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1、分子肿瘤学癌 基 因 与 抑 癌 基 因 Oncogene and tumor suppressor gene一、癌基因 概念：癌基因（oncogene）是一类被激活的基 因，能促进恶性表型的形成，而激活意味 着原癌基因（proto-oncogene)的表达在质 和量上的改变。（一）病毒癌基因 virus oncogene 病毒癌基因（virus oncogene,v-onc）：肿瘤病毒(大多数是逆转录病毒)中存在 的能使靶细胞发生恶性转化的基因称为v- onc。1、RNA肿瘤病毒与癌基因 最初是在Rous肉瘤病毒（Rous Sarcoma Virus,RSV,为一种逆转录病毒）中发现的，第一
2、 个病毒癌基因被称为v-rsc,该序列在病毒基因组 中不编码病毒的结构成分，对病毒的复制也无作 用。 病毒癌基因来源于细胞癌基因：急性逆转录 病毒在感染宿主的的过程中把宿主细胞原癌基因 的mRNA整合到病毒基因组内，经过某些修饰改 变成了病毒基因组的一部分，并具有致癌性。 许多逆转录病毒具有v-onc，是引起动物肿 瘤的常见原因，但在人类很少引起肿瘤。 某些逆转录病毒不具有v-onc，但它的调节 序列（LTRs)调节临近的宿主基因。例如 Mouse mammary tumour virus (MMTV) 可上调宿主生长因子基因表达。调节和 启动转录LTR gag pol env src LTR
3、长末端 重复序列病毒癌基因正常的病毒基因产生病毒 核心蛋白产生逆转录 酶和整合酶产生病毒 外膜蛋白pp60酪氨酸激酶病毒基因组结构2、DNA肿瘤病毒与癌基因 某些DNA病毒也具有致瘤性，如SV40、乳头 状瘤病毒等，但未能在正常细胞基因组中 找到同源序列的原癌基因 DNA病毒与逆转录病毒的区别在于前者能自 主复制，而不需整合入宿主的染色体内 DNA病毒能够通过自己的蛋白产物结合并失 活宿主蛋白发挥作用，P53蛋白、pRb是主 要靶蛋白（二）细胞癌基因和原癌基因 v-onc与正常组织中的某些基因序列高 度同源，将正常组织中的这些基因称为原 癌基因（proto-oncogene)或细胞癌基因（ c
4、ellular oncogene,c-onc）原癌基因的产 物具有促进正常细胞生长、增殖、分化和 发育的功能。原癌基因激活后称为癌基因 （oncogene） ，可导致细胞癌变。癌基因 的名称一般用3个斜体小写字母表示，如 myc、ras、src等。1、病毒癌基因与细胞癌基因的 比较 病毒癌基因在两端通常有序列的丢失 病毒癌基因无内含子，细胞癌基因通常有 内含子或插入序列 病毒癌基因常会出现碱基取代或碱基缺失 二者的同源序列有一定程度的差异，功能 上也有差异2、细胞癌基因的特点:1、广泛存在于生物界中；2、基因序列高度保守；3、它的作用通过其产物蛋白质来体现；4、被激活后，可形成癌性的细胞转化基
5、因。3、癌基因家族 oncogene family按其表达蛋白的功能分为：sis家族 - 生长因子类 src家族 - 生长因子受体/酪氨酸蛋白激酶类ras家族 - GTP结合蛋白类myc家族-核内DNA结合蛋白类myb家族-核内转录因子类目前认为广义的“癌基因”应当是：凡能编码生长因子、生长因子受体、细胞内生长信息传递分子，及与生长有关的转录调节因子的基因均应归属癌基因的范畴。4、癌基因表达产物在细胞增殖信号转导中的 作用癌基因编码产物对细胞增殖有调控作用，其 编码的产物主要是： （1）生长因子类：如 int-2编码成纤维细胞生 长因子（TGF）；sis编码PDGF类似物；c-sis产物 与P
6、DGF同源性达87%，与PDGF受体结合，影响细胞 的生长、分裂、分化。当此类原癌基因异常表达 时，产生许多与生长因子相似的产物，使信号转 导系统失调，导致细胞增生和出现永生化（2）受体类：许多膜受体都是癌基因编 码产物 跨膜生长因子受体的蛋白酪氨酸激酶 ：如erb-B（表皮细胞生长因子受体） ；fms（巨噬细胞集落刺激因子受体） 等 可溶性蛋白酪氨酸激酶受体 如 met ， trk 非蛋白激酶受体 如 erb-A （甲状腺 激素受体）；mas （血管紧张素受体 ）（）低分子量蛋白如H-ras ，k-ras等，表达产物是低 分子量蛋白，参与细胞增殖信号的转导 （）胞内蛋白激酶与膜蛋白结合的蛋白
7、酪氨酸激酶：如 abl及src族（使底物酶蛋白酪氨酸残基磷 酸化后以活性形式结合于膜内侧，这一变 化同细胞的无限生长有关）胞浆丝氨酸苏氨酸蛋白激酶：如 cot，mos等（5）胞浆调节蛋白：如crk （6）核内转录因子：如c-myc ，l-myc等 。编码产物为反式作用因子，们于核内 ，可与某些特定的DNA结合，影响复制 、转录，从而影响细胞的增殖、分化和 凋亡（三）原癌基因活化的机制1、逆转录病毒激活原癌基因插入激活或插入致突变转导激活2、人类原癌基因的激活点突变基因易位（重排）基因扩增外基因机制1、逆转录病毒激活原癌基因有两个学说： 插入激活或插入致突变LTRs等结构具有启动子或增强子作用，
8、 插入到原癌基因附近，可使其激活，如将 Moloney 肉瘤病毒的LTR融合到c-mos,则使 其具有转化培养细胞的能力。 转导激活逆转录病毒与细胞基因组重组，将原癌基 因整合入病毒基因组中，使c-onc转变为v-onc 而具有转化活性。如v-abl基因是 c-abl的N末 端被病毒gag基因取代的产物，从而c-abl被激 活2、人类原癌基因的激活 点突变（point mutation) 因重排（gene rearrangement) 基因扩增（gene amplification) 外基因机制（epigenetic)二、 抑癌基因 tumor suppressor gene （一）、抑癌基因
9、的基本概念 又称抗癌基因（anti-oncogene），是指存在于正 常细胞内的一大类可抑制细胞生长并具有潜在抑 癌作用的基因。当该类基因发生突变其功能减弱 时可引起细胞恶性转化导致肿瘤的发生 抑癌基因表达产物：主要包括跨膜受体，胞质调 节因子，结构蛋白，转录因子，转录调节因子， 细胞周期因子，DNA损伤修复因子等（二）、常见的抑癌基因三、癌基因、抑癌基因与肿瘤发生（一）癌基因恶性激活的机制1、原癌基因点突变：（point mutation)一般是指原癌基因单碱基替换（single base substitution),但也可以是碱基插入（base insertion)、碱基缺失(base d
10、eletion)，ras基 因的点突变最常见。如正常细胞H-ras与肿瘤细胞 的H-ras基因仅有一个碱基不同（GCCGTC，甘 缬），导致功能改变 2、原癌基因获得外源启动子 ： 往往由于逆录病毒 的强启动子插入原癌基因的上游所致 如ALV引起 的淋巴瘤细胞中，c-myc的表达增加上百倍3、原癌基因甲基化程度降低而激活，属于外基 因机制（epigenetic) DNA分子甲基化有稳定双螺旋结构，阻抑转录 的作用。如结肠腺癌和小细胞肺癌中，c-ras 基因比邻近正常组织中甲基化明显降低，导致 原癌基因激活 4、基因扩增（gene amplification)原癌基因以某种不适当的方式被复制，拷
11、贝增 多，过度表达。采用细胞内微注射法证实，正 常p21ras在高浓度时具有转化活性。如HL60细胞株中c-myc有大量扩增5、基因重排（gene rearrangement)使原癌 基因激活如慢性粒细胞白血病的 Ph染色体为 t（9；22），使c-abl从9号染色体易位到22 号染色体上的bcr基因旁，组成融合基因，表 达bcr-abl融合蛋白，该产物有较高的蛋白 酪氨酸激酶活性。 如Buekitt 淋巴瘤的8q24 与14q32的易位使c-myc与IgH重排蛋白酪氨酸 激酶活性。9 22ablbcr922 phbcr/abl图11-4-2 Ph染色体及融合基因模式图 t(9;22)(q34
12、;q11)（二）癌基因激活与肿瘤的发生1、肿瘤发生学说：多阶段假说 正常细胞中含有多种 原癌基因，当受到某些理化因素，生物 因素等致癌因子作用后，经过启动阶段 （initiating stage）、促癌阶段（ promoting stage）、演进阶段（ progressing stage）最终转变成癌细 胞（1）Initiating Stage： 细胞受癌 性启动因子作用，DNA发生改变，成 为癌前细胞，但表型正常。各种干细 胞及处于分裂增殖中的细胞对启动因 子更敏感 （2）Promoting Stage： 在启动因子 和促癌因子的协同作用下，细胞出现 恶性。 启动因子：低剂量，一次接触，本
13、身有 致癌性 促癌因子：需启动因子作用的基础，本 身无致癌性，多次反复作用 （3）Progressing Stage：为细胞恶变的 巩固阶段。已经发生恶变的细胞中的少 数细胞自主分裂增殖，形成新的小病灶 ，成为进一步浸润、转移的基础2、某些癌基因激活与肿瘤发生（1）ras基因变异与肿瘤发生：P21与 GTP持续结合，促进细胞生长作用 （2） myc基因变异与肿瘤发生：t（8 ；14）使myc基因与免疫球蛋白重链 基因融合而导致高表达 （3） neu基因变异与肿瘤发生：点突 变使其获得转化活性，常作为治癌药 物的靶点（4） bcl2基因变异与肿瘤发生：t（14； 18）使bcl2基因高表达，导致
14、细胞程序 化死亡失效 （5） mdm2基因变异与肿瘤发生：高表达 可使抑癌基因如P53，RB失活，引发恶性 肿瘤（三）抑癌基因失活与肿瘤发生1、 Rb基因：功能失活负调控作用丧失 细胞生长失控肿瘤发生调节形式：磷酸化和脱磷酸突变形式：主要缺失和碱基突变 2 、p53基因：防止受损细胞进入细胞周期调节形式：G1/G2期检测点突变形式：点突变，缺失，移码，重 排3 p16基因：P16（与cyclin D竞争）与 Cdk4结合，特异抑制Cdk4活性调接形式：调节细胞周期，抑制肿瘤细 胞生长突变形式：缺失为主，且多为纯合缺失（四）、 肿瘤发生中的多基因协同作用 肿瘤发生的多基因协同假说：细胞的癌变是多
15、步骤，多重打击的复杂过程 。在肿瘤发生发展的各个阶段，至少需要两个 或两个以上的不同的癌相关基因异常激活或失 活，才有可能引起癌变。 多基因的协同规律：核内癌基因易与胞浆癌基因发生协同作用 （前者使细胞永生，后者改变细胞形态，降低 对生长因子和贴壁的要求）。如myc与ras协同 致癌 癌基因的激活与抑癌基因的失活协同致癌（五）癌基因、抑癌基因与肿瘤干细胞发病 机制学说肿瘤是在具有无限增殖和自我更新潜能的很少 一部分细胞的驱动下发生的，这一部分恶性转化 的靶细胞即是肿瘤干细胞（cancer stem cell） 。白血病干细胞最重要的特性是具有自我更新能 力，也即具有通过非对称性分裂生成一个白血
16、病 干细胞和一个分化的白血病细胞的能力。癌基因、抑癌基因参与了肿瘤干细胞的转化研究LSCs的基因表达特征，了解LSCs与正 常HSC在基因表达谱有何差别。用cDNA微矩阵 研究白血病原代细胞中的 CD34 CD38 细胞群 体，发现AML1, AF4和EWS等基因过表达，并发 现两种抑癌基因IRF-1 (interferon regulatory factor-1) 和DAPK (death associated protein kinase) 的表达上调， 而在正常的CD34 CD38 细胞群体中并不出现 。 CML-CP时，bcr-abl, bcl-2和Jun B的升高使 HSCs的增殖和生存潜能提高，但此时并不阻滞分化， 因而HSCs仍能正常分化成各系列的成熟细胞。在CML- BC
