分子生物學癌基因與抑癌基因

第二十章癌基因、抑癌基因與生長因子Oncogenes,Anti-oncogenesandGrowthFactorsThebiochemistryandmolecularbiologydepartmentofBMU當前第1頁\共有128頁\編于星期五\17點正調節(jié)信號：促進細胞生長與增殖、阻止細胞發(fā)生終末分化，支持細胞存活。調控失常則表現(xiàn)為腫瘤的惡性生長。是多數(shù)癌基因的作用。負調節(jié)信號：抑制增殖、促進分化、成熟和衰老及凋亡（apoptosis）。抑癌基因的作用。正常情況下細胞的增殖受到多種因素的調控，調控的失衡可能引起異常的增殖和持續(xù)的分裂。腫瘤的發(fā)生是由于細胞增殖與分化失常所導致的惡性生長現(xiàn)象。細胞正常生長與增殖受兩大類基因編碼產物調控當前第2頁\共有128頁\編于星期五\17點①控制細胞增殖的原癌基因活化或腫瘤抑制基因失活；②促細胞凋亡的基因失活或抑制凋亡的基因（抑癌基因）功能增強；③DNA修復基因失活，使突變在細胞內積累，并且累及到調節(jié)細胞增殖及細胞凋亡的基因。

這些基因中某一基因的單一突變所致腫瘤發(fā)生的幾率較小，數(shù)種相關基因突變的積累最終將導致腫瘤發(fā)生、發(fā)展與轉移。

在基因水平促使細胞增殖及凋亡失衡導致細胞惡變的原因有

當前第3頁\共有128頁\編于星期五\17點癌基因抑癌基因細胞增殖生長因子正調控負調控產物癌基因、抑癌基因與生長因子的關系

當前第4頁\共有128頁\編于星期五\17點癌基因和腫瘤抑制基因在細胞增殖中的作用當前第5頁\共有128頁\編于星期五\17點癌基因

Oncogenes第一節(jié)當前第6頁\共有128頁\編于星期五\17點

癌基因的發(fā)現(xiàn)及概念

最早發(fā)現(xiàn)于可導致腫瘤發(fā)生的病毒中，被稱為病毒癌基因(virusoncogene,v-onc)。后來的研究發(fā)現(xiàn)，癌基因是基因組內正常存在的基因，是細胞內總體遺傳物質的一部分，人們把這類存在于生物正常組織細胞基因組中的癌基因稱為原癌基因（protooncogenes，pro-onc）或細胞癌基因（cellular-oncogene，c-onc），存在于病毒中的被稱為病毒癌基因。

癌基因(oncogene)

及其表達產物是細胞正常生理功能的重要組成部分，癌基因所編碼和表達的蛋白質在正常條件下并不具有致癌活性。當前第7頁\共有128頁\編于星期五\17點癌基因(oncogene)的概念：是細胞內控制細胞生長和分化的基因，它的結構異?；虮磉_異常，可以引起細胞癌變。

指凡能編碼生長因子、生長因子受體、細胞內信號轉導分子以及與生長有關的轉錄調節(jié)因子等的基因。廣義的癌基因：(oncogene）癌基因包括：

病毒癌基因（v-onc）存在于病毒中細胞癌基因（c-onc）正常細胞具有致癌潛力的基因當前第8頁\共有128頁\編于星期五\17點腫瘤細胞形態(tài)結構發(fā)生變化

培養(yǎng)中的正常的成纖維細胞呈扁平梭形（左），當這種細胞轉化成癌細胞后就變成球形了（右）。當前第9頁\共有128頁\編于星期五\17點一、細胞癌基因細胞癌基因(cellular-oncogene，c-onc)存在于生物正常細胞基因組中的癌基因（c-onc），在正常情況下處于靜止或低水平表達狀態(tài)，其表達產物參與調節(jié)正常細胞的生長與分化。由于細胞癌基因在正常細胞中以非激活的形式存在，不致癌，故又稱原癌基因(proto-oncogenes，pro-onc)。當前第10頁\共有128頁\編于星期五\17點原癌基因癌基因細胞癌變物理、化學、生物突變、擴增、激活被轉導入反轉錄病毒而活化病毒癌基因v-con當前第11頁\共有128頁\編于星期五\17點廣泛存在于生物界中；基因序列高度保守；作用通過其產物蛋白質來體現(xiàn)；表達產物對正常細胞無害，而且對細胞正常生長、繁殖、發(fā)育和分化起精確調控。在某些因素作用下被激活（基因結構或表達水平異常）后形成癌性的細胞轉化基因。細胞癌基因/原癌基因的特點當前第12頁\共有128頁\編于星期五\17點src家族：產物多具有酪氨酸蛋白激酶活性，能促進增殖信號的轉導。

ras家族：編碼小G蛋白p21，參與cAMP水平的調節(jié)。

myc家族：編碼核內DNA結合蛋白，調節(jié)其他基因轉錄的作用。sis家族：編碼的p28，能刺激間葉組織的細胞分裂繁殖。myb家族：核內轉錄因子細胞癌基因的分類及其產物當前第13頁\共有128頁\編于星期五\17點類別癌基因名稱作用生長因子類SISPDGF-2INT-2FGF同類物，促進細胞增殖蛋白酪氨酸激酶類生長因子受體EGFREGF受體，促進細胞增殖HER-2EGF受體類似物，促進細胞增殖FMS、KITM-CSF受體、SCF受體，促增殖膜結合的蛋白酪氨酸激酶SRC、ABL與受體結合轉導信號細胞內蛋白酪氨酸激酶TRK在細胞內轉導信號細胞內蛋白絲/蘇氨酸激酶RAFMAPK通路中的重要分子與膜結合的GTP結合蛋白RASMAPK通路中的重要分子核內轉錄因子MYC促進增殖相關基因表達FOS、JUN促進增殖相關基因表達人體內細胞癌基因的分類及功能舉例

當前第14頁\共有128頁\編于星期五\17點當前第15頁\共有128頁\編于星期五\17點癌基因最早發(fā)現(xiàn)于逆轉錄病毒中。1911年，F(xiàn).Rous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（RousSarcomaVirus，RSV）。二、病毒癌基因當前第16頁\共有128頁\編于星期五\17點

一類能使敏感宿主細胞產生腫瘤或者使培養(yǎng)細胞轉化成癌細胞的動物病毒。腫瘤病毒有DNA病毒和RNA病毒之分。病毒癌基因最初發(fā)現(xiàn)于RNA病毒（雞Rous肉瘤病毒）腫瘤病毒當前第17頁\共有128頁\編于星期五\17點存在于腫瘤病毒（多數(shù)屬于逆轉錄病毒）基因組中，可以使靶細胞發(fā)生惡性轉化的基因。目前已發(fā)現(xiàn)的病毒癌基因有30多種，主要是RNA病毒，大多數(shù)是逆轉錄病毒。也可以是DNA病毒，如乙型肝炎病毒。病毒癌基因(virusoncogene,v-onc)當前第18頁\共有128頁\編于星期五\17點存在于病毒（DNA腫瘤病毒或RNA反轉錄病毒）基因組中的癌基因，通常不編碼病毒的結構成分，對病毒復制也沒有作用，但可以使細胞持續(xù)增殖，從而導致宿主細胞發(fā)生惡性轉化。如，最早鑒定的禽類肉瘤病毒(RSV)基因組中的src基因當前第19頁\共有128頁\編于星期五\17點

調節(jié)和啟動轉錄LTRgagpolenv

srcLTR

長末端重復序列癌基因正常的病毒基因病毒核心蛋白逆轉錄酶和整合酶病毒外膜蛋白酪氨酸蛋白激酶禽肉瘤病毒(RSV)基因組結構促進增殖信號的轉導，細胞惡化病毒復制所需要當前第20頁\共有128頁\編于星期五\17點病毒癌基因v-src來源于宿主細胞的C-SRC基因當前第21頁\共有128頁\編于星期五\17點RNA病毒和宿主細胞基因組整合過程示意圖v-oncc-onc病毒（RNA）RNADNA（逆轉錄酶）DNA（前病毒）DNARNA病毒粒子新RNA病毒粒子宿主細胞細胞癌基因宿主細胞的細胞癌基因導入RSV基因組內，使RSV轉變?yōu)閿y帶src基因的病毒，獲得致癌能力。雖然病毒癌基因來源于宿主細胞，但整合過程中，其結構發(fā)生變化（內含子缺失、編碼區(qū)截短、突變），病毒癌基因對細胞的惡性轉化明顯強于細胞中的原癌基因。正常宿主細胞存在在scr基因無癌基因的RSV當前第22頁\共有128頁\編于星期五\17點細胞癌基因與病毒癌基因的差別1、病毒癌基因沒有內含子；2、病毒癌基因編碼序列有點突變或缺失突變；3、病毒癌基因表達的蛋白質有較強的細胞轉化活性；4、細胞原癌基因的產物正性調節(jié)細胞增殖。當前第23頁\共有128頁\編于星期五\17點三、癌基因活化的機制

癌細胞基因在物理、化學因素的作用下發(fā)生突變，表達產物的質和量的變化、表達方式在時間及空間上的改變，都有可能使細胞脫離正常的信號控制，獲得不受控制的異常增殖能力而發(fā)生惡性轉化。從正常的原癌基因轉變?yōu)榫哂惺辜毎D化功能的癌基因的過程，稱原癌基因的活化，是功能獲得的過程。

通常情況下，原癌基因是細胞正常生長分裂、生長和增殖所必需的，只不過其表達受到細胞的嚴格控制。當前第24頁\共有128頁\編于星期五\17點（1）基因低甲基化修飾（2）基因擴增（3）染色體易位（4）DNA重排（5）病毒基因啟動子與增強子的插入（6）點突變（7）癌基因的協(xié)同作用

癌基因激活的方式當前第25頁\共有128頁\編于星期五\17點（一）基因低甲基化修飾DNA分子中堿基的甲基化修飾狀態(tài)在真核基因表達調控中發(fā)揮重要作用。真核細胞中胞嘧啶C常被甲基化修飾成5-甲基胞嘧啶，發(fā)生在基因轉錄調控區(qū)的CpG富集區(qū)（CpG

島）。通常甲基化水平與基因表達程度呈反比，處于轉錄激活狀態(tài)的基因CpG島一般低甲基化修飾。

在腫瘤細胞中發(fā)現(xiàn)癌基因的低甲基化或去甲基化可導致癌基因的大量表達，如胃癌細胞中的c-H-ras癌基因的低甲基化可導致其過度表達，是細胞癌變的一個重要特征。

當前第26頁\共有128頁\編于星期五\17點（二）基因擴增（geneamplification)

指基因組上個別基因的額外復制。在許多轉化細胞和腫瘤細胞中，可見原癌因擴增現(xiàn)象。發(fā)生擴增的機制目前不清?；驍U增常見于實體瘤，在腫瘤細胞中

基因擴增涉及的癌基因主要有c-myc,c-abl,N-ras,及neu等。

當前第27頁\共有128頁\編于星期五\17點

原癌基因數(shù)量的增加或表達活性的增強，產生過量的表達蛋白質。

腫瘤擴增可能預示腫瘤演進的改變或是癌變的晚期，代表該腫瘤自主性和侵襲性的增強，故對其檢測可能有助于預后的判斷。當前第28頁\共有128頁\編于星期五\17點

逆轉錄病毒基因組中的長末端重復序列（LTR）內含較強的啟動子或增強子，感染細胞時，LTR可隨機整合到宿主細胞的基因組中，如果病毒LTR恰好整合到細胞原癌基因附近或內部，則LTR所含的強啟動子或增強子可啟動或促進原癌基因的過度表達，導致細胞癌變。（三）獲得啟動子與增強子當前第29頁\共有128頁\編于星期五\17點1、啟動子插入當前第30頁\共有128頁\編于星期五\17點2、增強子插入當前第31頁\共有128頁\編于星期五\17點（四）染色體易位（chromosometranslocation）

染色體的一部分基因斷裂脫離，并與其他染色體連接的重排過程。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轉位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。

當前第32頁\共有128頁\編于星期五\17點

使原來無活性的原癌基因移至某些強的啟動基因或增強子附近而被活化。

腫瘤細胞中的染色體是不正常的。腫瘤細胞中常見的染色體異常是易位。

染色體易位是指一條染色體的某一片段斷下之后再連接到另一條染色體上。

例如：正常細胞中c-myc基因在轉錄水平上是低水平的，而易位的c-myc則轉錄頻率升高，導致癌變。當前第33頁\共有128頁\編于星期五\17點急性髓系白血病(AML)患者6;9染色體易位DEK-CAN融合基因表達。4例急性髓系白血病患者為t(6;9)(p23;q34)易位；4例初診、再發(fā)及完全緩解期患者均不同程度檢出DEK-CAN融合基因，占100%；DEK-CAN基因是AML發(fā)病的分子基礎，檢測DEK-CAN融合基因對于AML的診斷、療效觀察及預后判斷有重要意義。當前第34頁\共有128頁\編于星期五\17點（五）點突變（pointmutation）

原癌基因在射線或化學致癌劑作用下，可能發(fā)生點突變，導致編碼蛋白中單個氨基酸的替換，改變了蛋白質的氨基酸組成，造成蛋白質結構和功能異常，活性改變。30%的腫瘤組織都帶有ras基因家族（H-ras、K-ras、N-ras）的點突變，從各種不同的人類腫瘤細胞系分離到的ras癌基因中，c-ras原癌基因都是由一個單堿基突變而激活成癌基因的。當前第35頁\共有128頁\編于星期五\17點

例如，正常H-ras中的第12號密碼子為GGC，從各種不同的人類腫瘤細胞系分離到的ras癌基因中，c-ras原癌基因都是由一個單堿基突變而激活成癌基因的。當前第36頁\共有128頁\編于星期五\17點當前第37頁\共有128頁\編于星期五\17點當前第38頁\共有128頁\編于星期五\17點癌基因活化的4種機制示意圖當前第39頁\共有128頁\編于星期五\17點核內癌基因易與胞漿癌基因產物發(fā)生協(xié)同作用(前者使細胞永生,后者改變細胞形態(tài),降低對生長因子和貼壁的要求).如myc與ras協(xié)同致癌癌基因的激活與抑癌基因的失活協(xié)同致癌

（六）癌基因的協(xié)同作用當前第40頁\共有128頁\編于星期五\17點當前第41頁\共有128頁\編于星期五\17點

癌基因的活化是腫瘤發(fā)生過程中的關鍵步驟，不同的癌基因在不同的情況下，可通過不同的途徑被激活。一種癌基因在同一癌變過程中可通過不同的機制活化，同一個致癌因素可通過不同的方式、不同的致癌因素可通過現(xiàn)一種方式來激活癌基因，因此癌基因激活是個復雜、相互協(xié)調的過程，癌基因被激活的結果可能是：出現(xiàn)新的表達產物出現(xiàn)過量的正常表達產物出現(xiàn)異常、截短的表達產物癌基因被激活的結果當前第42頁\共有128頁\編于星期五\17點

癌基因編碼的蛋白質稱為癌蛋白，癌基因的生物學功能即是由癌蛋白執(zhí)行的。

癌蛋白多數(shù)是作為傳遞生長信號的因子參與腫瘤細胞增殖過程。四、原癌基因的產物與功能當前第43頁\共有128頁\編于星期五\17點癌基因編碼的蛋白質與細胞生長調控的許多因子有關，參與細胞生長、增殖、分化途徑各個環(huán)節(jié)的調控，依據其在細胞信號轉導途徑中的作用分為以下幾類：癌蛋白的分類當前第44頁\共有128頁\編于星期五\17點作用于細胞膜上的受體系統(tǒng)或直接被傳遞至細胞內，通過蛋白激酶活化轉錄因子，引發(fā)一系列基因的轉錄激活。sis表達蛋白P28和PDGF一樣能促進血管的生長。（一）細胞外生長因子例如：當前第45頁\共有128頁\編于星期五\17點（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。受體的胞質結構區(qū)具有特異的蛋白激酶活性，通過磷酸化作用使其結構發(fā)生改變，增加激酶對底物的活性，促進生長信號在胞內的傳遞。例如c-src、c-abl有酪氨酸特異的蛋白激酶活性。c-mos和raf所編碼的激酶使絲氨酸和蘇氨酸殘基磷酸化。當前第46頁\共有128頁\編于星期五\17點非受體酪氨酸激酶(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產物)。（三）細胞內信號傳導分子原癌基因的產物作為胞內信息傳遞體系成員，或者通過影響第二信使作用，將接受到的信號由胞內傳至核內，促進細胞生長。例如：當前第47頁\共有128頁\編于星期五\17點（四）核內轉錄因子某些癌基因表達蛋白定位于細胞核內，與靶基因的順式調控元件相結合直接調節(jié)靶基因的轉錄活性。例如：c-fos是一種即刻早期反應基因(immediateearlygene，IEG)。作為傳遞信息的第三信使。當前第48頁\共有128頁\編于星期五\17點當前第49頁\共有128頁\編于星期五\17點

主要介紹幾種結構及功能了解較為清楚的癌基因。1、sis等生長因子類癌基因

v-sis首先發(fā)現(xiàn)于猿猴肉瘤病毒中，sis基因的蛋白產物位于細胞質，分子量為28kD，稱為p28sis,它與血小板源性生長因子β鏈具有同源性。幾種癌基因的特性及其作用當前第50頁\共有128頁\編于星期五\17點

如果PDGF被不斷產生，則細胞即可持續(xù)分裂，所以sis癌基因產物可以通過自分泌或旁分泌的形式刺激自身或其鄰近細胞的分裂增殖。當前第51頁\共有128頁\編于星期五\17點erbB原癌基因產物是分子量為170kD的糖蛋白，由配體結合區(qū)，跨膜區(qū)及酪氨酸蛋白激酶區(qū)三個結構域組成。２、erbB等生長因子受體類癌基因當前第52頁\共有128頁\編于星期五\17點ras基因家族包括三個相關的成員：K-ras、H-ras和N-ras。

c-ras及v-ras基因產物分子量為21kD，稱為p21ras。

p21蛋白有結合GTP和GTP酶活性。

p21與其他G蛋白具有同源性，它們在信號轉導過程中發(fā)揮作用。

ras原癌基因的激活主要是通過點突變及過量表達方式。３、ras及src等信號轉導因子類癌基因當前第53頁\共有128頁\編于星期五\17點src基因首先是從禽類Rous肉瘤病毒中分離得到的。v-src基因產物為分子量60kD的磷蛋白，稱為pp60v-src,它是逆轉錄病毒從宿主細胞中轉導而來的。c-src基因編碼的蛋白質亦為分子量為60kD的磷蛋白，稱為pp60c-src。二者具有很高的同源性。

src基因產物酪氨酸蛋白激酶活性表現(xiàn)之一為肌醇磷脂激酶活性→催化底物產生第二信使分子如DG和IP3→參與生長因子信號轉導。當前第54頁\共有128頁\編于星期五\17點４、myc等核轉錄因子類癌基因

myc基因家族包括三個成員：c-myc、N-myc、L-myc，三者之間具有很高的同源性，編碼的蛋白質亦具有相似的生物學作用。

myc基因產物與另一反式作用因子Max(21kD)結合形成復合物，與DNA結合，調節(jié)下游基因的表達以刺激細胞分裂或抑制細胞的終末分化。當前第55頁\共有128頁\編于星期五\17點當前第56頁\共有128頁\編于星期五\17點細胞外生長因子

跨膜的生長因子受體細胞內信號傳導體核內轉錄因子

當前第57頁\共有128頁\編于星期五\17點原癌基因BRAF所編碼的蛋白質屬于絲/蘇氨酸激酶，是MAPK信號通路的重要組成分子，在調控細胞增殖、分化等方面發(fā)揮重要作用。五、癌基因表達產物促進腫瘤發(fā)生發(fā)展約60%的黑素瘤中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，導致B-Raf的持續(xù)激活。（一）BRAF例如：當前第58頁\共有128頁\編于星期五\17點HER2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，從而促進細胞增殖和抑制細胞凋亡。在30%的乳腺癌中HER2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。（二）HER2例如：當前第59頁\共有128頁\編于星期五\17點慢性粒細胞白血病患者的9號染色體與22號染色體之間發(fā)生易位，從而融合產生了癌基因BCR-ABL，編碼的蛋白質Bcr-Abl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。在95%的慢性粒細胞白血病患者中都伴隨有BCR-ABL融合基因的產生，在一些急性淋巴白血病患者中也有發(fā)現(xiàn)。（三）BCR-ABL例如：當前第60頁\共有128頁\編于星期五\17點第二節(jié)

抑癌基因

Anti-oncogenes當前第61頁\共有128頁\編于星期五\17點腫瘤抑制基因(tumorsuppressorgene)一、腫瘤抑制基因的概念抑癌基因也稱腫瘤抑制基因或抗癌基因（anticancergene）或抑癌基因（Anti-oncogenes），是調節(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細胞的惡性表型。當前第62頁\共有128頁\編于星期五\17點抑癌基因(cancersuppressivegene,anti-oncogene)抑制細胞過度生長、增殖從而遏制腫瘤形成的基因。當前第63頁\共有128頁\編于星期五\17點早在20世紀20年代，T.Boveri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,腫瘤細胞因失去某種抑制性染色體而能無限增殖。20世紀60年代，H.Harris開創(chuàng)了雜合細胞的致癌性研究A.Knudson在研究視網膜母細胞瘤（retinoblastoma，Rb）的流行病學中發(fā)現(xiàn)RB基因二、抑癌基因的發(fā)現(xiàn)當前第64頁\共有128頁\編于星期五\17點雜合細胞的致癌性研究將小鼠的惡性腫瘤細胞與正常細胞雜交融合，得到雜合細胞，失去惡性表型；將雜交細胞接種在動物體內，不產生腫瘤；導入正常細胞染色體的腫瘤細胞接種動物，通常不產生腫瘤提示正常細胞中有抑制腫瘤的基因，即腫瘤抵制基因！當前第65頁\共有128頁\編于星期五\17點二次打擊學說家族性Rb患者的腫瘤常在嬰幼兒早發(fā)，且雙側多發(fā)性（散發(fā)患者剛發(fā)病較晚，且單發(fā)），遺傳性和散發(fā)性的腫瘤都與RB基因的失活有關。早發(fā)性患者從父母獲得的一對等位RB基因，一個是正常（野生型）基因，另一個是的，如野生型RB基因再發(fā)生突變失活，其功能就會全部喪失，導致早期發(fā)生Bb.散發(fā)性患者從父母獲得的一對等位RB基因都是正常的，只有它們各自都突變失活，才可能使RB基因的功能喪失，腫瘤發(fā)生較晚。據此提出“二次打擊學說，即腫瘤的發(fā)生需要該基因位點發(fā)生兩次突變”當前第66頁\共有128頁\編于星期五\17點細胞雜交試驗正常細胞腫瘤細胞非腫瘤型雜交細胞雜交融合腫瘤細胞1腫瘤細胞2雜交融合非腫瘤型雜交細胞正常細胞失去某些基因腫瘤細胞當前第67頁\共有128頁\編于星期五\17點

抑癌基因編碼產物的功能主要有誘導細胞分化、維持基因穩(wěn)定、觸發(fā)或誘導細胞凋亡等?？傮w上抑癌基因對生長起負調控作用，能抑制細胞的惡性生長。目前公認的腫瘤抑制基因有10余種，抑癌基因的變異構成某些共同的致癌途徑。已鑒定的一些抑癌基因產物及功能如下：三、常見抑癌基因及其功能當前第68頁\共有128頁\編于星期五\17點名稱染色體定位相關腫瘤編碼產物及功能TP5317p13.1多種腫瘤轉錄因子p53，細胞周期負調節(jié)和DNA損傷后凋亡RB13q14.2Rb、骨肉瘤轉錄因子p105RbPTEN10q23.3膠質瘤、膀胱癌、前列腺癌、子宮內膜癌磷脂類信使的去磷酸化，抑制PI3K-Akt通路P169p21肺癌、乳腺癌、胰腺癌、食道癌、黑素瘤p16蛋白，細胞周期檢查點負調節(jié)P216p21前列腺癌抑制Cdk1、2、4和6APC5q22.2結腸癌、胃癌等G蛋白，細胞粘附與信號轉導DCC18q21結腸癌表面糖蛋白（細胞黏附分子）NF17q12.2神經纖維瘤GTP酶激活劑NF222q12.2神經鞘膜瘤、腦膜瘤連接膜與細胞骨架的蛋白VHL3p25.3小細胞肺癌、宮頸癌、腎癌轉錄調節(jié)蛋白WT111p13腎母細胞瘤轉錄因子常見抑癌基因及其功能當前第69頁\共有128頁\編于星期五\17點名稱相關腫瘤TP53tumorproteinp53,腫瘤蛋白p53

RBPTENP16P21APCadenomatouspolyposis多發(fā)性結腸腺癌DCCDeletedincolorectalcarcinoma結腸癌缺失基因NF1

neurofibromatosis神經纖維瘤NF2VHLVonHippel-Lindau綜合征，血管母細胞瘤合并腎或胰腺等多種腫瘤WT1Wilmstumor威爾姆腫瘤常見抑癌基因及其功能當前第70頁\共有128頁\編于星期五\17點四、抑癌基因失活的機制（一）基因高甲基化修飾近年表觀遺傳學研究表明，DNA甲基化修飾在真核基因的轉錄調控中發(fā)揮重要作用，主要由甲基化酶和去甲基化酶調節(jié)。抑癌基因啟動子區(qū)CpG島高甲基化修飾，阻礙轉錄因子蛋白與啟動子結合，不能形成轉錄復合體，從而影響基因轉錄活性。當前第71頁\共有128頁\編于星期五\17點（一）基因高甲基化修飾在許多腫瘤中常檢測到p16、p53、BRCA-1、VHL等抑癌基因啟動子區(qū)CpG島高甲基化修飾變化，而且往往是腫瘤發(fā)生的早期事件。如，約70%的散發(fā)性腎癌患者中，因啟動子的甲基化而存在VHL的失活。啟動子區(qū)的高甲基化可使p16表達水平降低，導致細胞周期異常從而促進細胞增殖。當前第72頁\共有128頁\編于星期五\17點人類體細胞屬于二倍體細胞，其基因組的大多數(shù)區(qū)域是雜合的，即這些區(qū)域往往含有兩個不同的等位基因（父母各一個）。某些情況下，會丟失等位基因的一個拷貝，從而喪失其雜合性，該現(xiàn)象稱雜合性缺失（lossofheterozygosity,LOH）。LOH是腫瘤細胞中常見的異常遺傳現(xiàn)象，發(fā)生雜合缺失的區(qū)域往往是抑癌基因所在的區(qū)域。如Rb（二）雜合性缺失當前第73頁\共有128頁\編于星期五\17點

兩個等位基因純合性缺失不可能表達相應的蛋白質。（三）純合性缺失（四）基因突變

基因突變是導致抑癌基因失活，甚至轉變?yōu)榘┗虻闹饕獧C制之一。當前第74頁\共有128頁\編于星期五\17點

抑癌基因在細胞增殖、生長、分化過程中發(fā)揮重要作用，其功能缺失會導致腫瘤等相關疾病的發(fā)生。以TP53、RB、PTEN三個腫瘤抑制基因為例說明：五、抑癌基因失活與腫瘤當前第75頁\共有128頁\編于星期五\17點

Rb基因（人視網膜母細胞瘤易感基因，retinoblastomasusceptibilitygene基因,是第一個被克隆和完成全序列測定的抑癌基因。它控制許多腫瘤的遺傳易感性，最明顯的是視網膜母細胞瘤，（小細胞肺癌、乳腺癌、膀胱癌和前列腺癌中都發(fā)現(xiàn)有Rb基因）

Rb基因位于人類染色體13q14.12，含有27個外顯子全長180388bp，其mRNA長度為4.7kb，編碼的蛋白質屬于磷蛋白，分子量105000。Rb蛋白的磷酸化狀態(tài)及其與其他蛋白質結合，與它的功能密切相關。（一）視網膜母細胞瘤基因（Rb基因）當前第76頁\共有128頁\編于星期五\17點磷酸化的Rb（pRb）蛋白是一種核磷蛋白，位于核內，為DNA結合蛋白，作為轉錄因子調節(jié)基因轉錄。磷酸化和去磷酸化是調節(jié)Rb蛋白活性的重要形式，其磷酸化程序在細胞周期中發(fā)生周期性變化：

G0、G1期:Rb蛋白去磷酸化/低磷酸化(為活性型，能促進細胞分化，抑制細胞增殖)；G2、S期、M期:Rb蛋白磷酸化。調節(jié)Rb蛋白磷酸化狀態(tài)重要的過程是發(fā)生在G1/S期交界處。當前第77頁\共有128頁\編于星期五\17點磷酸化和去磷酸化是調節(jié)Rb蛋白活性的重要形式，其磷酸化程序在細胞周期中發(fā)生周期性變化：Rb磷酸化的程度，受細胞周期中增殖調控蛋白（細胞周期蛋白,cyclin、細胞周期蛋白依賴性激酶cyclin-dependentkinase,CDK)的直接控制。

G0、G1期:Rb蛋白去磷酸化/低磷酸化(為活性型，能促進細胞分化，抑制細胞增殖)；G2、S期、M期:Rb蛋白磷酸化。調節(jié)Rb蛋白磷酸化狀態(tài)重要的過程是發(fā)生在G1/S期交界處。當前第78頁\共有128頁\編于星期五\17點當前第79頁\共有128頁\編于星期五\17點當前第80頁\共有128頁\編于星期五\17點G0G1期Rb蛋白E-2FS期E-2FDNAmRNADNAPRb蛋白低磷酸化的Rb在G1期特異的磷酸化，是細胞從G1期進入S期的關鍵。當前第81頁\共有128頁\編于星期五\17點細胞進入G1期時Rb蛋白處于低磷酸化狀態(tài)，使細胞不能通過G1–

S期關卡。低磷酸化Rb蛋白對G1期–

S期的負調節(jié)作用，是通過與轉錄因子E2F結合而實現(xiàn)的。在細胞增殖信號通過依賴于cyclinD1的激酶CDK4的活化，導致Rb磷酸化，高磷酸化的Rb不能與E2F結合，E2F啟動基因轉錄，促進細胞G1–

S轉化。當前第82頁\共有128頁\編于星期五\17點Rb蛋白分子量為110kD，稱為p110Rb，Rb蛋白的磷酸化水平對其功能具有重要影響，且與細胞周期密切相關。在G1/S期，Rb表達增高并從非磷酸化狀態(tài)轉化為磷酸化狀態(tài)，前者可阻斷細胞進入Ｓ期，后者則失去這種作用。視網膜母細胞瘤中發(fā)現(xiàn)有Rb基因的失活。野生型Rb基因導入Rb－腫瘤細胞可抑制其在裸鼠中的致癌能力。表明其有抑癌作用。當前第83頁\共有128頁\編于星期五\17點

在G1期低磷酸化的Rb與E2F形成蛋白復合物，抑制E2F的轉錄激活性，阻止E2F啟動的基因轉錄，造成S期必需的基因產物（如，二氫葉酸還原酶、胸苷激酶、DNA聚合酶等）合成受阻，細胞周期的進展受到抑制，從而抑制細胞增殖。高磷酸化的Rb不能與E2F結合，E2F啟動基因轉錄，促進細胞G1–S轉化。當前第84頁\共有128頁\編于星期五\17點Rb磷酸化與細胞周期控制G1-S限制點當前第85頁\共有128頁\編于星期五\17點p53基因是人類惡性腫瘤中最常涉及到的抑癌基因，與人類腫瘤相關性最高，其功能與細胞周期的控制有密切關系。p53基因定位于人類染色體17p13.1，全長16-20kb，由11個外顯子及10個內含子組成。

野生型p53蛋白質在維持細胞正常生長、抵制惡性增殖中起著重要作用，因此稱“基因衛(wèi)士”。正常情況下，野生型p53蛋白含量低，半衰期短（易被蛋白酶水解），不易檢測出來，但在細胞增殖與生長時，可升高5-100倍以上。（二）野生P53蛋白—基因衛(wèi)士當前第86頁\共有128頁\編于星期五\17點

人野生型p53蛋白屬核內磷蛋白，由393個氨基酸殘基組成，在體內以四聚體形式存在，分子量為53kD，含有三個結構域：①N端酸性區(qū)：第1-80位aa殘基組成，含有一些特殊的磷酸化位點。具有反式作用因子活性；②中段核心區(qū)：第102-290位aa殘基組成,包含能結合DNA的特異性氨基酸序列；該區(qū)在進化上高度保守，乃突變熱點，與突變型p53蛋白的致癌作用有關；③C端堿性區(qū)：第319-393位aa殘基組成,可獨立發(fā)揮轉化活性，起癌基因作用。多個磷酸化位點可被多種蛋白激酶識別。具有核定位功能，且可與特異性DNA序列結合。野生P53蛋白當前第87頁\共有128頁\編于星期五\17點

p53在細胞內監(jiān)控著染色體DNA的完整性，一旦DNA遭到損害，p53立即與特定的DNA序列結合，起轉錄因子的作用，激活p21等相關基因轉錄，使細胞停滯于G1期。抑制解鏈酶的活性，并與復制因子A(replicationfactorA)相互作用，參與DNA的復制與修復。若修復失敗，p53啟動凋亡過程，誘導細胞自殺，阻止有癌變傾向的突變細胞的生成，從而防止細胞惡變。當前第88頁\共有128頁\編于星期五\17點P53蛋白解鏈酶復制因子AP21蛋白細胞停滯于G1期細胞調亡酸性區(qū)核心區(qū)堿性區(qū)P53蛋白DNA損傷P21基因P53蛋白抑制P53蛋白成功修復修復失敗當前第89頁\共有128頁\編于星期五\17點當前第90頁\共有128頁\編于星期五\17點

如果DNA損傷較為嚴重而細胞修復機制難以將其修復時，p53則通過細胞凋亡途徑清除受損的細胞，維持基因組的穩(wěn)定。當前第91頁\共有128頁\編于星期五\17點

估計約有50%的人類腫瘤中具有p53基因的突變，突變形式包括點突變、缺失、插入以及重排。突變型p53蛋白各不相同，它們與野生型p53蛋白在構型，細胞內定位以及轉化潛力方面亦均有差異。突變型p53蛋白半衰期明顯延長，腫瘤細胞中p53蛋白含量明顯增加，甚至可增加100倍。在腫瘤組織中應用免疫組織化學的方法檢出p53蛋白的存在，可能具有診斷及估計預后的價值。腫瘤細胞中p53基因突變當前第92頁\共有128頁\編于星期五\17點突變型p53蛋白喪失與癌蛋白結合的能力，從而使癌蛋白得以發(fā)揮致癌作用。突變型p53基因可能通過如下兩種模式導致腫瘤發(fā)生：①顯性致癌模式：突變型p53蛋白喪失原有功能，而獲得增殖、轉化及致癌的能力。推測這些突變體具有協(xié)助其他癌基因如ras的致癌作用。３、p53基因突變與腫瘤的發(fā)生當前第93頁\共有128頁\編于星期五\17點突變型p53基因產物與野生型p53基因產物通過蛋白質－蛋白質結合方式形成無功能的異源二聚體。②顯性陰性致癌模式：當前第94頁\共有128頁\編于星期五\17點P53蛋白解鏈酶復制因子AP21蛋白細胞停滯于G1期細胞調亡酸性區(qū)核心區(qū)堿性區(qū)P53蛋白DNA損傷P21基因P53蛋白抑制P53蛋白成功修復修復失敗（二）P53蛋白——基因衛(wèi)士當前第95頁\共有128頁\編于星期五\17點p53的結構及其在清除DNA損傷細胞中的作用

當前第96頁\共有128頁\編于星期五\17點P53基因突變不僅失去野生型p53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。突變的P53蛋白與野生型P53蛋白相結合，形成的這種寡聚蛋白不能結合DNA，使得一些癌變基因轉錄失控導致腫瘤發(fā)生。當前第97頁\共有128頁\編于星期五\17點（三）PTENPTEN基因（phosphataseandtensinhomologdeletedonchromosometen，第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因）是繼TP53基因后發(fā)現(xiàn)的另一個與腫瘤發(fā)生關系密切的腫瘤抑制基因。當前第98頁\共有128頁\編于星期五\17點PTEN通過阻斷PI3K/AKT信號通路抑制細胞的生長當前第99頁\共有128頁\編于星期五\17點六、腫瘤抑制基因與疾病RBAPCVHL腫瘤抑制基因在細胞增殖、生長、分化過程中發(fā)揮重要作用，其功能缺失會導致腫瘤等相關疾病的發(fā)生，研究腫瘤抑制基因發(fā)揮作用的相關分子機制能夠為分子靶向治療策略提供理論依據，也為攻克癌癥等頑疾帶來曙光。當前第100頁\共有128頁\編于星期五\17點

、癌基因與腫瘤抑制基因在腫瘤發(fā)生中的作用特點在基因水平上，或通過外界致癌因素，或由于細胞內環(huán)境的惡化，突變基因數(shù)目增多，基因組變異逐步擴大；在細胞水平上則要經過永生化、分化逆轉、轉化等多個階段，細胞周期失控細胞的生長特性逐步得到強化。結果組織從增生、異型變、良性腫瘤、原位癌發(fā)展到浸潤癌和轉移癌。（一）細胞癌變的多基因協(xié)同當前第101頁\共有128頁\編于星期五\17點從基因角度認識結腸癌的發(fā)生和發(fā)展當前第102頁\共有128頁\編于星期五\17點（二）細胞周期和細胞凋亡的分子調控是腫瘤進展的關鍵癌基因和腫瘤抑制基因與細胞周期細胞周期調控體現(xiàn)在細胞周期驅動和細胞周期監(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DNA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等構成。

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。

當前第103頁\共有128頁\編于星期五\17點促進正常細胞向腫瘤細胞轉化的因素

當前第104頁\共有128頁\編于星期五\17點第三節(jié)

生長因子

Growthfactors

當前第105頁\共有128頁\編于星期五\17點生長因子(growthfactor)

通過質膜上特異的受體，將信息傳遞至細胞內部，調節(jié)細胞生長與增殖的多肽類物質。一、概述當前第106頁\共有128頁\編于星期五\17點作用模式

內分泌

(endocrine)旁分泌

(paracrine)自分泌

(autocrine)當前第107頁\共有128頁\編于星期五\17點當前第108頁\共有128頁\編于星期五\17點產生相應第二信使胞內相關蛋白質被磷酸化與膜受體結合酪氨酸激酶活化蛋白激酶活化核內轉錄因子活化基因轉錄與胞內受體結合生長因子–

受體復合物二、生長因子作用機制活化相關基因當前第109頁\共有128頁\編于星期五\17點當前第110頁\共有128頁\編于星期五\17點當前第111頁\共有128頁\編于星期五\17點在某些生理或病理條下，細胞接受到某種信號所觸發(fā)的并按一定程序緩慢死亡的過程。誘導因素：野生型p53基因抑制因素：突變型p53基因

神經生長因子(NGF)三、生長因子與疾病（一）細胞凋亡細胞凋亡(apoptosis)當前第112頁\共有128頁\編于星期五\17點1.原發(fā)性高血壓myc、fos的激活促平滑肌細胞增生p53低表達或突變2.動脈粥樣硬化PDGF過量產生3.心肌肥厚ras、myb、myc、fos等過量表達IGF、TGF、FGF（二）心血管疾病當前第113頁\共有128頁\編于星期五\17點①

具有生長因子功能的癌蛋白：腫瘤細胞通過這種自身分泌生長因子的方式刺激自身的分裂和增殖。②具有生