腫瘤與癌基因

1、9. 疾病與人類健康,9.1 腫瘤與癌癥(幾種病毒及其致病機(jī)制)9.2 基因診斷與基因治療,,9.1 腫瘤與癌癥,腫瘤的發(fā)生是一個多因素誘導(dǎo)和多基因參與的多階段發(fā)展過程,細(xì)胞分化（cell differentiation）:個體發(fā)育中，由一種相同的細(xì)胞類型經(jīng)細(xì)胞分裂后逐漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上形成穩(wěn)定性差異，產(chǎn)生不同的細(xì)胞類群的過程。細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果 轉(zhuǎn)分化（trans-differentiation）:一種類型的

2、分化細(xì)胞轉(zhuǎn)變成另一種類型的分化細(xì)胞的現(xiàn)象。轉(zhuǎn)分化經(jīng)歷去分化（dedifferentiation）和再分化（redifferentiation） 的過程。去分化（脫分化）：指分化細(xì)胞失去特有的結(jié)構(gòu)與功能變成具有未分化細(xì)胞特征的過程。如：植物體細(xì)胞在一定條件下形成未分化的細(xì)胞群的細(xì)胞團(tuán)，即愈傷組織。愈傷組織可以被誘導(dǎo)再分化形成根、莖……,基因突變的結(jié)果可能導(dǎo)致某些分化細(xì)胞的生長與分裂失控，脫離了衰老和死亡的正常途徑而成為癌細(xì)胞。癌

3、細(xì)胞與正常分化細(xì)胞不同：癌細(xì)胞的細(xì)胞類型與特征相近，但基因組發(fā)生了不同形式的突變。正常分化細(xì)胞雖然分化為不同類型細(xì)胞，但基因組不發(fā)生突變。癌癥發(fā)生與發(fā)展過程中涉及的三類基因：癌基因抑癌基因DNA修復(fù)基因,腫瘤最顯著的特征： 具有自主性生長能力，不受體內(nèi)生長調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制，生長調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制最關(guān)鍵是分子調(diào)控系統(tǒng)，而基因是主導(dǎo)。 因此，癌基因的研究成為腫瘤分子生物學(xué)的里程碑。1976年第一個癌

4、基因被克隆，開創(chuàng)了腫瘤分子生物學(xué)的新紀(jì)元。,腫瘤的發(fā)生是由于細(xì)胞增殖和分化失常所導(dǎo)致的惡性生長現(xiàn)象。在正常情況下，細(xì)胞的增殖受到多種因素的調(diào)控，調(diào)控失衡可能引起異常的增殖和持續(xù)的分裂。 細(xì)胞的正常生長與增殖主要由兩大類基因調(diào)控，一類是正調(diào)節(jié)信號，如癌基因（oncogenes），促進(jìn)細(xì)胞生長和增殖，并阻止其發(fā)生終末分化，調(diào)控失常時(shí)表現(xiàn)為細(xì)胞的惡性生長。另一類為負(fù)調(diào)控信號，抑制細(xì)胞增殖，促進(jìn)分化、成熟、衰老及凋亡，抑癌基因

5、（cancer suppressor genes),也稱腫瘤抑制基因(tumor suppressor genes)或抗癌基因(anti-oncogenes）發(fā)揮該作用。 兩類基因產(chǎn)生的效應(yīng)相互拮抗，維持平衡，對正常細(xì)胞的生長、增殖和衰亡進(jìn)行精確地調(diào)控。這些基因發(fā)生突變或表達(dá)變化引起細(xì)胞增殖失控導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。,9.1.1 腫瘤發(fā)生的因素,(1)化學(xué)因素 (2)物理因素 (3)生物

6、學(xué)因素 (4)體內(nèi)防御體系的減退 (5)遺傳因素 (6)其他,（1） 化學(xué)因素,200多種，都是DNA誘變劑 包括直接致癌物，間接致癌物和促癌物 例如: 多環(huán)芳香烴（PAH）— 肺癌 黃曲霉素（AF）— 肝癌 亞硝胺類 — 消化道腫瘤 芳香胺和偶氮染料 — 膀胱癌 EB —DNA的損傷,,烷化劑（氮芥）、堿基類似物

7、（5-BrU） 、甲烷磺酸甲酯、SDS等。脫氨基試劑： 羥胺、亞硫酸鹽等，其中亞硝酸鹽不僅將單鏈 DNA分 子中C變?yōu)閁，而且使A、G脫氨基。 嵌入劑、染料：溴化乙錠、吖啶橙等使DNA 雙螺旋發(fā)生扭曲，從而導(dǎo)致插入或 缺失 的移碼突變。 急性亞硝酸鹽中毒：青紫病、腸源性紫紺 可視黏膜發(fā)紺、血

8、液呈醬油色、呼吸困難、神經(jīng)紊亂……機(jī)理:亞硝酸鹽將血紅蛋白氧化為高鐵血紅的蛋白，導(dǎo)致機(jī)體缺氧而引起中毒治療：特效藥美籃（亞甲藍(lán)）、甲苯胺藍(lán)，配合使用VC和Glucose.鹽硝酸鹽的強(qiáng)致癌性：食品（腌制、熏制、飼料）實(shí)驗(yàn)：2.5~9.0mg/kg.bw，致實(shí)驗(yàn)動物誘發(fā)胃、皮膚、腦、脊髓及皮下組織瘤。,DNA 損傷由烷基化 (alkylation)、氧化 (oxidation) 、脫氨基(Deamination),Nitros

9、amine (亞硝胺),Reactive oxygen species (O2-, H2O2, OH?),Deamination(脫氨基),,Agents causing oxidative deamination,,Intercalating Agents,（2） 物理因素,紫外線、X射線、γ射線、電離輻射等引起DNA突變， 它們是高能量射線，可直接損傷DNA或在細(xì)胞中產(chǎn)生自由基，自由基再損傷DNA 。 可破壞細(xì)菌DNA

10、，用于滅菌,Uv（ultraviolet radiation） 輻射: [??ltr??vai?lit]與紫外線的波長有關(guān),UV-C (180-290 nm)--“germicidal [‘d??:misaid] ”具有殺菌作用, 被大氣層臭氧層吸收。UV-B (290-320 nm)：major lethal/mutagenic fraction of sunlightUV-A (320 nm--visible)：also

11、 has deleterious [?del??t??ri:?s] 有害的 effects，but it produces very few pyrimidine [?pai??rimidi:n] dimers.,,,,Real-world biochemistry

12、,In 1997, NASA developed a Prototype [?pr?ut?taip] UV garment for children with XP, Porphyria ：['p?:f?ri?] and other sun Related Disorders to have a Quality of life and Freedom. This NASA UV Protective Project design

13、ed for XP was completed in 1998 and the UV garments are being supplied to children of parents that have requested them.,著色性干皮?。▁eroderma pigmentosum, XP）是第一個發(fā)現(xiàn)的 DNA 修復(fù)缺陷性遺傳病，患者的皮膚和眼睛對太陽光特別是紫外線十分敏感，身體暴光部位的皮膚干燥脫屑、色素沉著、皮膚潰瘍

14、、皮膚癌等發(fā)病率高，常伴有神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙，智力低下等。 卟啉癥、紫質(zhì)癥（Porphyria）：紅細(xì)胞生成性卟啉癥和肝性卟啉癥。共同特點(diǎn)是尿和/或大便中大量排出多種卟啉、卟啉原和卟啉的前身物質(zhì)。英國的“瘋子國王”喬治三世：受害者之一最嚴(yán)重的卟啉癥是先天紅血球生成卟啉癥(CEP)卟啉癥通常是由于基因突變所導(dǎo)致但飲酒過度和環(huán)境污染也會誘發(fā)此病最臭名昭著的事例發(fā)生在上個世紀(jì)50年代的土耳其。大約有4000人在食用了噴灑過除真菌劑

15、六氯苯的小麥后患上了一種類型的卟啉癥，上百人因此喪生。在此之后不久，六氯苯除真菌劑就在全世界范圍內(nèi)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

16、Gene mapping identified severalrepair proteins (called XP proteins)XP-C and XP-A recognize pyrimidine dimers（TT）XP-B and XP-D have helicase activityXP-G and XP-F have nuclease activity,,,,XP-C recognizes pyrimidine

17、 dimers,XP-B and XP-D are helicases thatseparate the DNA strands aroundthe damage. RPA keeps the strands apart,XP-G and XP-F are endonucleases that cut the DNA on either side ofthe damage,XP-A binds to the pyrimidine

18、 dimerand helps to recruit other proteinsto a complex,The cut fragment is removed and the gap is filled in by DNAP d or e,（3） 生物學(xué)因素 — 腫瘤病毒 生物性致癌因素包括病毒、細(xì)菌、霉菌等。其中以病毒與人體腫瘤的關(guān)系最為重要，研究也最深入。,許多病毒可引起動物腫瘤，但引起人體腫瘤的不多。只有少數(shù)病

19、毒可誘發(fā)人體腫瘤。例如: 乙肝病毒（HBV）—— 原發(fā)性肝癌 巨細(xì)胞病毒（CMV）——前列腺癌、宮頸癌 EB病毒（EBV）—— 鼻咽癌、兒童Burkitt 淋巴瘤 乳頭瘤病毒（HPV）—— 皮膚癌、宮頸癌 人T細(xì)胞白血病病毒（HTLV）——人類T淋巴細(xì)胞白血病,巨細(xì)胞病毒（CMV）——前列腺癌、宮頸癌 巨細(xì)胞病毒(Cytomegaoviyns,CMV)是一種皰疹病毒組DNA病毒。分布廣泛,人與其

20、他動物皆可遭受感染，引起以生殖泌尿系統(tǒng)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)和肝臟疾患為主的各系統(tǒng)感染，從輕微無癥狀感染直到嚴(yán)重缺陷或死亡。 EB病毒（EBV）—— 鼻咽癌、兒童Burkitt 淋巴瘤 EB病毒（epstein-barr virus,EBv），又稱人類皰疹病毒（Human herpesvirus 4 (HHV-4)）。 Epstein和Barr 1964年首先從非洲兒童Burkitt淋巴組織中分離出EB病毒。 EB病毒常引

21、起兒童傳染性單核細(xì)胞增生癥。三個典型癥狀為發(fā)熱、咽炎和頸淋巴結(jié)腫大。主要通過唾液傳播，也可經(jīng)輸血傳染。,單純皰疹病毒（herpes simplex virus 簡稱HSV）是人類最常見的病原體，人是其唯一的自然宿主。此病毒存在于病人、恢復(fù)者或者是健康帶菌者的水皰疤液、唾液及糞便中，傳播方式主要是直接接觸傳染，亦可通過被唾液污染的餐具而間接傳染。HSV感染現(xiàn)已成為世界上第四大傳染病。HSV-2侵及軀體腰以下部位，主要是生殖器，它是引起性病

22、的主要病原體之一。乳頭瘤病毒（HPV）—— 皮膚癌、宮頸癌人類乳頭狀瘤病毒（Human papillomavirus，HPV）是一種嗜上皮性病毒，在人和動物中分布廣泛，有高度的特異性，可引起人類良性的腫瘤和疣，如生長在生殖器官附近皮膚和粘膜上的人類尋常疣、尖銳濕疣以及生長在粘膜上的乳頭狀瘤。 HPV是一種具有種屬特異性的嗜上皮病毒，屬雙鏈閉環(huán)的小DNA病毒，約8kb.,人T細(xì)胞白血病病毒（HTLV）——人類T淋巴細(xì)胞白血病人類嗜

23、T細(xì)胞病毒(HTLV)，是20世紀(jì)70年代后期發(fā)現(xiàn)的第一個人類逆轉(zhuǎn)錄病毒，有Ⅰ型(HTLV-Ⅰ)和Ⅱ型(HTLV-Ⅱ)之分，分別是引起T細(xì)胞白血病和毛細(xì)胞白血病(屬B細(xì)胞惡性增殖、呈慢性過程的特殊類型白血病)的病原體。屬逆轉(zhuǎn)錄病毒科的RNA腫瘤病毒亞科。HTLV-Ⅰ可通過輸血、注射或性接觸等途徑傳播，也可經(jīng)胎盤、產(chǎn)道或哺乳等垂直傳播。,腫瘤啟動因子（tumor initiator）: 引起細(xì)胞DNA改變即改變細(xì)胞遺

24、 傳狀況的一些因子。腫瘤促進(jìn)因子（tumor promoters）：本身并非誘變劑，但能促進(jìn)腫瘤發(fā)生和發(fā)展的過程。不同腫瘤因子可選擇性地加速某種腫瘤的發(fā)生。如：佛波酯類物質(zhì)（phorbol ester）,具有激活蛋白激酶C作用。波佛酯是抗菌素的一種，是指從青霉菌培養(yǎng)液中提制的分子中含有青霉烷、能破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁并在細(xì)菌細(xì)

25、胞的繁殖期起殺菌作用的一類抗生素。十四烷酸和佛波醇形成的酯。能激活導(dǎo)致細(xì)胞增殖或分化的信號通路而具有促進(jìn)細(xì)胞癌變的作用。蛋白激酶C(PKC) 是重要的細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)因子之一,作為腫瘤促進(jìn)子佛波酯(phorbol ester) 受體,在細(xì)胞的增殖調(diào)控、惡性轉(zhuǎn)化以及癌變過程中起重要作用。在佛波酯類物質(zhì)促癌變過程中,PKC 處在激活狀態(tài),說明PKC 活性的異常升高與某些癌癥的發(fā)生與轉(zhuǎn)移密切相關(guān),因此PKC 可以作為抑制腫瘤生長和

26、轉(zhuǎn)移的作用靶點(diǎn)。,（4）遺傳因素,A.對致癌物的敏感性不同 例如:抽煙 低致癌性芳香烴——— 高致癌性芳香烴 芳香烴羥化酶（AHH） AHH 升高——— 敏感性增加 B.許多腫瘤如視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤、結(jié)腸癌、乳腺癌等與遺傳有關(guān)。,（5）防御體系的減退,A. 抗氧化體系 氧化劑—— 自由基、 過氧化氫。 抗氧

27、化物質(zhì)——外源性抗氧化劑 ：VE, VC 內(nèi)源性抗氧化劑—— GSH 抗氧化酶類—— SOD B. DNA 修復(fù)機(jī)制 —光修復(fù)、切除修復(fù)、重組修復(fù)、SOS修復(fù)等 C. 免疫功能減退 免疫功能減退/免疫抑制——腫瘤發(fā)生增加。 機(jī)體存在免疫監(jiān)視作用。機(jī)體主要通過細(xì)胞免疫殺傷腫瘤 細(xì)胞. 主要的免疫效應(yīng)細(xì)胞有： 細(xì)胞毒T細(xì)胞（CTL)、 NK細(xì)胞 、 巨

28、噬細(xì)胞等。,（6）其他,食物: 動物實(shí)驗(yàn) 激素： 雄激素和雌激素等 總之： 致癌因素 防御功能的減退 DNA突變 基因變異的積累 正常細(xì)胞,,,參與細(xì)胞生長,分化,凋亡的基因發(fā)生突變,癌細(xì)胞,9.1.2 癌細(xì)胞和細(xì)胞轉(zhuǎn)

29、化,（1）癌細(xì)胞的主要特點(diǎn) A.永生性：細(xì)胞生長與分裂失控，成為“不死”的永生細(xì)胞 B. 侵潤性：惡性腫瘤 C. 轉(zhuǎn)移性：細(xì)胞失去貼壁生長的能力,細(xì)胞間黏著性降低 D.產(chǎn)生腫瘤特異抗原：端粒酶表達(dá)高、纖連蛋白減少E.染色體畸變 F.代謝改變,（2）細(xì)胞轉(zhuǎn)化 細(xì)胞轉(zhuǎn)化至少分為兩個階段; （NIH/ 3T3細(xì)胞:鼠成纖維細(xì)胞 ） 正常細(xì)胞 永生化細(xì)胞

30、 癌細(xì)胞 （具有永生化，無致癌作用）細(xì)胞轉(zhuǎn)化：細(xì)胞發(fā)生遺傳性改變而導(dǎo)致細(xì)胞永生化的轉(zhuǎn)變方式,由限定性細(xì)胞系轉(zhuǎn)變成連續(xù)性傳代細(xì)胞系,獲得了永生化。只是遺傳特性、生長特性、生物學(xué)性狀改變,但無致瘤性。,,,（3）克隆進(jìn)展學(xué)說 第一個癌細(xì)胞的產(chǎn)生是由于基因突變積累的結(jié)果， 癌組織中的所有癌細(xì)胞是由第一個癌細(xì)胞克隆而來。,正常細(xì)胞,癌細(xì)胞,9.1.3 腫瘤發(fā)生的多階段過程： 3個階段,（1

31、）啟動/激發(fā)階段：致癌物致DNA突變，細(xì)胞增殖 （2）促癌階段：表型正常，而DNA已發(fā)生改變，在腫瘤啟動因子和腫瘤促進(jìn)因子的協(xié)同作用下，基因進(jìn)一步突變，細(xì)胞過度增殖，第一個癌細(xì)胞產(chǎn)生 。（3）轉(zhuǎn)化階段：抑癌基因等突變惡性程度增加，與轉(zhuǎn)移相關(guān)基因的參與，癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移性增加。是細(xì)胞癌變的終末階段，癌變細(xì)胞進(jìn)入自主分裂增生狀態(tài)，癌變病灶浸潤、轉(zhuǎn)移。如：人的結(jié)腸癌,9.1.4 癌基因（Oncogene）,1. 癌基因（Oncoge

32、ne [??nk??d?i:n]）一類與腫瘤發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)的基因，在體外可促進(jìn)細(xì)胞轉(zhuǎn)化，在體內(nèi)可誘導(dǎo)腫瘤的發(fā)生，其蛋白產(chǎn)物可促進(jìn)細(xì)胞的增殖。病毒癌基因和細(xì)胞癌基因,A.病毒癌基因（virus oncogene, v-onc） 首先在病毒中發(fā)現(xiàn)：1911 年Rous 發(fā)現(xiàn)雞肉瘤無細(xì)胞濾液能誘發(fā)雞新的肉瘤。Rous 肉瘤病毒（Rous Sarcoma Virus, RSV），第一個癌基因 src 的發(fā)現(xiàn)。肉瘤

33、病毒基因組是單鏈RNA，6~9kb?；蚪M結(jié)構(gòu)見圖。 目前發(fā)現(xiàn)的病毒癌基因有30多種，而且認(rèn)為他們最初來自 細(xì)胞癌基因。,逆轉(zhuǎn)錄病毒：1970年Temin和Baltimore在RSV和MLV發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶（reverse transcriptase, RT)，1975年獲得諾貝爾獎。,逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組結(jié)構(gòu)簡圖 ? 正常的非轉(zhuǎn)化病毒 LTR gag (pro) pol env

34、 LTR 長末端重復(fù)序列 ? 變異的轉(zhuǎn)化病毒 LTR gag (pro) pol env src,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,外膜糖蛋白SU和跨膜蛋白TM,基質(zhì)蛋白，衣殼蛋白，核酸結(jié)合蛋白,逆轉(zhuǎn)錄

35、酶和整合酶,蛋白酶,病毒癌基因,Src基因表達(dá)p60src蛋白，使多個靶蛋白磷酸化,,[?mju?rain] 鼠科的， [lu:?ki:mi:?]白血病,哈維,B 細(xì)胞癌基因（cellular oncogene, c-onc）：100多種 通過分子雜交和細(xì)胞轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)等技術(shù)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞癌基因。目前發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞癌基因有100多種，其中部分在病毒中存在。 C 原癌基因（proto－oncogene） （1）概念：

36、 正常細(xì)胞中存在癌基因，在正常情況下它們不具有致癌作用，但在一定條件下被激活后可變成具有致癌作用的癌基因。原癌基因是與細(xì)胞增殖相關(guān)的正?；?，在正常情況下這些基因處于靜止或低表達(dá)狀態(tài)，不但無害，而且對細(xì)胞的發(fā)育、生長和分化起重要的調(diào)節(jié)作用。只有當(dāng)原癌基因發(fā)生結(jié)構(gòu)改變或過度表達(dá)時(shí)，才有可能導(dǎo)致細(xì)胞癌變。,控制細(xì)胞生長的7類蛋白質(zhì),生長因子 生長因子受體 細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子 核轉(zhuǎn)錄因子 參與DNA修復(fù)的蛋白或酶 細(xì)胞周期調(diào)控因子

37、凋亡和抗凋亡蛋白,2.原癌基因的特點(diǎn),廣泛存在于自然界在進(jìn)化上高度保守 是調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、發(fā)育和分化的重要蛋白質(zhì) 在結(jié)構(gòu)上與病毒癌基因相近正常情況下表達(dá)水平很低在一定條件下可被激活成癌基因,原癌基因表達(dá)的特點(diǎn)： A 正常細(xì)胞中原癌基因的表達(dá)水平一般較低，而且是受生長調(diào)節(jié)的，其表達(dá)主要有三個特點(diǎn)： ①具有分化階段特異性； ②細(xì)胞類型特異性； ③細(xì)胞周期特異性。 B 腫瘤細(xì)胞中原癌基因的表達(dá)有2個比較普

38、遍和突出的特點(diǎn)： ①一些原癌基因具有高水平的表達(dá)，呈過度表達(dá)。 ②原癌基因的表達(dá)程度和次序發(fā)生紊亂，不再具有細(xì)胞周期特異性。,3.原癌基因的激活,原癌基因 癌基因（基因結(jié)構(gòu)改變/過度表達(dá)） （物、化、生物學(xué)因素） 活性持續(xù)異常 細(xì)胞惡性增殖，癌變。 原癌基因激活的主要機(jī)制： 1. 點(diǎn)突變 2．

39、啟動子/增強(qiáng)子的插入 3. 染色體易位 4. 基因擴(kuò)增 5 DNA的去甲基化 結(jié)果：出現(xiàn)新的表達(dá)產(chǎn)物 出現(xiàn)過量的正常表達(dá)產(chǎn)物 出現(xiàn)異常、截短的表達(dá)產(chǎn)物,激活,,A. 點(diǎn)突變（point mutation）,單個堿基的改變 一個密碼子的改變 一個氨基酸的改變，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變異，功能異常。 首先在Ras癌基因中發(fā)現(xiàn)，10％的腫瘤和50％的結(jié)腸癌都有R

40、as基因的點(diǎn)突變。Ras癌基因的點(diǎn)突變常發(fā)生在第12、13和61位密碼子中。 例如 人膀胱癌細(xì)胞中c-H-Ras的點(diǎn)突變： 12 12 GCC ———— GTC 甘氨酸 纈氨酸 Ras蛋白是一種很重要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白，點(diǎn)突變后使其可以持續(xù)地傳遞生長信號，導(dǎo)致細(xì)胞惡性生長和癌變。,,,B．啟動子/增強(qiáng)子的

41、插入（Insertion of promoter/enhancer）,逆轉(zhuǎn)錄病毒DNA整合插入到宿主細(xì)胞DNA后，其LTR中的啟動子 /增強(qiáng)子可激活附近的原癌基因使之過表達(dá)。,C. 染色體易位（translocation of chromosome）,是染色體的一部分因斷裂脫離，并與其它染色體聯(lián)結(jié)的重排過程。 在腫瘤細(xì)胞中常發(fā)現(xiàn)染色體斷裂和染色體易位。染色體易位是一個染色體的一部分與另一個染色體發(fā)生交換———原癌基因的位置改變——

42、—過表達(dá)/基因融合 1. Burkitt’s淋巴瘤細(xì)胞中8號染色體和14號染色體的易位使癌基因c-myc過表達(dá)。 2. 慢性粒細(xì)胞白血病細(xì)胞中9號染色體和22號染色體的易位使c-abl與bcr基因融合，產(chǎn)生具有致癌活性的融合蛋白——P210蛋白。,D.基因擴(kuò)增 （gene amplification）,原癌基因是單拷貝基因，可通過特殊的復(fù)制方式增加基因的拷貝數(shù)幾十至幾百倍。從而使基因的表達(dá)增加幾十至幾百倍，基因擴(kuò)增后可形成雙微體或

43、均染區(qū)。 雙微體（DMS）和均染區(qū)（HSR）在腫瘤細(xì)胞中出現(xiàn)的頻率比正常細(xì)胞高1000倍。 基因擴(kuò)增可作為腫瘤預(yù)后和分期的指標(biāo)。 例如， 乳腺癌細(xì)胞中原癌基因HER/NEU的擴(kuò)增。,D．基因擴(kuò)增 在某些造血系統(tǒng)惡性腫瘤中，癌基因擴(kuò)增是一個極常見的特征，如前髓細(xì)胞性白血病細(xì)胞系和這類病人的白血病細(xì)胞中，c-myc擴(kuò)增8~32倍。 癌基因擴(kuò)增的染色體結(jié)構(gòu)主要有： ①雙微體（double minutes D

44、MS），無著絲粒，成對分布于細(xì)胞中的微小染色體；②整合到線性染色體DNA內(nèi)形成均勻染色區(qū)(homogenously stained region，HSR)；在具有DMS或HSR的直腸癌患者中c-myc mRNA含量是正常人的30倍。,,Page last modified on August 21, 1998For comments contact Webmaster,基因擴(kuò)增,E. DNA的去甲基化（demethylation

45、 of DNA）,致癌物質(zhì)的作用下，使原癌基因的甲基化程度降低而導(dǎo)致腫瘤發(fā)生，這是因?yàn)橹掳┪镔|(zhì)降低甲基化酶的活性。 DNA的甲基化主要發(fā)生在GC富集區(qū)中的C上，許多基因的啟動子中含有一個GC島，其甲基化程度愈高，基因表達(dá)水平愈低，反之，甲基化程度愈低，基因表達(dá)水平愈高。 在許多腫瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)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 CGCGCGCGCG

46、CG,,-G-mC-G-mC- -mC-G-mC-G-,,,基因,GC島,+1,4.癌基因蛋白產(chǎn)物的作用及癌基因的分類,癌細(xì)胞最大的特點(diǎn)是無限增殖，癌基因的蛋白產(chǎn)物的主要作用是促進(jìn)細(xì)胞的增殖和癌變。 生長信號的傳遞過程是： GF GF-R 信號轉(zhuǎn)遞蛋白 轉(zhuǎn)錄因子 基因表達(dá) 細(xì)胞增殖。 癌基因蛋白產(chǎn)物是以上過程的重要組成成分。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

47、,,,,GF,GFR,Ras,Raf-1,絲/蘇氨酸蛋白激酶,細(xì)胞核,基因,,生長信號的傳遞,轉(zhuǎn)錄因子,癌基因表達(dá)產(chǎn)物的特點(diǎn),* 與細(xì)胞原癌基因正常表達(dá)產(chǎn)物相似，產(chǎn)生相同或相似、但卻更強(qiáng)的效應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化； * 某些重要的調(diào)控元件缺失，其作用不受正常調(diào)控系統(tǒng)的控制； * 發(fā)揮作用不依賴于生長因子或其他信號分子。,A.生長因子(growth factor, GF) 類癌基因,生長因子—— 多肽，通過與其受體結(jié)合后促進(jìn)細(xì)胞分裂增殖

48、， 如 EGF、FGF、PDGF、NGF IGF-1 等。 原癌基因 int-2、hpt、fgf ～ FGF SIS ～ PDGF 有致癌能力～無致癌能力 如：SIS 蛋白產(chǎn)物P28與PDGF

49、的B鏈高度同源，SIS蛋白可識別結(jié)合PDGF-R,產(chǎn)生與PDGF相同的生物學(xué)效應(yīng)，促 進(jìn)細(xì)胞分裂增殖。sis基因過表達(dá)可使生長刺激信號加強(qiáng)或作用延長，導(dǎo)致細(xì)胞的惡性增殖和癌變。,B. 生長因子受體（GF-R）類癌基因,GF-R 是跨膜蛋白，有3部分構(gòu)成，一些癌基因產(chǎn)物與GF-R同源。 胞外區(qū)-----GF結(jié)合部位 跨膜區(qū) 胞內(nèi)區(qū)-----具有酪氨酸蛋白

50、激酶活性 例如：表皮生長因子（EGF）與其受體（EGFR）結(jié)合后，EGFR構(gòu)象改變并二聚體化，胞內(nèi)酪氨酸蛋白激酶活性激活----向下游傳遞生長信號。 c-erb B 癌基因的蛋白產(chǎn)物（P65)與EGF-R同源，但缺乏胞外區(qū)，不能結(jié)合EGF，可自動形成二聚體———具有持續(xù)的酪氨酸蛋白激酶活性，持續(xù)轉(zhuǎn)遞生長信號———細(xì)胞惡性生長和癌變。 c-erb B在鱗狀上皮細(xì)胞癌和乳腺癌中過表達(dá)，與這些癌癥的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)，而且c-erbB表

51、達(dá)愈高，預(yù)后愈差。,,,Ras基因的變異與腫瘤發(fā)生的關(guān)系 Ras基因激活的主要方式是點(diǎn)突變。Ras是一種很重要的原癌基因，10％的腫瘤和50％的結(jié)腸癌都有Ras 基因的點(diǎn)突變。正常的Ras蛋白參與生長信號的傳遞，基因突變后使其失去GTPase的活性，可以持續(xù)地傳遞生長信號，導(dǎo)致細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化。,（1）G蛋白類癌基因—— Ras 家族 a 小分子蛋白，包括: K-ras, N-ras, H-ras 等。 b 可結(jié)合GT

52、P/GDP，具有GTPase 活性。 c 具有兩種形式 Ras-GTP ——Ras-GDP 活性形式 非活性形式 d 在信號傳遞中起樞紐作用，從受體型TPK接收信號。,C、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白類癌基因,C、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白類癌基因,（2）非受體型-TPK類，如 src、 abl、fes等 作用：與GF-R結(jié)合，接受生長信號，使下游分子磷酸化，傳遞生長信號。 （3）絲氨酸/蘇氨酸

53、PK類癌基因，包括：raf，PKC，mos，pim-1等： 處于Ras下游，通過使下游底物蛋白的磷酸化傳遞信號。,D. 轉(zhuǎn)錄因子類癌基因,? 包括：c-myc、 c-myb、 c-fos、 c-jun 等，是生長信號傳遞途徑的終末分子。 ? 作用：調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的核內(nèi)蛋白，與基因上游的調(diào)節(jié)元件結(jié)合后調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。 ? 特點(diǎn)： a 其mRNA和蛋白質(zhì)的半衰期很短 b 以同源/異源二聚體的形式構(gòu)成轉(zhuǎn)錄因子

54、 c 含有DNA結(jié)合域 例如 c-jun和c-fos可形成轉(zhuǎn)錄因子AP-1,癌基因myc家族包括：v-myc，c-myc, N-myc, L-myc C-myc 蛋白可構(gòu)成轉(zhuǎn)錄因子，其同源二聚體(myc_myc)可與max/ mab 形成異源二聚體myc-max, myc-mab)都是轉(zhuǎn)錄因子。它們與基因上游的調(diào)控元件結(jié)合后可激活下游基因的轉(zhuǎn)錄。 該基因的激活方式：染色體易位導(dǎo)致過表達(dá)

55、 啟動子或增強(qiáng)子插入導(dǎo)致過表達(dá) 癌基因C-myc 一般在生長因子存在情況下可促進(jìn)細(xì)胞生長增殖， 在無生長因子情況下可促進(jìn)細(xì)胞凋亡。 C-myc基因的激活與淋巴瘤，神經(jīng)母細(xì)胞瘤，膠質(zhì)瘤，小細(xì)胞肺癌和乳腺癌等有關(guān)。,此外，該類癌基因表達(dá)產(chǎn)物還包括： 細(xì)胞周期蛋白及細(xì)胞凋亡調(diào)節(jié)

56、蛋白等,,,,,,1. 抑癌基因的概念,抑癌基因（antioncogene/tumor suppressor gene） 一類與癌基因作用相反的基因，在體外抑制細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，在體內(nèi)抑制腫瘤的發(fā)生。由于其存在和表達(dá)而抑制細(xì)胞的癌變。 原癌基因是促進(jìn)細(xì)胞分裂增殖的正調(diào)控信號，抑癌基因是抑制細(xì)胞增殖的負(fù)調(diào)控信號，正常情況下它們處于平衡狀態(tài)。當(dāng)原癌基因激活或抑癌基因失活，或兩者同時(shí)發(fā)生時(shí)都可造成平衡失調(diào)，導(dǎo)致細(xì)胞惡性增殖

57、，引起癌變。,9.1.5 抑癌基因,原癌基因與抑癌基因生物學(xué)性質(zhì)差異： A．功能：抑癌基因在細(xì)胞生長中起負(fù)調(diào)節(jié)作用，抑制增殖、促進(jìn)分化成熟與衰老，或引導(dǎo)多余細(xì)胞進(jìn)入程序性細(xì)胞死亡(PCD)，原癌基因的作用則相反． B．遺傳方式：原癌基因是顯性的，激活后即參與促進(jìn)細(xì)胞增殖和癌變過程，而抑癌基因?yàn)殡[性，只有發(fā)生純合失活時(shí)才失去抑癌功能． C．突變的細(xì)胞類型：抑癌基因突變不僅可發(fā)生在體細(xì)胞中，也可發(fā)生在生殖系(germ 1in

58、e)細(xì)胞中，并通過其遺傳突變，而原癌基因只在體細(xì)胞中產(chǎn)生突變。,抑癌基因的產(chǎn)物主要包括： ① 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，如Rb、p53， ② 負(fù)調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子，如WT， ③ 周期蛋白依賴性激酶抑制因子（CKI），如p15、 p16、p21， ④信號通路的抑制因子，如rasGTP酶活化蛋白（NF- 1）， ⑤ DNA修復(fù)因子，如BRCA1、BRCA2， ⑥ 磷脂酶，如PTEN， ⑦ 細(xì)胞粘附分子，如DCC,2. 抑癌基因的主要作用：,(1

59、) 抑制細(xì)胞分裂增殖。 (2) 誘導(dǎo)細(xì)胞分化、衰老或調(diào)亡（apoptosis）。 (3) 與癌蛋白結(jié)合抑制其對細(xì)胞的轉(zhuǎn)化作用。 (4) 維持基因組DNA的完整性。 如何鑒定一個抑癌基因？ a. 該基因在正常細(xì)胞中正常表達(dá)。 b. 在腫瘤細(xì)胞中該基因結(jié)構(gòu)改變且功能喪失。 c. 把該基因正常的野生型DNA導(dǎo)入腫瘤細(xì)胞可 逆轉(zhuǎn)細(xì)胞惡性表型。,,3. Rb 基因（R

60、etinoblastoma---視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤易感基因）在嬰幼兒眼病中，是性質(zhì)最嚴(yán)重、危害性最大的一種惡性腫瘤，發(fā)生于視網(wǎng)膜核層，具有家族遺傳傾向，多發(fā)生于5歲以下，可單眼、雙眼先后或同時(shí)罹患，本病易發(fā)生顱內(nèi)及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，常危及患兒生命，因此早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷及早期治療是提高治愈率、降低死亡率的關(guān)鍵。http://v.ku6.com/show/_vafRt-Eh3B01UpQ.html,（1）細(xì)胞周期調(diào)控簡介,細(xì)胞周期主要受3類蛋白的

61、調(diào)節(jié) A. 周期蛋白依賴性蛋白激酶（cyclin dependent kinase, cdk） 作用：通過使其他蛋白質(zhì)磷酸化驅(qū)動細(xì)胞周期進(jìn)程 cdk受周期蛋白的正調(diào)控，受cdk抑制蛋白（cdi）的負(fù)調(diào)控,B. 周期蛋白（cyclin） 作用： 是CDK的正調(diào)控蛋白，不同的周期蛋白（cyclin A,B,C,D,E,F,G,H等）與不同的CDK結(jié)合可調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的不同階段。 G1

62、 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：與不同的CDK結(jié)合后抑制CDK活性。 ? 細(xì)胞要進(jìn)行分裂增殖必須經(jīng)過兩個關(guān)卡： G1 S

63、 G2 M ? 其中最重要的是： P16 G1 S D-CDK4/6,,,,,,,⊕,-,（2）Rb 的生理作用,?Rb基因是視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤的致病基因，位于13q14。 Rb蛋白——P107 和P110等。

64、 兩種形式：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與轉(zhuǎn)錄因子E2F結(jié)合，抑制E2F活性，使細(xì)胞停留在G1期。 B．Rb 磷酸化 磷酸化的Rb釋放E2F 促進(jìn)DNA的合成 細(xì)胞分裂增殖。E2F 是很強(qiáng)的轉(zhuǎn)錄因子，可促進(jìn)許多參與S期的酶和蛋白質(zhì)如DNA聚合酶、胸苷激酶、二氫葉酸還原酶等的表達(dá)，增強(qiáng)DNA的復(fù)制，促進(jìn)細(xì)胞通過G1/S控

65、制點(diǎn),,,,,C. 病毒癌蛋白（SV40 大T抗原，腺病毒EIA和人乳頭瘤病毒E7等）和Rb結(jié)合，釋放E2F，從而促進(jìn)細(xì)胞的分裂增殖和轉(zhuǎn)化。 D. Rb基因的突變失活（點(diǎn)突變，缺失或GC島的高甲基化等）使之失去結(jié)合E2F和抑制細(xì)胞增殖的能力。 E. 生長因子如EGF、PDGF和癌基因c-myc等都可促進(jìn)cyclinD1的表達(dá)和D1-CDK4/6的形成，從而促進(jìn)細(xì)胞的分裂增殖。 F．CDK抑制蛋白P16是抑癌基因

66、P16可競爭性地與CDK4/6結(jié)合，抑制CDK4/6的活性，從而抑制細(xì)胞從G1→S過渡，使細(xì)胞停留在G1期。 SV40(Simian vacuolating virus 40 or Simian virus 40 ): 5.2kb，環(huán)形雙鏈的DNA, 5個基因（大T抗原，小t抗原，vp1,vp2,vp3）,致瘤病毒, 增強(qiáng)子首先發(fā)現(xiàn)于SV40基因組內(nèi) ……,,,,,P,,Rb,E2F,,D-CDK 4/6,E2F,E2F,磷酸化的R

67、b,EGF, PDGF c—myc等,Cyclin--D,,,,,病毒癌蛋白與Rb結(jié)合,,,參與S期DNA合成的 蛋白質(zhì)基因的表達(dá),細(xì)胞的過度增殖 和癌變,,,,Rb 基因的突變,,,P16,,,,突變的Rb蛋白,,4、P53 基因 P53是最重要抑癌基因，絕大多數(shù)腫瘤的發(fā)生都與P53基因的突變失活有關(guān)。,（1）野生型P53蛋白的結(jié)構(gòu),? 基因 17q13.1 11個外顯子和10個內(nèi)含子組成

68、 ? 蛋白質(zhì) 293 aa 53 KD (53,000 D) 含有3個功能區(qū) NH2---------------------------------------------------COOH 轉(zhuǎn)錄激活區(qū) DNA結(jié)合區(qū) 寡聚區(qū) 結(jié)合： 結(jié)合： 結(jié)合： 癌蛋白MDM-2 SV40 T抗原