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1、第十四章第十四章 细胞增殖调控与癌细胞细胞增殖调控与癌细胞G1期检验点：酵母期检验点：酵母Start；动物细胞；动物细胞Restriction Point细胞增殖调控与癌细胞检验点（检验点（checkpoint）在细胞周期中，决定细胞周期能否继续向前在细胞周期中，决定细胞周期能否继续向前运转的某一特定时期，称为检验点。运转的某一特定时期，称为检验点。细胞周期检验点是细胞周期调控的一细胞周期检验点是细胞周期调控的一种机制种机制, 主要是确保周期每一时相事件主要是确保周期每一时相事件的有序、全部完成并与外界环境因素的有序、全部完成并与外界环境因素相联系相联系细胞增殖调控与癌细胞G1/S检验点检验点
2、 ：启动启动DNA的复制的复制S期检验点：期检验点：检验检验DNA复制是否完毕复制是否完毕 G2/M检验点：检验点：能否开始分裂能否开始分裂中中-后期检验点：后期检验点：纺锤体组装的检验纺锤体组装的检验细胞周期中的主要的检验点细胞周期中的主要的检验点细胞增殖调控与癌细胞1、MPF的发现及其作用的发现及其作用 成成 熟熟 促促 进进 因因 子子 (maturation promoting factor， MPF） , 又又 称称 有有 丝丝 分分 裂裂 因因 子子(Mitosis-promoting factor), 早早期期称称为为M期期促促进进因因子子(M-phase promoting f
3、actor, MPF)，是指是指M期细胞中存在的促进细胞分裂的因子期细胞中存在的促进细胞分裂的因子细胞增殖调控与癌细胞1970年，年，Johnson and Rao将同化的不同细胞周期的细胞诱导融合将同化的不同细胞周期的细胞诱导融合 早熟染色体凝集（染色体超前凝集）早熟染色体凝集（染色体超前凝集）(Premature chromosome condensation,PCC)超前超前凝集染色体凝集染色体细胞增殖调控与癌细胞细胞增殖调控与癌细胞卵细胞细卵细胞细胞质移植胞质移植实验实验细胞增殖调控与癌细胞2、MPF与与 CDK激酶激酶 (周期蛋白依赖性蛋白激酶周期蛋白依赖性蛋白激酶)(1) MPF的
4、构成的构成1988年，年， Maller实验室实验室的的Lohka将非洲爪蟾的将非洲爪蟾的MPF纯化纯化。由两个不同的亚基组成的异质二聚体由两个不同的亚基组成的异质二聚体: p32和和p45(非洲非洲爪蟾爪蟾)，使蛋白质底物磷酸化。使蛋白质底物磷酸化。1983年年 Tim Hunt发发现现海海胆胆的的卵卵裂裂过过程程中中两两种种蛋蛋白白质质的的含含量量随随细细胞胞周周期期振振荡荡，命命名名为为周周期期蛋蛋白白(cyclin A和和B)。后后来来发发现现各各类类动动物物来来源源的的细细胞胞周周期期蛋蛋白白mRNA均均能诱导蛙卵的成熟。能诱导蛙卵的成熟。细胞增殖调控与癌细胞细胞增殖调控与癌细胞MP
5、F：cyclin-Cdk周期蛋白称为调节亚周期蛋白称为调节亚基基催化亚基从催化亚基从ATP上转上转移磷酸到丝氨酸和苏移磷酸到丝氨酸和苏氨酸残基上氨酸残基上细胞增殖调控与癌细胞催化亚基催化亚基是丝氨酸是丝氨酸/苏氨酸型蛋白激酶苏氨酸型蛋白激酶其活性有赖于周期蛋白，故该蛋白称为其活性有赖于周期蛋白，故该蛋白称为周期蛋白周期蛋白依赖性激酶依赖性激酶(cyclin-dependent protein kinases,Cdks);调节亚基调节亚基：周期蛋白：周期蛋白(cyclin)细胞增殖调控与癌细胞1960s Leland Hartwell,1970s Paul Nurse 分别以分别以芽殖芽殖酵母酵
6、母和和裂殖酵母裂殖酵母为实验材料，利用温度敏感突变株，为实验材料，利用温度敏感突变株，发现许多与细胞分裂有关的基因发现许多与细胞分裂有关的基因(cell division cycle gene, cdc基因基因)。 裂裂殖殖酵酵母母cdc2、芽芽殖殖酵酵母母cdc28突突变变型型在在限限制制温温度度下下无法分裂；无法分裂； cdc2和和cdc28都都编码一个编码一个34KD的蛋白激酶的蛋白激酶，促进细胞，促进细胞周期的进行。周期的进行。MPF=p34cdc2(p34cdc28)+ p56cdc13 (cyclinB) weel和和cdc25分别表现为抑制和促进分别表现为抑制和促进CDC2的活性
7、。的活性。 wee1突变型则提早分裂，突变型则提早分裂，cdc25突变型细胞体积增大突变型细胞体积增大而不分裂而不分裂；细胞增殖调控与癌细胞Cdc 25 & Wee1 mutant细胞增殖调控与癌细胞Leland H. Hartwell R. Timothy (Tim) Hunt Sir Paul M. Nurse2001年年10月月8日美国人日美国人Leland Hartwell、英国人、英国人Paul Nurse、Timothy Hunt因对细胞周期调控机理的研究而因对细胞周期调控机理的研究而获诺贝尔生理医学奖。获诺贝尔生理医学奖。细胞增殖调控与癌细胞CDK的活性调节及多样性的活性调节及多
8、样性Cdc2与细胞周期蛋白结合才具有激酶的活性，故名与细胞周期蛋白结合才具有激酶的活性，故名细胞周期蛋白依赖性激酶细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase，CDK)。CDK1（哺乳动物中的一种）可将特定蛋白磷酸化，（哺乳动物中的一种）可将特定蛋白磷酸化，促进细胞周期运行，又称作细胞周期引擎。促进细胞周期运行，又称作细胞周期引擎。 如将核纤层蛋白磷酸化导致核纤层解体、核膜消失；如将核纤层蛋白磷酸化导致核纤层解体、核膜消失； 将将H1磷酸化导致染色体的凝缩等。磷酸化导致染色体的凝缩等。细胞增殖调控与癌细胞在动物中已知在动物中已知7种种CDK。均含有一段相似的。均含有一
9、段相似的CDK激酶结构域激酶结构域，这一区域有一段保守序，这一区域有一段保守序列，即列，即PSTAIRE，与周期蛋白的结合有关，与周期蛋白的结合有关,且其活性被周期蛋白调控。且其活性被周期蛋白调控。细胞内存在多种因子参与细胞内存在多种因子参与CDK激酶活性的调节。激酶活性的调节。含有影响含有影响CDK激酶活性的位点，如激酶活性的位点，如CKI(CDKI) 的结合位点的结合位点其活性受其活性受CKI调节调节细胞增殖调控与癌细胞细胞增殖调控与癌细胞(2)不同类型的不同类型的CDK/cyclin复合物及其参与的细胞周期调控复合物及其参与的细胞周期调控 细胞增殖调控与癌细胞CDK inhibitor,
10、 CDKI对细胞周期起负调控作用对细胞周期起负调控作用，分为：，分为： Ink4(Inhibitor of cdk 4): P16ink4a, P15ink4b, P18ink4c, P19ink4d。 P16ink4a特异性抑制特异性抑制cdk4cyclin D1, cdk6cyclin D1。 Cip/Kip (cyclin inhibition protein1) (Kinase inhibition protein) ：P21cip1/WAF1 , P27kip1、P57kip2，抑制大多数抑制大多数CDK的激酶活性。的激酶活性。P21cip1/WAF1对对G1期期CDK起抑制作用，还
11、能与起抑制作用，还能与DNA 聚合酶聚合酶 的辅助因子的辅助因子PCNA （ proliferating cell nuclear或或antigen）结合，）结合，直接抑制直接抑制DNA的合成。的合成。细胞增殖调控与癌细胞Cdk活性可因抑制性磷酸化而活性可因抑制性磷酸化而受到抑制，并被抑制蛋白抑制受到抑制，并被抑制蛋白抑制P27Cdk抑制蛋白抑制蛋白(CKIs)细胞增殖调控与癌细胞Cdk与不同的周期蛋白与不同的周期蛋白结合，引发不同的细胞结合，引发不同的细胞周期事件周期事件.Cdk活性因周期蛋白降活性因周期蛋白降解而终止解而终止.细胞周期控系统简图细胞周期控系统简图 cyclin-CDK激酶复
12、合物具有多样性激酶复合物具有多样性细胞增殖调控与癌细胞3、细胞周期、细胞周期蛋白蛋白(cyclin)的作用的作用(1)结构特点结构特点(2)作用：激活作用：激活CDK，引导，引导CDK作用于不同底物。作用于不同底物。(3) 已知已知30余种余种，在脊椎动物中为，在脊椎动物中为A1-2、B1-3 、C、D1-3、E1-2、F、G、H等。等。(4)酵母：酵母：Cln1,Cln2,Cln3,Clb1Clb6(5)分为分为4类：类：G1型、型、G1/S型、型、S型、型、M型。型。(6)G1期期: C, D, E; M期期: A, B细胞增殖调控与癌细胞含有周期蛋白框：含有周期蛋白框：介导与不同介导与不
13、同CDK结合结合含有破坏框：含有破坏框：将泛素（遍在蛋白）连接到破坏框上将泛素（遍在蛋白）连接到破坏框上细胞增殖调控与癌细胞细胞增殖调控与癌细胞细胞增殖调控与癌细胞cell cycle regulation细胞增殖调控与癌细胞4、细胞周期运转调控、细胞周期运转调控（1）G2/M期转化与期转化与CDK1激酶的关键性调控作用激酶的关键性调控作用M期期CDK1（p34cdc2）的激活起始于分裂期的激活起始于分裂期cyclinB的积的积累。累。结合结合cyclin B的的CDK1被被Wee1/mik1激酶激酶将将Thr14和和Tyr15磷酸化而不具有活性，使磷酸化而不具有活性，使CDK1/cyclin
14、 B不断积累。不断积累。在在M期，期，Wee1/mik1激酶激酶的活性下降，在的活性下降，在蛋白水解磷酸酶蛋白水解磷酸酶cdc25c使使CDK1的的Thr14和和Tyr15去磷酸化，去除了去磷酸化，去除了CDK1活化的障碍。活化的障碍。CDK1的激活需要的激活需要Thr161的磷酸化，它是在的磷酸化，它是在CDK活化激活化激酶酶(CDK1 activating kinase CAK)的作用下完成的。的作用下完成的。细胞增殖调控与癌细胞CDK activating细胞增殖调控与癌细胞细胞增殖调控与癌细胞G2/M期转化与期转化与CDK1激酶的关键性调控作用激酶的关键性调控作用CDK1的调节与活化的
15、调节与活化; CAK=CDK1-Activiting Kinase细胞增殖调控与癌细胞细胞增殖调控与癌细胞（2）M期周期蛋白与细胞分裂中期向后期转换期周期蛋白与细胞分裂中期向后期转换在中期当在中期当MPF活性达到最高时，激活活性达到最高时，激活后期促进因子复合体后期促进因子复合体 (Anaphase Promoting Complex，APC)将泛素连接在将泛素连接在cyclinB上，上，cyclinB被蛋白酶体被蛋白酶体(proteasome)降解，完降解，完成一个细胞周期。成一个细胞周期。分裂期周期蛋白分裂期周期蛋白N端有一段序列与其降解有关，称端有一段序列与其降解有关，称降解盒降解盒(d
16、estruction box)。泛素泛素由由76个氨基酸组成，高度保守。共价结合泛素的蛋白质个氨基酸组成，高度保守。共价结合泛素的蛋白质能被蛋白酶体识别和降解，这是细胞内短寿命蛋白和一些异能被蛋白酶体识别和降解，这是细胞内短寿命蛋白和一些异常蛋白降解的普遍途径。常蛋白降解的普遍途径。26S蛋白酶体蛋白酶体是一个大型的蛋白酶，可将泛素化的蛋白质分解是一个大型的蛋白酶，可将泛素化的蛋白质分解成短肽。成短肽。细胞增殖调控与癌细胞APC活性调节：两类活性调节：两类正调控因子：正调控因子：cdc20/Fizzy, cdh1/Fzy等等负调控因子：负调控因子：Emi1, Emi2, Mad2, BubR1
17、等等APC种类：种类：15种，如种，如cdc16, cdc23, cdc27和和BimE等等细胞增殖调控与癌细胞 泛泛素素与与周周期期蛋蛋白白的的降降解解：多多聚聚泛泛素素化化作作用用(polyubiquitination)泛素活化酶泛素活化酶(ubiquitin-activating enzyme, E1) 泛素结合酶泛素结合酶(ubiquitin-conjugating enzyme, E2) 泛素连接酶泛素连接酶(ubiquitin ligase, E3) 细胞增殖调控与癌细胞APC的活性调节控制周期蛋白的活性调节控制周期蛋白B的降解的降解当当MPF的的活活性性在在有有丝丝分分裂裂中中期
18、期达达到到最最高高峰峰时时, 它它被被CDK所激活，即所激活，即APC磷酸化后被激活；磷酸化后被激活；接接着着发发生生周周期期蛋蛋白白B遍遍在在蛋蛋白白多多聚聚化化, 引引起起周周期期蛋蛋白白B的降解；的降解；由由于于周周期期蛋蛋白白B是是MPF的的一一个个必必需需亚亚基基, 它它的的降降解解势势必必导致导致MPF的失活；的失活；在在G1期期的的后后期期,APC失失活活,使使得得周周期期蛋蛋白白B的的浓浓度度升升高高,同同时提高时提高MPF的活性的活性, 以便进入下一个有丝分裂期。以便进入下一个有丝分裂期。细胞增殖调控与癌细胞细胞增殖调控与癌细胞（3）G1/S期转化与期转化与G1期周期蛋白依赖
19、性期周期蛋白依赖性CDKG1期，在生长因子的刺激下，期，在生长因子的刺激下，cyclin D表达，并与表达，并与CDK4、CDK6结合，使下游的蛋白质如结合，使下游的蛋白质如Rb蛋白（成视网膜细胞瘤蛋蛋白（成视网膜细胞瘤蛋白）白）磷酸化而失活，释放出磷酸化而失活，释放出转录因子转录因子E2F，促进许多基因的，促进许多基因的转录，如编码转录，如编码cyclinE、A和和CDK1的基因。的基因。在在G1-S期，期，cyclinE与与CDK2结合，促进细胞进由结合，促进细胞进由G1期向期向S期期转化，并转化，并直接参与中心体复制与调控直接参与中心体复制与调控。TGF抑制抑制cyclinE-CDK2的
20、活性使细胞抑制在的活性使细胞抑制在G1期。期。CyclinE的抗体的抗体能使细胞能使细胞停滞于停滞于G1期。期。CDK2催化催化p107磷酸化，释放磷酸化，释放E2F。在在S期，期，cyclinA与与CDK2结合为结合为S期的主要激酶，期的主要激酶，参与参与DNA复复制，制，使使复制因子复制因子RF-A磷酸化而活性增强。磷酸化而活性增强。细胞增殖调控与癌细胞细胞增殖调控与癌细胞G1期周期蛋白降解通过期周期蛋白降解通过SCF（Skp-cullin-F-box protein）泛素化途径）泛素化途径实现。实现。G1期周期蛋白不含破坏框序列，而含期周期蛋白不含破坏框序列，而含PEST序列，序列，对对
21、G1期周期蛋白降解起促进作用。期周期蛋白降解起促进作用。参与复制的调控因子，如参与复制的调控因子，如p21, p27和和p57等通过泛素等通过泛素化途径降解。化途径降解。SCF具有具有E3泛素连接酶的功能，泛素连接酶的功能，由由Skp1, Cul1和和Rbx1三种亚基构成。三种亚基构成。SCF的底物特异性由的底物特异性由F-box蛋白决定。蛋白决定。细胞增殖调控与癌细胞细胞增殖调控与癌细胞细胞增殖调控与癌细胞DNA复制活动调控复制活动调控复制起始点识别复合物：复制起始点识别复合物：6个亚基，个亚基，ORC1-6cdc6 和和cdc45也是复制所必需的也是复制所必需的“DNA复制执照因子学说复制
22、执照因子学说”：存在于细胞质中，随：存在于细胞质中，随细胞分裂进行，细胞分裂进行，“执照执照”信号与减弱直到消失。信号与减弱直到消失。 DNA复制执照因子的本质为复制执照因子的本质为Mcm蛋白蛋白，分为，分为6种。种。细胞增殖调控与癌细胞细胞增殖调控与癌细胞（4） S/G2/M期转换与期转换与DNA复制检验点复制检验点包括包括S期内部检验点期内部检验点和和DNA复制检验点复制检验点。S期内部检验点期内部检验点通过通过染色体结构维持蛋白染色体结构维持蛋白SMC1磷酸化实现（磷酸化实现（ATM-MDC1-MRNC等中介物的等中介物的系列催化过种实现），或通过系列催化过种实现），或通过ATM/ATR
23、介导介导的的cdc25A磷酸酶磷酸酶过磷酸化而降解。过磷酸化而降解。复制检验点复制检验点由由ATR/CHK1激活实现。激活实现。 ATR/CHK1介导介导cdc25A降解，抑制降解，抑制cyclin E/A-CDK2通路。通路。细胞增殖调控与癌细胞细胞增殖调控与癌细胞vDNA damage checkpoint: Cell-cycle progression is blocked by DNA damage and p53How DNA damage arrests the cell cycle in G1.有两个这样的限制点有两个这样的限制点:1.一个在晚一个在晚G1期期: 阻止进入期阻止进
24、入期;2.一个在晚一个在晚G2期期: 阻止进入期阻止进入期;P53: 基因调控蛋白基因调控蛋白.DNA破坏通过间破坏通过间接机制激活接机制激活p53。 Mdm2 作为作为ubiquitin ligase起作用，起作用，导致导致p53用于蛋白酶体用于蛋白酶体（proteasomes）引发的降解）引发的降解. P53磷酸化降低了对磷酸化降低了对Mdm2的连接的连接.P21(CKI protein) 结合到结合到 G1/S-Cdk和和S-Cdk，抑制其活性，因而，抑制其活性，因而 阻断阻断了期进入期了期进入期.细胞增殖调控与癌细胞Current model for regulation of the
25、 eukaryotic cell cycle细胞增殖调控与癌细胞第二节第二节 癌细胞癌细胞 癌症是一种严重威胁人类生命安全的疾病。动物体癌症是一种严重威胁人类生命安全的疾病。动物体内细胞分裂调节失控而无限增殖的细胞称为肿瘤细胞内细胞分裂调节失控而无限增殖的细胞称为肿瘤细胞(tumor cell)。良性肿瘤：良性肿瘤：生长缓慢，与周围组织边界明显。生长缓慢，与周围组织边界明显。恶性肿瘤恶性肿瘤：癌症癌症(cancer)，生长快、具有迁移性。，生长快、具有迁移性。单一细胞癌变就会形成癌症。单一细胞癌变就会形成癌症。细胞增殖调控与癌细胞一癌细胞的基本特征一癌细胞的基本特征癌癌细细胞胞有有三三个个显显
26、著著的的基基本本特特征征即即：不不死死性性，迁迁移性和失去接触抑制。移性和失去接触抑制。不不死死性性，迁迁移移性性，失失去去接接触触抑抑制制，生生长长信信号号的的自自给给自自足足，对对程程序序性性细细胞胞死死亡亡的的逃逃逸逸，增增长长血血管管的的能能力力。最最新新研研究究表表明明，肿肿瘤瘤还还具具备备第第七七种种特特征征：肿瘤相关性炎症。：肿瘤相关性炎症。如如何何判判别别？癌癌细细胞胞还还有有许许多多不不同同于于正正常常细细胞胞的的形形态特征和生理、生化特征。态特征和生理、生化特征。细胞增殖调控与癌细胞1、癌细胞的形态特征、癌细胞的形态特征 癌细胞大小形态不一，癌细胞大小形态不一，通常比它的源
27、细胞体积要大，通常比它的源细胞体积要大，核质比显著高于正常细胞。核质比显著高于正常细胞。 出现巨核、双核或多核现象。核内染色体呈出现巨核、双核或多核现象。核内染色体呈非整倍非整倍态（态（aneuploidy），），某些染色体缺失，而有些染色某些染色体缺失，而有些染色体数目增加。体数目增加。线粒体表现为不同的线粒体表现为不同的多型性、肿胀、增生。多型性、肿胀、增生。 细胞骨架紊乱，细胞骨架紊乱，某些成分减少，骨架组装不正常。某些成分减少，骨架组装不正常。 细胞表面特征改变，产生细胞表面特征改变，产生肿瘤相关抗原（肿瘤相关抗原（tumor associated antigen） 细胞增殖调控与癌细
28、胞染色体非整倍性染色体非整倍性细胞增殖调控与癌细胞2、癌细胞的生理、生化特征、癌细胞的生理、生化特征1 1）细胞周期失控，生长和分裂失控；）细胞周期失控，生长和分裂失控；具有无限增殖能力，成为具有无限增殖能力，成为“永生永生”细胞。细胞。2 2）具有扩散性（迁移性）；）具有扩散性（迁移性）； 癌细胞的细胞间粘着性下降，具有侵润性和扩散癌细胞的细胞间粘着性下降，具有侵润性和扩散性，这是癌细胞区别于良性肿瘤细胞的主要特征。性，这是癌细胞区别于良性肿瘤细胞的主要特征。 在分化程度上癌细胞低于良性肿瘤细胞在分化程度上癌细胞低于良性肿瘤细胞( (一定程一定程度的去分化度的去分化) )，且失去了许多原组织
29、细胞的结构，且失去了许多原组织细胞的结构和功能。和功能。细胞增殖调控与癌细胞扩散性扩散性细胞增殖调控与癌细胞癌细胞的迁移癌细胞的迁移细胞增殖调控与癌细胞体外培体外培养的恶养的恶性转化性转化细胞细胞细胞增殖调控与癌细胞3）细胞间相互作用改变；）细胞间相互作用改变；识别改变；表达水解酶类；产生新的表面抗原。识别改变；表达水解酶类；产生新的表面抗原。4）表达谱改变或蛋白活性改变；）表达谱改变或蛋白活性改变； 往往有胚胎细胞蛋白表达，往往有胚胎细胞蛋白表达，胎儿甲种球蛋白（甲胎儿甲种球蛋白（甲胎蛋白）胎蛋白）是胎儿所特有的。但在肝癌细胞中表达，是胎儿所特有的。但在肝癌细胞中表达，因此可做肝癌早期检定的
30、标志特征。因此可做肝癌早期检定的标志特征。 端粒酶活性升高；端粒酶活性升高；纤连蛋白减少；纤连蛋白减少；蛋白质合成及分解代谢都增强，蛋白质合成及分解代谢都增强， 5）体外培养的恶性转化细胞特征；）体外培养的恶性转化细胞特征；细胞增殖调控与癌细胞体外培养的恶性转化细胞的特征体外培养的恶性转化细胞的特征恶恶性性转转化化细细胞胞同同癌癌细细胞胞一一样样具具有有无无限限增增殖殖的潜能；的潜能；在体外培养时贴壁性下降；在体外培养时贴壁性下降；失去接触抑制；失去接触抑制；培养时对血清依赖性降低；培养时对血清依赖性降低；当当将将恶恶性性转转化化细细胞胞注注入入易易感感动动物物体体内内，往往往会形成肿瘤。往会
31、形成肿瘤。细胞增殖调控与癌细胞细胞增殖调控与癌细胞二、癌基因与抑癌基因二、癌基因与抑癌基因肿瘤形成的肿瘤形成的内因内因涉及到两大类与细胞增殖相关的基因的突变：涉及到两大类与细胞增殖相关的基因的突变：促促进进细细胞胞增增殖殖相相关关基基因因突突变变：原原癌癌基基因因(proto-oncogene)突变突变形成形成癌基因癌基因(oncogene)抑抑制制细细胞胞增增殖殖相相关关基基因因突突变变：肿肿瘤瘤抑抑制制基基因因(tumor-suppressor gene)，抑癌基因，抑癌基因细细胞胞癌癌变变是是基基因因突突变变累累积积和和自自然然选选择择的的结结果果，所所以以患患者者多为年长者。多为年长者
32、。原癌基因与肿瘤抑制基因产物协调作用，避免细胞癌变原癌基因与肿瘤抑制基因产物协调作用，避免细胞癌变细胞增殖调控与癌细胞1、癌基因、癌基因( oncogenes)癌基因癌基因 oncogenes, onc ：可引起细胞癌变的基因，是调：可引起细胞癌变的基因，是调控细胞增殖、分裂和生长的正常基因（原癌基因）的突控细胞增殖、分裂和生长的正常基因（原癌基因）的突变形式。变形式。原癌基因原癌基因proto-oncogenes：细胞中调控细胞增殖、分裂：细胞中调控细胞增殖、分裂和生长的一类正常基因（促进因子），当其突变会促进和生长的一类正常基因（促进因子），当其突变会促进癌症的发生（即变成癌基因）。癌症的
33、发生（即变成癌基因）。癌基因按其来源可分为两类：癌基因按其来源可分为两类： 细胞癌基因细胞癌基因(原癌基因突变而来原癌基因突变而来): c-onc ; 病毒癌基因病毒癌基因(致肿瘤病毒中携带致肿瘤病毒中携带): v-onc 。细胞增殖调控与癌细胞研究历史研究历史早在早在1911年年Rous发现鸡肉瘤无细胞滤液能引起鸡产生新的肉瘤，发现鸡肉瘤无细胞滤液能引起鸡产生新的肉瘤，几十年后，他证实了病原体为劳氏肉瘤病毒（几十年后，他证实了病原体为劳氏肉瘤病毒（Rouss sarcoma virus, RSV），为此获得），为此获得1966年的年的诺贝尔奖诺贝尔奖（是年（是年Rous已已87岁）。岁）。1
34、970年年Temin 和和Batimore证实证实RSV是反转录病毒，获是反转录病毒，获1975年年诺诺贝尔奖贝尔奖。1970s H. Varmus和和J. M. Bishop发现发现RSV中的致瘤基因是中的致瘤基因是src，编码一种胞质酪氨酸激酶编码一种胞质酪氨酸激酶，参与细胞增殖相关的信号转导。参与细胞增殖相关的信号转导。用用src的的cDNA（complementary DNA）和其他）和其他基因组基因组DNA杂交，杂交，发现发现src的同源物普遍存在于动物细胞（如鸡、鸭、果蝇）。原的同源物普遍存在于动物细胞（如鸡、鸭、果蝇）。原来来src编码一种胞质酪氨酸激酶，参与细胞增殖相关的信号转
35、导，编码一种胞质酪氨酸激酶，参与细胞增殖相关的信号转导，是细胞的正常组分。是细胞的正常组分。细胞增殖调控与癌细胞原癌基因原癌基因的产物主要包括：的产物主要包括：生长因子生长因子，如，如sis；生长因子受体生长因子受体，如，如fms（受体酪氨酸激酶，（受体酪氨酸激酶，CSF-1 受体）、受体）、erbB（受体酪氨酸激酶，（受体酪氨酸激酶，EGF 受体）；受体）；信号转导组分信号转导组分，如，如src、ras、raf；细胞周期蛋白细胞周期蛋白，如，如cyclin D；细胞凋亡调控因子细胞凋亡调控因子，如，如bcl-2；转录因子转录因子，如，如myc、fos、jun。细胞增殖调控与癌细胞原癌原癌基因
36、基因编码编码蛋白蛋白细胞增殖调控与癌细胞原癌基因激活往往是原癌基因激活往往是显性突变显性突变两个等位基两个等位基因中的一个激活即会致肿瘤因中的一个激活即会致肿瘤。Ras oncogene: Retain bind GTPBcl-2 oncogene: Prevent apoptosis细胞增殖调控与癌细胞2、抑癌基因、抑癌基因(Tumor-suppressor genes)抑抑癌癌基基因因是是正正常常细细胞胞增增殖殖过过程程中中的的负负调调控控因因子子，其其产产物物抑抑制制细细胞胞增增殖殖；促促进进细细胞胞分分化化；和和抑抑制制细细胞胞迁移迁移。 通常发生于功能丧失性突变通常发生于功能丧失性突
37、变(隐性突变隐性突变) 细胞增殖调控与癌细胞抑癌基因失活往抑癌基因失活往往是隐性突变往是隐性突变两个等位基因两个等位基因都失活时才会致都失活时才会致肿瘤肿瘤细胞增殖调控与癌细胞细胞增殖调控与癌细胞抑癌基因的种类抑癌基因的种类转录调节因子转录调节因子（控制细胞周期或诱导细胞凋亡）：（控制细胞周期或诱导细胞凋亡）：如如Rb、p53。Rb基因突变导致视网膜母细胞瘤形成；基因突变导致视网膜母细胞瘤形成；P53基因突变将导致细胞癌变或凋亡。基因突变将导致细胞癌变或凋亡。负调控转录因子负调控转录因子：如：如WT；周期蛋白依赖性激酶抑制因子周期蛋白依赖性激酶抑制因子（CDKI），如），如p21； rasGT
38、P酶活化蛋白酶活化蛋白(GAP)：如：如NF-1； DNA修复因子修复因子：如：如BRCA1、BRCA2； 磷酸脂酶磷酸脂酶： 如如PTEN； 细胞粘附分子细胞粘附分子： 如如DCC。细胞增殖调控与癌细胞Rb基因突变导致视基因突变导致视网膜母细胞瘤形成网膜母细胞瘤形成Rb作用机理：作用机理：其产物成视网膜瘤蛋白其产物成视网膜瘤蛋白（pRb）是转录因子）是转录因子E2F的的抑制因子；抑制因子；G1期期CDK激活后将激活后将pRb磷酸化，从而解除它对磷酸化，从而解除它对E2F的抑制；的抑制；相关基因表达，细胞周相关基因表达，细胞周期由期由G1向向S期运转。期运转。细胞增殖调控与癌细胞Rb基因最早发
39、现的抑癌基因基因最早发现的抑癌基因细胞增殖调控与癌细胞P53基因突变将导致细胞癌变或凋亡基因突变将导致细胞癌变或凋亡p53作用机理：作用机理：p53基因产物（基因产物（p53蛋白）在蛋白）在G1期检查期检查DNA损伤；损伤；如有损伤，就暂停周期运转，待损伤如有损伤，就暂停周期运转，待损伤DNA修复后继续；修复后继续；如修复失败，如修复失败， P53蛋白引发细胞凋亡。蛋白引发细胞凋亡。细胞增殖调控与癌细胞细胞增殖调控与癌细胞细胞增殖调控与癌细胞三、致癌因素三、致癌因素肿瘤形成的外因肿瘤形成的外因1、生物性因素、生物性因素2、物理因素、物理因素3、化学致癌物、化学致癌物细胞增殖调控与癌细胞1、生物
40、性因素、生物性因素肿瘤病毒：肿瘤病毒：逆转录病毒逆转录病毒、乙型肝炎病毒乙型肝炎病毒（HBV）、人乳头瘤状病毒（）、人乳头瘤状病毒（HPV）等等 霉菌：目前已知有数十种霉菌毒素对动物有致霉菌：目前已知有数十种霉菌毒素对动物有致癌性。癌性。 如如黄曲霉毒素（黄曲霉毒素（aflatoxin）, 是一类杂环化合物，是一类杂环化合物，其中黄曲霉毒素其中黄曲霉毒素B1是已知最强的化学致癌物之是已知最强的化学致癌物之一，可引起肝癌。一，可引起肝癌。细胞增殖调控与癌细胞2、物理因素、物理因素电离辐射；电离辐射；紫外线，可引起细胞紫外线，可引起细胞DNA断裂、交联和染色体断裂、交联和染色体畸变，抑制皮肤的免疫
41、功能，诱发皮肤癌、基畸变，抑制皮肤的免疫功能，诱发皮肤癌、基底细胞癌和黑色素瘤。底细胞癌和黑色素瘤。细胞增殖调控与癌细胞3、化学致癌物、化学致癌物亚硝胺类亚硝胺类，能引起消化系统肿瘤；，能引起消化系统肿瘤；多环芳香烃类多环芳香烃类，如苯并芘。，如苯并芘。芳香胺类芳香胺类，如乙萘胺、诱发泌尿系统的癌症；，如乙萘胺、诱发泌尿系统的癌症；烷化剂类烷化剂类，如芥子气、环磷酰胺等；，如芥子气、环磷酰胺等；氨基偶氮类氨基偶氮类，如奶油黄，可引起肝癌；，如奶油黄，可引起肝癌；碱基类似物碱基类似物，如，如5-溴尿嘧啶、溴尿嘧啶、5-氟尿嘧啶；氟尿嘧啶；氯乙烯氯乙烯，与塑料工人的肝血管肉瘤有关。，与塑料工人的肝
42、血管肉瘤有关。元素，如铬、镍、砷。元素，如铬、镍、砷。细胞增殖调控与癌细胞细胞增殖调控与癌细胞细胞增殖调控与癌细胞四、肿瘤干细胞四、肿瘤干细胞判断依据判断依据肿瘤细胞异种移植实验肿瘤细胞异种移植实验需要一定数量需要一定数量化疗药物不能彻底杀死种肿细胞化疗药物不能彻底杀死种肿细胞实验证明实验证明1977年分离白血病年分离白血病肿瘤干细胞（肿瘤干细胞（Cancer stem cell）既具有干细胞既具有干细胞自我更新和无限增殖自我更新和无限增殖的特性，又的特性，又失失去分化能力和增殖失控制。去分化能力和增殖失控制。细胞增殖调控与癌细胞细胞增殖调控与癌细胞五、癌症能治疗吗？五、癌症能治疗吗？传统思路
43、是手术、放疗、化疗传统思路是手术、放疗、化疗癌症治疗新方案癌症治疗新方案 免疫治疗免疫治疗(Immunotherapy) 基因治疗基因治疗(Gene therapy) 抑制癌症促进蛋白的活性抑制癌症促进蛋白的活性 抑制肿瘤血管形成抑制肿瘤血管形成细胞增殖调控与癌细胞3. Inhibiting the formation of blood vesselsAngiogenesis:Cancer cells growth factors endothelial cells form new vessels细胞增殖调控与癌细胞Dr. Folkmans War: Angiogenesis and the
44、 struggle to defeat cancer细胞增殖调控与癌细胞 Remember, you are only an expert from things done in the past. There are no experts from things that will happen in the future. Dr. Folkman细胞增殖调控与癌细胞作 业1. 1. 细胞周期中有哪些主要检验点细胞周期中有哪些主要检验点, ,各起何作各起何作用用? ?2. 2. 举例说明举例说明CDKCDK激酶在细胞周期中是如何执激酶在细胞周期中是如何执行调节功能的行调节功能的? ?细胞增殖调控与癌细胞细胞增殖调控与癌细胞
