Survivin的表达与细胞凋亡、细胞增殖、胚胎发育、血管生成、免疫调节和肿瘤抑制等许多方面都有着广泛的联系。

Survivin对凋亡的抑制与肿瘤预后差、存活期短密切相关。

Survivin的启动子区具有多个转录因子结合位点，包括NF-κB、AP-1。NF-κB使Survivin过表达，促进其核移位，使细胞Rb磷酸化增加,促进细胞S期转化,促进细胞增殖;也可通过抑制caspase3活化而抑制细胞凋亡

Survivin为靶点的抗癌治疗有可能成为肿瘤治疗的一个新的突破。24精选ppt课件4、NF-κB途径在淋巴细胞恶性肿瘤中的作用（1）NF-κB途径是白血病细胞增殖过程中的一个非常重要的途径,在ALL和ATL中,NF-κB在免疫和炎症反应中起重要作用,通过调节编码炎症因子基因和诱导酶,如诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和环氧合酶-2(COX-2)，NF-κB也参与癌症的发生,发展和药物抵抗。（2）NF-κB的蛋白酶体抑制剂PS-341或Bay11-7082可以抑制NF-κB从而抑制ATL细胞的生长和诱导凋亡。

25精选ppt课件（3）在多发性骨髓瘤(MM)中也有NF-κB的激活,通过PS-341对NF-κB的抑制和NF-κB的抑制剂InBa的表达,它使MM细胞对传统的化疗药物如(阿霉素)更敏感。（4）冬凌草素甲,一种天然的二萜化合物，通过抑制NF-κB和下调Bcr-2家族蛋白诱导恶性淋巴细胞的生长抑制,促使细胞凋亡。（5）NF-κB是对ATL和MM等淋巴细胞恶性肿瘤靶向治疗的一个靶点。26精选ppt课件4、NF–κB是维持LSC生存的要素

在维持LSC生存的要素中NF–κB和PI3k通路是很重要。在AMLLSC中，NF–κB是持续激活的，抑制NF–κB的药物MG-132能诱导LSC凋亡，却不能影响正常HSC，因为正常HSC在没有丝裂原的刺激下，NF–κB是不激活的27精选ppt课件（三）NF–κB及其他转录因子研究常用的一项方法-EMSA凝胶迁移或电泳迁移率实验(EMSA):

（EMSA-electrophoreticmobilityshiftassay）是一种研究DNA结合蛋白和其相关的DNA结合序列相互作用的技术，可用于定性和定量分析。这一技术最初用于研究DNA结合蛋白，目前已用于研究RNA结合蛋白和特定的RNA序列的相互作用。通常将纯化的蛋白和细胞粗提液和32P同位素标记的DNA或RNA探针一同保温，在非变性的聚丙烯凝胶电泳上，分离复合物和非结合的探针。DNA-复合物或RNA-复合物比非结合的探针移动得慢。同位素标记的探针依研究的结合蛋白的不同，可是双链或者是单链。当检测如转录调控因子一类的DNA结合蛋白，可用纯化蛋白，部分纯化蛋白，或核细胞抽提液。在检测RNA结合蛋白时，依据目的RNA结合蛋白的位置，可用纯化或部分纯化的蛋白，也可用核或胞质细胞抽提液。竞争实验中采用含蛋白结合序列的DNA或RNA片段和寡核苷酸片段（特异），和其它非相关的片段（非特异），来确定DNA或RNA结合蛋白的特异性。在竞争的特异和非特异片段的存在下，依据复合物的特点和强度来确定特异结合。28精选ppt课件29精选ppt课件30精选ppt课件Ets转录因子家族在肿瘤发生中的作用

Ets基因最早发现于美国Frederick的国家癌症研究所分子肿瘤学实验室.通过研究禽类逆转录病毒-E26，研究者发现了一系列拥有与E26高度保守的同源序列的基因，根据E26(E-twentysix)的缩写而将该基因命名为Ets.该基因的共同特点是含有高度保守的DNA结合域，能够和特定序列结合调控靶基因的表达和功能.通过调节细胞的增生、分化、凋亡及上皮-间充质间的相互作用,Ets参与许多生理和病理过程.大量研究发现，Ets在哺乳动物的发育和肿瘤的侵袭转移中发挥重要的调控作用。31精选ppt课件（一）Ets转录因子家族

人类Ets家族基因在进化上高度保守，其共同点是均含有一个大约85个氨基酸的DNA结合域，也就是位于C-端的Ets区.该区富含精氨酸和赖氨酸残基，为螺旋-转角-螺旋基序，可识别并结合富含嘌呤的DNA核心序列A/CGGAA/T，这一序列存在于许多基因的5’-侧翼调节区，有反式活化功能.目前Ets转录因子家族包括30多个成员，根据ETS结构域构象和位置不同，Ets家族分为多个亚家族。32精选ppt课件

亚族

组成

Ets

Ets1Ets2EGR

Erg2Fli-1FevELG

GABPaETS4

TEL(ETV6) PEA3

E1AFERMETV1ERB1 TCFs

E1k-1SaplaNET/ERP/SapElf

Elf-1NERF1bMEFSpi

PU.1Spi-BERF

ERFPE-1ESX

ESX/ESE-1 33精选ppt课件（二）Ets转录因子家族成员在胚胎发育中的调节作用

Ets转录因子家族成员在造血细胞系的建立和维持、早期分化、造血干细胞和骨髓中多能祖细胞的归巢、淋巴细胞分化中发挥重要调节作用。34精选ppt课件

（三）Ets转录因子家族在肿瘤发生

中的调节作用

Ets基因在整个进化过程中是一个保守基因，其正常功能发生改变时，可导致分化和发育异常及肿瘤发生，在某些类型的肿瘤中，有许多与肿瘤相关的Ets突变发生，一个易位染色体将Ets基因片段与一个不相关的基因融合，导致了嵌合癌蛋白的表达，该类蛋白分为两类，第一类Ets蛋白可使他们的癌基因效应作为转录因子，来下调Ets调控的基因，这对细胞周期的调控十分重要.第二类Ets嵌合肿瘤蛋白，通过永久的激活某些信号转导途径或抑制一个关键转录因子的活性来促进癌基因35精选ppt课件1、Ets家族的重要成员Ets-1的表达与胰腺癌、甲状腺癌、乳腺癌、胃癌、子宫内膜癌、口腔鳞癌、肝细胞性肝癌(HCC)的发生、转移显著相关.2、Erg基因在髓细胞白血病、Ewing’肉瘤、儿童长骨肿瘤中发生重排.3、发生浸润的肿瘤组织基质细胞中存在Ets1和MMP-1（MatrixMetalloproteinase1）、MP-3、MMP-7共表达，并且随肿瘤的浸润转移，这些基因表达明显上调，而在良性和非浸润的肿瘤中，就很少检测到Ets136精选ppt课件4、血管生成是多阶段过程，其中Ets参与了内皮细胞的增殖和迁移过程。阻断Ets1表达可抑制血管上生成5、Ets也通过调节癌基因或抑癌基因的表达来参与肿瘤的发生，。如Met(控制侵袭性生长的癌基因）、N-Myc等37精选ppt课件JAK-STAT传导途径与肿瘤

JAK可与多种细胞因子受体结合,并选择性地激活其下游底物—STAT,使之转位到核,与核内特异的DNA调节元件结合而指导转录。这一信号传递途径称之为JAK-STAT途径。JAK-STAT传导途径的异常与肿瘤的发生发展关系密切。38精选ppt课件（一）JAK家族

（1）JAK是justanotherkinase或januskinase的简称,是一种酪氨酸激酶。JAK家族目前共发现四种:JAK1,JAK2,JAK3和Tyk2

。JAK家族的特征是在C端有2个功能区,即催化功能区和激酶相关功能区,而其N端在JAK与受体蛋白偶联的过程中能发挥调节作用。JAK几乎在所有的细胞中表达,根据细胞受体结构的不同,JAK以不同的方式与之结合。

39精选ppt课件

（2）JAK受体：

JAK1与IFNα、IFNβ、GM-CSF、IL22等受体

JAK2与GM-CSF、Epo、IL23等受体

JAK3与IL22、IL24、IL21等受体

Tyk2与IFNα等受体均可发生偶联反应。由于调控造血的细胞因子受体缺乏酪氨酸激酶区域,因此JAK参与的酪氨酸磷酸化就显得尤为重要,其中JAK2与造血因子的关系似乎最为密切。40精选ppt课件（二）STAT家族

STAT(signaltransducersandactivatorsoftranscription,信号转导子和转录活化子),是在研究IFN对基因表达的调控中被认识的,是一种能与DNA结合的独特蛋白家族。该家族有六个成员：

STAT1(STAT1α/β),STAT2STAT3STAT4STAT5(α/β)STAT6

41精选ppt课件（三）JAK-STAT途径的激活

细胞因子的受体本身如果不具有酪氨酸激酶的作用,则在被活化后,即具备了激活与其相连接的一种或几种JAK的能力。JAK几乎在所有的细胞中表达,一般在靠近膜的部位。它被活化后,能介导胞浆中STAT的SH2功能区的C端酪氨酸残基磷酸化。STAT被磷酸化后,即脱离它所结合的受体(在受体活化过程中,STAT与受体发生短暂结合),以同源或异源二聚体的形式游向并定位于细胞核,与特异的DNA元件结合并激活靶基因的转录,这就是JAK-STAT途径的激活。42精选ppt课件JAK属非受体酪氨酸激酶，底物为STAT，即信号转导子和转录激活子。配体→受体二聚化→JAK→STAT→基因表达。JAK/STATPathway43精选ppt课件44精选ppt课件45精选ppt课件（四）JAK-STAT传导途径与肿瘤的发生发展

多种肿瘤细胞系和实体肿瘤中有STATs的活化，尤其是STAT3，目前倾向认为是一种癌基因。在多种人类血液疾病包括白血病和淋巴瘤中有特定的JAK、STAT活化

STAT3组成性活化可能在具有激活的生长因子受体信号途径的肿瘤发生发展中起关键作用46精选ppt课件

JAKproteins,arestringentlymaintainedininactivecomplexes.Cytokine-mediatedreceptoractivationandsubsequentJAKactivationtriggeracascadeofsignalingevents,whichcontrolsurvival,proliferationanddifferen-tiationofdifferentcelltypes.Duringthepastseveralyears,severalJAKmutationshavebeenidentifiedthatencodeconstitutivelyactiveorhyperactiveJAKproteins,whichhavecrucialrolesinhematopoieticmalignancies,especiallymyeloproliferativeneoplasms.47精选ppt课件Whenexpressedincellsandboundtomembranecytokinereceptors,mutantJAKproteinsarenolongermaintainedinaninactivestate,andtheypersistentlyactivateSTATproteins.Thisactivitypromotesoncogenictransformationanduncontrolledbloodcellproduction.TheroleofJAK–STATmutationsincancerhasonlyrecentlybeguntobeexplored,anditispossiblethatmutationsincomponentsofthispathwayarepresentinawidevarietyofcancers.-48精选ppt课件MutationsinJAKsanddiseaseassociationJAKsSubstitutionDiseaseassociationJAK2(human)V617FMPDsK539L(andtheregionF537–E543)PVT875NAcutemegakaryoblasticmyeloidleukemia

DeletionofIREEDAcutelymphoblasticleukemia(position682–686)JAK3(human)A572VAcutemegakaryoblasticmyeloidleukemiaV722IAcutemegakaryoblasticmyeloidleukemiaP132TAcutemegakaryoblastic