癌基因腫瘤抑制基因和生長因子專家講座

生物化學(xué)與分子生物學(xué)癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第1頁第二十三章癌基因、腫瘤抑制基因與生長因子Oncogenes,Tumorsuppressorgene

andGrowthFactors癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第2頁癌基因、腫瘤抑制基因與生長因子關(guān)系癌基因抑癌基因細(xì)胞生長因子正調(diào)控負(fù)調(diào)控產(chǎn)物癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第3頁癌基因和腫瘤抑制基因在細(xì)胞增殖中作用癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第4頁在基因水平上促使細(xì)胞增殖及凋亡失衡，造成細(xì)胞惡性變原因有：①控制細(xì)胞增殖原癌基因活化或腫瘤抑制基因失活；②促細(xì)胞凋亡基因失活或抑制凋亡基因功效增強(qiáng)；③DNA修復(fù)基因失活，使突變在細(xì)胞內(nèi)積累，而且累及到調(diào)整細(xì)胞增殖及細(xì)胞凋亡基因。癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第5頁癌基因

Oncogenes第一節(jié)癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第6頁基因組內(nèi)正常存在基因，其編碼產(chǎn)物通常作為正調(diào)控信號，促進(jìn)細(xì)胞增殖和生長。癌基因突變或表示異常是細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化（癌變）主要原因。癌基因(oncogene)癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第7頁癌基因最早在可造成腫瘤發(fā)生病毒中被判定。以后研究發(fā)覺，這些基因原本就存在于大部分生物正?；蚪M中，因而癌基因又被稱為細(xì)胞癌基因（cellularoncogene，c-onc）或原癌基因（proto-oncogenes，pro-onc）。存在于病毒中被稱為病毒癌基因（virusoncogene，v-onc）。一、癌基因基本概念癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第8頁凡能編碼生長因子、生長因子受體、細(xì)胞內(nèi)生長信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子以及與生長相關(guān)轉(zhuǎn)錄調(diào)整因子等基因。廣義“癌基因”癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第9頁廣泛存在于生物界基因序列高度保守表示產(chǎn)物對細(xì)胞正常生長、繁殖、發(fā)育和分化起著準(zhǔn)確調(diào)控作用。基因結(jié)構(gòu)發(fā)生異?；虮硎臼Э?，造成細(xì)胞生長增殖和分化異常（一）細(xì)胞癌基因特點(diǎn):癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第10頁功效上相關(guān)癌基因家族分類src家族：產(chǎn)物多含有酪氨酸蛋白激酶活性，能促進(jìn)增殖信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。

ras家族：編碼小G蛋白p21，參加cAMP水平調(diào)整。

myc家族：編碼核內(nèi)DNA結(jié)合蛋白，調(diào)整其它基因轉(zhuǎn)錄作用。sis家族：編碼p28，能刺激間葉組織細(xì)胞分裂繁殖。myb家族：核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第11頁類別癌基因名稱作用生長因子類SISPDGF-2INT-2FGF同類物，促進(jìn)細(xì)胞增殖蛋白酪氨酸激酶類生長因子受體EGFREGF受體，促進(jìn)細(xì)胞增殖HER-2EGF受體類似物，促進(jìn)細(xì)胞增殖FMS、KITM-CSF受體、SCF受體，促增殖膜結(jié)合蛋白酪氨酸激酶SRC、ABL與受體結(jié)合轉(zhuǎn)導(dǎo)信號細(xì)胞內(nèi)蛋白酪氨酸激酶TRK在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)信號細(xì)胞內(nèi)蛋白絲/蘇氨酸激酶RAFMAPK通路中主要分子與膜結(jié)合GTP結(jié)合蛋白RASMAPK通路中主要分子核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子MYC促進(jìn)增殖相關(guān)基因表示FOS、JUN促進(jìn)增殖相關(guān)基因表示人體內(nèi)細(xì)胞癌基因分類及功效舉例

癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第12頁癌基因最早發(fā)覺于逆轉(zhuǎn)錄病毒中。1911年，F(xiàn).Rous醫(yī)生首次提出病毒引發(fā)腫瘤，但直到上一世紀(jì)50年代才得到試驗證實，命名為羅氏肉瘤病毒（RousSarcomaVirus，RSV）。（二）病毒癌基因癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第13頁

調(diào)整和開啟轉(zhuǎn)錄LTRgagpolenv

srcLTR

長末端重復(fù)序列癌基因正常病毒基因產(chǎn)生病毒關(guān)鍵蛋白產(chǎn)生逆轉(zhuǎn)錄酶和整合酶

產(chǎn)生病毒外膜蛋白產(chǎn)生酪氨酸激酶病毒基因組結(jié)構(gòu)癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第14頁病毒癌基因v-src起源于宿主細(xì)胞C-SRC基因癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第15頁癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第16頁（一）取得開啟子與增強(qiáng)子二、癌基因活化機(jī)制逆轉(zhuǎn)錄病毒感染細(xì)胞后，病毒基因組所攜帶長末端重復(fù)序列（LTR內(nèi)含較強(qiáng)開啟子和增強(qiáng)子）插入到細(xì)胞原癌基因附近或內(nèi)部,開啟下游鄰近基因轉(zhuǎn)錄和影響附近結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄水平，使原癌基因過分表示或由不表示變?yōu)楸硎荆瑥亩斐杉?xì)胞發(fā)生癌變。癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第17頁（二）染色體易位在染色體易位過程中發(fā)生了一些基因易位和重排，使原來無活性原癌基因移至強(qiáng)開啟子或增強(qiáng)子附近而被活化，原癌基因表示增強(qiáng)，造成腫瘤發(fā)生。癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第18頁（三）基因擴(kuò)增原癌基因可經(jīng)過基因擴(kuò)增（geneamplification）使基因拷貝數(shù)可升高幾十甚至上千倍不等，發(fā)生擴(kuò)增機(jī)制當(dāng)前尚不清楚?；驍U(kuò)增可致編碼產(chǎn)物過量表示，細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化。癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第19頁（四）點(diǎn)突變原癌基因在射線或化學(xué)致癌劑作用下，發(fā)生單個堿基替換——點(diǎn)突變(pointmutation),從而改變了表示蛋白氨基酸組成，造成蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變異。癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第20頁癌基因活化4種機(jī)制示意圖癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第21頁出現(xiàn)新表示產(chǎn)物出現(xiàn)過量正常表示產(chǎn)物出現(xiàn)異常、截短表示產(chǎn)物癌基因激活結(jié)果：癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第22頁作用于細(xì)胞膜上受體系統(tǒng)或直接被傳遞至細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)過蛋白激酶活化轉(zhuǎn)錄因子，引發(fā)一系列基因轉(zhuǎn)錄激活。三、原癌基因產(chǎn)物與功效sis表示蛋白P28和PDGF一樣能促進(jìn)血管生長。（一）細(xì)胞外生長因子比如：癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第23頁（二）跨膜生長因子受體：接收細(xì)胞外生長信號并將其傳入胞內(nèi)。受體胞質(zhì)結(jié)構(gòu)區(qū)含有特異蛋白激酶活性，經(jīng)過磷酸化作用使其結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，增加激酶對底物活性，促進(jìn)生長信號在胞內(nèi)傳遞。比如c-src、c-abl有酪氨酸特異蛋白激酶活性。c-mos和raf所編碼激酶使絲氨酸和蘇氨酸殘基磷酸化。癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第24頁非受體酪氨酸激酶(src，abl)、絲氨酸/蘇氨酸激酶(raf)，ras蛋白(H-ras，K-ras和N-ras)及磷脂酶(crk產(chǎn)物)。（三）細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)分子原癌基因產(chǎn)物作為胞內(nèi)信息傳遞體系組員，或者經(jīng)過影響第二信使作用，將接收到信號由胞內(nèi)傳至核內(nèi)，促進(jìn)細(xì)胞生長。比如：癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第25頁（四）核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子一些癌基因表示蛋白定位于細(xì)胞核內(nèi)，與靶基因順式調(diào)控元件相結(jié)合直接調(diào)整靶基因轉(zhuǎn)錄活性。比如：c-fos是一個即刻早期反應(yīng)基因(immediateearlygene，IEG)。作為傳遞信息第三信使。癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第26頁癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第27頁原癌基因BRAF所編碼蛋白質(zhì)屬于絲/蘇氨酸激酶，是MAPK信號通路主要組成份子，在調(diào)控細(xì)胞增殖、分化等方面發(fā)揮主要作用。四、癌基因表示產(chǎn)物促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展約60%黑素瘤中BRAF發(fā)生突變，其第600位氨基酸從纈氨酸突變?yōu)楣劝彼幔╒600E）最為常見，造成B-Raf連續(xù)激活。（一）BRAF比如：癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第28頁HER2是表皮生長因子受體家族組員，含有蛋白酪氨酸激酶活性，能激活下游信號通路，從而促進(jìn)細(xì)胞增殖和抑制細(xì)胞凋亡。在30%乳腺癌中HER2基因發(fā)生擴(kuò)增或者過分表示，其表示水平與治療后復(fù)發(fā)率和不良預(yù)后顯著相關(guān)。（二）HER2比如：癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第29頁慢性粒細(xì)胞白血病患者9號染色體與22號染色體之間發(fā)生易位，從而融合產(chǎn)生了癌基因BCR-ABL，編碼蛋白質(zhì)Bcr-Abl含有連續(xù)活化蛋白酪氨酸激酶活性，能促進(jìn)細(xì)胞增殖，并增加基因組不穩(wěn)定性。在95%慢性粒細(xì)胞白血病患者中都伴隨有BCR-ABL融合基因產(chǎn)生，在一些急性淋巴白血病患者中也有發(fā)覺。（三）BCR-ABL比如：癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第30頁腫瘤抑制基因

tumorsuppressorgene第二節(jié)癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第31頁腫瘤抑制基因(tumorsuppressorgene)

腫瘤抑制基因概念也稱抗癌基因（anticancergene）或抑癌基因，是調(diào)整細(xì)胞正常生長和增殖基因。當(dāng)這些基因不能表示，或者當(dāng)它們產(chǎn)物失去活性時，細(xì)胞就會異常生長和增殖，最終造成細(xì)胞癌變。反之，若導(dǎo)入或激活它則可抑制細(xì)胞惡性表型。癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第32頁早在20世紀(jì)20年代，T.Boveri就提出正常細(xì)胞中存在特異抑制細(xì)胞增殖原因，并假定與染色體相關(guān)。20世紀(jì)60年代，H.Harris開創(chuàng)了雜合細(xì)胞致癌性研究A.Knudson在研究視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤（retinoblastoma，Rb）流行病學(xué)中發(fā)覺一、腫瘤抑制基因發(fā)覺癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第33頁細(xì)胞雜交試驗正常細(xì)胞腫瘤細(xì)胞非腫瘤型雜交細(xì)胞雜交融合腫瘤細(xì)胞1腫瘤細(xì)胞2雜交融合非腫瘤型雜交細(xì)胞正常細(xì)胞失去一些基因腫瘤細(xì)胞癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第34頁二、腫瘤抑制基因功效名稱染色體定位相關(guān)腫瘤編碼產(chǎn)物及功效TP5317p13.1各種腫瘤轉(zhuǎn)錄因子p53，細(xì)胞周期負(fù)調(diào)整和DNA損傷后凋亡RB13q14.2Rb、骨肉瘤轉(zhuǎn)錄因子p105RbPTEN10q23.3膠質(zhì)瘤、膀胱癌、前列腺癌、子宮內(nèi)膜癌磷脂類信使去磷酸化，抑制PI3K-Akt通路P169p21肺癌、乳腺癌、胰腺癌、食道癌、黑素瘤p16蛋白，細(xì)胞周期檢驗點(diǎn)負(fù)調(diào)整P216p21前列腺癌抑制Cdk1、2、4和6APC5q22.2結(jié)腸癌、胃癌等G蛋白，細(xì)胞粘附與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)DCC18q21結(jié)腸癌表面糖蛋白（細(xì)胞黏附分子）NF17q12.2神經(jīng)纖維瘤GTP酶激活劑NF222q12.2神經(jīng)鞘膜瘤、腦膜瘤連接膜與細(xì)胞骨架蛋白VHL3p25.3小細(xì)胞肺癌、宮頸癌、腎癌轉(zhuǎn)錄調(diào)整蛋白WT111p13腎母細(xì)胞瘤轉(zhuǎn)錄因子常見一些腫瘤抑制基因及其功效癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第35頁（一）視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤基因（Rb基因）G0G1期Rb蛋白E-2FS期E-2FDNAmRNADNA三、腫瘤抑制基因失活促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展

PRb蛋白癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第36頁Rb磷酸化與細(xì)胞周期控制癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第37頁（二）TP53P53蛋白解鏈酶復(fù)制因子AP21蛋白細(xì)胞停滯于G1期細(xì)胞調(diào)亡酸性區(qū)關(guān)鍵區(qū)堿性區(qū)P53蛋白DNA損傷P21基因P53蛋白抑制P53蛋白成功修復(fù)修復(fù)失敗癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第38頁p53結(jié)構(gòu)及其在去除DNA損傷細(xì)胞中作用

癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第39頁P(yáng)53基因突變不但失去野生型p53抑制腫瘤增殖作用，而且突變本身又使該基因具備癌基因功效。突變P53蛋白與野生型P53蛋白相結(jié)合，形成這種寡聚蛋白不能結(jié)合DNA，使得一些癌變基因轉(zhuǎn)錄失控造成腫瘤發(fā)生。癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第40頁（三）PTENPTEN基因（phosphataseandtensinhomologdeletedonchromosometen，第10號染色體缺失磷酸酶及張力蛋白同源基因）是繼TP53基因后發(fā)覺另一個與腫瘤發(fā)生關(guān)系親密腫瘤抑制基因。癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第41頁P(yáng)TEN經(jīng)過阻斷PI3K/AKT信號通路抑制細(xì)胞生長癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第42頁四、腫瘤抑制基因與疾病RBAPCVHL腫瘤抑制基因在細(xì)胞增殖、生長、分化過程中發(fā)揮主要作用，其功效缺失會造成腫瘤等相關(guān)疾病發(fā)生，研究腫瘤抑制基因發(fā)揮作用相關(guān)分子機(jī)制能夠為分子靶向治療策略提供理論依據(jù)，也為攻克癌癥等頑疾帶來曙光。癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第43頁五、癌基因與腫瘤抑制基因在腫瘤發(fā)生中作用特點(diǎn)在基因水平上，或經(jīng)過外界致癌原因，或因為細(xì)胞內(nèi)環(huán)境惡化，突變基因數(shù)目增多，基因組變異逐步擴(kuò)大；在細(xì)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(xì)胞周期失控細(xì)胞生長特征逐步得到強(qiáng)化。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。（一）細(xì)胞癌變多基因協(xié)同癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第44頁從基因角度認(rèn)識結(jié)腸癌發(fā)生和發(fā)展癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第45頁（二）細(xì)胞周期和細(xì)胞凋亡分子調(diào)控是腫瘤進(jìn)展關(guān)鍵癌基因和腫瘤抑制基因與細(xì)胞周期細(xì)胞周期調(diào)控表示在細(xì)胞周期驅(qū)動和細(xì)胞周期監(jiān)控兩個方面，后者失控與腫瘤發(fā)生發(fā)展關(guān)系最為親密。細(xì)胞周期監(jiān)測機(jī)制由DNA損傷感應(yīng)機(jī)制、細(xì)胞生長停滯機(jī)制、DNA修復(fù)機(jī)制和細(xì)胞命運(yùn)決定機(jī)制等組成。

癌基因、腫瘤抑制基因與細(xì)胞凋亡細(xì)胞除了生長、增生和分化等現(xiàn)象之外，還存在細(xì)胞死亡現(xiàn)象，即程序性細(xì)胞死亡或凋亡。有些腫瘤抑制基因過量表示可誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生凋亡，而與細(xì)胞生存相關(guān)癌基因激活則可抑制凋亡，細(xì)胞凋亡異常與腫瘤發(fā)生發(fā)展親密相關(guān)。

癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第46頁促進(jìn)正常細(xì)胞向腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)化原因

癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第47頁生長因子

Growthfactors

第三節(jié)癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第48頁生長因子(growthfactor)一類由細(xì)胞分泌、類似于激素信號分子，多數(shù)為肽類（含蛋白類）物質(zhì)，含有調(diào)整細(xì)胞生長與分化作用。癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第49頁內(nèi)分泌

(endocrine)旁分泌

(paracrine)自分泌

(autocrine)作用模式：

癌基因腫瘤抑制基因和生長因子第50頁一、生長因子分類和功效（一）生長因子分類生長因子名稱組織起源功效表皮生長因子（EGF）唾液腺、巨噬細(xì)胞、血小板等促進(jìn)表皮與上皮細(xì)胞生長，尤其是消化道上皮細(xì)胞增殖肝細(xì)胞生長因子（HGF）間質(zhì)細(xì)胞促進(jìn)細(xì)胞分化和細(xì)胞遷移促紅細(xì)胞生成素（EPO）腎調(diào)整成紅細(xì)胞發(fā)育類胰島素生長因子（IGF）血清促進(jìn)硫酸鹽參入到軟骨組織促進(jìn)軟骨細(xì)胞分裂、對各種組織細(xì)胞起胰島素樣作用神經(jīng)生長因子（NGF）頜下腺含量高營養(yǎng)交感和一些感覺神經(jīng)元、預(yù)防神經(jīng)元退化血小板源生長因子（PDGF）血小板、平滑肌細(xì)胞促進(jìn)間質(zhì)及膠質(zhì)細(xì)胞生長、促進(jìn)血管生成轉(zhuǎn)化生長因子α（TGF-）腫瘤細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞作用類似于EGF，促進(jìn)細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化生長因子β（TGF-β）腎、血小板對一些細(xì)胞起促進(jìn)