《癌基因与抑癌基因研究进展教学幻灯片》由会员分享，可在线阅读，更多相关《癌基因与抑癌基因研究进展教学幻灯片（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
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,（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,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
2、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,LTR,gag,pol,env,LTR,Virus DNA,Virus protein,LTR,gag,LTR,V-onc,Transforming Virus DNA,Vi
3、rus 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，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
4、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,（四）原癌基因的活化机制,1. 基因重排 2. 基因扩增 3. 点突变 4. 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,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,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
5、LTR插入 c-myc 的旁侧（5或3端），使c-myc过量表达 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,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: c-myc基因定位于8q24， Ig 、Ig 、Ig 链的基因位点分别定位在14q32、2p13和22q11 c-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-myc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,小鼠c-myc，c-fos，c-mos等原癌基因在旁侧顺序具有抑
6、制转录启动的负调控区 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 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,基因扩增，可导致基因过量表达 基因
7、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： 人肝癌中出现 N-ras 重排及其基因扩增 小细胞肺癌中 c-myc 及 L-myc 基因扩增与癌转移可能有关 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,反式（Trans）调控系统 转录后的调控异常,反式（Trans）调控系统,已证明某些基因产物可影响其它基因的转录，如： 病毒HTLV-，中TAT（LOR）区 SV40中的某些片段 RSV的gag区 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 如： v-myc 进入细胞后，可关闭细胞本身c-myc的表达，同时，c-myc
8、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,成纤维细胞经生长因子处理后，结果： c-myc 的mRNA量增高 转录水平并不改变 说明：mRNA转录后加工或稳定性的改变 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
9、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
10、，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
11、。,（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
12、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
13、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，r
14、as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
15、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,确定抑癌基因在理论上需要满足的三个基本条件,1、在恶性肿瘤相应的正常组织该基因必须正常表达。 2、在恶性肿瘤中，该基因有功能失活或结构改变或
16、表 达缺陷。 3、将这种基因的野生型导入基因异常的肿瘤细胞中， 可部分或完全改变其恶性表现。,1、Rb基因（视网膜母细胞瘤基因） Rb（retinoblastoma gene）是第一个被克隆的抑癌基因。 1986年，美国的三个实验室分别独立的克隆了该基因。 Rb基因，全长约200kb，含27个外显子，26个内含子，外显子大小不同短的31bp，长的有19kb，转录的mRNA有4.7kb,编码928个氨基酸，分子量是105-110kD的核内磷酸化蛋白。 Rb具有DNA结合活性，表明其能够参与某些基因的调节。,（一）几种重要的抑癌基因,Rb基因的磷酸化状态是Rb基因调节细胞生长分化的主要形式。调节Rb功能最主要的磷酸化事件在G1和S期交界处。 磷酸化的Rb与细胞内蛋白结合形成复合物的能力丧失。 如，Rb在非磷酸化状态下可以与E2F结合，并抑制其活化基因表达的功能
