专题4癌基因抑癌基因

专题4

癌基因、抑癌基因与肿瘤

oncogene,anti-oncogene&tumor序言一、肿瘤细胞的生物学特征（一）生长的自主性（autonomy）

即控制正常细胞增殖的调节因素，对肿瘤细胞不起作用（二）可移植性（transplantability）

将原发肿瘤细胞移植于同种或免疫缺陷动物体内，能再次生长、增殖为和原来完全相同的肿瘤组织。（三）侵袭性和转移性（invasiveness&metastasis）

侵犯邻近组织或向宿主原处器官或全身扩散，即发生转移。（四）去分化或异常分化（dedifferentiation）

往往缺乏成熟的形态和完整的功能，对正常细胞分化调节机制无反应。二、正负调控信号平衡的重要性细胞正常正调信号负调信号抑制增殖，促进分化、成熟、衰老和凋亡促进细胞生长、增殖,阻止分化细胞异常正调信号负调信号衰老退型性疾病等细胞异常正调信号负调信号肿瘤心血管疾病等第一节癌基因(正调因素)癌基因概念病毒癌基因细胞癌基因癌基因产物及功能一、癌基因概念癌基因（Oncogenes）：指细胞内控制细胞生长、增殖和分化的基因，当它的结构异常或表达异常时，可以引起细胞癌变。一般是指编码生长因子、生长因子受体、细胞内生长信息传递分子，以及与生长分裂有关的转录因子等的基因。原癌基因（Proto-oncogenes）又称细胞癌基因（cellular-oncogene,c-onc）：存在于正常组织细胞基因组中的静止或非活化状态的癌基因。如c-myc、c-ras、c-src等病毒癌基因（virusoncogenes，v-onc.）：是一类存在于肿瘤病毒（大多数是逆转录病毒）中的、能使靶细胞发生恶性转化的基因。如v-src等

二、病毒癌基因(virusoncogenes)

存在于病毒基因组中的癌基因，它不编码病毒的结构成分，对病毒复制也没有作用，但可以使细胞持续增殖。

Rous

Peyton

：The1966NobelPrizeinPhysiologyorMedicineRous肉瘤命名：逆转录病毒株结合其所转化的宿主细胞，3个字母，如abl癌基因是由Abelson鼠白血病病毒转化的小鼠中提出.

gag

LTR

pol

env

LTR

长末端重复序列正常的病毒基因癌基因

调节和启动转录产生病毒核心蛋白产生逆转录酶和整合酶产生病毒外膜蛋白产生酪氨酸激酶

鸡肉瘤病毒（RSV）基因组结构图src逆转录复制整合转录感染病毒RNARNA-DNA前病毒DNA细胞基因组DNA病毒RNA-癌基因RNA病毒颗粒宿主细胞再感染宿主细胞携带癌基因的病毒颗粒RNA病毒与宿主细胞基因组整合过程示意图Proto-oncogenes癌变三、细胞癌基因（一）细胞癌基因的特点普遍性：广泛存在于生物界中；保守性：在进化过程中，基因序列呈高度同源性；重要性：表达产物精密调控细胞增殖、分化和凋亡；危害性:表达产物结构和数量上的变化，可致细胞癌变或肿瘤生成。（二）癌基因分类

1.按癌基因家族分类

2.按功能分类

家族成员产物作用产物定位src家族：src、abl、fgr、fes、酪氨酸蛋白激酶活性膜内侧或跨膜

yes、fps、lck、kek、

fym、lyn、tklras家族：H-ras、K-ras、N-ras

编码P21蛋白，属于膜内侧

GTP结合蛋白myc家族：c-myc、N-myc、编码核内DNA结合蛋白，

L-myc、fos直接调节其他基因转录核内

sis家族：仅sis

编码P28蛋白，与PDGF胞外结构相似，刺激间叶组织细胞分裂、繁殖

myb家族：myb、myb-ets

编码核蛋白，能DNA结合，核内一种转录因子

按家族体系分类2、按功能及定位的分类编码生长因子的细胞癌基因:

如sis,int-2,hst,fgf-5等，编码蛋白类似多种生长因子包括PDGF、FGF、EGF、TGF-

等,这类生长因子类癌基因异常表达时，产生许多生长因子类似物，与相应受体结合后，使信号转导系统失调，导致细胞异常分裂增殖。编码生长因子受体的细胞癌基因：属于酪氨酸蛋白激酶受体及其类似物包括

EGF受体---erbB-1,neuM-CSF受体---fms,kit,ros,ret,seaNGF受体---trk不属于酪氨酸蛋白激酶活性受体血小板生成素受体---mpl

血管紧张肽受体---mas有些原癌基因编码的受体结构发生变化，甚至在其对应配体不存在的情况下就可激活这个信号传导链。如erbB,neu,finkit,ret

EGF受体配体结合域细胞膜无配体结合域去头的羧基末端V-erbB癌基因产物

编码细胞内信号传导分子的细胞癌基因：

G蛋白（ras

家族）、膜结合酪氨酸蛋白激酶（src,abl,fes,yes等）、丝/苏氨酸蛋白激酶（raf,mos,cot,mil,mlt）、磷脂酶（crk）GDPGDPGTPGTPPi无活性的Ras蛋白有活性的Ras蛋白输入的信号刺激GDP-GTP交换内源性GTP酶活性输出信号突变的Ras癌基因蛋白质被锁定在激活状态编码核内转录因子的细胞癌基因：myc、fos、jun、myb

基因转录是癌基因最重要的靶子。myc雌激素受体基因DNA结合域雌激素结合域嵌合基因重组反转录病毒载体感染大鼠成纤维细胞感染细胞外观正常加入激素细胞发生转化Myc蛋白的激活对细胞的转化作用四、癌基因活化激活因素：在某些条件下，如病毒感染、化学致癌物或电离辐射等，癌基因可被相继激活而异常表达，致细胞恶性变以及肿瘤生成。不同原癌基因在不同情况下，可通过不同的途径被激活，成为“活化癌基因”。癌基因活化后的结果：（1）表达时机改变（2）过量表达（3）产物异常激活机制：（一）获得启动子与增强子鸡（禽）白细胞病毒（avianleucosisvirus，ALV）逆转录病毒正常宿主细胞病毒DNA的LTR被整合到宿主细胞c-myc癌基因附近成为其启动子和增强子c-myc癌基因表达为正常的30-100倍exon-1exon-2exon-3c-myc

基因exon-1exon-2exon-3LTRexon-1exon-2exon-3LTRALVALVLTRexon-1exon-2exon-3ALVLTR缺乏癌基因的逆转录病毒致癌模式（二）基因易位(genetranslocation)：染色体基因的易位和重排，可使原癌基因移至某些强启动子或增强子附近而被活化，表达增强，致使肿瘤生成。这常见在血液系统肿瘤。

如人Burkit淋巴瘤中，位于8号染色体上的c-myc移到14染色体免疫球蛋白重链（IgH）基因的调节区附近，与这区活性很强的启动子连接而受到活化免疫球蛋白基因染色体14染色体8c-myc不表达c-myc基因EEc-myc高表达易位c-myc被免疫球蛋白增强子所激活（三）细胞癌基因扩增(amplication)

染色体的一部分过度复制，成为多拷贝基因。如：

乳腺癌——erbB-2基因神经母细胞瘤——N-myc基因，扩增与疾病进展或临床阶段相关。小细胞肺癌——myc家族基因（四）点突变(pointmutation)

在辐射和致癌物作用下，细胞原癌基因常可发生点突变，其表达产物氨基酸组成或结构改变，导致肿瘤生成。如：1982年，美国3家研究机构（麻省理工大学、国立癌症研究所和哥伦比亚大学）几乎同时发表这样实验结果：人膀胱癌细胞EJ株的恶性转化是由于其原癌基因c-H-ras的点突变（EJ-ras基因）所致。

H-ras

正常细胞GGC(12Gly)

肿瘤细胞GTC(12Val)

目录第二节抑癌基因（anti-oncogenes，tumorsuppressorgenes）一、抑癌基因的基本概念（一）概念：是一类抑制细胞过度生长、增殖从而遏制肿瘤形成的基因，它的丢失或失活与肿瘤的发生有关。反之，其被导入或激活可抑制细胞的恶性表现，这样一类基因称为抑癌基因。（二）发现：1986年，美国加州大学的Geiser等发现，并提出：正常细胞与肿瘤细胞杂交实验正常细胞融合杂交细胞（正常，但不稳定）传代肿瘤细胞肿瘤细胞11号染色体某片段丢失导入第11号染色体丢失片段细胞转变为正常二、常见的抑癌基因

基因定位相关肿瘤作用跨膜受体类：

DCC18q21结直肠癌编码表面糖蛋白（细胞粘附分子）

PTCH9q22.3HEDGEHOG受体胞质调节因子或结构蛋白：

APC5p21结直肠癌可能编码G蛋白

NF17q12.2神经纤维瘤GTP酶激活剂

NF222q神经鞘膜瘤、脑膜瘤连接膜与细胞骨架转录因子和转录调节因子：

P5317P多种肿瘤编码P53蛋白（转录因子）

Rb13q14视网膜母细胞瘤、骨编码P105Rb1蛋白（转录因子）肉瘤、肺癌、乳癌

DPC418q21.1胰腺癌TGF-

调节的MAD相关蛋白

MADR218q21结直肠癌TGF-调节的MAD相关蛋白

VHL3P小细胞肺癌、宫颈瘤转录调节蛋白

WT111P13肾母细胞瘤编码锌指蛋白（转录因子）细胞周期因子：

P169p21黑色素瘤编码P16蛋白，CDK4、CDK6抑制剂

P216q21前列腺癌编码P21蛋白，CDK2、CDK4、CDK3

和CDK6抑制剂

二、抑癌基因作用机制

（一）p53基因—“基因组的卫士”

1、p53基因的发现曾错误把P53基因定为癌基因——因当初从肿瘤细胞分离得到的P53基因如同myc基因一样，能和ras基因协同转化胚胎成纤维细胞，又依据癌基因为细胞显性表型的原则而被定癌基因，后发现实为其突变型。

1989年，才确认为“抑癌基因”。p53基因与人类50%的肿瘤有关。P53基因突变型在血液系统肿瘤、膀胱癌、肝癌、肺癌、结肠癌以及口腔癌等的细胞中发现。2、p53的结构

基因：20kb，11外显子，mRNA：2.5kb，编码393氨基酸残基的多肽链，其结构如下：3、p53的功能p53是细胞内重要的转录因子，它能识别相关基因的启动子，从而调节p21、GADD45、BAX等基因的转录表达来实现其功能，缺乏这种调节就会导致细胞无限制生长。当射线或其它因素引起DNA损伤时，p53蛋白就被激活，执行如下功能：调节细胞周期、促进DNA损伤修复：如果细胞处于G1期，p53蛋白通过p21蛋白抑制cdk活性，封闭细胞周期关卡,使细胞生长停止，并激活GADD45,加速DNA修复。诱导细胞凋亡：如果细胞已经处于S期，p53蛋白促进相关细胞凋亡蛋白基因（bax等）表达，启动细胞凋亡。在复制和转录水平上抑制细胞增殖P53可被一些癌基因产物结合而失活p53突变具有显性失活的效应。

P53蛋白作用示意图GADD45P21CDK2,4,6BAX等生长停止DNA修复细胞凋亡突变p53+活化的Ha-ras野生型p53+活化的Ha-ras突变+野生型p53+活化的Ha-ras正常异常正常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期细胞自杀酸性区核心区碱性区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4、P53基因突变与肿瘤

50%以上的人类肿瘤与P53基因的缺失和突变有关.P53基因的点突变最为频发.等位基因缺失.1979年发现,53kD的磷酸化蛋白,细胞核内。

P53基因（17p13.1）突变位点主要集中于5~8外显子（进化保守区II-V）。突变谱与各组织癌的类型、环境因素等有关。肝癌249（Arg）密码子突变为主，肺癌157位颠换突变为主。（二）Rb基因—“控制细胞周期的重要基因”名称：视网膜母细胞瘤中发现，所以称Rb基因基因结构：200kb，27外显子，2.7kbmRNA，编码928残基的蛋白（P105-Rb）

P105-Rb有4个蛋白质结构域，中间A和B结构域形成A/B袋，可特异与DNA肿瘤病毒的转化蛋白及转录因子结合，导致P105-Rb的功能丧失。

P105-Rb是袋蛋白的典型代表。retinoblastomaP105-Rb功能：参与调节E2F等多种转录因子来控制细胞周期，影响细胞增殖和分化P105-Rb活性调节：高磷酸化无活性型和低磷酸化活性型，有CYC-CDK来调节；被多种病毒蛋白可抑制P105-Rb

细胞分裂周期图pRb蛋白作用示意图myc,myb,cdc2DNA聚合酶胸苷激酶,二氢叶酸还原酶,pRbCYCACDK2视网膜母细胞瘤基因（Rb）的作用机制G0G1期Rb蛋白E-2FS期E-2FDNAmRNADNAP