生物化學和分子生物學癌基因、腫瘤抑制基因和生長因子

1、生物化學和分子生物學癌基因、腫瘤抑制基因和生長因子據(jù)估計，大約有三分之一的人在生命的某一階段要遭遇癌癥。據(jù)估計，大約有三分之一的人在生命的某一階段要遭遇癌癥。 迄今發(fā)現(xiàn)的癌癥有迄今發(fā)現(xiàn)的癌癥有200多種，我國最為常見和危害性最嚴重的腫瘤為多種，我國最為常見和危害性最嚴重的腫瘤為肺癌、食管癌、胃癌、大腸癌、肝癌、乳腺癌、鼻咽癌、宮頸癌和淋巴肺癌、食管癌、胃癌、大腸癌、肝癌、乳腺癌、鼻咽癌、宮頸癌和淋巴瘤、白血病瘤、白血病。 根據(jù)衛(wèi)生部腫瘤防治辦公室提供的根據(jù)衛(wèi)生部腫瘤防治辦公室提供的2006年我國腫瘤發(fā)病率和十大年我國腫瘤發(fā)病率和十大惡性腫瘤發(fā)病率排序顯示，惡性腫瘤發(fā)病率排序顯示，肺癌、乳腺癌分

2、別位居男、女性惡肺癌、乳腺癌分別位居男、女性惡性腫瘤發(fā)病首位，男女惡性腫瘤死亡率最高的均為肺癌性腫瘤發(fā)病首位，男女惡性腫瘤死亡率最高的均為肺癌。引引 言言n腫瘤（腫瘤（tumortumor）是指細胞在）是指細胞在致癌因素致癌因素作用下，基因發(fā)生了改變，作用下，基因發(fā)生了改變，失去對其生長的正常調(diào)控，導致單克隆性異常增生而形成的失去對其生長的正常調(diào)控，導致單克隆性異常增生而形成的新生物。這種新生物常形成局部腫塊，因而得名。新生物。這種新生物常形成局部腫塊，因而得名。n根據(jù)腫瘤的生物學特性及其對機體的危害性的不同，腫瘤可分為根據(jù)腫瘤的生物學特性及其對機體的危害性的不同，腫瘤可分為良良性腫瘤和惡性腫

3、瘤性腫瘤和惡性腫瘤兩大類。兩大類。n良性腫瘤生長緩慢，與周圍組織界限清楚，不發(fā)生轉(zhuǎn)移，對人體健康危良性腫瘤生長緩慢，與周圍組織界限清楚，不發(fā)生轉(zhuǎn)移，對人體健康危害不大。害不大。n惡性腫瘤生長迅速，可轉(zhuǎn)移到身體其他部位，還會產(chǎn)生有害物惡性腫瘤生長迅速，可轉(zhuǎn)移到身體其他部位，還會產(chǎn)生有害物質(zhì)，破壞正常器官結(jié)構，使機體功能失調(diào)，威脅生命。質(zhì)，破壞正常器官結(jié)構，使機體功能失調(diào)，威脅生命。癌基因、抑癌基因與生長因子的關系癌基因、抑癌基因與生長因子的關系癌基因癌基因抑癌基因抑癌基因生長因子生長因子正調(diào)控正調(diào)控負調(diào)控負調(diào)控產(chǎn)物產(chǎn)物一、概念一、概念癌基因：細胞內(nèi)癌基因：細胞內(nèi)控制細胞生長和分化的基控制細胞生長

4、和分化的基因因，它的，它的結(jié)構異?；虮磉_異常結(jié)構異常或表達異常，可以引起細，可以引起細胞癌變。胞癌變。第一節(jié) 癌基因 (Oncogene)二、癌基因理論的確立二、癌基因理論的確立 Peyton Rous and Rous sarcoma virus1966年諾貝爾獎授獎儀式上年諾貝爾獎授獎儀式上 生理學或醫(yī)學獎評定委員生理學或醫(yī)學獎評定委員會委員會委員 G.克萊因教授致詞克萊因教授致詞 n那是那是1910年。那時剛剛了解，每個個體細胞都通過分裂而來自其他細胞；癌年。那時剛剛了解，每個個體細胞都通過分裂而來自其他細胞；癌細胞的分裂方式與正常細胞完全一樣，不同之處僅在于它們往往肆無忌憚地細胞的分裂

5、方式與正常細胞完全一樣，不同之處僅在于它們往往肆無忌憚地侵入正常的組織屏障。侵入正常的組織屏障。n那時也剛剛認清，某些傳染病是由一些小得在光學顯微鏡下看不見、并能通那時也剛剛認清，某些傳染病是由一些小得在光學顯微鏡下看不見、并能通過細菌通不過的超濾器的生物所引起。這些生物稱為過細菌通不過的超濾器的生物所引起。這些生物稱為濾過性濾過性“毒物毒物”或病毒或病毒。n就在那時和那時前后，現(xiàn)代生物學尚未建立，人們還不能設想看不見的病毒就在那時和那時前后，現(xiàn)代生物學尚未建立，人們還不能設想看不見的病毒與癌細胞的自行其是的生長之間會有什么關系。與癌細胞的自行其是的生長之間會有什么關系。n大約就在這個時候，洛

6、克菲勒研究所大約就在這個時候，洛克菲勒研究所30歲的研究人員勞斯進行了一些實驗，這些實驗歲的研究人員勞斯進行了一些實驗，這些實驗乍看起來有點生拉硬扯。他把一只母雞身上的惡性結(jié)締組織乍看起來有點生拉硬扯。他把一只母雞身上的惡性結(jié)締組織(肉瘤肉瘤)制成無細胞濾液，制成無細胞濾液，并把它接種入健康的雞體內(nèi)。并把它接種入健康的雞體內(nèi)。n結(jié)果是令人驚訝的，接受濾液的個體也患上了與上述母雞完全一樣的腫瘤。結(jié)果是令人驚訝的，接受濾液的個體也患上了與上述母雞完全一樣的腫瘤。（說（說明：？）明：？）n1932年，年，Shope發(fā)現(xiàn)，野生棉尾兔的皮膚腫瘤也可借助無細胞濾液傳播。發(fā)現(xiàn)，野生棉尾兔的皮膚腫瘤也可借助無

7、細胞濾液傳播。n把這些實驗聯(lián)系在一起，勞斯第一個想到正常細胞之變成癌細胞不一定是個突然的把這些實驗聯(lián)系在一起，勞斯第一個想到正常細胞之變成癌細胞不一定是個突然的過程；那些原來作為整體一部分的細胞可能通過若干步驟，逐漸變成獨立的自行其過程；那些原來作為整體一部分的細胞可能通過若干步驟，逐漸變成獨立的自行其是的癌細胞。是的癌細胞。n勞斯把這個過程稱為勞斯把這個過程稱為“腫瘤進展腫瘤進展”，在這個過程開始時，潛在的癌細胞處于，在這個過程開始時，潛在的癌細胞處于“休眠休眠”狀態(tài)。被化學因子、病毒或激素刺激喚醒之后，他們就采取一種更加狀態(tài)。被化學因子、病毒或激素刺激喚醒之后，他們就采取一種更加無法無天的

8、生活方式。無法無天的生活方式。n勞斯關于腫瘤進展的發(fā)現(xiàn)很快在許多實驗系統(tǒng)內(nèi)得到證實。勞斯關于腫瘤進展的發(fā)現(xiàn)很快在許多實驗系統(tǒng)內(nèi)得到證實。n另一方面，他的病毒理論則備受懷疑。一般認為，病毒病都具有傳染性，而癌癥不另一方面，他的病毒理論則備受懷疑。一般認為，病毒病都具有傳染性，而癌癥不能傳染；這種說法如此根深蒂固，所以人們往往把各種病毒原性腫瘤解釋為不可思能傳染；這種說法如此根深蒂固，所以人們往往把各種病毒原性腫瘤解釋為不可思議的例外。議的例外。 n到到1950年，情況有了迅速改變。由于微生物遺傳學的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)年，情況有了迅速改變。由于微生物遺傳學的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)某些病毒能將某些病毒能將自己的部分遺傳

9、物質(zhì)注入細胞內(nèi)自己的部分遺傳物質(zhì)注入細胞內(nèi)而不殺死細胞或抑制其增殖。這樣引入的病而不殺死細胞或抑制其增殖。這樣引入的病毒物質(zhì)可以毒物質(zhì)可以整合到受體細胞的基因整合到受體細胞的基因中，并且其行為就如同新的遺傳因素一樣，中，并且其行為就如同新的遺傳因素一樣，引起某些細胞特性的永久性改變。引起某些細胞特性的永久性改變。n重新估計了病毒概念之后，就有可能了解病毒怎么會將正常細胞循規(guī)蹈矩重新估計了病毒概念之后，就有可能了解病毒怎么會將正常細胞循規(guī)蹈矩的行為改變?yōu)樘匾娪诎┘毎膼盒栽錾５男袨楦淖優(yōu)樘匾娪诎┘毎膼盒栽錾?。nRous病毒是一種急轉(zhuǎn)化逆轉(zhuǎn)錄病毒病毒是一種急轉(zhuǎn)化逆轉(zhuǎn)錄病毒(acute tran

10、sforming retrovirus，RNA病毒病毒 )n追蹤研究逆轉(zhuǎn)錄病毒致癌的線索，追蹤研究逆轉(zhuǎn)錄病毒致癌的線索，Bishop等人于等人于1980年提出了癌基因假說。年提出了癌基因假說。n根據(jù)這一假說，引起根據(jù)這一假說，引起Rous雞肉瘤等的逆轉(zhuǎn)錄病毒的基因組中存在有致癌基因，即病毒雞肉瘤等的逆轉(zhuǎn)錄病毒的基因組中存在有致癌基因，即病毒癌基因，癌基因，v-onc。n該癌基因來源于正常細胞基因組中的部分序列，即逆轉(zhuǎn)錄病毒中的致癌基該癌基因來源于正常細胞基因組中的部分序列，即逆轉(zhuǎn)錄病毒中的致癌基因序列是在進化過程中從宿主細胞基因組中獲得的。因序列是在進化過程中從宿主細胞基因組中獲得的。 196

11、6年，87歲的勞斯獲得諾貝爾獎 Virus-like particles assembled in vitro with purified Rous sarcoma virus Gag protein反轉(zhuǎn)錄病毒顆粒結(jié)構 LTR gag pol env src LTR癌基因癌基因酪氨酸酪氨酸 激酶激酶* * 勞氏肉瘤病毒（勞氏肉瘤病毒（RSV, Rous sarcoma virus ） 基因組結(jié)構基因組結(jié)構圖圖 LTR (long terminal repeat) 序列是調(diào)節(jié)區(qū)，含有反轉(zhuǎn)錄病毒序列是調(diào)節(jié)區(qū)，含有反轉(zhuǎn)錄病毒DNA基因組表達所需要基因組表達所需要的全部調(diào)節(jié)元件的全部調(diào)節(jié)元件 ； 在勞

12、氏肉瘤病毒基因組中，在勞氏肉瘤病毒基因組中， src是額外的腫瘤式基因，它能誘發(fā)是額外的腫瘤式基因，它能誘發(fā)RSV感染的動物產(chǎn)生肉瘤感染的動物產(chǎn)生肉瘤 LTRLTRGAGPOLENVLTRLTRGAGPOLENVONC 反轉(zhuǎn)錄病毒癌基因（反轉(zhuǎn)錄病毒癌基因（v-onc)v-onc)的起源的起源逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄復制復制整合整合轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄感染感染病毒病毒RNARNA-DNA前病毒前病毒DNA細胞基因組細胞基因組 DNA病毒病毒RNA-癌基因癌基因RNA病病毒顆粒毒顆粒宿主細胞宿主細胞再感染再感染宿主細胞宿主細胞攜帶癌基因攜帶癌基因的病毒顆粒的病毒顆粒RNARNA病毒與宿主細胞基病毒與宿主細胞基因組整合過程

13、示意圖因組整合過程示意圖癌變癌變n根據(jù)來源分為根據(jù)來源分為病毒癌基因與細胞癌基因病毒癌基因與細胞癌基因兩類。兩類。n病毒癌基因病毒癌基因（virus oncogene, v-onc）：是一類存在于）：是一類存在于腫瘤病毒中、能使靶細胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化的基因。腫瘤病毒中、能使靶細胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化的基因。n病毒癌基因不編碼病毒的結(jié)構成分，對病毒復病毒癌基因不編碼病毒的結(jié)構成分，對病毒復制也沒有作用，但可以使細胞持續(xù)增殖。制也沒有作用，但可以使細胞持續(xù)增殖。n細胞癌基因細胞癌基因(cellular-oncogene, c-onc)：存在于正常細胞：存在于正常細胞基因組中的癌基因，又稱原癌基因（基因組中的癌

14、基因，又稱原癌基因（proto-oncogene, pro-onc）。）。二、分二、分 類類 （一）原癌基因（細胞癌基因）（一）原癌基因（細胞癌基因）n 特點特點 廣泛存在于生物界廣泛存在于生物界 基因序列高度保守基因序列高度保守表達產(chǎn)物對細胞正常生長、繁殖、發(fā)育和分化起著精確的調(diào)控作用表達產(chǎn)物對細胞正常生長、繁殖、發(fā)育和分化起著精確的調(diào)控作用 基因結(jié)構發(fā)生異?；虮磉_失控，導致細胞生長增殖和分化異?；蚪Y(jié)構發(fā)生異常或表達失控，導致細胞生長增殖和分化異常 v-onc與與c-onc 的不同的不同:v-onc不含內(nèi)含子v-onc與c-onc的核苷酸序列不完全相同v-onc丟失了原癌基因兩端的某些調(diào)控

15、序列，而在病毒高效啟動子作用下有較高的轉(zhuǎn)錄活性斷裂基因斷裂基因完整的沒有斷裂完整的沒有斷裂的可讀框的可讀框n功能上相關的癌基因家族分類功能上相關的癌基因家族分類src家族：產(chǎn)物多具有酪氨酸蛋白激酶活性，能家族：產(chǎn)物多具有酪氨酸蛋白激酶活性，能促進增殖信號的轉(zhuǎn)導。促進增殖信號的轉(zhuǎn)導。 ras家族：編碼小家族：編碼小G 蛋白蛋白p21，參與，參與cAMP水平的調(diào)水平的調(diào)節(jié)。節(jié)。 myc家族：編碼核內(nèi)家族：編碼核內(nèi)DNA結(jié)合蛋白，調(diào)節(jié)其他基因結(jié)合蛋白，調(diào)節(jié)其他基因轉(zhuǎn)錄的作用。轉(zhuǎn)錄的作用。sis家族：編碼的家族：編碼的p28，能刺激間葉組織的細胞分裂，能刺激間葉組織的細胞分裂繁殖。繁殖。myb家族：核

16、內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子家族：核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子類別類別癌基因名稱癌基因名稱作用作用生長因子類生長因子類SISSISPDGF-2PDGF-2INT-2INT-2FGFFGF同類物，促進細胞增殖同類物，促進細胞增殖蛋白酪氨酸激酶類生長因蛋白酪氨酸激酶類生長因子受體子受體EGFREGFREGFEGF受體，促進細胞增殖受體，促進細胞增殖HER-2HER-2EGFEGF受體類似物，促進細胞增殖受體類似物，促進細胞增殖FMSFMS、KITKITM-CSFM-CSF受體、受體、SCFSCF受體，促增殖受體，促增殖膜結(jié)合的蛋白酪氨酸激酶膜結(jié)合的蛋白酪氨酸激酶SRCSRC、ABLABL與受體結(jié)合轉(zhuǎn)導信號與受體結(jié)合轉(zhuǎn)導信號細胞內(nèi)蛋

17、白酪氨酸激酶細胞內(nèi)蛋白酪氨酸激酶TRKTRK在細胞內(nèi)轉(zhuǎn)導信號在細胞內(nèi)轉(zhuǎn)導信號細胞內(nèi)蛋白絲細胞內(nèi)蛋白絲/ /蘇氨酸激酶蘇氨酸激酶RAFRAFMAPKMAPK通路中的重要分子通路中的重要分子與膜結(jié)合的與膜結(jié)合的GTPGTP結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白RASRASMAPKMAPK通路中的重要分子通路中的重要分子核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子MYCMYC促進增殖相關基因表達促進增殖相關基因表達FOSFOS、JUNJUN促進增殖相關基因表達促進增殖相關基因表達人體內(nèi)細胞癌基因的分類及功能舉例人體內(nèi)細胞癌基因的分類及功能舉例 癌基因最早發(fā)現(xiàn)于逆轉(zhuǎn)錄病毒中。癌基因最早發(fā)現(xiàn)于逆轉(zhuǎn)錄病毒中。1911年，年，F(xiàn). Rous醫(yī)生首次

18、提出病毒引起腫瘤，但直到上一世紀醫(yī)生首次提出病毒引起腫瘤，但直到上一世紀50年代才得到實驗證實，命名為羅氏肉瘤病毒（年代才得到實驗證實，命名為羅氏肉瘤病毒（Rous Sarcoma Virus，RSV）。）。（二）病毒癌基因（二）病毒癌基因 調(diào)節(jié)和調(diào)節(jié)和啟動轉(zhuǎn)錄啟動轉(zhuǎn)錄 LTR gag pol env src LTR 長末端長末端重復序列重復序列癌基因癌基因正常的病毒基因正常的病毒基因產(chǎn)生病毒產(chǎn)生病毒核心蛋白核心蛋白產(chǎn)生逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生逆轉(zhuǎn)錄酶和整合酶酶和整合酶 產(chǎn)生病毒產(chǎn)生病毒 外膜蛋白外膜蛋白產(chǎn)生酪氨酸產(chǎn)生酪氨酸 激酶激酶n病毒基因組結(jié)構病毒基因組結(jié)構病毒癌基因病毒癌基因v-src來源于宿主細胞

19、的來源于宿主細胞的C-SRC基因基因 Oncogene - Epstein-Barr virus（一）獲得啟動子與增強子（一）獲得啟動子與增強子二、癌基因活化的機制二、癌基因活化的機制逆轉(zhuǎn)錄病毒感染細胞后，病毒基因組所攜帶的長末端重逆轉(zhuǎn)錄病毒感染細胞后，病毒基因組所攜帶的長末端重復序列（復序列（LTR內(nèi)含較強的啟動子和增強子）插入到細胞原癌基因內(nèi)含較強的啟動子和增強子）插入到細胞原癌基因附近或內(nèi)部附近或內(nèi)部, , 啟動下游鄰近基因的轉(zhuǎn)錄和影響附近結(jié)構基因啟動下游鄰近基因的轉(zhuǎn)錄和影響附近結(jié)構基因的轉(zhuǎn)錄水平，使原癌基因過度表達或由不表達變?yōu)楸磉_，的轉(zhuǎn)錄水平，使原癌基因過度表達或由不表達變?yōu)楸磉_，從

20、而導致細胞發(fā)生癌變。從而導致細胞發(fā)生癌變。 雞（禽）白細胞病毒雞（禽）白細胞病毒（avian leucosis virus，ALV）逆轉(zhuǎn)錄病毒逆轉(zhuǎn)錄病毒正常宿主細胞正常宿主細胞病毒病毒DNA的的LTR被整合到被整合到宿主細胞宿主細胞c-myc癌基因附近癌基因附近成為其啟動子和增強子成為其啟動子和增強子c-myc癌基因表達為正常的癌基因表達為正常的30-100倍倍exon-1exon-2exon-3c-myc 基因基因exon-1exon-2exon-3LTRexon-1exon-2exon-3LTRALVALVLTRexon-1exon-2exon-3ALVLTR缺乏癌基因的逆轉(zhuǎn)錄病毒致癌模式

21、缺乏癌基因的逆轉(zhuǎn)錄病毒致癌模式 （二）染色體易位（二）染色體易位在染色體易位的過程中發(fā)生了某些基因的易位和重排，使原來無活在染色體易位的過程中發(fā)生了某些基因的易位和重排，使原來無活性的原癌基因移至強的啟動子或增強子附近而被活化，原癌基因表達增強性的原癌基因移至強的啟動子或增強子附近而被活化，原癌基因表達增強，導致腫瘤的發(fā)生。，導致腫瘤的發(fā)生。費城染色體：費城染色體：p 1960 1960年，在美國費城，年，在美國費城，NowellNowell和和HungerfordHungerford發(fā)現(xiàn)慢性粒細胞白血發(fā)現(xiàn)慢性粒細胞白血病的患者中，有一個很小的近端著絲粒染色體，稱為費城染色病的患者中，有一個很

22、小的近端著絲粒染色體，稱為費城染色體（體（Philadelphia chromosome, PhPhiladelphia chromosome, Ph）。）。p Ph Ph染色體現(xiàn)已被公認為是慢性粒細胞性白血病的特異標記染染色體現(xiàn)已被公認為是慢性粒細胞性白血病的特異標記染色體。色體。c-ablc-abl原癌基因的易位激活原癌基因的易位激活c-ablc-bcr c-abl原癌基因，經(jīng)重排后插入到原癌基因，經(jīng)重排后插入到bcr基因的啟動子后，使其轉(zhuǎn)錄基因的啟動子后，使其轉(zhuǎn)錄活性增加，從而引起慢性粒細胞性白血病?；钚栽黾樱瑥亩鹇粤＜毎园籽?。（三）基因擴增（三）基因擴增原癌基因可通過基因擴增

23、（原癌基因可通過基因擴增（gene amplificationgene amplification）使基因拷貝數(shù)可升高幾十）使基因拷貝數(shù)可升高幾十甚至上千倍不等，發(fā)生擴增的機制目前尚不清楚?；驍U增可致編碼產(chǎn)物過量甚至上千倍不等，發(fā)生擴增的機制目前尚不清楚。基因擴增可致編碼產(chǎn)物過量表達，細胞發(fā)生轉(zhuǎn)化。表達，細胞發(fā)生轉(zhuǎn)化。蛋白質(zhì)結(jié)構未變化，但總量大大提高蛋白質(zhì)結(jié)構未變化，但總量大大提高基因擴增基因擴增 原癌基因原癌基因c-myc基因基因nc-myc基因是禽類白血病增生病毒（基因是禽類白血病增生病毒（ALV）癌基因的同系物。）癌基因的同系物。n在細胞靜止期，在細胞靜止期，c-myc幾乎不表達，但在

24、有絲分裂原刺激下迅速表達幾乎不表達，但在有絲分裂原刺激下迅速表達促使細胞由促使細胞由G0期進入期進入G1期，增加細胞數(shù)量。因此，期，增加細胞數(shù)量。因此，c-myc原癌基因與原癌基因與細胞周期調(diào)控有關。細胞周期調(diào)控有關。nc-myc原癌基因激活的主要機制原癌基因激活的主要機制：擴增、重排和異常高表達。另外，：擴增、重排和異常高表達。另外，c-myc基因低甲基化可能為其激活的另一重要機制。基因低甲基化可能為其激活的另一重要機制。n1985年，年，Shibuya首次在部分胃癌細胞中發(fā)現(xiàn)首次在部分胃癌細胞中發(fā)現(xiàn)c-myc基因擴增和高表達。基因擴增和高表達。（四）點突變（四）點突變原癌基因在射線或化學致

25、癌劑作用下，發(fā)生單個堿基的替換原癌基因在射線或化學致癌劑作用下，發(fā)生單個堿基的替換點突變點突變(point mutation), , 從而改變了表達蛋白的氨基酸組成，造成蛋白質(zhì)結(jié)構的變異。從而改變了表達蛋白的氨基酸組成，造成蛋白質(zhì)結(jié)構的變異?；螯c突變是癌基因活化的主要方式。基因點突變是癌基因活化的主要方式。 19821982年，美國年，美國 3 3 家研究機構（麻省理工大學、國立癌癥研究所和哥倫比家研究機構（麻省理工大學、國立癌癥研究所和哥倫比亞大學）幾乎同時發(fā)表這樣的實驗結(jié)果：人膀胱癌細胞亞大學）幾乎同時發(fā)表這樣的實驗結(jié)果：人膀胱癌細胞EJEJ株的惡性轉(zhuǎn)化是由于株的惡性轉(zhuǎn)化是由于其原癌基因

26、其原癌基因 c-H-rasc-H-ras（356356個堿基）個堿基） 的點突變所致。的點突變所致。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14正常細胞正常細胞H-ras堿基序列堿基序列 ATG ACG GAA TAT AAG CTG GTG GTG GTG GGC GCC GC GGT GTG腫瘤細胞腫瘤細胞H-ras堿基序列堿基序列 ATG ACG GAA TAT AAG CTG GTG GTG GTG GGC GCC GC GGT GTG正常正常p21蛋白氨基酸序列蛋白氨基酸序列 Met Thr Glu Tyr Lys Leu Val Val Val Gly Ala

27、 Ala Val腫瘤腫瘤p21蛋白氨基酸序列蛋白氨基酸序列 Met Thr Glu Tyr Lys Leu Val Val Val Gly Ala Ala Valv 突變的突變的Ras癌基因蛋白質(zhì)被鎖定在激活狀態(tài)癌基因蛋白質(zhì)被鎖定在激活狀態(tài)GDPGDPGTPGTPPi無活性的無活性的Ras蛋白蛋白有活性的有活性的Ras蛋白蛋白輸入的信號刺激輸入的信號刺激GDP-GTP交換交換內(nèi)源性內(nèi)源性GTP酶酶活性活性輸出信號輸出信號突變的突變的Ras癌癌基因蛋白質(zhì)被基因蛋白質(zhì)被鎖定在激活狀鎖定在激活狀態(tài)態(tài) Harrey和和Kirfen鼠肉瘤病毒上發(fā)現(xiàn)，稱鼠肉瘤病毒上發(fā)現(xiàn)，稱H-ras、K-ras，人神經(jīng)母

28、細胞瘤上發(fā)現(xiàn)，人神經(jīng)母細胞瘤上發(fā)現(xiàn)N-ras，基因突變往往發(fā)生，基因突變往往發(fā)生在在12、13和和61密碼子，以密碼子，以12密碼子最常見。密碼子最常見。 癌基因活化的癌基因活化的4 4種機制示意圖種機制示意圖 出現(xiàn)新的表達產(chǎn)物出現(xiàn)新的表達產(chǎn)物 出現(xiàn)過量的正常表達產(chǎn)物出現(xiàn)過量的正常表達產(chǎn)物 出現(xiàn)異常、截短的表達產(chǎn)物出現(xiàn)異常、截短的表達產(chǎn)物n癌基因激活的結(jié)果：癌基因激活的結(jié)果：作用于細胞膜上的受體系統(tǒng)或直接被傳遞至細胞內(nèi)作用于細胞膜上的受體系統(tǒng)或直接被傳遞至細胞內(nèi)，通過蛋白激酶活化轉(zhuǎn)錄因子，引發(fā)一系列基因的轉(zhuǎn)錄，通過蛋白激酶活化轉(zhuǎn)錄因子，引發(fā)一系列基因的轉(zhuǎn)錄激活。激活。三、原癌基因的產(chǎn)物與功能三

29、、原癌基因的產(chǎn)物與功能C-SIS表達蛋白表達蛋白P28P28和和PDGFPDGF一樣能促進血管的生一樣能促進血管的生長。長。（一）細胞外生長因子（一）細胞外生長因子n例如：例如：4. NuclearProteins: TranscriptionFactors5. Cell GrowthGenes3. CytoplasmicSignal TransductionProteins1. Secreted Growth Factors2. Growth Factor Receptors（二）跨膜的生長因子受體：（二）跨膜的生長因子受體：接受細胞外的生長信號并將其傳入胞內(nèi)。受體的接受細胞外的生長信號并將

30、其傳入胞內(nèi)。受體的胞質(zhì)結(jié)構區(qū)具有特異的蛋白激酶活性，通過磷酸化作用胞質(zhì)結(jié)構區(qū)具有特異的蛋白激酶活性，通過磷酸化作用使其結(jié)構發(fā)生改變，增加激酶對底物的活性，促進生長使其結(jié)構發(fā)生改變，增加激酶對底物的活性，促進生長信號在胞內(nèi)的傳遞。信號在胞內(nèi)的傳遞。n例如例如 c-src、c-abl有酪氨酸特異的蛋白激酶活性。有酪氨酸特異的蛋白激酶活性。c-mos和和raf所編碼的激酶使絲氨酸和蘇氨酸殘基磷酸所編碼的激酶使絲氨酸和蘇氨酸殘基磷酸化。化。 非受體酪氨酸激酶非受體酪氨酸激酶(src、abl)、絲氨酸、絲氨酸/ /蘇氨酸激酶蘇氨酸激酶(raf)，rasras蛋白蛋白(H-ras、K-ras和和N-ras

31、)及磷脂酶及磷脂酶(crk產(chǎn)產(chǎn)物物)。（三）細胞內(nèi)信號傳導分子（三）細胞內(nèi)信號傳導分子原癌基因的產(chǎn)物作為胞內(nèi)信息傳遞體系成員原癌基因的產(chǎn)物作為胞內(nèi)信息傳遞體系成員，或者通過影響第二信使作用，將接受到的信號，或者通過影響第二信使作用，將接受到的信號由胞內(nèi)傳至核內(nèi)，促進細胞生長。由胞內(nèi)傳至核內(nèi)，促進細胞生長。n例如：例如：（四）核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子（四）核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子某些癌基因表達蛋白定位于細胞核內(nèi)，與某些癌基因表達蛋白定位于細胞核內(nèi)，與靶基因的順式調(diào)控元件相結(jié)合直接調(diào)節(jié)靶基因的靶基因的順式調(diào)控元件相結(jié)合直接調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄活性。轉(zhuǎn)錄活性。n例如：例如：c-fos是一種即刻早期反應基因是一種即刻早期反應基因

32、(immediate early gene，IEG)。作為傳遞信息的第三信使。作為傳遞信息的第三信使。原癌基因原癌基因BRAFBRAF所編碼的蛋白質(zhì)屬于絲所編碼的蛋白質(zhì)屬于絲/ /蘇氨酸激蘇氨酸激酶，是酶，是MAPKMAPK信號通路的重要組成分子，在調(diào)控細胞信號通路的重要組成分子，在調(diào)控細胞增殖、分化等方面發(fā)揮重要作用。增殖、分化等方面發(fā)揮重要作用。四、癌基因及其靶向治療四、癌基因及其靶向治療約約60%的黑素瘤中的黑素瘤中BRAF發(fā)生突變，其第發(fā)生突變，其第600位位氨基酸從纈氨酸突變?yōu)楣劝彼幔ò被釓睦i氨酸突變?yōu)楣劝彼幔╒600E）最為常見，導致）最為常見，導致B-Raf的持續(xù)激活。的持續(xù)激

33、活。（一）（一）BRAFn例如：例如：n 維羅非尼維羅非尼HER2HER2是表皮生長因子受體家族成員，具有蛋白是表皮生長因子受體家族成員，具有蛋白酪氨酸激酶活性，能激活下游信號通路，從而促進酪氨酸激酶活性，能激活下游信號通路，從而促進細胞增殖和抑制細胞凋亡。細胞增殖和抑制細胞凋亡。在在30%的乳腺癌中的乳腺癌中HER2基因發(fā)生擴增或者過度表基因發(fā)生擴增或者過度表達，其表達水平與治療后復發(fā)率和不良預后顯著相關。達，其表達水平與治療后復發(fā)率和不良預后顯著相關。（二）（二）HER2n例如：例如：n 赫賽汀赫賽汀慢性粒細胞白血病患者的慢性粒細胞白血病患者的9 9號染色體與號染色體與2222號染色體之號

34、染色體之間發(fā)生易位，從而融合產(chǎn)生了癌基因間發(fā)生易位，從而融合產(chǎn)生了癌基因BCR-ABLBCR-ABL，編碼的，編碼的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)Bcr-AblBcr-Abl具有持續(xù)活化的蛋白酪氨酸激酶活性，能促具有持續(xù)活化的蛋白酪氨酸激酶活性，能促進細胞增殖，并增加基因組的不穩(wěn)定性。進細胞增殖，并增加基因組的不穩(wěn)定性。在在95%的慢性粒細胞白血病患者中都伴隨有的慢性粒細胞白血病患者中都伴隨有BCR-ABL融合基因的產(chǎn)生，在一些急性淋巴白血病患者融合基因的產(chǎn)生，在一些急性淋巴白血病患者中也有發(fā)現(xiàn)。中也有發(fā)現(xiàn)。（三）（三）BCR-ABLn例如：例如：n 伊馬替尼伊馬替尼腫瘤抑制基因腫瘤抑制基因tumor supp

35、ressor gene第二節(jié)第二節(jié)n腫瘤抑制基因腫瘤抑制基因(tumor suppressor genes) 腫瘤抑制基因的概念腫瘤抑制基因的概念也稱抗癌基因（也稱抗癌基因（anticancer genes）或抑癌基因，）或抑癌基因，是調(diào)節(jié)細胞正常生長和增殖的基因。當這些基因不能表達是調(diào)節(jié)細胞正常生長和增殖的基因。當這些基因不能表達，或者當它們的產(chǎn)物失去活性時，細胞就會異常生長和增，或者當它們的產(chǎn)物失去活性時，細胞就會異常生長和增殖，最終導致細胞癌變。反之，若導入或激活它則可抑制殖，最終導致細胞癌變。反之，若導入或激活它則可抑制細胞的惡性表型。細胞的惡性表型。n早在早在20世紀世紀20年代，年

36、代，T. Boveri就提出正常細胞中存在特就提出正常細胞中存在特異的抑制細胞增殖的因素，并假定與染色體有關。異的抑制細胞增殖的因素，并假定與染色體有關。n20世紀世紀60年代，年代，H. Harris開創(chuàng)了雜合細胞的致癌性研究開創(chuàng)了雜合細胞的致癌性研究 nA. Knudson在研究視網(wǎng)膜母細胞瘤（在研究視網(wǎng)膜母細胞瘤（retinoblastoma，Rb）時發(fā)現(xiàn)，這種腫瘤的發(fā)生與時發(fā)現(xiàn)，這種腫瘤的發(fā)生與RB基因的失活有關?；虻氖Щ钣嘘P。 一、腫瘤抑制基因的發(fā)現(xiàn)一、腫瘤抑制基因的發(fā)現(xiàn)n細胞雜交試驗細胞雜交試驗正常細胞正常細胞腫瘤細胞腫瘤細胞非腫瘤型雜交細胞非腫瘤型雜交細胞雜交融合雜交融合腫瘤細

37、胞腫瘤細胞1 1腫瘤細胞腫瘤細胞2 2雜交融合雜交融合非腫瘤型雜交細胞非腫瘤型雜交細胞正常細胞正常細胞失去某些基因失去某些基因腫瘤細胞腫瘤細胞二、腫瘤抑制基因的功能二、腫瘤抑制基因的功能名稱名稱染色體染色體相關腫瘤相關腫瘤編碼產(chǎn)物及功能編碼產(chǎn)物及功能TP53TP5317p13.117p13.1多種腫瘤多種腫瘤轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子p53 p53 ，細胞周期負調(diào)節(jié)和，細胞周期負調(diào)節(jié)和DNADNA損傷后凋亡損傷后凋亡RBRB13q14.213q14.2RbRb、骨肉瘤、骨肉瘤轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子p105 Rbp105 RbPTENPTEN10q23.310q23.3膠質(zhì)瘤、膀胱癌、前列腺癌、子宮內(nèi)膜癌膠質(zhì)瘤

38、、膀胱癌、前列腺癌、子宮內(nèi)膜癌磷脂類信使的去磷酸化，抑制磷脂類信使的去磷酸化，抑制PI3K-AktPI3K-Akt通路通路P16P169p219p21肺癌、乳腺癌、胰腺癌、食道癌、黑素瘤肺癌、乳腺癌、胰腺癌、食道癌、黑素瘤p16p16蛋白，細胞周期檢查點負調(diào)節(jié)蛋白，細胞周期檢查點負調(diào)節(jié)P21P216p216p21前列腺癌前列腺癌抑制抑制Cdk1Cdk1、2 2、4 4和和6 6APCAPC5q22.25q22.2結(jié)腸癌、胃癌等結(jié)腸癌、胃癌等G G蛋白，細胞粘附與信號轉(zhuǎn)導蛋白，細胞粘附與信號轉(zhuǎn)導 DCCDCC18q21 18q21 結(jié)腸癌結(jié)腸癌表面糖蛋白（細胞黏附分子）表面糖蛋白（細胞黏附分子）

39、NF1NF17q12.27q12.2神經(jīng)纖維瘤神經(jīng)纖維瘤GTPGTP酶激活劑酶激活劑NF2NF222q12.2 22q12.2 神經(jīng)鞘膜瘤、腦膜瘤神經(jīng)鞘膜瘤、腦膜瘤連接膜與細胞骨架的蛋白連接膜與細胞骨架的蛋白VHLVHL3p25.33p25.3小細胞肺癌、宮頸癌、腎癌小細胞肺癌、宮頸癌、腎癌轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白WT1WT111p13 11p13 腎母細胞瘤腎母細胞瘤轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子常見的某些腫瘤抑制基因及其功能常見的某些腫瘤抑制基因及其功能 （一）視網(wǎng)膜母細胞瘤基因（一）視網(wǎng)膜母細胞瘤基因（Rb基因）基因）G0 G1期期Rb蛋白蛋白E-2FS期期E-2FDNAmRNADNA三、腫瘤抑制基因

40、失活促進腫瘤發(fā)生發(fā)展三、腫瘤抑制基因失活促進腫瘤發(fā)生發(fā)展 Rb蛋白蛋白Rb磷酸化與細胞周期控制磷酸化與細胞周期控制 視網(wǎng)膜母細胞瘤（視網(wǎng)膜母細胞瘤（retinoblastoma，Rb）n兒童期就發(fā)病的眼科惡性腫瘤，貓眼。兒童期就發(fā)病的眼科惡性腫瘤，貓眼。n遺傳型多為雙側(cè)發(fā)病，發(fā)病早，有家族史。遺傳型多為雙側(cè)發(fā)病，發(fā)病早，有家族史。n非遺傳型多為單側(cè)發(fā)病，且在非遺傳型多為單側(cè)發(fā)病，且在2歲以后才發(fā)病。歲以后才發(fā)病。（二）（二）TP53P53蛋白蛋白解鏈酶解鏈酶復制因子復制因子A AP21蛋白蛋白細胞停滯于細胞停滯于G G1 1期期細胞調(diào)亡細胞調(diào)亡酸性區(qū)核心區(qū)堿性區(qū)P53蛋白蛋白 DNA損傷損傷P

41、21基因基因P53蛋白蛋白抑抑 制制P53蛋白蛋白成功修復成功修復修復失敗修復失敗p53p53的結(jié)構及其在清除的結(jié)構及其在清除DNADNA損傷細胞中的作用損傷細胞中的作用 P53基因突變不僅失去野生型基因突變不僅失去野生型p53抑制腫瘤增殖的抑制腫瘤增殖的作用，而且突變本身又使該基因具備癌基因功能。作用，而且突變本身又使該基因具備癌基因功能。突變的突變的P53蛋白與野生型蛋白與野生型P53蛋白相結(jié)合，形成的這蛋白相結(jié)合，形成的這種寡聚蛋白不能結(jié)合種寡聚蛋白不能結(jié)合DNA，使得一些癌變基因轉(zhuǎn)，使得一些癌變基因轉(zhuǎn)錄失控導致腫瘤發(fā)生。錄失控導致腫瘤發(fā)生。（三）（三）PTENnPTEN基因（基因（ph

42、osphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，第，第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因）是繼基因）是繼TP53基因后發(fā)現(xiàn)的另一個與腫瘤發(fā)生關系密切基因后發(fā)現(xiàn)的另一個與腫瘤發(fā)生關系密切的腫瘤抑制基因。的腫瘤抑制基因。 PTENPTEN通過阻斷通過阻斷PI3K/AKTPI3K/AKT信號通路抑制細胞的生長信號通路抑制細胞的生長 四、癌基因與腫瘤抑制基因在腫瘤發(fā)生中的四、癌基因與腫瘤抑制基因在腫瘤發(fā)生中的作用特點作用特點n在基因水平上，或通過外界致癌因素，或由于細胞內(nèi)環(huán)境的惡在基因水平上，或通過

43、外界致癌因素，或由于細胞內(nèi)環(huán)境的惡化，突變基因數(shù)目增多，基因組變異逐步擴大；化，突變基因數(shù)目增多，基因組變異逐步擴大；n在細胞水平上則要經(jīng)過永生化、分化逆轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)化等多個階段，在細胞水平上則要經(jīng)過永生化、分化逆轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)化等多個階段，細胞周期失控細胞的生長特性逐步得到強化。細胞周期失控細胞的生長特性逐步得到強化。n結(jié)果組織從增生、異型變、良性腫瘤、原位癌發(fā)展到浸潤癌結(jié)果組織從增生、異型變、良性腫瘤、原位癌發(fā)展到浸潤癌和轉(zhuǎn)移癌。和轉(zhuǎn)移癌。（一）細胞癌變的多基因協(xié)同（一）細胞癌變的多基因協(xié)同 Hanahan & Weinberg 2000Summary of 30 years of resear

44、ch (1971-2001)65從基因角度認識結(jié)腸癌的發(fā)生和發(fā)展從基因角度認識結(jié)腸癌的發(fā)生和發(fā)展 （二）細胞周期和細胞凋亡的分子調(diào)控是腫瘤進展的關鍵（二）細胞周期和細胞凋亡的分子調(diào)控是腫瘤進展的關鍵 n癌基因和腫瘤抑制基因與細胞周期：細胞周期調(diào)控體現(xiàn)在細胞周期驅(qū)動和細胞周期監(jiān)癌基因和腫瘤抑制基因與細胞周期：細胞周期調(diào)控體現(xiàn)在細胞周期驅(qū)動和細胞周期監(jiān)控兩個方面，后者的失控與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關系最為密切。細胞周期監(jiān)測機制由控兩個方面，后者的失控與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關系最為密切。細胞周期監(jiān)測機制由DNA損傷感應機制、細胞生長停滯機制、損傷感應機制、細胞生長停滯機制、DNA修復機制和細胞命運決定機制修復機制

45、和細胞命運決定機制等構成。等構成。 n癌基因、腫瘤抑制基因與細胞凋亡：細胞除了生長、增生和分化等現(xiàn)象之外，癌基因、腫瘤抑制基因與細胞凋亡：細胞除了生長、增生和分化等現(xiàn)象之外，還存在細胞死亡現(xiàn)象，即程序性細胞死亡或凋亡。有些腫瘤抑制基因的過量表還存在細胞死亡現(xiàn)象，即程序性細胞死亡或凋亡。有些腫瘤抑制基因的過量表達可誘導細胞發(fā)生凋亡，而與細胞生存相關的癌基因的激活則可抑制凋亡，細達可誘導細胞發(fā)生凋亡，而與細胞生存相關的癌基因的激活則可抑制凋亡，細胞凋亡異常與腫瘤的發(fā)生發(fā)展的密切相關。胞凋亡異常與腫瘤的發(fā)生發(fā)展的密切相關。 促進正常細胞向腫瘤細胞轉(zhuǎn)化的因素促進正常細胞向腫瘤細胞轉(zhuǎn)化的因素 生長因子生

46、長因子Growth factors第三節(jié)第三節(jié)n生長因子生長因子(growth factor)一類由細胞分泌的、類似于激素的信號分子一類由細胞分泌的、類似于激素的信號分子，多數(shù)為肽類（含蛋白類）物質(zhì)，具有調(diào)節(jié)細胞生，多數(shù)為肽類（含蛋白類）物質(zhì)，具有調(diào)節(jié)細胞生長與分化的作用。長與分化的作用。內(nèi)分泌內(nèi)分泌 (endocrine)旁分泌旁分泌 (paracrine)自分泌自分泌 (autocrine)n作用模式作用模式 ： 一、生長因子的分類和功能一、生長因子的分類和功能（一）生長因子的分類（一）生長因子的分類生長因子名稱生長因子名稱組織來源組織來源功能功能表皮生長因子（表皮生長因子（EGF）唾液腺、巨噬細胞、唾液腺、巨噬細胞、血小板等血小板等促進表皮與上皮細胞的生長，尤其是促進表皮與上皮細胞的生長，尤其是消化道上皮細胞的增殖消化道上皮細胞的增殖肝細胞生長因子（肝細胞生長因子（HGF）間質(zhì)細胞間質(zhì)細胞促進細胞分化和細胞遷移促進細胞分化和細胞遷移促紅細胞生成素（促紅細胞生成素（EPO）腎腎調(diào)節(jié)成紅細胞的發(fā)育調(diào)節(jié)成紅細胞的發(fā)育類胰島素生長因子（類胰島素生長因子（IGF）血清血清促進硫酸