癌基因、抑癌基因和生长因子专家讲座

第二十章癌基因、抑癌基因与生长因子Oncogenes,Anti-oncogenesandGrowthFactors第1页人乳腺癌细胞（humanbreastcancercell）人肺癌细胞第2页

肿瘤（tumor）良性肿瘤（benign）：不转移（分裂失控）恶性肿瘤（malignant）:转移、侵润上皮组织：癌（carcinoma）癌（cancer）结缔组织和肌肉：肉瘤（sarcoma）其它（血液）：白血病等（leukemia)癌细胞特征第3页生长层叠第4页侵润性(invasive)；扩散性（diffusible良性肿瘤（benign）和恶性肿瘤（malignant）侵润性和扩散性第5页转移Metastasis第6页癌基因、抑癌基因与生长因子关系癌基因抑癌基因细胞生长因子正调控负调控产物第7页第一节

癌基因

Oncogenes第8页癌基因发觉1910年Rous发觉鸡肉瘤病毒(RSV-RNA反转录病毒）。1963年Dulbeco发觉正常细胞感染病毒可恶变为癌细胞。1970年Baltimore发觉病毒感染宿主时，RNA经逆转录酶合成DNA并整合到宿主DNA，从而造成宿主细胞恶性转化。1970年Marein证实细胞恶性转化与RSV基因组中一个特定基因src相关，该基因被命名为病毒癌基因（viraloncogene,v-onc）,即v-src。第9页1976年Bishop证实正常细胞中存在与v-oncogene同源序列——细胞癌基因(cellularoncogene,c-onc)。与v-src对应者名为c-src。80年代初Weinberg等几个试验室经过转染试验证实人体细胞中癌基因H-ras。现已发觉100各种oncs。第10页Bishope,Varmous：劳氏肉瘤病毒怎样使正常细胞转化为恶性生长？研究表明：劳氏肉瘤病毒致癌能力与病毒基因组单个基因相关，即src基因。src基因本是正常细胞基因组一部分（原癌基因），被病毒“劫持”后，病毒则含有致癌能力。第11页Bishop和Varmus1989年诺贝尔生理学和医学奖BishopVarmus第12页

美国毕晓普和瓦慕斯等人研究表明：动物体内癌基因不是来自病毒，而是因为在动物正常细胞基因中原来就存在一个庞大癌基因族，正常情况下这些原癌基因是不活跃，但当受到病毒入侵或碰到物理、化学等原因作用时，就可能被激活，突变为癌基因。这也就解释了化学污染、吸烟、放射线辐射等原因致癌原因。Bishop和Varmus1989年诺贝尔生理学和医学奖第13页第14页癌基因(oncogene)细胞内控制细胞生长和分化基因，它结构异常或表示异常，能够引发细胞癌变。癌基因病毒癌基因(v-oncogene)细胞癌基因(c-oncogene)第15页1.病毒癌基因(virusoncogene,V-onc)一、病毒癌基因存在于病毒基因组中癌基因，它不编码病毒结组成份，对病毒复制也没有作用，但能够使细胞连续增殖。第16页2.病毒癌基因发觉1907年，PeytonRous从母鸡身上恶性结缔组织（肉瘤）中提取滤液，接种到健康鸡体内，鸡患上一样肿瘤。1910年，Rous从鸡肉瘤滤液中发觉了第一个逆转录病毒（retrovirus），即Rous肉瘤病毒（Roussarcomavirus，RSV），并证实该鸡肉瘤滤液可诱发新肿瘤，推测RSV是诱发鸡肉瘤原因。当初，Rose虽对RSV怎样引发肿瘤并不清楚，但因开创了病毒与肿瘤发生关系研究而取得了1966年诺贝尔医学与生理学奖。RousHuggins第17页3.病毒基因组结构PromoterLTRgagpolenv

srcLTR长末端重复序列癌基因正常病毒基因病毒关键蛋白逆转录酶和整合酶病毒外膜蛋白酪氨酸激酶Enhancer第18页4.病毒癌基因形成第19页一些肿瘤相关病毒第20页二、细胞癌基因1.细胞癌基因(cellular-oncogene,C-onc)存在于生物正常细胞基因组中癌基因，或称原癌基因(proto-oncogenes,pro-onc)。未激活癌基因，促进正常细胞生长、增殖、分化、发育。原癌基因癌基因（oncogene）突变第21页1.v-onc通常丢失c-onc两端一些序列2.v-onc没有内含子3.v-onc外显子与同源c-onc也有微小差异4.v-onc出现碱基取代或缺失较c-onc常见病毒癌基因v-onc与细胞癌基因c-onc差异第22页2.细胞癌基因特点广泛存在于生物界中；基因序列高度保守；作用经过其产物蛋白质来表达；被激活后，形成癌性细胞转化基因。第23页3.细胞癌基因分类及其产物依据原癌基因表示产物在细胞中定位和功效分为：1.

src家族——酪氨酸蛋白激酶2.ras家族——P21（信号传导体）3.myc家族——核内DNA结合蛋白4.sis家族——P28(类人血小板源生长因子)5.myb家族——核内转录因子第24页当前发觉只一个基因，即c-sis。

定位：人类第22号染色体，5个外显子；

编码：241个氨基酸蛋白质（p28）；

特点：与人类血小板衍生生长因子（PDGF）有87%同源性，可与PDGF受体结合。Sis癌家族第25页PDGF/sis作用：PDGF能促进结缔组织细胞及神经胶质细胞增殖，故c-sis作用于PDGFR，可刺激细胞生长及转化。第26页Erb癌家族表示产物：细胞骨架蛋白

作用：在细胞运动、分裂、信息传递、能量转换、代谢调控以及维持细胞形态方面含有主要作用。

第27页人erb-B编码是“掐头”表皮生长因子(EGF)受体，这个“截短”受体和其配体-表皮生长因子长久结合，从而可永远向细胞内传导促进生长信号。与野生型受体相比，跨膜区域无改变，但受体两端变短，尤其是全部细胞外结构区域都被删除。第28页第29页定位：c-src定位于第20号染色体，17个外显子

编码：60kDa蛋白质,具酪氨酸蛋白激酶

(tyrosineproteinkinase，TPK)活性。

特点：有一个250个氨基酸组成同源结构区，

其表示产物均含有TPK活性。

作用：经过激酶磷酸化作用，使其结构发生改

变，增加激酶对底物活性，加速生长信号在胞内传递，与细胞无限生长关系亲密。src家族

第30页

第31页ras家族数量：H-ras、K-ras、N-ras

H、K-ras分别来自大鼠肉瘤病毒Harvey、Kirsten株

N-ras从入神经母细胞瘤(neuroblastoma)中取得

编码：4个外显子组成，蛋白质为21Kd

特点：编码氨基酸次序有85％同源性，主要

位于细胞膜内侧面，属G蛋白

作用：参加细胞增殖信号细胞内转导过程，是维

持细胞生长和分化主要信号转换器。

第32页ras与GTP结合时为活化状态，GTP水解后，ras与GDP结合形式为非活化状态。第33页Myc癌家族myc基因是较早发觉一组癌基因，包含C-myc,N-myc,L-myc,分别定位于8号染色体,2号染色体和1号染色体。与之同源病毒癌基因存在于MC29及其它一些含有高度致癌性猿逆转录病毒中。编码：3个外显子组成，Exon1不编码，缺乏ATG，但

多个终止密码子；另外两个外显子表示62-64kDa或66-67kDa蛋白

特点：位于核内，属于DNA结合蛋白类，与DNA复制起动相关myb家族编码产物本身就是反式作用因子。

作用：两个家族癌基因产物都位于细胞核内，可与一些特定DNA相结合，影响DNA复制起动过程或对转录进行调控，从而实现其调整细胞生长、增殖、分化目标。第34页myc基因家族及其产物可促进细胞增殖,永生化,去分化和转化等,在各种肿瘤形成过程中处于主要地位。myc基因家族中3个组员对肿瘤形成及在肿瘤类型方面存在差异。C-myc扩增与肿瘤发生与转归亲密相关；N-myc扩增对肿瘤预后判断有意义；L-myc扩增与肿瘤易患性和预后在不一样肿瘤中表现不一样。近年来研究表明,myc基因产物,尤其是c-myc在诱导细胞凋亡过程中也起主要作用。第35页1.细胞外生长因子

sis---P282.跨膜生长因子受体c-src、c-abl、c-mos、c-raf3.细胞内信号传导体:酪氨酸蛋白激酶等：c-src、c-abl、c-ras、c-mas、H-ras、K-ras、N-ras、crk4.核内转录因子

myc、fos4.原癌基因产物与功效第36页第37页癌基因在细胞内分布第38页正常细胞肿瘤细胞在正常情况下，病毒癌基因无活性，一旦受到辐射或化学致癌剂影响，就会全部或部分活化，诱导肿瘤发生。三、癌基因活化第39页1.取得开启子与增强子2.基因易位3.原癌基因扩增4.点突变1.出现新表示产物2.出现过量正常表示产物3.出现异常、截短表示产物癌基因活化机制活化结果活化机制第40页原癌基因转变为癌基因第41页在各种人源性肿瘤细胞株中c-myb和c-myc基因所转录出mRNA显著增多。原因：取得了强开启子。如禽类白细胞增生病毒(avianleukocytosisvirus,ALV)并不含v-onc，但ALV前病毒整合到宿主正常细胞c-myc基因上游,而ALV两侧LTR同时整合,其5'-端LTR所含强开启子致使c-myc癌基因活化而转录出c-mycmRNA,使c-myc表示比正常时增高几十甚至上百倍。——取得开启子与增强子1.插入激活第42页正常细胞肿瘤1肿瘤2肿瘤3肿瘤4用逆转录病毒载体时必需考虑细胞癌基因插入激活病毒使c-myc癌基因活化几个插入方式c-myc基因表示产物：DNA结合蛋白第43页癌基因从染色体正常位置上易位（trnaslocation）至另一染色体某一位置上，使其调控环境发生改变，从相对静止状态转为激活状态。如早幼粒细胞白血病患者有(15:17)染色体易位,而慢性粒细胞白血病患者费城(Philadelphia)染色体为9:22染色体易位形成。人Burkitt淋巴瘤细胞中,位于8号染色体上c-myc移到14号染色体上免疫球蛋白重链基因(Immunoglobulinheavychaingene)调整区附近,与该区活性很高开启子连接而受到激活。2.基因易位第44页人Burkitt淋巴瘤细胞染色体易位t（8：14），致使c-myc激活正常8正常14缺点8缺点14c-mycc-myc第45页慢性髓细胞性白病细胞c-abl基因可从9号染色体易位到22号染色体上bcr基因旁,组成一个含bcr基因调整区和abl基因酪氨酸激酶活性区融合基因(fusiongene)，表示融合蛋白质为结构功效改变蛋白激酶(proteinkinase)。第46页mycABLTRLTRmycProvirusmycmRNA第47页mycABProvirusLTRLTRmycmycmRNA第48页mRNAHchaingenesAmRNAHchaingenesc-mycB第49页人类恶性肿瘤中，癌基因扩增（amplification）现象比较常见。如在人类急性粒细胞白血病HL60细胞株、结肠癌、乳腺癌及小细胞肺癌等各种肿瘤细胞中均证实有c-myc基因扩增；神经母细胞瘤中有N-myc扩增等。在一些肿瘤中对应癌基因表示蛋白量增加几十倍到上千倍。3.原癌基因扩增第50页4点突变（pointmutation）单个碱基突变而改变了编码蛋白质功效使癌基因激活.K-ras，N-ras，H-ras，12、13、61codon突变第51页当点突变发生后:（1）该蛋白活性大大增强；（2）该蛋白稳定性增加；（3）会引发RNA错误剪接而改变蛋白质结构和功效。

原癌基因ras活化。H-ras基因由356个碱基组成,其第一个外显子中第12个密码子（第35位碱基）在正常细胞中为G,而在肿瘤细胞中突变为T，其编码p21蛋白第12位氨基酸由正常细胞甘氨酸残基突变为肿瘤细胞缬氨酸残基突变引发其编码蛋白质之间微小结构改变能造成功效上极大差异,造成GTP酶活性下降，使p21失去结合、水解GTP作用。第52页正常细胞H-ras基因碱基序列:ATGACGGAATATAAGCTGGTGGTGGTGGGCGCCGGCGGTGTG肿瘤H-ras碱基序列:ATGACGGAATATAAGCTGGTGGTGGTGGGCGCCGTCGGTGTG正常细胞p21蛋白氨基酸序列:MetThrGluTyrLysLeuValValValGlyAlaGlyAlaVal肿瘤H-ras编码p21蛋白氨基酸序列:MetThrGluTyrLysLeuValValValGlyAla

ValAlaVal

H-ras基因点突变第53页H-ras基因点突变发觉第54页ras基因表示产物Ras是一个小分子G蛋白，在信号转导中起主要作用。正常Ras作用因其本身GTP酶活性而受到严格控制，而突变了Ras其GTP酶活性下降或丧失，失去了原有控制，致使增殖信号连续作用，细胞发生恶性转化。第55页RＲHACγαβGDPαGTPβγ腺苷酸环化酶ACATPcAMPG蛋白偶联信息传递通路第56页ＣＣ结构基因ＣＲＥＢＣＲＥＢ细胞核PiPiＣＲＥＢPiＣＲＥＢPiＣＲＥDNA蛋白质第57页ras基因家族包含3个功效基因，即H-ras,K-ras和N-ras。点突变是ras基因活化主要方式，突变热点集中在第12，13和61位密码子。第58页细胞周期与癌一、细胞周期（cellcycle）第59页二、细胞周期控制1.细胞周期控制点（Checkpoints）TheG1checkpoint:DNA是否有损伤？TheG2checkpoint:DNA是否有损伤？MG2SG1TheMcheckpoint:纺锤体是否形成，动粒是否与纺锤丝相连？TheScheckpoint:DNA是否都复制了？第60页①G1/S过渡（transition）决定细胞是否进行DNA复制。（1）细胞周期主要checkpoints有两个：②G2/M过渡（transition）决定细胞是否进行分裂。第61页2.对细胞周期控制点控制主要经过两类蛋白质之间相互作用。蛋白激酶（proteinkinases）：当本身被激活后，能选择性地将靶蛋白磷酸化。（控制细胞周期）蛋白激酶。它们活性伴随细胞周期进展而增加或降低。（1）CDKs（cyclin-dependentkinases）第62页（2）cyclins经过调整CDK活性而控制细胞周期。它们合成与降解伴随细胞周期进展而呈周期性改变。第63页（3）CDK与cyclin相互作用①对G1/S控制点作用CDK4与cyclinD结合成复合物，激活一系列基因转录，开启DNA复制。②对G2/M控制点作用大多数真核细胞中：CDK1与cyclinB结合成复合物，激活caldesmon（钙调蛋白），引发核膜破裂。许各种癌细胞G1checkpoint都发生了异常。第64页CDK1/cyclinB复合物使蛋白质磷酸化，并造成：①核膜瓦解②细胞骨架识别③染色体浓缩第65页抑制细胞分裂基因又称为肿瘤抑制基因（tumorsuppressorgenes）功效：抑制细胞分裂。但假如永久性失活，细胞分裂就失去控制。（在细胞分裂时必须失活）控制细胞分裂基因第66页第二节

抑癌基因

Anti-oncogenes第67页抑癌基因(cancersuppressivegene,anti-oncegene)抑制细胞过分生长、增殖从而遏制肿瘤形成基因。一、抑癌基因基本概念第68页细胞杂交试验正常细胞肿瘤细胞非肿瘤型杂交细胞杂交融合肿瘤细胞1肿瘤细胞2杂交融合非肿瘤型杂交细胞正常细胞失去一些基因肿瘤细胞第69页二、常见抑癌基因第70页编码一个转录因子TF。p53突变存在于各种癌（肺癌、乳腺癌、膀胱癌、结肠癌等）。50-60%癌与p53突变相关。1p53-基因组监护人（guardian）P臂q臂1区234带第71页美国前副总统汉弗莱<Humphrey)在1967年发觉膀胱内有一肿物，病理切片未发觉癌细胞良性“慢性增生性囊肿”，未进行手术治疗。九年后，他被诊疗为患有“膀胧癌”，两年后死于该病。

1994年，用PCR技术对汉弗莱1967年病理切片进行了p53抑癌基因检验，发觉那时组织细胞即使在形态上还没有表现出恶性改变，但其p53基因第227个密码子已经发生了突变。就是这个基因微小改变，使其抑癌功效受损，造成九年后细胞癌变。这说明，在经典症状出现之前很长时间，细胞癌变信息已经在基因上表现出来了。第72页2901120293175249248282273P53突变位点第73页第74页突变p53+活化Ha-ras野生型p53+活化Ha-ras突变+野生型p53+活化Ha-ras正常异常正常突变型P53致癌第75页激活一些特殊基因表示，其中最主要是P21蛋白。P21是一个CDK抑制因子，能与G1期Cdk-cyclin复合物结合，并抑制Cdk活性（如CDK4/cyclinD），结果细胞被阻止在G1期直到DNA损伤被修复，然后P53和P21降低，细胞周期才能继续进行。p53作用第76页p53遗传等位基因中一个突变就会使整个4聚体不能形成，呈显性遗传。p53活性形式是4聚体。只要一个单体分子有突变，就不能形成4聚体。

p53杂合子造成癌症频率是90-95%。第77页P53蛋白——基因卫士P53蛋白解链酶复制因子AP21蛋白细胞停滞于G1期细胞自杀酸性区关键区碱性区P53蛋白DNA损伤P21基因P53蛋白抑制P53蛋白成功修复修复失败第78页

第79页第80页2RB（retinoblastoma）基因RB（视网膜瘤、眼癌）发病率：1/14000-1/0。发病年纪：1-3岁RB基因产物-pRB。第81页第