分子生物学-4癌症.ppt

1、Cancer,Whats the cancer?,癌症,多细胞器官性的疾病，这些器官的细胞生 长异常，失去调节，并常伴有异常分化，形成 瘤。在高等脊椎动物中及植物中都有发现。,主要内容,癌细胞的主要特征 癌基因 抑癌基因,一、癌细胞的主要特征,能无限增殖 接触抑制现象丧失 癌细胞间粘着性减弱,normal cells,cancerous cells,The invasion of normal tissue by a growing tumor (in red),4. 具有迁移性,5. 对生长因子需要量降低,What is the molecular basis for cancer biol

2、ogy ?,activating oncogenes and/or inactivating tumor suppressors.,二、癌基因 （ oncogens）,accelerator,（一）癌基因（Oncogens）,Definition： 具有致癌能力或致癌潜能的基因 Discovery： 1976，Rous肉瘤病毒中，分离出src gene，这是人类第一次真正在基因水平上证实和肿瘤相关的基因。 病毒癌基因（viral oncogene, v-onc）：病毒所携带的致癌基因 细胞癌基因（ cellular oncogene, c-onc ）或原癌基因（proto-oncogene）：

3、细胞中与病毒癌基因同源的基因。,是一类广泛存在生物体中，高度保守的基因，其产物具有调控细胞增生的重要功能，当其受某些因素的影响，能发生突变（活化）成为癌基因，导致细胞恶性转化。,(二)细胞癌基因（ cellular oncogene, c-onc ）或 原癌基因（proto-oncogene）,（1）广泛存在于生物体。是未激活的癌基因，是人或动物细胞中的一类固有的正常基因。 （2）高度保守，功能相似。 （3）产物有重要功能。促进正常细胞生长、增殖、发育等。 （4）正常成人组织中原癌基因的表达水平很低或不表达 （5）在致癌因素作用下，可转化为癌基因，引起细胞癌变。,原癌基因的特点,Somatic

4、 mutation generates a transformed cell by converting a proto-oncogene to an oncogene.,肿瘤细胞中原癌基因表达的特点,某些原癌基因具有高水平的表达或过度表达 原癌基因的表达程度和次序发生紊乱,effects of mutations in oncogenes,原癌基因是显性的 !,Proto-oncogenes become oncogenes, how ?,（三）原癌基因激活的分子机制,Mutations in coding region Mutations regulatory region Chromos

5、ome rearrangement causing both,Activation of a proto-oncogene to an oncogene,点突变 LTR插入 基因重排 缺失 基因扩增,Example: ras 第一个被证实由于点突变而引发癌症的基因（ 1982，Tabin C J and Reddy E P)。,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。,（1）点突变,癌基因激活的机制： 点突变,Ras 是GTP结合蛋白，传导生长因子受

6、体信号。 ras基因的点突变降低了GTPase活性， 使其放大了对生长因子的反应，导致细胞过量生长。,ras终产物是P21，是一种G蛋白 GAP能激活P21的GTPase活性，使P21-GTP降解成P21-GDP。 正常细胞中，P21几乎全部与GDP结合 点突变后，改变P21的构象，使GAP不能识别和激活GTPase活性，使P21处于活性状态。,LTR是逆转录病毒基因组两端的长末端重复序列。 LTR结构中含有强的启动子序列。 当病毒基因组整合到人的基因组中时，若LTR插入到原癌基因启动子区域或邻近处，可启动和促进基因转录，激活原癌基因的表达。,（2） LTR插入,（3）基因重排,（4）缺失,很

7、多原癌基因5端存在负调控序列，一旦该序列缺失或突变，则其抑制基因表达能力丧失。,（5）基因扩增,基因拷贝数增加，导致基因表达水平提高。,（四）原癌基因编码信号传导中的组分,生长因子，如sis， 生长因子受体，如fms、erbB， 蛋白激酶及其它信号传导组分，如src、ras、raf， 转录因子，如myc、fos、jun。,三、抑癌基因 （ Tumor-suppression genes）,Brakes,指存在于正常细胞内的一大类可抑制细胞生长并具有潜在抑癌作用的基因，当这类基因发生突变、缺失或失活时，可引起细胞恶性转化而导致肿瘤的发生。,正常细胞内，抑制细胞生长，抑癌作用的基因 在细胞生长中起

8、负调控作用，抑制增殖，促进分化、成熟和衰老。 此类基因突变、缺失或失活，引起细胞恶性转化，导致肿瘤 大多数抑癌基因是隐性基因,（一）抑癌基因的特点,effects of mutations in tumor-suppressor genes,抑癌基因是隐性的 !,（二）抑癌基因的表达产物,转录因子 p53, WT1 细胞周期因子 RB, p16 信号通路因子 NF1(一种ras GTPase活化蛋白) 磷脂酶 PTEN mRNA合成调控因子 VHL,1969年亨利.哈里斯和乔治.克莱因,TSG研究的途径,细胞融合实验,杂交细胞由正常细胞得到某个特定基因 杂交细胞核型不稳定传代过程中染色体丢失

9、丢失该基因所在染色体恶性表型恢复,实验结果说明在正常细胞染色体上存在有抑制细胞恶性表型或阻止肿瘤形成作用的基因,RB,The first identified tumor-suppressor genes,Example 1：,RB基因的发现,第一个被鉴定和克隆的抑癌基因 儿童视网膜母细胞瘤（ retinoblastoma ）中发现的 这类肿瘤中的40具家族性，有遗传倾向 第13 染色体q14带缺失，RB 基因位于这个区域,全长：200 kb 定位：13q14.1 外显子：27 个 内含子：26 个 编码产物：928 个氨基酸 蛋白分子量：110 kD,人13 染色体14q 带中两个拷贝的RB

10、基因丢失后，可导致视网膜母细胞瘤。,What is the functions of RB ?,RB,RB controlling cell cycle,在G1期：RB与E2F结合，抑制E2F的活性。 E2F是一种转录因子 它激活的靶基因的产物为S 期所必需的。 在G1/S期: RB被周期蛋白/CDK2复合物磷酸化，释放E2F E2F被激活，引发基因表达(DNA pol, histone etc.) 细胞从G1进入S,RB controlling cell cycle,非磷酸化的RB 阻断细胞周期,正常细胞：通过RB 被磷酸化来解除对细胞增殖的抑制,肿瘤抗原（如SV40 T抗原）与RB结合，使

11、RB不能与E2F结合，细胞周期可以自由地进入S 期,p53,Molecule of the year 1993,Example 2：,全长：20Kb 定位：17p13.1 外显子：11个 编码氨基酸：393个 分子量：53 kD 高度保守区：5 个,p53,53 kD protein Single allele mutation: Li-Fraumeni syndrome 一种重要的肿瘤抑制因子,The amino acid residues most frequently mutated in p53 from human tumors,What is the functions of p5

12、3 ?,野生型的p53限制细胞生长,缺乏p53，细胞生长失去限制,突变的p53亚基， 阻止蛋白功能 细胞生长失去限制,What is the pathway ?,阻断细胞周期， 使其停留在G1期,维持基因组 稳定性,细胞凋亡,一种转录因子,一种修复蛋白,P53作为一种转录因子可激活多种途径： （1）最主要的途径是通过阻断细胞周期使其停留在G1期， P53激活P21，P21是一种细胞周期抑制因子，能阻止细胞通过G1期。 （2）P53能激活GADD45，它能识别维持基因组稳定性的途径。 （3）可引起细胞凋亡。,正常情况下，P53蛋白很不稳定，在细胞中水平非常低，但当细胞感觉到DNA损伤时，就会放慢

13、P53的降解，P53水平增加并起保护措施。 (1)当较高水平的P53存在时,阻断细胞周期,使其停在G1期时,对DNA进行修复. (2)如果这种损伤太严重,以至无法修复时,P53就会起始细胞周期凋亡途径,将细胞剔除,将受损的DNA永久的从生物体消除掉.,A model for the function of p53,p53 function at G0/G1 or G1/S,P53激活P21,Regulation of p53 activity,Mdm2(p53拮抗蛋白质)可以拮抗p53的活性， 进化保守基因，具有转录因子功能 基因产物与P53结合,解除G1期阻滞，进入细胞周期,What to do ?,Environment Be careful Bad habit Quit Inheritance Gene therapy,总 结,名词解释（）