专题癌基因抑癌因

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1、癌基因与抑癌基因研究 进展 最新统计资料显示，中国每年癌症新发 病例为220万人，因癌症死亡人数为160万人。 近20年来，中国每4-5个死亡者中就有一个死 于癌症，居死亡原因之首。 第一节 肿瘤的发生机制 一、肿瘤细胞的基本生物学特征 （一）肿瘤细胞增殖失控 （二）肿瘤细胞分化障碍 （三）肿瘤细胞凋亡受阻 二、癌基因 是指存在于致癌病毒、动物和人体中可引起 细胞癌变的基因。 （一）病毒癌基因 virus oncogene（v-onc） 1968年 Duesberg 等首次发现Rous 肉瘤病毒基因 组编码 酪氨酸蛋白激酶 基因，证实它在细胞转化中 起关键作用，来自病毒，因而被命名为病毒癌基因

2、 1、RNA肿瘤病毒（逆转录病毒） （1）RNA肿瘤病毒的分类 根据感染宿主后肿瘤发生快慢分类： 1、急性转化病毒 Rouse Sarcoma Virus（Rouse肉瘤病毒） 潜伏期短（数周）、可以使培养的细胞癌变。 2、慢性转化病毒 Avian Leukosis Virus（禽白血病病毒 ） 潜伏期长、不能使培养细胞发生癌变。 RNA肿瘤病毒是通过激活细胞的 原癌基因来起作用的。 （2）机制 逆转录病毒与细胞癌基因活化 RNA病毒 原癌基因结构异常 癌变 随机插入 protein1 protein2 LTRgagpolenvLTR Virus DNA Virus protein LTR g

3、agLTR V-onc Transforming Virus DNA Virus protein 逆转录病毒和携带细胞基因序列病毒基因组比较 2、DNA肿瘤病毒 如SV40、HPV、EB、乙肝病毒等 其引起细胞恶性转化的机理可能在于： 存在于细胞中部分整合的或整个的DNA病毒引起细胞的癌基因 功能紊乱 DNA病毒表达癌基因样蛋白产物 DNA病毒蛋白产物与某些细胞癌基因蛋白产物之间相互作用。 （二）细胞癌基因（又称原癌基因） 原癌基因（oncogene）是细胞内与细胞增殖相关的 基因，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上 高度保守。当原癌基因的结构或调控区发生变异，基 因产物增多或活性增强时

4、，使细胞过度增殖，从而形 成肿瘤。 （三）原癌基因的分类 生长因子:如sis 生长因子受体:如fms、erbB 蛋白激酶及其它信号转导组分 : 如src、ras、raf 细胞周期蛋白:如bcl-1 细胞凋亡调控因子:如bcl-2 转录因子:如myc、fos、jun 按原癌基因的结构、产物的功能、所在的位置分为下列几类： 一些原癌基因的功能 原癌基因功能相关肿瘤 sis生长因子Erwing网瘤 erb-B受体酪氨酸激酶，EGF受体星形细胞瘤、乳腺癌、卵巢癌、 肺癌、胃癌、唾腺癌 fms受体酪氨酸激酶，CSF-1 受体髓性白血病 rasG-蛋白肺癌、结肠癌、膀胱癌、直肠癌 src非受体酪氨酸激酶鲁

5、斯氏肉瘤 Abl-1非受体酪氨酸激酶慢性髓性白血病 rafMAPKKK，丝氨酸/苏氨酸激酶腮腺肿瘤 vav信号转导连接蛋白白血病 myc转录因子 Burkitt 淋巴瘤、肺癌、早幼粒 白血病 myb转录因子结肠癌 fos转录因子骨肉瘤 jun转录因子 erb-A转录因子急性非淋巴细胞白血病 bcl-1cyclinD1B细胞淋巴瘤 （四）原癌基因的活化机制 1. 1. 基因重排基因重排 2. 2. 基因扩增基因扩增 3. 3. 点突变点突变 4. 4. 其它调控的异常其它调控的异常 1、基因重排 (1) 插入具有高活性的启动子或增强子，使 原癌基因持久、过量地表达 (2) 负调控区的失活或丢失

6、(1)插入具有高活性的启动子或增强子 ， 使原癌基因持久、过量地表达 n插入的启动子或增强子来自细胞外（外源性） 如：鸡B淋巴细胞瘤由于ALV的LTR插入 c-myc 的旁 侧（5或3端），使c-myc过量表达 n插入的启动子或增强子来自细胞内（内源性） 如：内源性逆转录病毒的LTR n染色体易位是原癌基因DNA重排的典型例子 人B淋巴瘤中免疫球蛋白基因与c-myc的重排，使c-myc激活: nc-myc基因定位于8q24， n Ig 、Ig 、Ig 链的基因位点分别定位在14q32、 2p13和22q11 nc-myc易位到Ig位点的高活性转录区，从而组成一个高转 活性的重排基因，启动c-m

7、yc转录，使 c-myc表达增强， 促进细胞恶变，最后导致肿瘤的发生 (2) 负调控区的失活或丢失 n小鼠c-myc，c-fos，c-mos等原癌基因在旁侧顺序 具有抑制转录启动的负调控区 n人c-myc的负调控区在5端428-1188bp处，而在B 淋巴瘤中，该区有多点突变或部分丢失 n虽然这一结论还有待更多实验证实；但是，原癌基 因上游或下游旁侧顺序存在负调控区（并不是个别 现象），因而使原癌基因被激活的可能性大为减少 2、点突变 在 ras 基因族，在人体肿瘤中已从膀胱、小细胞肺癌 （Ha-ras，Kit-ras），胃（N-ras），乳腺（Ha-ras）等证 明在12或61号编码子出现点

8、突变所导致一个氨基酸的置换 突变（一个氨基酸置换）可使其编码产物蛋白p21的 GTPase 活性明显下降，从而影响p21的生物学活性 3、基因扩增 n基因扩增，可导致基因过量表达 n基因扩增一般被认为与恶性演进有关，未必是恶 性早期的改变 在人体肿瘤中，如： n人肝癌中出现 N-ras 重排及其基因扩增 n小细胞肺癌中 c-myc 及 L-myc 基因扩增与癌转 移可能有关 n神经母细胞瘤中 N-myc 基因扩增明显与病程发 展有关 4、其它调控的异常 n反式（Trans）调控系统 n转录后的调控异常 反式（Trans）调控系统 n已证明某些基因产物可影响其它基因的转录，如： n病毒HTLV-

9、，中TAT（LOR）区 nSV40中的某些片段 nRSV的gag区 n原癌基因很可能会接受其它基因（包括病毒的基因 产物）的控制或影响 n如： v-myc 进入细胞后，可关闭细胞本身c-myc的 表达，同时，c-myc激活后亦可使另一个正常表达 的 c-myc 等位基因关闭，提示：myc 产物或由myc 诱导产生的物质对c-myc的转录发生Trans的负控制 转录后的调控异常 n成纤维细胞经生长因子处理后，结果： nc-myc 的mRNA量增高 n转录水平并不改变 n说明：mRNA转录后加工或稳定性的改变 n基因的转录后调控：当前了解甚少，原癌基因的 转录后调控的异常了解的更少 ras 癌基因

10、家族 1982年活化的H-ras基因在人膀胱癌细胞系中首先被发现， ras基因在人类肿瘤发生发展中所起的作用引起了极大关注。 ras 基因家族中与人类肿瘤相关的特征性基因有： H-ras 定位于11号染色体 K-ras 定位于12号染色体 N-ras 定位于 1号染色体 作用： 参与细胞生长和分化的调控；参与多种肿瘤的形成与发展 举例 （一）ras家族的基因所共有的特征为： 1. 基因组中有5个外显子： 4个编码的外显子和1个5端非编码外显子 2. 3类ras基因被翻译成4种Ras蛋白：H-Ras、N-Ras、K-RasA和 K-RasB。除K-RasB(含189个氨基酸)外，其他Ras蛋白均

11、含有 188个氨基酸；分子量为21kD（p21蛋白）。 这些蛋白具有高度特异性和同源性，尤其在氨基酸序列的前 80个氨基酸残基中，几乎无种属间差别，具有高度保守性。 正常ras蛋白具有以下特点： p21（ras蛋白）位于细胞膜的内侧面，以软脂酸共价键形式固 定于脂质双层膜的内表面。 ras蛋白是一种信号传递蛋白，其功能 是调节细胞的分化增殖；正常情况下为与GDP结合的非活化状态， 与GTP结合后则变成活化状态。 ras蛋白的信号传递过程如下： 外源性增殖信号如表皮生长因子(EGF)结合细胞膜上的受体(her2) 受体胞膜内侧的酪氨酸残基发生磷酸化 结合于适配蛋白如 Grb2的SH2区 Grb2

12、分子的SH3区与SOS蛋白相合 SOS蛋白促进 p21与GDP分离然后与GTP结合而活化 活化的p21又激活下游的效 应子：如丝氨酸-苏氨酸激酶(raf-1)、磷酸肌醇3激酶(PI3K)、磷 酸脂酶C(PLC) 启动相应的效应链，从而导致细胞的增殖。 （二）ras基因异常与细胞恶性 转化 正常情况下Ras信号链只有短暂的活性： GTP酶激活蛋白(GAP)激活GTP酶，及时降解与p21结合的GTP； p21Ras自身也有低度GTP酶活性，能够降解与其结合的GTP； 从而Ras蛋白转变成与GDP结合的非活性状态。 ras蛋白信号通路出现异常导致细胞恶性 转化 (1)ras基因突变-最显著 大约30

13、的人类肿瘤中出现ras基因点突变，最常见是K-ras 的点突变(大约占85)，其次是N-ras(约15)，再次是H-ras (小于1)。 点突变的ras蛋白失去GTP酶活性，阻止GTP酶激活蛋白对ras 蛋白活性形式的水解，从而导致ras蛋白以活性结合形式存在。 在人类肿瘤中，几乎所有的ras蛋白活化是由编码子12、13和61 的突变所致。 (2) ras蛋白过表达 常见于乳腺癌、膀胱癌、基底细细胞癌、鳞状细胞癌、皮脂 腺癌、B细胞淋巴瘤，在乳腺癌、膀胱癌、鳞状细胞癌前驱病变 中也发现ras蛋白过表达。 (3)GTP酶激活蛋白缺失 在肿瘤内ras蛋白也可能由于GTP酶激活蛋白的缺失而活化。 最

14、典型的例子就是由NF1基因编码的神经纤维素的缺失，NF1基 因具有肿瘤抑制因子的所有特点。I型神经纤维瘤病的患者伴有 NF1基因的一个等位基因的缺失，而NF1基因的2个等位基因缺失 引起ras蛋白的持续活化从而导致恶性肿瘤的发生。 (4)生长因子受体的活化 ras蛋白信号通路经常由于生长因子受体酪氨酸激酶的过表 达而活化。最常见的例子是EGFR和ERBB2，在许多人类肿瘤包括 乳腺癌、卵巢癌和胃癌中ras信号通路由于EGFR和ERBB2的过表 达而活化。 (5)ras下游效应子的突变或扩增 在人类肿瘤特别是黑色素瘤(约70)和结肠癌(约15)中 BRAF经常由于突变而活化；在少部分卵巢肿瘤中磷

15、酸肌醇3激酶 通路由于P110基因的扩增而活化，同时在卵巢癌和乳腺癌中 ，磷酸肌醇3激酶通路由于PDK的下游靶标AKT2的扩增而活化； 而且在肿瘤组织中，磷酸肌醇3激酶通路的直接激活是由肿瘤抑 制基因PTEN的缺失所致。 （三）ras 基因与人类肿瘤 在所有人类肿瘤细胞的基因突变中，ras突变约占10。 其突变频率因肿瘤细胞类型而异：胰腺癌为75-90、结 肠癌为40-50、肺癌为30、急性白血病约为25。然而在 甲状腺肿瘤、皮肤癌、膀胱癌、子宫癌以及肝癌中却较少有ras 的突变。 突变ras基因的种类与某些肿病类型密切相关，即有优势激 活现象。如胰腺癌、结肠癌、肺癌等以K-ras突变为主，造

16、血系 统肿瘤多发现N-ras的突变，泌尿系肿瘤则以H-ras突变为主。 检测ras突变对了解肿瘤的发生发展，以及监测恶性肿瘤的 治疗效果具有重大意义。 三、抑癌基因（抗癌基因） 最早由A.Knudson Jr.提出 细胞内一类抑制肿瘤发生、生长的基因，最近又发展为指能对 抗癌基因作用的基因。 在生物体内与癌基因功能相抵抗，共同保持生物体内正负信号 相互作用的相对稳定。 肿瘤抑制基因的失活和癌基因的激活都是癌化过程的一部分。 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ras GTP酶活化蛋白（NF-1）、磷脂 酶（PTEN） DNA修复因子：如BRCA1、BRCA2 与发育和干细胞增殖相关的信号途径组分：如APC、Axin 抑癌基因分类 一些抑癌基因的功能 抑癌基因功能相关肿瘤 Rb转录调节因子RB、成骨肉瘤、胃癌、SCLC、乳癌、结肠癌 p53