癌基因 PPT课件.ppt

1、第十五章 癌基因与抑癌基因,癌基因和抑癌基因 癌基因和抑癌基因在细胞增殖调控中的作用 癌基因和抑癌基因与肿瘤发生,捕获致癌凶手 病毒致癌理论，劳斯(Rous)获1966年诺贝尔生理学和医学奖,Rous：1907年，从母鸡身上的恶性结缔组织（肉瘤）中提取滤液，接种到健康的鸡体内，鸡患上同样的肿瘤。 表明：滤液中含致病原，可传播肿瘤。 1932年，Shope发现，野生棉尾兔的皮肤肿瘤也可借助无细胞滤液传播。 肿瘤进展：开始，癌细胞处于“休眠”状态，被化学因子、病毒等唤醒后，变的无法无天。 病毒致癌理论：即传播肿瘤的无细胞滤液中含的是病毒。 劳斯(Rous)，获1966年诺贝尔生理学和医学奖,改写中

2、心法则 逆转录酶的发现特明(Temin)和巴尔的摩(Baltimore)获1975年诺贝尔生理学和医学奖,转化：通过病毒的诱导，正常细胞可转化成肿瘤细胞。转化细胞中不产生病毒粒子。 结论：病毒的遗传物质被结合到转化细胞的遗传物质中，细胞获得来自病毒的遗传特性。 Temin：劳氏肉瘤病毒（RSV），RNA病毒。推测：RNA逆转录成DNA后，整合到细胞的遗传物质中。 Baltimore：发现逆转录酶。,癌基因探密 毕晓普(Bishop)和瓦慕斯(Varmus)获1989年诺贝尔生理学和医学奖,Bishope,Varmous：劳氏肉瘤病毒如何使正常细胞转化为恶性生长的？ 研究表明：劳氏肉瘤病毒的致癌

3、能力与病毒基因组的单个基因有关，即src基因。 src基因本是正常细胞基因组的一部分（原癌基因），被病毒“劫持”后，病毒则具有致癌能力。 原癌基因在正常细胞中的地位：调控细胞的分裂和生长。 肿瘤细胞中癌基因的变化：过分活跃或突变，使其编码产物改变。,癌基因和抑癌基因,癌基因(oncogene,onc) 控制细胞生长的基因，具有潜在的诱导细胞恶性转化的特性 病毒癌基因(virus oncogene,v-onc) 病毒所携带的致转化因子 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 等,细胞癌基因(cell oncogene,c-onc),即原癌基因(proto oncogene)

4、：未激活的癌基因，促进正常细胞生长、增殖、分化、发育等 v-onc 与c-onc的不同 V-onc无内含子 外显子有微小差别 V-onc常出现碱基取代或缺失等突变,癌基因家族,据基因结构和功能特点分为： src家族：abl、fes、fgr、fps、fym、kck等，编码产物多具有蛋白酪氨酸激酶活性 ras家族：H-ras、K-ras、N-ras，表达产物为信息传递分子，编码的蛋白质为P21 myc家族：c-myc、fos等，表达产物在细胞核内，属DNA结合蛋白 sis家族 erb家族：表达产物为细胞骨架蛋白 myb家族：表达产物为转录调节因子,抑癌基因(tumor suppressor gen

5、e),正常细胞内，抑制细胞生长，潜在抑癌作用的基因 此类基因突变、缺失或失活，引起细胞恶性转化，导致肿瘤 调控细胞增殖和分化、负调节 表达产物：跨膜受体、胞质调节因子、转录因子、细胞周期因子等,癌基因表达产物在细胞增殖信号转导中的作用,生长因子及其类似物 受体类：蛋白酪氨酸激酶 低分子量G蛋白 胞内蛋白激酶 胞浆调节蛋白 核内转录因子,癌基因和抑癌基因在细胞周期调控中的作用,细胞周期及其调控 细胞间期(G1期、S期、G2期)和有丝分裂期 两个调控点：G1/S转折点、G2/M转折点 从增殖角度，细胞可分为三类 连续分裂的细胞：周期性细胞，如小肠绒毛上皮隐窝细胞 休眠细胞（G0期细胞）：暂时脱离细

6、胞周期，如肝、肾细胞 终端分化细胞：如神经、肌肉细胞,原癌基因在细胞周期调控中的作用 有些原癌基因是细胞周期蛋白的成员 抑癌基因在细胞周期调控中的作用 抑制细胞周期于静止期，并使复制不完全或受损伤的DNA不能进入分裂期。 Rb基因在细胞周期调控中的作用 P53基因在细胞周期调控中的作用 WT1基因,癌基因恶性激活的机制,原癌基因点突变 原癌基因基因获得外源启动子而激活 原癌基因甲基化程度降低而激活 原癌基因的拷贝数增加而激活 基因易位或重排使原癌基因激活,癌基因激活与肿瘤的发生,肿瘤发生学说 启动阶段、促癌阶段、演进阶段 癌基因激活与肿瘤发生 Ras基因变异与肿瘤发生 Myc基因变异与肿瘤发生

7、,抑癌基因失活与肿瘤发生,Rb基因 P53基因 P16基因 肿瘤发生的多基因协同学说,亨廷顿舞蹈症,表现：生理上失控，如肌肉萎缩；身体衰弱，痴呆 中年发病，遗传缺陷被保留，代代相传 1968年，魏斯乐、艾丽丝、南西、李诺 委内瑞拉，收集家族图谱，采血样，空运 1982年，谷塞拉，DNA探针（RFLP）与DNA比对 第三个G8探针，配合病人DNA一起出现，不配合健康者，康尼利，电脑分析，连锁比率很高， “幸运吉姆”，1983年，Nature，在4号染色体上,杜氏肌营养不良（DMD）,肌肉萎缩症，始于童年早期，渐渐消耗病人肌肉，X染色体缺陷，找不到病因。 “反转遗传学”：从疾病源头找起 1970年

8、，布莱尔，三种疾病：慢性肉芽肿（免疫）；视力恶化（色素性视网膜炎）；DMD 猜测：X染色体有较大的缺失 1979年，女孩，DMD。X染色体短臂（XP21）一段DNA缺失，该位置是否是DMD基因所在位置,1981年，康克尔，BB cell，将正常X染色体DNA切割后，与BB细胞X DNA切割后杂交，有8段不能杂交上，说明在BB细胞中缺失； 用这8段作探针，与其他DMD患者杂交，第8号无法与其他5人杂交，说明该探针与DMD有关。 1985年，探针太短，DMD基因出奇长 新问题：鉴定出一段DNA后，如何知道它是DMD的一部分，因不知DMD产物,DNA动物园，探针检查，鼠、猴等也可黏附，可能是基因的一

9、部分，1986年，Nature 1987年，8段DMA基因，平均150bp，散在13万bp的DNA片段上，占人类基因组的1/1000 找关键蛋白质，“抗体”。鼠DMD基因片段植入细菌产生蛋白质接种兔子抗体对正常人肌肉组织起反应，对DMD肌肉不起反应,抗肌萎缩蛋白作用：极薄的组织鞘，包在肌纤维外薄膜上，提高机械强度 治疗：提供抗肌萎缩蛋白或另一替代蛋白，建立鼠模型,双重打击理论,1985年，5周大男孩，视网膜母细胞瘤，放射线治疗，预测癌症 卡威尼，RB，13号染色体缺失一段，太复杂 克努森，1971年，多重打击 女孩，RB，智力障碍，13号损伤 标记：酯酶 D，紧密连锁，RB基因代理人,寻找第二

10、个打击：失去单个酯酶D基因，酯酶D量减半；失去两个酯酶D 基因，无酯酶D 3岁女孩，患RB，全身酯酶D只有正常人一半，而眼癌中组织，无酯酶D 寻找该基因，RFLP 从病孩13号染色体切下的两截片段，竟一样长，都与父亲一样，似乎从父亲传到两段受损的染色体，而未传到母亲的。 解释：父亲缺损的染色体又复制一次，替代了母亲的。,原因：互换，父母染色体同一段交叉，子代有成对父亲染色体，若是RB 异常基因，子代将有两条缺少该基因的13号染色体，即“第二次打击” 。 1983年，Nature，卡威尼证实了克努森的“双重打击学说”。 RB基因被称为抑癌基因，有一个，不患癌症；都缺失，患癌症。 卡威尼，完成首例

11、癌症预测 克努森，癌症生成的新理论之父，“原创、清晰的想象”。,结肠癌,美国第二号癌症死因，家族遗传异常。 进程：直肠息肉恶性布满肠壁恶性细胞进入血液流传到其他器官 1981，史古尼克，查家族息肉，摩门教徒的犹他家族，191人，21%患腺瘤息肉，配偶组，9%患病，显性遗传 弗吉斯坦，维耳姆氏瘤（儿童肾脏癌），11号染色体缺失。 查结肠癌，癌症进程清楚，是否不同病程，失落不同基因？ 查11号、13号，没收获。,查文献，看是否有人看到DNA缺失 遗传学杂志，一结肠癌病例，肿瘤细胞中17号染色体两只长臂融合，短臂失落；18号缺损。 查17号，肿瘤细胞17号缺损，健康组织中存在，息肉中无DNA缺失 怀

12、特，水牛城男童，患FAP（遗传性腺瘤息肉）和智障，5号染色体； 包得摩，5号染色体探针，正常人有，FAP没有；遗传到一个，长息肉；两个缺失，息肉转变为癌症 疾病相关染色体：17、18、5、11（ras）,1989，寻找基因：17号，p53基因，健康组织，双套p53基因；肿瘤单个p53基因且点突变。“双重打击”，p53基因为抑癌基因。 P53基因重要性不仅限于结肠癌，其他如乳腺癌、脑癌、肺癌等，“分子警察”。 1990，18号，DCC基因，制造的蛋白质具胶合功能，基因改变，细胞胶消失，细胞生长限入混乱。,一、试述真核生物转录起始的调控。 二、举例说明G蛋白偶联受体介导的信号转导过程。 三、说明“

13、插入灭活法”如何筛选带重组体克隆。 四、反义RNA如何用于基因治疗？ 五、请你为分子生物学课程提意见或建议,一、试述真核生物DNA水平的调控。 二、举例说明单次跨膜受体介导的信号转导过程。 三、说明“-互补法”如何筛选带重组体克隆。 四、核酶如何用于基因治疗？ 五、请你为分子生物学课程提意见或建议,第三节 癌基因,癌基因已被证实是正常存在于生物(包括人类)基因组内的,它的结构异常或表达异常,也的确可以引起细胞癌变. 一 癌基因 本世纪初发现某些病毒对动物有致癌作用 70年代从逆转录病毒中发现癌基因(oncogene,onc) 80年代初在人膀胱癌细胞株中证实有oncogene (一)病毒癌基因

14、 1911 Peyton Rous发现鸡肉瘤病毒(RSV)可以致癌,其中与致癌有关的基因src称为癌基因 1966诺贝尔奖 Bishop,Varmas 证实RSV中的src不是逆转录病毒固有的,而是来自宿主基因组的src基因 1989 诺贝尔奖 致瘤病毒中存在的某些核苷酸序列称为癌基因,即病毒癌基因(v-onc),人类常见的致瘤病毒 RNA病毒 人类T淋巴性病毒(HTLV-) DNA病毒 EBV,HSV,HCMV,Ad 习惯上,将逆转录病毒上所含 的致癌基因称为v-onc,而将宿主细胞基因组中的同源基因称为原癌基因或细胞癌基因 (二) 细胞癌基因(cellular oncogene,c-onc

15、) 细胞癌基因是指真核细胞中存在的一段核苷酸序列,这段核苷酸序列在正常细胞中以非激活形式存在,故又称原癌基因(proto-onc). 在某些特定条件下激活可致癌变 原癌基因具有内含子和外显子 (三) 原癌基因分类 原癌基因表达的蛋白产物分布于细胞膜,细胞质,或细胞核根据蛋白产物的功能分为几大类: 1.生长因子(growth factor, GF)及其类似物,以及生长因子受体(GF-R) 2.酪氨酸蛋白激酶:某些酶蛋白磷酸化(ser),3.GTP结合蛋白:影响细胞内的信号系统 4.核内蛋白质: 结合DNA发挥转录调控作用,甚至影响复制 由此可将癌基因分为相应的几类,或称癌基因家族用三个字母来表示

16、, 超过100个 src家族 ras家族 myc家族 sis家族 erb家族 (四) 癌基因的激活 原癌基因正常情况下行使正常的调控功能,在某些特定因素作用下,其结构或调控发生异常,使之激活才具有致癌活性 致癌机理 1.调节序列的插入 启动子 ,增强子 2.基因突变 膀胱癌细胞株EJ和T24中 , 点突变激活C-rasH癌基因,造成细胞癌基因大量表达 3.基因重排 染色体异位 burkitt淋巴瘤 t(8;14) 8q2414q32 C-myc被激活,4.基因扩增 原癌基因复制多个拷贝 5.基因偶联 某些原癌基因在特定条件下因其它原癌基因首先激活而序贯活化称为基因偶联 癌变的发生是多阶段，不同

17、阶段相继或同时又不同癌基因激活 二 抑癌基因(tumor suppresser gene) 遗传性肿瘤细胞中 特定染色体或染色体的某一部分丢失 丢失的这一部分可能对细胞的恶性转化有抑制作用 因此推测在此染色体上存在抑癌基因 1986年 视网膜母细胞瘤(retinoblastoma,Rb)隐性癌基因Rb被克隆并测序, 抑癌基因首次被证实,已发现的抑癌基因有10余种,都是通过缺失或失活而致细胞恶性转化的 1. P53基因 1979年发现,53kD的磷酸化蛋白, 细胞核内,17p13.1 野生型p53基因称为抑癌基因 , 正常p53的生物功能好似“分子警察” : G1期检查DNA损伤点,监视细胞基因

18、组的完整性.如有损伤,P53蛋白阻止DNA复制,以提供足够的时间让损伤DNA修复.如果修复失败,P53蛋白则引发细胞程序性死亡,阻止具有基因损伤,可能诱发癌变的细胞产生. 2.Rb基因 13p14 105kD P105-Rb 细胞核内 一类DNA结合蛋白Rb蛋白的磷酸化/去磷酸化是调节细胞生长的主要形式 3.其他抑癌基因:DCC基因, NF1基因, MCC基因 抑癌基因作用机制涉及基因表达调控,细胞分裂,分化过程,也可能与GF,激酶,信息在胞内的传递密切相关,三、重组DNA技术与医学的关系,分子医学 molecular medicine （一）疾病基因的发现 （二）发展生物制药 基因工程药物 基因工程疫苗 （三）DNA诊断 基因诊断 基因诊断用分子生物学的技术对引起疾病的原因-遗传基因,致病微生物和寄生虫,以及某些恶性肿瘤在基因水平上进行病原