肿瘤分子生物学ppt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,*,恶性肿瘤细胞的生物学特性,无限增殖能力，可在体内形成瘤块,细胞分化幼稚、原始,细胞寿命长，有的在体外可长期培养、传代建系,细胞有定居、侵袭、迁移、转移能力,细胞的染色体核型异常，为多倍体或异倍体，甚至有标记染色体（,如表,）,恶性肿瘤细胞的生物学特性无限增殖能力，可在体内形成瘤块,恶性肿瘤的发生分子机制,1.癌基因致癌的分子机制,2.抑癌基因及其致癌的分子机制,3.抑癌基因改变的分子基础,4.其他恶性表型相关的基因,5.研究恶性肿瘤发生的分子机制的医学意义,恶性肿瘤的发生分子机制1.癌基因致癌的分子机制,1.癌基因致癌的分子机制,逆转录病毒与癌基因V-onc基因,人原癌基因C-onc与V-onc的关系,原癌基因异常激活机制与肿瘤发生的相关性,原癌基因的产物（癌蛋白）及其分类,1.癌基因致癌的分子机制逆转录病毒与癌基因V-onc基,逆转录病毒与癌基因V-onc基因,逆转录病毒的基因结构,RV致细胞转化的性质,V-onc基因,逆转录病毒与癌基因V-onc基因逆转录病毒的基因结构,逆转录病毒的基因结构,逆转录病毒基因组两端为,LTR,，中间为,gag,、,pol,、,env,等基因。其中，,pol,基因编码逆转录酶，将病毒,RNA,逆转录成,cDNA,，并整合入宿主基因组，以原病毒形式随宿主细胞繁殖传代，称纵向传播。而,LTR,为启动子启动,env,等基因转录表达，形成包膜，并包装、出芽释放，传布附近细胞，称横向传播。,逆转录病毒的基因结构逆转录病毒基因组两端为LTR，中间为g,RV,致细胞转化的性质,急性（快速）转化型：,感染后短期内（几天,/,几周）体内出现实体瘤,/,白血病；,癌基因位于病毒基因组内；,大多可使体外培养的细胞发生细胞转化。,非急性（慢性）转化型：,感染后需较长时间才能致瘤；,病毒基因组内不含基因；,体外不能使培养的细胞发生转化。,现已发现，鸟类,Rous,肉瘤病毒导致白血病。人,T,细胞白血病病毒导致,T,细胞白血病。,RV致细胞转化的性质急性（快速）转化型：感染后短期内（几,V-onc,基因,在病毒基因组中含有与细胞恶性转化能力密切相关的基因，称,V-onc,。因含在病毒基因组中的,V-onc,，其编码的蛋白质使细胞失去生长控制能力而发生转化，呈现恶性表型，有关,RV,的,V-onc,基因已发现有,100,多种。其中有,10,多种与人类肿瘤发生有关。不同的,V-onc,均呈现有组织的特异性，不同的,V-onc,，一旦整合到不同组织细胞的基因组中，有时会导致肿瘤的发生。,（如表）,V-onc基因在病毒基因组中含有与细胞恶性转化能力密切相关,人原癌基因C-onc与V-onc的关系,人原癌基因C-onc与V-onc同源,C-onc基因与特定肿瘤的关系,C-onc转化试验依据,人原癌基因C-onc与V-onc的关系人原癌基因C-on,人原癌基因,C-onc,与,V-onc,同源,V-onc,探针分子杂交，发现人正常细胞和肿瘤细胞中均有,V-onc,基因存在。这种存在于正常组织细胞中与,V-onc,同源的,C-onc,基因称原癌基因（,protooncgene,）,病毒感染细胞后，整合到,C-onc,基因附近由病毒的,LTR,启动表达，使,C-onc,激活，导致肿瘤。从细胞内装配释放时又可俘获,C-onc,，传播扩散。,C-onc,基因中有内含子，高度保守，表达很低，在染色体上定位，本身并不致癌，而且已成为正常细胞的生存，生长，发育，分化等生命活动中不可少的基因，如：,C-myc,（,8q24,）、,C-myb,（,6q22,）、,C-mys,（,8q22,）等。,人原癌基因C-onc与V-onc同源V-onc探针分子杂交,C-onc,基因与特定肿瘤的关系,C-myb：白血病，淋巴瘤，卵巢癌,C-myc：Burkitt淋巴瘤，肺癌，乳腺癌等,C-ehl：慢性粒细胞白血病,C-msh：肠癌，胰癌，肺癌,C-gip：卵巢癌，肾上腺癌,C-gsp：垂体腺癌，甲状腺癌,C-ret：甲状腺癌,C-onc基因与特定肿瘤的关系C-myb：白血病，淋巴瘤，,C-onc,转化试验依据,人肿瘤细胞DNA转化鼠NIH3T3细胞，形成转化灶，可失去接触抑制，反复转化后，细胞恶性化增殖，从鼠细胞DNA找到有人的Alu重复序列，而且可分离出人的C-onc基因。,C-onc转化试验依据人肿瘤细胞DNA转化鼠NIH3T3细,原癌基因异常激活机制与肿瘤发生的相关性,C-onc,基因本身不致癌，不含有,V-onc,的病毒也可使细胞发生转化。这可能与,C-onc,基因被异常激活有关。,C-onc,等位基因中只要有一个发生改变，甚至因一个密码子发生突变就能致癌。这种现象在胚系不发生，在成体中常见。因此，这与遗传性关系不大，尽管原癌基因可通过遗传而稳定传代，但异常激活与遗传无关。与肿瘤发生相关可能的机制为,基因突变,、,基因扩增,、,染色体易位和基因重排,、,病毒的启动因子插入,、,病毒之间的相互作用,。,这些机制是以实验为依据结合临床例证提出的假说，有局限性。肿瘤发生机制复杂，除,C-onc,外可能还有其他机制。,原癌基因异常激活机制与肿瘤发生的相关性C-onc基因本身不,基因突变,一个密码子突变就会导致表达的蛋白异常。人膀胱癌细胞（,EJ/T24,）的,C-rasH,基因序列中的,GGC,（甘）变为,GTC,（缬）而使,p21,蛋白发生改变而致癌。结肠癌、肺癌细胞株中也存在类似现象。所以，,C-rasH,点突变是异常激活导致恶性转化的关键。通常，,ras,基因的第,12,、,16,位突变是突变热点，可导致,p21,蛋白序列、空间构型改变而使功能改变。,基因突变一个密码子突变就会导致表达的蛋白异常。人膀胱癌细胞,基因扩增,指某些染色体局部区域基因拷贝数增加，产生微小染色体（DM）或均匀强染色区（HSR）。结肠癌、小细胞肺癌和神经母细胞瘤的HSR区中myc可扩增100多倍。RNA比正常高10倍。此外，鳞状细胞癌中C-erbB、胃癌、乳腺癌和卵巢癌中的C-neu、肺癌中的L-myc都有基因扩增，过度表达。（,下一表,）,基因扩增指某些染色体局部区域基因拷贝数增加，产生微小染色体,染色体易位和基因重排,易位是指某一段基因从染色体正常位置转移到另一染色体上，形成异常的标记染色体，移位后在新染色体上发生基因重排,/,重组，从而被异常激活，表达具蛋白激酶活性的蛋白，使原癌基因异常激活：如,Burkitt,淋巴瘤是,t,（,8,：,14,）,（,8,：,2,）,t,（,8,：,22,）易位，使,C-myc,处于,2q,区而被激活。慢粒白血病是,C-abl t,（,9,：,22,）（,9q34,：,22q11,），重排后形成,bcr-abl,融合基因，使,P145,变为,P210,，表达酪氨酸激酶，从而异常激活。（,如表,）,染色体易位和基因重排易位是指某一段基因从染色体正常位置转移,病毒的启动因子插入,指原癌基因被5-LTR插入后由LTR中的启动子产生异常激活。,不含V-onc的鸟类白血病病毒（ALV）感染鸡后，可整合到鸡细胞8号染色体上的C-myc上游。其原病毒5-LTR启动子异常激活C-myc，使表达增加30-100倍，细胞增生，形成鸡淋巴瘤。,病毒的启动因子插入指原癌基因被5-LTR插入后由LTR中,病毒之间的相互作用,C-myc,基因需几种基因异常激活的协同作用，或由某一种基因先异常激活而促发一系列其他,C-onc,活化而致癌。如在,NIH3T3,细胞中，单加,C-myc,或,C-ras,，无恶性转化；若先加,C-myc,，则细胞仍处于静止的,G1,期，,C-myc,表达水平低，后加,C-sis,蛋白同源物,PDGF,，此时，,C-myc,表达增加，发生恶性转化，其中，,C-sis,的活性蛋白,PDGF,对,C-myc,表达起协同作用。,病毒之间的相互作用C-myc基因需几种基因异常激活的协同作,原癌基因的产物（癌蛋白）及其分类,原癌基因异常激活后的致癌作用是通过其表达的蛋白质产物来实现的，大致分类如下：,生长因子类的癌蛋白,生长因子受体类的癌蛋白,蛋白激酶类癌蛋白,GTP,酶类的癌蛋白,表达核内转录调控的癌蛋白,表达调控细胞凋亡的,Bcl-2,癌蛋白,上述各类癌基因的蛋白质作用综合,如图,原癌基因的产物（癌蛋白）及其分类原癌基因异常激活后的致癌作,生长因子类的癌蛋白,C-sis蛋白是血小板衍生物的生长因子（PDGF）Kst-1/K-fgf的蛋白产物称为血管生长因子。,这些细胞因子可分泌到胞外刺激细胞增生和肿瘤组织间的血管形成，利于肿瘤细胞生长。,生长因子类的癌蛋白C-sis蛋白是血小板衍生物的生长因子（,生长因子受体类的癌蛋白,C-erbB,表达生长因子受体（,EGFR,）；,C-fms,表达干细胞生长因子受体（,CSF-MR,）；,C-kit,表达,C-ret,，,C-sea,等均表达相应的生长因子受体。,受体基因结构包括配子结合区、跨膜区、催化结构区。催化作用为酪氨酸（,tyrosine,）激酶，异常活化，细胞表面受体增多，不仅利于配体结合，促生长，而且也可通过自身二聚化作用来激活胞内激酶而致癌。,生长因子受体类的癌蛋白C-erbB表达生长因子受体（EGF,蛋白激酶类癌蛋白,C-src、C-raf、C-abl、C-mos、C-fes等表面产物多为磷蛋白，位于包膜上，具有蛋白激酶活性，酶的磷酸化位点在蛋白质酪氨酸残基上，为酪氨酸激酶。若在丝氨酸或苏氨酸残基上则称丝氨酸蛋白激酶或苏氨酸蛋白激酶。酶的活性可使底物磷酸化，将刺激信号传递到细胞中枢而致癌。,蛋白激酶类癌蛋白C-src、C-raf、C-abl、C-m,GTP,酶类的癌蛋白,H-rab,、,K-rab,、,N-ras,、,C-gip2,、,C-gsp,的表达产物为,GTP,酶、信号传递蛋白。通过,GTP,到,GDP,的转换释放磷酸和能量，可将细胞表面的刺激信号（生长因子、激酶或神经递质）传到细胞内效应器上。,GTP,转换成,GDP,需与,GAP,结合，上述原癌基因点突变后的产物,p21,含改变,GAP,与,GTP,结合，影响,GTP,向,GDP,转换，使细胞刺激信号传递到效应器的时间大为延长而致癌。,GTP酶类的癌蛋白H-rab、K-rab、N-ras、C-,表达核内转录调控的癌蛋白,C-enbA,、,C-ets-1,、,C-ets-2,、,C-fos,、,C-jun,、,C-mgc,等这些基因有一些区域具有与蛋白质结合的功能结构域，其基因产物可与,DNA,结合，也可先与蛋白质结合形成二聚体后，再与,DNA,结合，然后调控下游靶基因转录。如,C-myc,产物在核内与,DNA,结合后，可调控,DNA,复制，使细胞持续增生，不能进入终末分化，呈幼稚类型，即癌。,表达核内转录调控的癌蛋白C-enbA、C-ets-1、C-,表达调控细胞凋亡的,Bcl-2,癌蛋白,该蛋白位于线粒体膜内，可阻止细胞凋亡/死亡，延长细胞生存期，呈无限增殖而致癌。,Bcl-2基因发生重排，重排后使癌基因被异常激活而致癌。,表达调控细胞凋亡的Bcl-2癌蛋白该蛋白位于线粒体膜内，可,2.抑癌基因及其致癌的分子机制,概念,RB,基因,p53,基因,WT1,基因,DCC,基因和,APC,基因,NF1,基因,MTS1,基因,WAF1,基因,BRCA1,和,BRCA2,基因,2.抑癌基因及其致癌的分子机制概念,概念,抑癌基因是指在细胞恶性转化过程中调控癌基因表达，抑制细胞恶性表型的一类基因。,抑癌基因的缺失或突变与肿瘤发生有关，经,PCR,分析，几乎所有肿瘤细胞都伴有一种或多种抑癌基因丢失或突变失活，常呈现遗传性肿瘤高发家族。只是在抑癌基因的两个等为基因均丢失或突变后方可致癌，抑癌基因现已发现多种，,如表,。,抑癌基因的作用：在染色体中起稳定性作用；参与细胞分化成熟；参与衰老过程，诱导细胞凋亡；通过控制细胞周期，调节细胞增殖。,概念抑癌基因是