癌基因与癌课件

癌基因、抑癌基因与癌症Oncogene,TumorsuppressorgeneandTumor癌基因与癌--主要内容第一节肿瘤和肿瘤细胞第二节肿瘤病毒第三节癌基因第四节抑癌基因癌基因与癌--第一节肿瘤和肿瘤细胞高等生物的一个显著特征就是它们具有一定的寿命，这种特征延伸到每一个机体的体细胞，因而它们的增殖和分裂受到严格的调控。一个明显的例外是癌细胞，它们以变异体的形式出现，失去正常的生长调控。癌细胞能在不恰当的位置生长，或能无限制的增殖，这种特性对于产生了癌细胞的有机个体来说是致死的。癌基因与癌--

癌症发生的基本模式是一个多阶段的过程，它需要许多步骤。每一个步骤都是对前一步致癌作用的加强。癌基因与癌--Themulti-stepcarcinogenesismodelThedrivingforceistheaccumulationofmutationsintime,mostlystartingwithmutationsofthetumoursuppressorgeneAPC.OthermutationsmostlyaffecttheoncogeneK-rasandthetumoursuppressorgenep53aswellasgeneslyingonchromosome18,likeSMAD4orDCC.Asa

consequenceofthemutations,theepithelialcellslosetheirdifferentiation,whichisa

prerequisite,andexpressionofmalignantprogressionatthesametime.癌基因与癌--(1)永生化（immortalization），细胞无限增殖的特性，这和生长控制发生改变有关。

(2)转化（transformation），失去了生长的正常抑制，例如不受生长因子的支配。

(3)转移（metastasis），癌细胞具有侵袭正常组织的能力，可以从原来的组织转移到其他的组织，在那建立新的克隆。肿瘤细胞的特点癌基因与癌--正常细胞有HayflicklimitTheHayflicklimitisthenumberoftimesanormalcellpopulationwilldividebeforeitstops,presumablybecausethetelomeresreachacriticallength.Hayflickdemonstratedthatapopulationofnormalhumancellsinacellculturedividebetween40and60times.Itthenentersasenescencephase.EachmitosisshortensthetelomeresontheDNAofthecell.

Telomereshorteninginhumanseventuallymakescelldivisionimpossible,anditcorrelateswithaging.Thismechanismappearstopreventgenomicinstabilityandthedevelopmentofcancer.癌基因与癌--正常细胞与癌细胞比较癌基因与癌--

原代培养细胞（血清依赖,接触

抑制,有限寿命）

癌细胞体外细胞培养生长转化过程

确立细胞系(永生化)

极限(大部分细胞死亡，少数存活)转化(失去血清依赖、接触抑制；形态改变、聚集，长成集落)转移（癌细胞转移到别的组织，产生新的克隆）癌基因与癌--（1）黏附依赖性（Anchoragedependence）细胞附着在固体基质或薄膜的表面。（2）血清（或生长因子）依赖性（serumorgrowthfactordependence）（3）密度依赖性抑制（Density-dependentinhibition）

(4）细胞骨架的改变（cytoskeletalorganization）。细胞是扁平的，而且延着附着基质的表面沿伸。这些特性所带来的结果使细胞只能单层贴壁生长。确立细胞系:癌基因与癌--外因：物理致癌因子（高能辐射）化学致癌因子（环状化合物，亚硝酸等）生物致癌因子（肿瘤病毒，黄曲霉素）内因：蛋白质功能水平上的病毒活性，重要的生长调节基因的突变，如激素控制细胞生长的机制被破坏。癌症的发生原因癌基因与癌--第二节肿瘤病毒细胞转化可自发产生，也可由于化学制剂的作用而引起，更主要的是由于感染了肿瘤病毒而导致。自然界存在着各种各样的肿瘤病毒，包括DNA病毒和RNA病毒，它们广泛存在于禽类和各种动物中。癌基因与癌--DNA肿瘤病毒DNA肿瘤病毒含有的癌基因能编码病毒本身所需的蛋白。如:SV40的T抗原；HPV的E7抗原；腺病毒的E1A，E1B抗原。当转化发生时，相应癌基因整合到宿主的基因组中，并且呈组成型表达。（癌基因的组成型表达产生了癌蛋白。）其产物癌蛋白可使肿瘤抑制因子失活。即减弱抗癌基因的功能。癌基因与癌--

一些DNA病毒感染宿主细胞后不发生裂解，而是潜伏在细胞中，并整合到宿主基因组中，表达病毒癌蛋白，引起宿主细胞转化。如：多瘤病毒家族（SV40)，人乳头瘤病毒家族，腺病毒家族。癌基因与癌--

DNA病毒通过合成病毒癌蛋白，引起细胞转化。

许多新的肿瘤抑制基因是在病毒癌蛋白与宿主TSG蛋白相互作用的研究中被发现的。癌基因与癌--RNA反转录病毒RNA反转录肿瘤病毒分为急性和慢性两种。慢性肿瘤病毒是野生型反转录病毒，不带有癌基因。慢性肿瘤病毒是依赖LTR中的强启动子（增强子）作用细胞癌基因，诱发癌变。急性肿瘤病毒是缺陷型反转录病毒，在其基因组中带有来源于动物的癌基因(v-onc)。v-onc的功能和突变的原癌基因（pro-onc）相似。癌基因与癌--

癌基因被慢性肿瘤病毒激活

与急性转化反转录病毒直接转导一高活性病毒癌基因到宿主基因组中不同，慢性RNA肿瘤病毒通过整合到正常原癌基因附近，使其被病毒中长末端重复序列所激活。感染较长时间后病毒才启动肿瘤发生。

癌基因与癌--增加转录

病毒整合在正常原癌基因附近使原癌基因激活,如c-myc.癌基因与癌--插入c-myc基因不同位置的鸟类白血病病毒(avianleukosis,ALV)通过通读来打开编码的外显子

病毒增强子偶尔作为启动子，转录编码区在下游插入的ALV其增强子激活c-myc的启动子癌基因与癌--急性肿瘤病毒的v-onc来源于宿主基因组中的pro-oncAretrovirusmayincorporateacellularproto-oncogeneduringaninfection.Subsequentmutationorotherchangesintheproto-oncogenemakeitoncogenicwhenthevirustransfersittoanewcellinanotherinfectiouscycle.癌基因与癌--反转录病毒的癌基因起源于动物(1)各种动物的c-onc其数目和位置比较固定，而反转录病毒中的v-onc数目和位置是不固定的。(2)线虫和果蝇等动物并不被反转病毒所感染,

但这些动物的基因组中也具有与高等动物癌基因同源的基因；(3)c-onc中发现有内含子，而反转录病毒的癌基因（v-onc）则无内含子。(4)动物的c-onc可为反转录病毒所转导。癌基因与癌--第三节癌基因细胞内控制细胞生长和分化的基因，它的结构异常或表达异常，可以引起细胞癌变。原癌基因(proto-oncogenes，pro-onc)存在于生物正常细胞基因组中的癌基因。也称细胞癌基因(cellularoncogene，c-onc)。癌基因(oncogene)癌基因与癌--癌基因简史癌基因是有潜在的促发肿瘤发生活性的基因，最早在肿瘤病毒中发现。到目前为止，发现的癌基因己有100多个。1911年P.Rous发现了Rous肉瘤病毒（Roussarcomavirus）。

癌基因与癌--1970年H.Temi和Dulbecco发现致癌的RNA病毒中存在反转录酶，提出了原病毒假设，认为RNA病毒通过反向转录以及与宿主细胞DNA发生交换或重组，能形成癌基因。1976年H.Varmus和J.M.Bishop发现存在于Rous肉瘤病毒中的病毒基因src存在于正常细胞的基因组，并发现细胞癌基因在维持细胞的正常功能方面也起着重要的作用。80年代初通过很多实验证实了癌基因的存在。癌基因与癌--广泛存在于生物界基因序列高度保守维持正常生理功能、调控细胞生长和分化起重要作用

被激活后，导致正常细胞癌变细胞癌基因的特点癌基因与癌--胞内Tyr激酶膜结合蛋白，胞液蛋白Ser/Thr激酶胞液蛋白信号分子

调节物

转录因子

Leu拉链蛋白，转录因子，甲状腺激素受体

生长因子

分泌蛋白生长因子受体各种受体激酶，受体G-蛋白/信号传导

GTP结合蛋白癌基因的类型癌基因与癌--（一）获得启动子与增强子癌基因活化的机制逆转录病毒感染细胞后，病毒基因组所携带的长末端重复序列（LTR内含较强的启动子和增强子）插入到细胞原癌基因附近或内部,启动下游邻近基因的转录和影响附近结构基因的转录水平，使原癌基因过度表达或由不表达变为表达，从而导致细胞发生癌变。

癌基因与癌--C-myc可因为基因的附近插入了反转录病毒而被激活。癌基因与癌--（二）染色体易位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移至强的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，或产生了新的癌基因。癌基因与癌--

染色体易位，B细胞中myc基因转到lgH的基因座，受免疫球蛋白增强子的控制，在T细胞中则易位到TcRa基因座。C-myc的高表达引起T或B淋巴细胞瘤。易位激活原癌基因癌基因与癌--ThePhiladelphiatranslocationgeneratesanewoncogenePhiladelphia(Ph)chromosome癌基因与癌--JohnMorganHallattheUniversityofPennsylvaniaSchoolofMedicine

癌基因与癌--慢性粒细胞白血病(CML)

TheresultofthetranslocationistheoncogenicBCR-ABLgenefusion.ThisgeneencodestheBcr-ablfusionproteinwhichisconstitutivelyactive.ThefusedBCR-Ablproteinactivatesanumberofcellcycle-controllingproteinsandenzymes,speedingupcelldivision.Moreover,itinhibitsDNArepair,causinggenomicinstabilityandpotentiallycausingthedevelopmentofCML.癌基因与癌--（三）原癌基因扩增在正常情况下，细胞经过一个细胞周期，DNA只复制一次，有时却可复制数次或更多，导致原癌基因拷贝数量的增加。其表达的蛋白质量明显上升也会导致肿瘤的发生。如：在30%的乳腺癌人群中erbB2/HER2基因拷贝数升高。癌基因与癌--（四）点突变原癌基因在射线或化学致癌剂作用下，发生单个碱基的替换——点突变(pointmutation),从而改变了表达蛋白的氨基酸组成，造成蛋白质结构的变异。癌基因与癌--在人和大鼠的基因组中相应的C-ras－N-ras,H-ras和K-ras,虽定位在不同的染色体上，但产物相似，分子量约为21KDa，统称为p21ras。V-Ras和C-Ras结构相似，仅少数的几个氨基酸不同。ras原癌基因可能因突变而被激活癌基因与癌--

第一个被证实由于点突变而引发癌症的基因（1982，TabinCJandReddyEP)。

Ras蛋白结构：

5

22

3040109120186

NCGDP/GTP结合区效应区

膜结合水解GTP活性作用于靶分子

带有GTP的Ras是活性的，而内在的GTPase活性使GTP水解成GDP，而结合GDP的Ras则失活，GAP（GTP酶激活蛋白）以及SOS（鸟苷释放因子）可调节Ras蛋白活性。ras原癌基因

癌基因与癌--癌基因与癌--

癌基因激活的机制：点突变

c-ras：Ras是GTP结合蛋白，传导生长因子受体信号。

ras基因的点突变（第12个氨基酸密码子由GGG(甘氨酸）变为GTG(缬氨酸））降低了GTP水解酶活性，使其放大了对生长因子的反应，导致细胞过量生长。癌基因与癌--SOS能激活RasGAP(GTP酶激活蛋白)使Ras失活癌变的Ras保持Ras-GTP的形式，持续激活。癌基因与癌--Src蛋白是原癌基因的细胞质蛋白质酪氨酸激酶的原型Src基因的产物p60src具有TPK（酪氨酸蛋白激酶）活性，与细胞的增殖和转化有关。Src蛋白有四个结构域：（1）N端十四烷基化位点是和膜结合的位点（2）SH2和SH3结构域。（3）416位Tyr和自身磷酸化有关。（4）527位Tyr的磷酸化位点和激酶活性的抑制有关。癌基因与癌--癌基因与癌--磷酸化调控Src活性癌基因与癌--527位Tyr磷酸化抑制激酶活性的模型癌基因与癌--第四节抑癌基因（tumorsuppressorgeneoranti-oncogene）又名抗癌基因

(TSGs)、隐性癌基因。是一种抑制细胞生长和肿瘤形成的基因。在生物体内与癌基因功能相抵抗，共同保持生物体内正负信号相互作用的稳定。已发现10种抗癌基因,如RB基因，P53

基因和PTEN基因等。许多TSGs产物是细胞周期调节因子或是生长相关基因的转录抑制子。它的非活性形式能促进肿瘤生长。癌基因与癌--常见的抑癌基因癌基因与癌--(1)调节细胞生长；

(2)维持基因稳定；

(3)触发衰老，诱导细胞程序性死亡；

(4)诱导终末分化；

(5)抑制和调节蛋白酶活性；

(6)改变DNA甲基化酶活性；

(7)调节血管形成等TSGs的正常功能是限制细胞生长，作用主要有:癌基因与癌--RBisatumorsuppressorthatcontrolsthecellcycle遗传学家发现家族性视网膜母细胞瘤患儿的体细胞中13号染色体存在缺失（13q14），表明该区域可能存在与视网膜母细胞瘤发生有关的基因RB。Sparkes(1980)将RB基因定位于13q14。Benedict（1983）提出位于13q14的RB的一对等位基因均失活才会产生该肿瘤。表明RB是以隐性方式起作用。Stephe等（1986）构建了人的13号染色体的λ噬菌体文库，其中1.5Kb的DNA片段和RB有关。RB研究简史癌基因与癌--同年眼科专家Dryja发现RB失活时可以致瘤，杂合子（RB+/RB-）易被诱变而失活；他还发现经眼球摘除手术能存活下来的患儿长大后易患成骨肉瘤，乳腺癌和小细胞肺癌。1986年Friend将13q14位点的Rb经cDNA克隆制成各种探针，检查很多例骨肉瘤和组织肉瘤患者发现约50%的患者RB基因纯合缺失。1987年Stanbridge等分离了人类13号染色体，将它注入培养的成骨肉瘤细胞中，结果导致了癌细胞逆转。同年李文华把RB转化到培养的癌细胞中使其逆转。更进一步证明了RB的抑癌作用。他克隆了RB全长的cDNA，发现其产物是一种长928氨基酸，分子量是105kD的蛋白质。癌基因与癌--RB的分子功能

(1)RB产物可抑制部分致癌蛋白。主要是可以和肿瘤抗原相互作用：SV40T抗原，腺病毒E1A抗原，人类乳头瘤病毒E7抗原，可结合到RB的379~792残基区域。

(2)RB还有抑制细胞增殖的作用。癌基因与癌--在细胞周期中RB磷酸化受到调控

G0/G1去磷酸化，G1末至G2末被细胞周期蛋白CDK复合物磷酸化。非磷酸化的RB可结合转录因子E2F及许多肿瘤抗原。

肿瘤抗原(SV40T,AdE1A)和RB结合癌基因与癌--Severaltumorsuppressorsactbyblockingthecdk-kinasecomplexesthatphosphorylateRB癌基因与癌--

位于13q14，编码视网膜母细胞瘤蛋白RB，能结合肿瘤抗原（SV40T抗原），调控细胞周期，抑制细胞增殖，最早在视网膜母细胞瘤的研究中被发现。

LossofbothallelesofRBcausesretinoblastomas癌基因与癌--Tumorsuppressorp53suppressesgrowthortriggersapoptosis

p53蛋白是一种肿瘤抑制因子，一半以上的癌变都与P53的缺失或突变有关。Lossofp53allelescausesmicetodiemorerapidlybecauseoftheaccumulationoftumors.癌基因与癌--野生型限制细胞生长

缺乏p53细胞生长不受控制突变亚基因阻碍四聚体功能，细胞生长不受限制P53等位基因的缺失或突变都可使细胞生长不受限制癌基因与癌--

DNA的损伤激活p53，在细胞周期不同阶段引起不同结果：

早期：阻止细胞周期前进直到损伤修复。

晚期：引发细胞凋亡。DNA的损伤激活p53癌基因与癌--P53有多种分子活性(1)p53是一种DNA结合蛋白(转录因子)，可识别10bp