第九章肿瘤与癌基因课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,9. 疾病与人类健康,9.1 肿瘤与癌症(几种病毒及其致病机制),9.2 基因诊断与基因治疗,9.1 肿瘤与癌症,肿瘤的发生是一个,多因素诱导,和,多基因参与,的,多阶段,发展过程,细胞分化（cell differentiation,）,:个体发育中，由一种相同的细胞类型经细胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产生不同的细胞类群的过程。,细胞分化是基因选择性表达的结果,转分化（trans-differentiation）:,一种类型的分化细胞转变成另一种类型的分化细胞的现象。,转分化经历,去分化（dedifferentiation）,和,再分化（redifferentiation） 的过程。,去分化（脱分化）：,指分化细胞失去特有的结构与功能变成具有未分化细胞特征的过程,。,如：植物体细胞在一定条件下形成未分化的细胞群的细胞团，即愈伤组织。愈伤组织可以被诱导再分化形成根、茎,基因突变的结果可能导致某些分化细胞的生长与分裂失控，脱离了衰老和死亡的正常途径而成为癌细胞。,癌细胞与正常分化细胞不同：,癌细胞的细胞类型与特征相近，但基因组发生了不同形式的突变。,正常分化细胞虽然分化为不同类型细胞，但基因组不发生突变。,癌症发生与发展过程中涉及的三类基因：,癌基因,抑癌基因,DNA修复基因,肿瘤最显著的特征：,具有,自主性生长,能力，不受体内生长调节系统的控制，生长调节系统的控制最关键是,分子调控系统,，而,基因是主导,。,因此，,癌基因,的研究成为,肿瘤分子生物学,的里程碑。,1976年第一个癌基因被克隆,，开创了肿瘤分子生物学的新纪元。,肿瘤的发生是由于,细胞增殖,和,分化,失常所导致的,恶性生长,现象。在正常情况下，细胞的增殖受到多种因素的调控，调控失衡可能引起异常的增殖和持续的分裂。,细胞的正常生长与增殖主要由,两大类基因调控,，一类是,正调节信号,，如,癌基因（oncogenes），,促进细胞生长和增殖，并阻止其发生,终末分化,，调控失常时表现为细胞的恶性生长。另一类为,负调控信号,，抑制细胞增殖，促进分化、成熟、衰老及凋亡，,抑癌基因,（cancer suppressor genes),也称肿瘤抑制基因(tumor suppressor genes)或抗癌基因(anti-oncogenes）发挥该作用。,两类基因产生的效应相互拮抗，维持平衡，对正常细胞的生长、增殖和衰亡进行精确地调控。这些基因发生突变或表达变化引起细胞增殖失控导致肿瘤的发生。,9.1.1 肿瘤发生的因素,(1)化学因素,(2)物理因素,(3)生物学因素,(4)体内防御体系的减退,(5)遗传因素,(6)其他,（1） 化学因素,200多种，都是DNA诱变剂,包括直接致癌物，间接致癌物和促癌物,例如:,多环芳香烃（PAH） 肺癌,黄曲霉素（AF） 肝癌,亚硝胺类 消化道肿瘤,芳香胺和偶氮染料 膀胱癌,EB DNA的损伤,烷化剂（氮芥）、,碱基类似物（5-BrU） 、甲烷磺酸甲酯、SDS等。,脱氨基试剂： 羟胺、亚硫酸盐等，其中,亚硝酸盐,不仅将单链 DNA分,子中C变为U，而且使A、G脱氨基。,嵌入剂、染料：溴化乙锭、吖啶橙等使DNA 双螺旋发生扭曲，从而导致插入或,缺失 的移码突变。,急性,亚硝酸盐中毒：青紫病、肠源性紫绀,可视黏膜发绀、血液呈酱油色、呼吸困难、神经紊乱,机理:亚硝酸盐将血红蛋白氧化为高铁血红的蛋白，导致机体缺氧而引起中毒,治疗：特效药美篮（亚甲蓝）、甲苯胺蓝，配合使用VC和Glucose.,盐硝酸盐的强致癌性：食品（腌制、熏制、饲料）,实验：2.59.0mg/kg.bw，致实验动物诱发胃、皮肤、脑、脊髓及皮下组织瘤。,DNA 损伤由烷基化 (alkylation)、,氧化 (oxidation) 、脱氨基(,Deamination,),Nitrosamine (亚硝胺),Reactive oxygen species (O,2,-, H,2,O,2, OH),Deamination(脱氨基),Agents causing oxidative deamination,Intercalating Agents,（2） 物理因素,紫外线、,X,射线、,射线、电离辐射等引起,DNA,突变，,它们是高能量射线，可,直接损伤,DNA,或在细胞中,产生自由基,，自由基再损伤,DNA,。,可破坏细菌,DNA,，用于灭菌,Uv（ultraviolet radiation）,辐射: ,ltrvailit,与紫外线的波长有关,UV-C (180-290 nm)-,“,germicidal,d:misaid,”,具有杀菌作用,被,大气层臭氧层吸收。,UV-B (290-320 nm),：,major lethal/mutagenic fraction of sunlight,UV-A (320 nm-visible),：,also has deleterious,deltri:s,有害的,effects,，,but,it produces very few,pyrimidine,pairimidi:n,dimers,.,Real-world biochemistry,In 1997, NASA developed a Prototype pruttaip UV garment for children with,XP, Porphyria,：,p:fri,and other sun Related Disorders to have a Quality of life and Freedom. This NASA UV Protective Project designed for XP was completed in 1998 and the UV garments are being supplied to children of parents that have requested them.,着色性干皮病,（xeroderma pigmentosum, XP）是第一个发现的 DNA 修复缺陷性遗传病，患者的皮肤和眼睛对太阳光特别是紫外线十分敏感，身体暴光部位的皮肤,干燥脱屑,、,色素沉着,、,皮肤溃疡,、,皮肤癌等,发病率高，常伴有,神经系统功能障碍,，,智力低下,等。,卟啉症、紫质症（,Porphyria）：红细胞生成性卟啉症和肝性卟啉症。共同特点是尿和/或大便中大量排出多种卟啉、卟啉原和卟啉的前身物质。,英国的“疯子国王”乔治三世：受害者之一,最严重的卟啉症是先天红血球生成卟啉症(CEP),卟啉症通常是由于,基因突变,所导致,但饮酒过度和环境污染也会诱发此病,最臭名昭著的事例发生在上个世纪50年代的土耳其。大约有4000人在食用了喷洒过,除真菌剂六氯苯,的小麦后患上了一种类型的卟啉症，上百人因此丧生。在此之后不久，六氯苯除真菌剂就在全世界范围内被禁用。,Human Xeroderma pigmentosum (XP),extreme sensitivity to sunlight (by age 2), and 1000X higher risk of skin cancer (by age 8),Defect is in repair of UV damage,Gene mapping identified several,repair proteins (called XP proteins),XP-C and XP-A recognize pyrimidine dimers（TT）,XP-B and XP-D have helicase,activity,XP-G and XP-F have nuclease activity,XP-C recognizes pyrimidine dimers,XP-B and XP-D are helicases that,separate the DNA strands around,the damage. RPA keeps the strands apart,XP-G and XP-F are endonucleases,that cut the DNA on either side of,the damage,XP-A binds to the pyrimidine dimer,and helps to recruit other proteins,to a complex,The cut fragment is removed and,the gap is filled in by DNAP,d,or,e,（3） 生物学因素 肿瘤病毒,生物性致癌因素包括,病毒、细菌、霉菌,等。其中以病毒与人体肿瘤的关系最为重要，研究也最深入。,许多病毒可引起动物肿瘤，但引起人体肿瘤的不多。只有少数病毒可诱发人体肿瘤。例如:,乙肝病毒（HBV） 原发性肝癌,巨细胞病毒（CMV）前列腺癌、宫颈癌,EB病毒（EBV） 鼻咽癌、儿童Burkitt 淋巴瘤,乳头瘤病毒（HPV） 皮肤癌、宫颈癌,人T细胞白血病病毒（HTLV）人类T淋巴细胞白血病,巨细胞病毒（CMV）前列腺癌、宫颈癌,巨细胞病毒(Cytomegaoviyns,CMV)是一种,疱疹病毒组DNA病毒,。分布广泛,人与其他动物皆可遭受感染，引起以,生殖泌尿系统，中枢神经系统和肝脏疾患为主的各系统感染,，从轻微无症状感染直到严重缺陷或死亡。,EB病毒（EBV） 鼻咽癌、儿童Burkitt 淋巴瘤,EB病毒（epstein-barr virus,EBv），又称人类疱疹病毒,（,Human herpesvirus 4,(HHV-4)）。,Epstein和Barr 1964年首先从非洲儿童Burkitt淋巴组织中分离出EB病毒。 EB病毒常引起儿童传染性单核细胞增生症。三个典型症状为,发热、咽炎和颈淋巴结肿大,。,主要通过唾液传播，也可经输血传染。,非洲儿童Burkitt,单纯疱疹病毒,（herpes simplex virus 简称HSV）是人类最常见的病原体，人是其唯一的自然宿主。此病毒存在于病人、恢复者或者是健康带菌者的水疱疤液、唾液及粪便中，传播方式主要是直接接触传染，亦可通过被唾液污染的餐具而间接传染。HSV感染现已成为世界上,第四大传染病,。,HSV-2,侵及躯体腰以下部位，主要是生殖器，它是,引起性病的主要病原体之一,。,乳头瘤病毒,（HPV） 皮肤癌、宫颈癌,人类乳头状瘤病毒（Human papillomavirus，HPV）是一种嗜上皮性病毒，在人和动物中分布广泛，有高度的特异性，可引起人类良性的肿瘤和疣，如生长在生殖器官附近皮肤和粘膜上的人类,寻常疣、尖锐湿疣以及生长在粘膜上的乳头状瘤,。 HPV是一种具有种属特异性的嗜上皮病毒，属双链闭环的小DNA病毒，约8kb.,人T细胞白血病病毒,（HTLV）人类T淋巴细胞白血病,人类嗜T细胞病毒(HTLV)，是20世纪70年代后期发现的,第一个人类逆转录病毒,，有型(HTLV-)和型(HTLV-)之分，分别是引起T细胞白血病和毛细胞白血病(,属B细胞恶性增殖、呈慢性过程的特殊类型白血病,)的病原体。,属逆转录病毒科的RNA肿瘤病毒亚科,。HTLV-可通过输血、注射或性接触等途径传播，也可经胎盘、产道或哺乳等垂直传播。,肿瘤启动因子（tumor initiator）:,引起细胞DNA改变即改变细胞遗,传状况的一些因子。,肿瘤促进因子（tumor promoters）：,本身并非诱变剂，但能促进,肿瘤发生和发展的过程。不同肿瘤因子可选择性地加速某种肿瘤的,发生。,如：佛波酯类物质（phorbol ester）,具有激活蛋白激酶C作用,。,波佛酯是抗菌素的一种，是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破,坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素。,十四烷酸和佛波醇形成的酯。能,激活导致细胞增殖或分化的信号通路,而具有,促进,细胞癌变,的作用。,蛋白激酶C(PKC),是重要的细胞信号转导因子之一,作为肿瘤促进子,佛波酯(phorbol ester) 受体,在细胞的,增殖调控、恶性转化以及癌变,过程中起重要作用。在佛波酯类物质促癌变过程中,PKC 处在激活,状态,说明PKC 活性的异常升高与某些癌症的发生与转移密切相关,因此,PKC 可以作为抑制肿瘤生长和转移的作用靶点,。,（4）遗传因素,A.对致癌物的敏感性不同,例如:抽烟,低致癌性芳香烃 高致癌性芳香烃,芳香烃羟化酶（AHH）,AHH 升高 敏感性增加,B.许多肿瘤如,视网膜母细胞瘤,、结肠癌、乳腺癌等与遗传有关。,（5）防御体系的减退,A. 抗氧化体系,氧化剂 自由基、 过氧化氢。,抗氧化物质外源性抗氧化剂 ：VE, VC,内源性抗氧化剂 GSH,抗氧化酶类 SOD,B. DNA 修复机制 光修复、切除修复、重组修复、SOS修复等,C. 免疫功能减退,免疫功能减退/免疫抑制肿瘤发生增加。,机体存在免疫监视作用。机体主要通过细胞免疫杀伤肿瘤,细胞. 主要的免疫效应细胞有：,细胞毒T细胞（CTL)、 NK细胞 、 巨噬细胞等。,（6）其他,食物,:,动物实验,激素： 雄激素和,雌激素,等,总之： 致癌因素,防御功能的减退,DNA,突变,基因变异的积累,正常细胞,参与细胞生长,分化,凋亡的基因发生突变,癌细胞,9.1.2 癌细胞和细胞转化,（1）癌细胞的主要特点,A.永生性：细胞生长与分裂失控，成为“不死”的永生细胞,B. 侵润性：恶性肿瘤,C. 转移性：细胞失去贴壁生长的能力,细胞间黏着性降低,D.产生肿瘤特异抗原：端粒酶表达高、纤连蛋白减少,E.染色体畸变,F.代谢改变,（2）细胞转化,细胞转化至少分为两个阶段;,（NIH/,3T3细胞:鼠成纤维细胞 ）,正常细胞 永生化细胞 癌细胞,（具有永生化，无致癌作用）,细胞转化：,细胞发生遗传性改变而导致细胞永生化的转变方式,由限,定性细胞系转变成连续性传代细胞系,获得了永生化。,只是遗传特性、生长特性、生物学性状改变,但无致瘤性。,（3）克隆进展学说,第一个癌细胞的产生是由于基因突变积累的结果，,癌组织中的所有癌细胞是由第一个癌细胞克隆而来。,正常细胞,癌细胞,9.1.3 肿瘤发生的多阶段过程：,3个,阶段,（1）启动/激发阶段：致癌物致DNA突变，细胞增殖,（2）促癌阶段：表型正常，而DNA已发生改变，在肿瘤启动因子,和肿瘤促进因子的协同作用下，基因进一步突变，细胞,过度增殖,，,第一个癌细胞产生,。,（3）转化阶段：抑癌基因等突变恶性程度增加，与转移相关基因,的参与，癌细胞转移性增加。是细胞癌变的终末阶段，,癌变细胞进,入自主分裂增生状态，癌变病灶浸润、转移。,如：人的结肠癌,正常肠上皮细胞,原癌基因的激活,抑癌基因的丢失,腺瘤或息肉,结肠癌,转移,9.1.4,癌基因（Oncogene）,1. 癌基因（,Oncogene nkdi:n）,一类,与肿瘤发生和发展密切相关的基因，在,体外可促进细胞转化,，在,体内可诱导肿瘤的发生,，其,蛋白产物可促进细胞的增殖,。,病毒癌基因和细胞癌基因,A.病毒癌基因（virus oncogene,v-onc,）,首先在病毒中发现：1911 年Rous 发现鸡肉瘤无细胞滤液,能诱发鸡新的肉瘤。Rous 肉瘤病毒（Rous Sarcoma Virus,RSV），,第一个癌基因,src,的发现,。肉瘤病毒基因组是单链,RNA，69kb。基因组结构见图。,目前发现的病毒癌基因有,30,多种，而且认为他们最初来自,细胞癌基因。,逆转录病毒：,1970年Temin和Baltimore在,RSV和MLV发现逆转录酶（reverse transcriptase, RT)，1975年获得诺贝尔奖。,逆转录病毒基因组结构简图,正常的非转化病毒,LTR gag (pro) pol env LTR,长末端重复序列,变异的转化病毒,LTR gag (pro) pol env,src,外膜糖蛋白SU和跨膜蛋白TM,基质蛋白，衣壳蛋白，核酸结合蛋白,逆转录酶和整合酶,蛋白酶,病毒癌基因,Src基因表达p60src蛋白，使多个靶蛋白磷酸化,mjurain 鼠科的， lu:ki:mi:白血病,哈维,B 细胞癌基因（cellular oncogene,c-onc,）：100多种,通过分子杂交和细胞转染实验等技术发现细胞癌基因。目前发现的,细胞癌基因有100多种,，其中部分在病毒中存在。,C 原癌基因（protooncogene）,（1）概念： 正常细胞中存在癌基因，在正常情况下它们不具有致癌作用，但在一定条件下被激活后可变成具有致癌作用的癌基因。,原癌基因是与细胞增殖相关的正常基因，在正常情况下这些基因处于静止或低表达状态，不但无害，而且对细胞的发育、生长和分化起重要的调节作用。只有当原癌基因发生结构改变或过度表达时，才有可能导致细胞癌变。,控制细胞生长的7类蛋白质,生长因子,生长因子受体,细胞内信号转导子,核转录因子,参与,DNA,修复的蛋白或酶,细胞周期调控因子,凋亡和抗凋亡蛋白,2.原癌基因的特点,广泛存在于自然界,在进化上高度保守,是调节细胞生长、发育和分化的重要蛋白质,在结构上与病毒癌基因相近,正常情况下表达水平很低,在一定条件下可被激活成癌基因,原癌基因表达的特点：,A 正常细胞中原癌基因的表达水平一般较低，而且是受生长调节的，其表达主要有三个特点：,具有分化阶段特异性；,细胞类型特异性；,细胞周期特异性。,B 肿瘤细胞中原癌基因的表达有2个比较普遍和突出的特点：,一些原癌基因具有,高水平的表达，呈过度表达,。,原癌基因的表达程度和次序发生紊乱，,不再具有细胞周期特异性,。,3.原癌基因的激活,原癌基因 癌基因（,基因结构改变/过度表达,）,（物、化、生物学因素） 活性持续异常,细胞恶性增殖，癌变。,原癌基因激活的主要机制：,1. 点突变 2启动子/增强子的插入,3. 染色体易位 4. 基因扩增,5 DNA的去甲基化,结果：出现新的表达产物,出现过量的正常表达产物,出现异常、截短的表达产物,激活,A. 点突变（point mutation）,单个碱基的改变 一个密码子的改变 一个氨基酸的改变，蛋白质结构变异，功能异常。,首先在,Ras,癌基因中发现，,10,的肿瘤和,50,的结肠癌都,有,Ras,基因,的点突变。,Ras,癌基因的点突变常发生在第,12,、,13,和,61,位密码子中。,例如 人膀胱癌细胞中,c-H-Ras,的点突变：,12,12,GCC GTC,甘氨酸 缬氨酸,Ras,蛋白是一种很重要的信号转导蛋白,，点突变后使其可以持续地传递生长信号，导致细胞恶性生长和癌变。,B启动子/增强子的插入（,Insertion of promoter/enhancer）,逆转录病毒DNA整合插入到宿主细胞DNA后，其LTR中的启动子 /增强子可激活附近的原癌基因使之过表达。,C. 染色体易位（translocation of chromosome）,是染色体的一部分因断裂脱离，并与其它染色体联结的重排过程。,在肿瘤细胞中常发现,染色体断裂和染色体易位,。,染色体易位是一个染色体的一部分与另一个染色体发生交换原癌基因的位置改变过表达/基因融合,1. Burkitts淋巴瘤细胞中8号染色体和14号染色体的易位使,癌基因c-myc,过表达。,2. 慢性粒细胞白血病细胞中9号染色体和22号染色体的易位使,c-abl与bcr,基因融合，产生具有致癌活性的融合蛋白P210蛋白。,D.基因扩增,（gene amplification）,原癌基因是单拷贝基因，可通过特殊的复制方式增加基因的拷贝数几十至几百倍。从而使基因的表达增加几十至几百倍，基因扩增后可形成双微体或均染区。,双微体（DMS）和均染区（HSR）在肿瘤细胞中出现的频率比正常细胞高1000倍。,基因扩增可作为肿瘤预后和分期的指标,。 例如， 乳腺癌细胞中原癌基因HER/NEU的扩增。,D基因扩增,在某些造血系统恶性肿瘤中，癌基因扩增是一个极常见的特征，如前髓细胞性白血病细胞系和这类病人的白血病细胞中，c-myc扩增832倍。,癌基因扩增的染色体结构主要有：,双微体,（double minutes DMS），无着丝粒，成对分布于细胞中的微小染色体；,整合到线性染色体DNA内形成,均匀染色区,(homogenously stained region，HSR)；在具有DMS或HSR的直肠癌患者中,c-myc mRNA,含量是正常人的,30倍,。,Page last modified on August 21, 1998For comments contact,Webmaster,基因扩增,E.,DNA的去甲基化（demethylation of DNA）,致癌物质的作用下，使,原癌基因的甲基化程度降低而导致肿瘤发生,，这是因为致癌物质降低甲基化酶的活性。,DNA的甲基化主要发生在GC富集区中的C上，许多基因的启动子中含有一个GC岛，其甲基化程度愈高，基因表达水平愈低，反之，甲基化程度愈低，基因表达水平愈高。,在许多肿瘤细胞中发现,癌基因（如c-myc、c-ras等）的低甲基化,和,抑癌基因（如Rb 、p16等）的高甲基化,。,GCGCGCGCGCG,CGCGCGCGCGCG,-,G-mC-G-mC-,-,mC-G-mC-G-,基因,GC,岛,+1,4.癌基因蛋白产物的作用及癌基因的分类,癌细胞最大的特点是无限增殖，,癌基因的蛋白产物的主要作用是促进细胞的增殖和癌变,。,生长信号的传递过程是：,GF GF-R 信号转递蛋白 转录因子 基因表达 细胞增殖。,癌基因蛋白产物是以上过程的重要组成成分。,GF,GFR,Ras,Raf-1,丝/苏氨酸蛋白激酶,细胞核,基因,生长信号的传递,转录因子,转录因子,e.g., Myc (,myc,),6,蛋白激酶类,细胞周期调控蛋白,e.g., Cyclin D (,bcl,1,),细胞凋亡调控蛋白,e.g., Bcl2 (,bcl2,),5,4,3,2,1,Src (,src,),Ras (,ras,),Raf (,raf,),Cyclin Cdk,生长因子受体类,e.g., EGF receptor (,erbB,),生长因子类,e.g., PDGF (,sis,),癌基因表达产物的特点,* 与细胞原癌基因正常表达产物相似，产生相同或相似、但却更强的效应，导致细胞恶性转化；,* 某些重要的调控元件缺失，其作用不受正常调控系统的控制；,* 发挥作用不依赖于生长因子或其他信号分子。,A,.生长因子(growth factor, GF) 类癌基因,生长因子 多肽，通过与其受体结合后促进细胞分裂增殖， 如 EGF、FGF、PDGF、NGF IGF-1 等。,原癌基因 int-2、hpt、fgf FGF,SIS PDGF,有致癌能力无致癌能力,如：SIS 蛋白产物P28与PDGF的B链高度同源，SIS蛋白可识别结合PDGF-R,产生与PDGF相同的生物学效应，促,进细胞分裂增殖。,sis,基因,过表达可使生长刺激信号加强或作用延长，导致细胞的恶性增殖和癌变。,B.,生长因子受体（GF-R）类癌基因,GF-R 是跨膜蛋白，有3部分构成，一些癌基因产物与GF-R同源。,胞外区-GF结合部位,跨膜区,胞内区-具有酪氨酸蛋白激酶活性,例如：表皮生长因子（EGF）与其受体（EGFR）结合后，EGFR构象改变并二聚体化，胞内酪氨酸蛋白激酶活性激活-向下游传递生长信号。,c-erb B,癌基因的蛋白产物（P65)与EGF-R同源，但缺乏胞外区，不能结合EGF，可自动形成二聚体具有持续的酪氨酸蛋白激酶活性，持续转递生长信号细胞恶性生长和癌变。,c-erb B在鳞状上皮细胞癌和乳腺癌中过表达，与这些癌症的发生和发展密切相关，而且c-erbB表达愈高，预后愈差。,Ras基因的变异与肿瘤发生的关系,Ras基因激活的主要方式是,点突变,。Ras是一种很重要的原癌基因，10的肿瘤和50的结肠癌都有Ras 基因的点突变。正常的Ras蛋白参与生长信号的传递，基因突变后使其失去GTPase的活性，可以,持续地传递生长信号,，导致细胞的恶性转化。,（1）G蛋白类癌基因,Ras 家族,a 小分子蛋白，包括: K-ras, N-ras, H-ras 等。,b 可结合GTP/GDP，,具有GTPase 活性,。,c 具有两种形式 Ras-GTP Ras-GDP,活性形式 非活性形式,d 在信号传递中起枢纽作用，从受体型TPK接收信号。,C、,信号转导蛋白类癌基因,C、信号转导蛋白类癌基因,（2）非受体型-TPK类，,如,src,、 abl、fes,等,作用：与GF-R结合，接受生长信号，使下游分子磷酸化，传递生长信号。,（3）丝氨酸/苏氨酸PK类癌基因，包括：,raf,，PKC，mos，pim-1等：,处于Ras下游，通过使下游底物蛋白的磷酸化传递信号。,D. 转录因子类癌基因,包括：,c-myc、 c-myb,、 c-fos、 c-jun,等，是生长信号传递途径的终末分子。,作用：调节基因转录的核内蛋白，与基因上游的调节元件结合后调节基因转录。,特点：,a 其mRNA和蛋白质的半衰期很短,b 以同源/异源二聚体的形式构成转录因子,c 含有DNA结合域,例如 c-jun和c-fos可形成转录因子AP-1,癌基因,myc,家族包括：,v-myc，c-myc, N-myc, L-myc,C-myc 蛋白可构成转录因子，其同源二聚体(myc_myc)可与max/ mab 形成异源二聚体myc-max, myc-mab)都是转录因子。它们与基因上游的调控元件结合后可激活下游基因的转录。,该基因的激活方式：染色体易位导致过表达,启动子或增强子插入导致过表达,癌基因C-myc 一般在生长因子存在情况下可促进细胞生长增殖，,在无生长因子情况下可促进细胞凋亡。,C-myc基因的激活与淋巴瘤，神经母细胞瘤，胶质瘤，小细胞肺癌和乳腺癌等有关。,此外，该类癌基因表达产物还包括：,细胞周期蛋白及细胞凋亡调节蛋白,等,基,因,高表达,(1),异常表达（,2,）,abl,妊娠中期胚胎、睪丸、脾、胸腺,慢性髓细胞白血病,erbA erbB,胚胎,鳞细胞癌、胶质母细胞瘤,fes,骨髓,髓性、淋巴性白血病,fms,巨噬细胞、胎盘,乳腺癌、肾癌,fos,羊膜、绒毛膜、成熟巨噬细胞、,GF,刺激后的细胞,绒毛膜癌,mos,睪丸、卵细胞,浆细胞瘤,myb,卵黄囊、骨髓、胸腺,髓性、淋巴性白血病,myc,普遍存在,B细胞淋巴瘤、早幼粒白血病,raf,普遍存在,多种肿瘤,ras,普遍存在,多种肿瘤,rel,脾脏,ros,肾脏,sis,血小板,骨肉瘤,ski,软骨、肌肉、皮肤,src,脾脏、巨噬细胞、大脑,脑肿瘤,yes,肾脏,1.,抑癌基因的概念,抑癌基因（antioncogene/tumor suppressor gene）,一类与癌基因作用相反的基因，,在,体外抑制细胞的转化，在体内抑制肿瘤的发生,。,由于其存在和表达而抑制细胞的癌变。,原癌基因是促进细胞分裂增殖的,正调控信号,，抑癌基因是抑制细胞增殖的,负调控信号,，正常情况下它们处于平衡状态。,当原癌基因,激活,或抑癌基因,失活,，或两者同时发生时都可造成,平衡失调,，导致细胞,恶性增殖,，引起,癌变,。,9.1.5 抑癌基因,原癌基因与抑癌基因生物学性质差异,：,A功能：抑癌基因在细胞生长中起负调节作用，抑制增殖、促进分化成熟与衰老，或引导多余细胞进入程序性细胞死亡(PCD)，原癌基因的作用则相反,B遗传方式：原癌基因是显性的，激活后即参与促进细胞增殖和癌变过程，而抑癌基因为隐性，只有发生纯合失活时才失去抑癌功能,C突变的细胞类型：抑癌基因突变不仅可发生在体细胞中，也可发生在生殖系(germ 1ine)细胞中，并通过其遗传突变，而原癌基因只在体细胞中产生突变。,抑癌基因的产物主要包括：,转录调节因子,，如,Rb、p53,，, 负调控转录因子，如WT，, 周期蛋白依赖性激酶抑制因子（CKI），如p15、 p16、p21，,信号通路的抑制因子，如rasGTP酶活化蛋白（NF- 1），, DNA修复因子，如BRCA1、BRCA2，, 磷脂酶，如PTEN，, 细胞粘附分子，如DCC,2. 抑癌基因的主要作用：,(1) 抑制细胞分裂增殖。,(2) 诱导细胞分化、衰老或调亡（apoptosis）。,(3) 与癌蛋白结合抑制其对细胞的转化作用。,(4) 维持基因组DNA的完整性。,如何鉴定一个抑癌基因？,a. 该基因在正常细胞中正常表达。,b. 在肿瘤细胞中该基因结构改变且功能丧失。,c. 把该基因正常的野生型DNA导入肿瘤细胞可,逆转细胞恶性表型,。,3. Rb 基因（Retinoblastoma-视网膜母细胞瘤易感基因）,在婴幼儿眼病中，是性质最严重、危害性最大的一种恶性肿瘤，发生于视网膜核层，具有,家族遗传倾向,，多发生于5岁以下，可单眼、双眼先后或同时罹患，本病易发生,颅内及远处转移,，常危及患儿生命，因此早期发现、早期诊断及早期治疗是提高治愈率、降低死亡率的关键。,（1）细胞周期调控简介,细胞周期主要受,3,类蛋白的调节,A.,周期蛋白依赖性蛋白激酶（,cyclin,dependent,kinase,cdk,）,作用：通过使其他蛋白质磷酸化驱动细胞周期进程,cdk,受周期蛋白的正调控，受,cdk,抑制蛋白（,cdi,）的负调控,B.,周期蛋白,（cyclin）,作用： 是CDK的正调控蛋白，不同的周期蛋白（cyclin,A,B,C,D,E,F,G,H,等）与不同的CDK结合可调节细胞周期的不同阶段。,G1,S G2 M,D-CDK4/6,D-CDK2,E-CDK2,A-CDK2,B-CDK2,C.,CDK抑制蛋白,（CDK inhibitor, CKI）,包括：,P15、P16、P19、P21、P25、P27、P57,等,作用：与不同的CDK结合后抑制CDK活性。,细胞要进行分裂增殖必须经过两个关卡：,G1 S G2 M,其中最重要的是： P16,G1 S,D-CDK4/6,-,（2）Rb 的生理作用,Rb基因是视网膜母细胞瘤的致病基因，,位于13,q,14,。,Rb蛋白P107 和P110等。,两种形式：磷酸化Rb和,非磷酸化Rb,（活性形式）,Rb蛋白的作用：,A. 非磷酸化Rb与转录因子,E2F,结合，抑制,E2F,活性，使细胞停留在G1期。,B,Rb 磷酸化 磷酸化的Rb释放E2F 促进DNA的合成,细胞分裂增殖。,E2F,是很强的转录因子,，可促进许多参与S期的酶和蛋白质如,DNA聚合酶、胸苷激酶、二氢叶酸还原酶,等的表达，增强DNA的复制，促进细胞通过,G1/S,控制点,C. 病毒,癌,蛋白（SV40 大T抗原，腺病毒EIA和人乳头瘤病毒E7等）和Rb结合，释放E2F，从而促进细胞的分裂增殖和转化。,D. Rb基因的突变失活（点突变，缺失或GC岛的高甲基化等）使之失去结合E2F和抑制细胞增殖的能力。,E. 生长因子如EGF、PDGF和癌基因c-myc等都可促进cyclinD1的表达和D1-CDK4/6的形成，从而促进细胞的分裂增殖。,FCDK抑制蛋白P16是抑癌基因,P16可竞争性地与CDK4/6结合，抑制CDK4/6的活性，从而抑制细胞从G1S过渡，使细胞停留在G1期。,SV40(Simian vacuolating virus 40 or Simian virus 40,): 5.2kb，环形双链的DNA,5个基因（大T抗原，小t抗原，vp1,vp2,vp3）,致瘤病毒,增强子,首先发现于SV40基因组内 ,P,Rb,E2F,D-CDK 4/6,E2F,E2F,磷酸化的,Rb,EGF, PDGF cmyc,等,Cyclin-D,病毒癌蛋白与Rb结合,参与S期DNA合成的,蛋白质基因的表达,细胞的过度增殖,和癌变,Rb 基因的突变,P16,突变的,Rb,蛋白,4、,P53,基因,P53,是最重要抑癌基因，绝大多数肿瘤的发生都与,P53,基因的突变失活有关。,（1）野生型P53蛋白的结构,基因,17q13.1,11个外显子和10个内含子组成,蛋白质 293 aa 53 KD (53,000 D),含有3个功能区,NH2,-,COOH,转录激活区,DNA,结合区,寡聚区,结合：,结合：,结合：,癌蛋白,MDM-2 SV40 T,抗原,损伤的,DNA,腺病毒,EIA,乳头瘤病毒,E7,HBV X,蛋白,（2）野生型P53蛋白的生理作用,A.与多种病毒癌蛋白如SV40, 腺病毒EIB和人乳头瘤病毒（HPV)的E6等结合，,抑制,它们对细胞的转化作用。,B.P53蛋白作为转录因子，可调节多种基因的表达，如：,P21 抑制细胞分裂增殖。,Bax bcl-2 诱导细胞凋亡。,Gadd 45 促进DNA损伤的修复。,癌基因mdm-2 反馈抑制,p53,的表达。,（2）野生型P53蛋白的生理作用,C.抑制细胞增殖，诱导细胞凋亡。,D.参与DNA的修复，维持基因组DNA的完整性，,起,的作用。,P53首先使细胞停留在G1期，然后识别和结合,损伤的DNA，促进,Gadd,基因的表达，对损伤的DNA进行,修复，如果不能修复就诱导细胞凋亡。,Two important functions of the p53 protein, which are assumed to be of importance for the tumor-suppressive activity of p53. The p53 protein is activated by DNA damage and other signals and can either bring about a halt in the cell cycle or initiate apoptosis of the cell. The figure does not take into consideration the many other biochemical functions of p53, which can also be linked to the two pathways shown.,Damage to DNA activates p53. The outcome depends on the stage of the cell cycle. Early in the cycle, p53 activates a checkpoint that prevents further progress until the damage has been repaired. If it is too late to exercise(,执行、发挥作用,) the checkpoint, p53 triggers apoptosis.,（3）,P53,基因的突变,突变类型：缺失、重排和点突变等,点突变有组织特异性,黄曲霉素 肝癌 249位密码子,GT,多芳香烃 肺癌 273,GT,亚硝酸胺 结肠癌 175,GCAT,（4） 突变型P53的作用,A. 蛋白质的半衰期延长 20min-10hr,B. 结构改变，可用不同的抗体鉴别,C. 由核内转到胞浆,D. 具有,致癌,作用,与野生型P53结合使之失去作用,促进Ras等癌基因的作用,肿瘤的发生是一个多基因参与的多阶段过程,肿瘤的发生是一个多因素诱导，多个基因突变积累的多阶段过程，既有,原癌基因的激活,又有,抑癌基因的缺失或失活,。,转基因动物实验,用v-ras和v-myc 分别或共同转基因产生不同的转基因动物,转基因动物 肿瘤发生率 发病时间,只携带v-myc 10 晚,只携带v-ras 40 晚,携带v-myc和 100 早,v-ras,9.1.6 反转录病毒,1 概述,还原病毒、原病毒（前病毒）,Ross肉瘤病毒（1910-1911年）：6-9 kb，ssRNA，,src癌基因,HIV （Human immunodeficiency virus ）：1983年，法国巴斯德研究所与美国国家癌症研究所证实HIV是AIDS的病因。HIV-,（欧，美）和,HIV-,（西非），,HIV-,是高致病力,，该病流行的主要病原，与猴,AIDS,病毒相似性45%；,HIV-,较弱，与猴,AIDS,病毒相似性75% 。两条单链正链RNA，每个RNA约9.2kb。,病毒共同特征：两端有LTR，5端有帽子，3端由尾巴，结构蛋白编码区（gag），蛋白酶编码区（pro）、蛋白编码区（ pol），外膜蛋白（env）等。,2 逆转录病毒基因组结构简图,正常的非转化病毒,LTR gag (pro) pol env LTR,长末端重复序列,变异的转化病毒,LTR gag (pro) pol env,src,外膜糖蛋白SU和跨膜蛋白TM,基质蛋白，衣壳蛋白，核酸结合蛋白,逆转录酶和整合酶,蛋白酶,病毒癌基因,Src基因表达p60src蛋白，使多个靶蛋白磷酸化,2 HIV病毒基因组,属于反转录病毒科，慢病毒属病毒。由两条单股正链RNA病毒，每条RNA基因组约为9.2 kb。在RNA 5端有一帽子结构，3有poly A尾巴。,（1）结构基因：,HIV基因组中有三个编码结构蛋白和酶的多蛋白基因，分别是gag、pol、env，其中gag和pol使用不同的读码框。,gag 基因约1.5 kb, 编码,核心蛋白,，其产物与病毒基因组RNA共同组装成,核心和衣壳,。这些核心蛋白包括p17， p24，p7，p6。,pol基因约3.0 kb, 编码病毒复制所需要的各种酶类，与gag 基因重叠，表达时是一蛋白前体p160，在蛋白酶催化下，除形成p17、 p24、p15 和Gag 蛋白外，还有蛋白酶p10， 反转录酶p66/p51，整合酶p32。,env 基因约2.6 kb，编码病毒包膜糖蛋白，先翻译成前体蛋白gp160，被宿主细胞蛋白酶裂解为 gp120和gp41。,（2）调节蛋白基因和辅助蛋白基因,两个编码调节蛋白的基因Tat, Rev,四个辅助蛋白基因 Vpr, Vpu, Nef, Vif，均参与HIV复制。,（3）长末端重复序列,HIV基因组RNA两侧有长末端重复序列（LTR），是顺式作用元件区域，如,启动子、增强子、转录因子结合位点,、调节蛋白Tat的效应元件。,以tRNA为引物合成负链DNA,降解R,U5,3 基因组DNA的复制,负链DNA的合成,位点特异性切刻酶,第一次跳跃,RnaseH，DNA聚合酶,第二次跳跃，正链DNA的合成,整合到染色体DNA,整合酶等完成,转反转录病毒基因人？,此时的病毒称为原病毒或前病毒,Figure. Retroviral life cycle.,4 反转录酶的功能,以RNA为模板合成cDNA；,以DNA为模板合成DNA；,RNaseH活性；,位点特异性切刻酶。,引物从何而来？,tRNA: 自带,病毒基因组RNA的3末端（在特定位点切刻后）,5 防治,（,1）疫苗：,（2）药物：鸡尾酒疗法,二脱氧氟硫代胞嘧啶,、,拉夫米定,和,阿地福韦,的药物组合物 。,拉米夫定最早研究时治疗HIV，但报道了HIV合并HBV感染的患者出现HBV亦被抑制的情况。,拉米夫定的这种选择性可能是由于它主要通过与涉及病毒编码的依赖RNA的DNA聚合酶（,逆转录酶,）的相互作用起效有关。而逆转录酶是HBV和HIV复制所必需的。,拉米夫定对艾滋病病毒是有确切疗效的,，也是联合国艾滋病规划署、世界卫生组织、中国卫生部指定的几个防治艾滋病药物之一。,正常结肠粘膜,高增殖结肠上皮,腺瘤,转移癌,APC缺失,DNA去甲基化,k-ras点突变,DCC缺失或点突变,P53缺失或点突变,对结肠癌的研究,早,中,晚,Colorectal cancer (adenomatous polyposis),Normal cell,Hyper-proliferative cell,Early adenoma,Inter-mediate adenoma,Late adenoma,Adeno-carcinoma,Gene,Alteration,Chromosome,5q,loss,APC,12q,Activation,K-RAS,17p,loss,p53,18q,loss,DCC,DNA hypo-methylation,1. Promoter insertion and enhancer insertion (insertion of a retrovirus in the vicinity of the gene),控制元件插入Controling element insertion,C,B,LTR,Cellular proto-oncogene,host DNA,transcription,LTR,LTR,transcription,transcription,Cellular proto-oncogene,host DNA,Enhancer,effect,逆转录病毒感染细胞后，病毒DNA插入宿主细胞染色体DNA（插入突变）,Figure. Regulation of Rb and E2F activities in late G,1,.,Interaction of E2Fs with nonphosphorylated Rb protein initially inhibits E2F activity. When signaling from mitogens is sustained, the resulting initiate the phosphorylation of Rb, converting some E2F to the active form, which activate target genes whose products are essential for S phase.,Figure. Different domains are responsible for each of the activities of p53.,Figure 24-17. Regulation of Src activity and its activation by an oncogenic mutation. (a) Domain structure of c-Src and v-Src. (b) Effect of phosphorylation on c-Src conformation.,