癌基因、抑癌基因與生長因子

本章提要細胞癌基因，抑癌基因、生長因子的基本概念癌基因活化機制抑癌基因失活機理本文檔共152頁；當前第1頁；編輯于星期三\7點16分細胞的正常生長與增殖由兩大類基因調控：正調節(jié)信號—促進細胞生長和增殖，并阻止其發(fā)生終末分化。負調控信號—抑制增殖,促進分化、成熟和衰老，最后凋亡。這兩類基因中任何一種或它們共同的變化，即有可能引起細胞增殖失控導致腫瘤的發(fā)生。本文檔共152頁；當前第2頁；編輯于星期三\7點16分癌基因與抑癌基因的作用機制涉及基因表達調控及細胞分裂、分化。癌基因可編碼類生長因子多肽及其受體分子，通過細胞內信息傳遞系統(tǒng)刺激細胞增殖。腫瘤的發(fā)生與癌基因、抑癌基因和生長因子三者的關系密切相關。本文檔共152頁；當前第3頁；編輯于星期三\7點16分第一節(jié)癌基因本文檔共152頁；當前第4頁；編輯于星期三\7點16分癌基因（oncogene）就是具有增加癌源性或轉化潛能，導致其編碼區(qū)或調節(jié)區(qū)域遺傳性狀發(fā)生改變的基因。癌基因可分為兩大類：一類是致瘤病毒中能在體內誘發(fā)腫瘤并在體外引起細胞轉化的基因，即病毒癌基因（viraloncogene,v-onc）；另一類是存在于細胞基因組中、正常情況下處于靜止或低水平（限制性）表達狀態(tài)，對維持細胞正常功能具有重要作用，當受到致癌因素作用被活化而導致細胞惡變的基因，即原癌基因（protooncogene，pro-onc）或稱細胞癌基因（cellularoncogene，c-onc）。一、病毒癌基因和細胞癌基因（一）概念本文檔共152頁；當前第5頁；編輯于星期三\7點16分癌基因名稱用3個斜體小寫字母表示，如myc、ras、src。腫瘤病毒是一類能使宿主產生腫瘤或使培養(yǎng)細胞轉化成癌細胞的動物病毒。其核酸組成分為DNA病毒和RNA病毒。病毒癌基因是一類存在于腫瘤病毒（大多數(shù)是逆轉錄病毒）中的、能使靶細胞發(fā)生惡性轉化的基因。本文檔共152頁；當前第6頁；編輯于星期三\7點16分

1911年，ReytonRous報道將雞肉瘤的無細胞濾液注射給健康雞后，可誘導發(fā)生肉瘤，表明無細胞濾液含致病原，可傳播腫瘤。1932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。腫瘤進展：開始，癌細胞處于“休眠”狀態(tài)，被化學因子、病毒等喚醒后，變的無法無天。Rous提出病毒致癌理論：即傳播腫瘤的無細胞濾液中含的是病毒。這種感染性顆粒后來被證實是逆轉錄病毒(RNA病毒)。Rous因此獲得1966年諾貝爾生理和醫(yī)學獎。癌基因的發(fā)現(xiàn)本文檔共152頁；當前第7頁；編輯于星期三\7點16分TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1966

Tumor-inducingviruses本文檔共152頁；當前第8頁；編輯于星期三\7點16分PeytonRousUSARockefellerUniversityNewYork,NY,USAB:1879D:1970本文檔共152頁；當前第9頁；編輯于星期三\7點16分雞肉瘤病毒（RSV)基因組結構圖病毒癌基因與正常細胞中的原癌基因同源本文檔共152頁；當前第10頁；編輯于星期三\7點16分

病毒癌基因致癌機制本文檔共152頁；當前第11頁；編輯于星期三\7點16分1964年認為，RSV的生活周期中存在著前病毒（provirus）的DNA中間產物階段，DNA前病毒含有RNA病毒基因組的全部信息。子代病毒RNA是以前病毒DNA為模版合成的。前病毒可整合到宿主細胞基因組中。通過病毒的誘導，正常細胞可轉化成腫瘤細胞。1970年Temin實驗室和Baltimove實驗室分別發(fā)現(xiàn)RSV病毒粒子中含有反轉錄酶。這一結果使Temin的“前病毒”假想得到了證實。1975年Temin、Baltimove和Dulbacco因此獲諾貝爾生理和醫(yī)學獎。本文檔共152頁；當前第12頁；編輯于星期三\7點16分TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1975

Theinteractionbetweentumorvirusesandthegeneticmaterialofthecell本文檔共152頁；當前第13頁；編輯于星期三\7點16分DavidBBaltimoreUSAMassachusettsInstituteofTechnology(MIT)Cambridge,MA,USAB:1938本文檔共152頁；當前第14頁；編輯于星期三\7點16分RenatoDulbeccoUSAImperialCancerResearchFundLaboratoryLondon,UnitedKingdomB:1914(inCatanzaro,Italy)本文檔共152頁；當前第15頁；編輯于星期三\7點16分HowardMartinTeminUSAUniversityofWisconsinMadison,WI,USAB:1934D:1994本文檔共152頁；當前第16頁；編輯于星期三\7點16分Bishop和Varmus等人于1980年提出了癌基因假說，認為Rous雞肉瘤病毒的致癌能力與病毒基因組的單個基因有關，即src基因。src基因本是正常細胞基因組的一部分(原癌基因），被病毒“劫持”后，病毒則具有致癌能力。原癌基因在正常細胞中的地位：調控細胞的分裂和生長。腫瘤細胞中癌基因的變化：過分活躍或突變，使其編碼產物改變。Bishop和Varmus獲1989年諾貝爾生理學和醫(yī)學獎本文檔共152頁；當前第17頁；編輯于星期三\7點16分TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1989

Thecellularoriginofretroviraloncogenes本文檔共152頁；當前第18頁；編輯于星期三\7點16分J.MichaelBishopUSAUniversityofCaliforniaSchoolMedicineSanFrancisco,CA,USAB:1936本文檔共152頁；當前第19頁；編輯于星期三\7點16分HaroldE.VarmusUSAUniversityofCaliforniaSchoolofMedicineSanFrancisco,CA,USAB:1939本文檔共152頁；當前第20頁；編輯于星期三\7點16分PressRelease:The1989NobelPrizeinPhysiologyorMedicineNOBELF?RSAMLINGENKAROLINSKAINSTITUTET

THENOBELASSEMBLYATTHEKAROLINSKAINSTITUTE9October1989

TheNobelAssemblyatKarlinskaInstitutehastodaydecidedtoawardtheNobelPrizeinPhysiologyorMedicinefor1989jointlyto

J.MichaelBishopandHaroldE.Varmus

fortheirdiscoveryof"thecellularoriginofretroviraloncogenes".

PressRelease本文檔共152頁；當前第21頁；編輯于星期三\7點16分Summary

Thediscoveryawardedwiththisyear'sNobelPrizeinPhysiologyorMedicineconcernstheidentificationofalargefamilyofgeneswhichcontrolthenormalgrowthanddivisionofcells.Distur-bancesinoneorsomeoftheseso-calledoncogenes(Gkónco(s)Bulk,mass)canleadtotransformationofanormalcellintoatumorcellandresultincancer.

MichaelBishopandHaroldVarmususedanoncogenicretrovirustoidentifythegrowth-controllingoncogenesinnormalcells.In1976theypublishedtheremarkableconclusionthattheoncogeneinthevirusdidnotrepresentatrueviralgenebutinsteadwasanormalcellulargene,whichthevirushadacquiredduringreplicationinthehostcellandthereaftercarriedalong.

本文檔共152頁；當前第22頁；編輯于星期三\7點16分Bishop'sandVarmus'discoveryofthecellularoriginofretroviraloncogeneshashadanextensiveinfluenceonthedevelopmentofourknowledgeaboutmechanismsfortumordevelopment.Untilnowmorethan40differentoncogeneshavebeendemonstrated.Thediscoveryhasalsowidenedourinsightintothecomplicatedsignalsystemswhichgovernthenormalgrowthofcells.CellularOncogenesDiscoveredbytheUseofRetrovirus

Thetermoncogenewasintroducedinthemiddleofthe1960stodenotespecialpartsofthegeneticmaterialofcertainviruses.Itwasbelievedthatthispartofthegeneticmaterialcoulddirectthetransformationofanormalcellintoatumorcellundertheinfluenceofotherpartsoftheviralgeneticmaterial,alternativelyviachemicalorphysicaleffects.Thefavouritetheoryofthetimewasthatvirus-mediatedcell-to-celltransmittanceofoncogeneswastheoriginofallformsofcancer.Thisviewwaslaterproventobeincorrect.

本文檔共152頁；當前第23頁；編輯于星期三\7點16分Theoriginaldiscoveryofanoncogenicviruswasmadein1916byPeytonRousworkingattheRockefellerInstituteinNewYork.FiftyyearslaterRousreceivedtheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine.Rousvirus,astheinfectiousagentlaterwasnamed,isamemberofalargevirusfamilynamedretroviruses.ThegeneticmaterialofthesevirusesisRNA(ribonucleicacid).ThisRNAcanbetranscribedintoDNA(deoxyribonucleicacid)byauniqueenzymeinthevirus,reversetranscriptase.The1975NobelPrizeinPhysiologyorMedicinewasawardedtoDavidBaltimore,RenatoDulbeccoandHawardTeminpartlyforthediscoveryofthisenzyme.ReversetranscriptionofthegeneticmaterialofthevirusintoDNAhastheimportantconsequencethatitcanbecomeintegratedintothechromosomalDNAinthecells.ItwasthroughinvestigationsofRousvirusthatthisyear'slaureatesMichaelBishopandHaroldVarmusin1975coulddemonstratethetrueoriginofoncogenes.TheyusedonevariantofRousviruswhichcontainedanoncogenicgene(Figure1)andanothervariantwhichlackedthisgene.

本文檔共152頁；當前第24頁；編輯于星期三\7點16分Byuseofthesevirusestheymanagedtoconstructanucleicacidprobewhichselectivelyidentifiedtheoncogene.ThisprobewasusedtosearchforthecorrespondinggeneticmaterialinDNAfromdifferentcells.Itwasthenfoundthatoncogene-likematerialcouldbedetectedindifferentspeciesthroughouttheanimalkingdom,infacteveninsimpleorganismscomprisingonlyafewcells.Furthermore,itwasshownthatthegenehadafixedpositioninthechromosomesofacertainspecies,andthatthegene,whenitconstitutedpartofthecellulargeneticmaterial,wasdividedintofragments(amosaicgene)(Figure1).

Figure1.Thedifferencebetweenanoncogeneinavirusandinacell.Inretrovirusescausingtumorsthereisaseparatesegmentoftransformingnucleicacidwhichhasbeenderivedfromacell.Thecellulargeneissplit(amosaicgene)whereastheoncogeneinthevirusiscontinuous.

本文檔共152頁；當前第25頁；編輯于星期三\7點16分Thesefindingsledtotheremarkableconclusionthattheoncogeneinthevirusdidnotrepresentatrueviralgenebutacellulargenewhichthevirushadpickedupfarbackduringitsreplicationincellsandcarriedalong.Thiscellulargenewasfoundtohaveacentralfunctioninthecells.Itcontrolledtheirgrowthanddivision.

Throughthesestudiesoftheabnormal,i.e.thediseasedstate,itwaspossibletoelucidatecriticalnormalcellularfunctions-anotuncommonsituationinbiomedicalresearch.Theoriginaldiscoveryofacellularoncogeneledtoanintensivesearchforfurthersimilargenes.Theexplosivedevelopmentofthisfieldofresearchhasledtotheidentificationofmorethan40differentoncogeneswhichdirectdifferenteventsinthecomplexsignalsystemsthatregulatethegrowthanddivisionofcells.Changesinanyoneormoreoftheseoncogenesmayleadtocancer.

本文檔共152頁；當前第26頁；編輯于星期三\7點16分BalancedCellularInteractions-ABiologicalWonder

Symmetricalandasymmetrical,multicellularstructuresdevelopfromthefertilizedovumbyaprocessofdifferentiationaboutwhichonlylimitedknowledgeisavailable.Inthefullydevelopedindividualcarefullybalancedconditionsprevail.Damageofanorganelicitssophisticatedrepairprocesseswhichleadtorestitutionoftheoriginalconditionoftheorgan.However,ifasinglecellescapesthenetworkofgrowthcontroltheresultmaybeanabnormallocalproliferationofcellsorintheworstcaseacancerimplyingthedisseminationofcellsrunningamok.

Thedevelopmentofacancerisacomplicatedprocessinvolvingseveralconsecutivechangesofthegeneticmaterial.Studiesofcellulargenes(proto-oncogenes)correspondingtotheviraloncogenes,hasstartedtoshedlightontheintricatesystemswhichcontrolnormalcellulargrowthanddivision.

本文檔共152頁；當前第27頁；編輯于星期三\7點16分CellularOncogeneProductsConstituteLinksinSignalChainswhichRegulateGrowthandDivisionofCells

Theregulationofgrowthanddivisionofcellshasturnedouttobemuchmorecomplicatedthanoriginallybelieved.Cellularoncogeneproductswithdifferentpropertiesactindifferentpositionsofelaboratesignalsystems(Figure2).Inordertotransmitsignalsfromonecelltotheotherorfromonecelltoitselftherearegrowthfactors.Thesefactorsappearinthefluidssurroundingcells.Thereareexamplesofoncogeneproducts,viz.proteinsproducedinthecytoplasm,whichcanactasgrowthfactors.Thus,itwasfoundthattheproductofthesis1)genewascloselyrelatedtoapreviouslyidentifiedgrowthfactorPDGF(PlateletDerivedGrowthFactor).本文檔共152頁；當前第28頁；編輯于星期三\7點16分Figure2.Oncogeneproductsarelinksinsignalchainsthatstretchfromthecellsurfacetothegeneticmaterialinthecellnucleus.Thischainiscomposedof(1)growthfactors,(2)growthfactorreceptors,(3)signaltransducingproteinsincellmembranes,(4)phosphokinasesinthecytoplasmand(5)proteinstransportedfromthecytoplasmintothenucleuswheretheybindtoDNA.Thelocalizationofdifferentoncogeneproducts(Sis,ErbB,Ras,Src,Myc)isschematicallyindicated.

本文檔共152頁；當前第29頁；編輯于星期三\7點16分Inorderforagrowthfactortobeabletointeractwithacelltherehastobemembranestructures,receptors,towhichtheycanbind.Thereareseveraloncogeneproductswhichrepresentreceptorsinthecytoplasmicmembraneofthecells,e.g.ErbA,Fms,Kit.Thesereceptorshaveauniqueenzymaticactivity.Theyareso-calledkinaseswithacapacitytophosphorylate(=addaphosphategroup)theaminoacidtyrosine.Therearetwomoregroupsofoncogeneproductswithphosphokinaseactivity;firstlytyrosine/phospho-kinasewhichlackreceptorfunctionandislocatedattheinsideofthecytoplasmicmembrane,andsecondlyserine/threoninephosphokinasewhichisfoundinthecytoplasm.

Thus,oncogeneproductsfunctionaslinksinsignalchainsstretchingfromthesurfaceofthecelltothegeneticmaterialinthenucleus.Inthecytoplasmthereisonemoregroupofoncogeneproducts.ThesearecalledRasandarerelatedtoimportantcellularsignalfactorscalledG-proteins.

Finally,thereisalargenumberofoncogeneproductswhicharelocatedinthenucleusofthecell,i.e.Myc,Myb,Fos,ErbAandothers.TheseproductsdirectthetranscriptionofDNAintoRNAandthereforeplayacriticalroleintheselectionofproteinstobesynthesizedbythecell.

本文檔共152頁；當前第30頁；編輯于星期三\7點16分Cancer-AComplex,BiologicalSequenceofEvents

Changesinthegeneticmaterialconstitutethebasisforthedevelopmentofallcancer.Generallythereareseveralconsecutivesuchchangeswhichinfluencedifferentstepsinthesignalchainsdescribedabove.Therefore,oneshouldàpriorinotexpecttofindonesinglecluetothemechanismoforiginofcancer.However,applicationoftheexpandingknowledgeintheoncogenefieldallowsustostartcomprehendingthedisharmonicorchestrationbehindabnormalcellulargrowth.

Itisconceptuallyincorrecttospeakabout"cancergenes".However,historicalcircumstancesexplainwhytheoncogeneterminologywasintroducedbeforeadesignationofthecorrespondingnormalcellulargeneswasproposed.Fromthepointofviewofcancertheimportantmatteristocompareoncogenesinnormalcellsandintumorcells.

本文檔共152頁；當前第31頁；編輯于星期三\7點16分OncogenesasaCauseofCancer

Themajorityofoncogeneshavebeendiscoveredinexperimentalstudiesusingretroviruses.However,inafewcasesoncogeneswereidentifiedbytheuseofanalternativetechnique,i.e.geneticmaterialwasisolatedfromtumorcellsofnon-viraloriginandtransferred(transfected)toothercellsprapagatedinculture.ThecellsreceivingtheDNAchangedgrowthpattern,andfurthercharacterizationofthetransfectedgeneticmaterialrevealedthepresenceofoncogenes.

Twoprincipallydifferentformsofactivationofoncogenescanbedistinguished.Firstly,thenormalcellularoncogeneishyperactive,andsecondlytheoncogeneproductisalteredsothatitcannolongerberegulatedinanormalway.Thereareseveralexamplesofthesetypesofactivationofoncogenes.

Thediscoveryofoncogeneswasasmentionedoriginallymadebytheuseofretroviruses.Thisinfersthatgeneticcontrolelementsinthevirusitselfcanberesponsiblefortheabnormalexpressionoftheoncogene.However,inmanycasesitwasfoundthatalterationsofthetransferredoncogenecontributedtoitsaccentuatedexpression.

本文檔共152頁；當前第32頁；編輯于星期三\7點16分Thereareretroviruseswhichlackoncogenesbutstillcaninducecancer.Thisisduetothefactthatthevirushasinserteditsgeneticmaterial(intheformofDNA)veryclosetoanormallyoccurringoncogeneinthegeneticmaterialofthecell.Thismayresultinanincreasedturn-overoftheoncogenewhichmayleadtoabnormalcellulargrowth.Thecorrespondingphenomenoncanalsooccurintheabsenceofretroviruses.Inthiscasethereisareorgani-zationofthegeneticmaterialinthecell.Suchareorganizationmayoccurwithinasinglechromosomeorbyexchangeofmaterialbetweenchromosomes.Repeatedcopyingofanormaloncogenecanleadtoitsamplificationinthechromosomeandconsequentlytoincreasedamountsoftheoncogeneproduct.Incertainbraintumors,glioblastomas,anamplifiederbB-genehasbeenfound,andacorrespondinglyincreasedneu-geneactivitywasshowninsomeformsofbreastcancer.

Thesameeffectcanbeseenwhenthereisareciprocalexchangeofsegmentsbetweenchromosomes(translocation).Thusthenormalmyc-geneonchromosome8hasbeentranslocatedtochromosome14inmanypatientswithBurkitt'slymphomas(Figure3).Theinsertionofthemyc-genecontainingchromosomesegmentissuchthatitbecomeslocatedclosetohyperactivegenesdirectingthesynthesisofantibodyprotein.Asa本文檔共152頁；當前第33頁；編輯于星期三\7點16分consequencethemyc-genebecomesactivated.Chromosometranslocationsoccurinmanydifferenttumors.Chromosomeanalysiscanthereforebeofconsiderablevalueforlocalizationofgeneticchangesinthegenomecriticalfortumordevelopment.Figure3.ChromosometranslocationinBurkitt'slymphoma.Segmentshavebeenexchangedbetweenchromosomes8and14whichhasactivatedtheoncogenemyc.

本文檔共152頁；當前第34頁；編輯于星期三\7點16分Oncogeneswithpointmutationshavebeenobservedinmanytumors.Thesemutationsmaycausealterationsintheaminoacidcompositionofthegeneproduct.Awell-knownexampleofsuchamodificationistheexchangeofaminoacid12fromglycinetovalineintherasgeneproductwhichhasbeenobservedinhumantumormaterial.Themutationmayalsobesomewhatmoreextensiveleadingtotheabsenceofpartoftheprotein(deletion).DifferentexamplesofmodifiedoncogenesinhumantumormaterialaregiveninTableI.本文檔共152頁；當前第35頁；編輯于星期三\7點16分TheImportanceofVirusesforCancerinMan

Cancerisnotacontagiousdisease.However,infectiousagentslikevirusescancontributetotheoriginofcancer.Thus,itisbyuseofretrovirusesthatmostoncogeneswereidentified,thestartingmaterialsinsuchinvestigationsoftenbeinghighlyspecialized,experimentallyderivedtumors.Itseemslikelythatretrovirusesplayarelativelylimitedroleforthedevelopmentofcancerundernaturalconditions.TheonlyknownexampleinmaninwhicharetrovirusinfectioncontributestotheoriginofcanceristheHTLV-1associatedlymphomaswhichoccurinJapan.

However,thereareotherkindsofviruseswhichcancontributetothedevelop-mentoftumorsinman.AlltheseviruseshaveDNAastheirgeneticmaterial.Asexamplescanbementionedpapillome(wart)virusesandEpstein-Barrvirus,atypeofherpesvirus.Certaintypesofpapillomevirusesplayaroleforthedevelopmentofcervicalcancerinthegenitaltract,whileEpstein-BarrvirusisanimportantfactorforthedevelopmentofBurkitt'slymphomasinAfricaandnasopharyngealcancerinAsia.However,inallthesecasesfactorsinadditiontothevirusinfectionsarerequiredforthecancertodevelop.本文檔共152頁；當前第36頁；編輯于星期三\7點16分（二）病毒癌基因和對應原癌基因的比較原癌基因的限制性表達產物具有促進細胞生長、增殖、分化和發(fā)育等生理功能，屬于正常的調節(jié)基因。細胞原癌基因外顯子序列在進化上極為保守，被稱為持家基因（housekeepinggene），說明這類基因的表達產物在生命活動中是必需的。在受到某些化學、物理或生物性等因素作用下原癌基因因結構、數(shù)量等改變而被激活后能使細胞發(fā)生惡性轉化。本文檔共152頁；當前第37頁；編輯于星期三\7點16分病毒癌基因和對應原癌基因比較有序列的同源性和相似表達產物，但病毒癌基因經過病毒自身改變修飾，和對應的原癌基因比較，主要存在以下一些差別：1、病毒癌基因無內含子,而原癌基因通常有內含子或插入序列。2、病毒癌基因較原癌基因有較強的轉化細胞功能，其原因在于病毒癌基因與同源的原癌基因在外顯子序列中存在著微小的差別。本文檔共152頁；當前第38頁；編輯于星期三\7點16分3、病毒癌基因常會出現(xiàn)堿基取代或堿基缺失等突變,而原癌基因則較少發(fā)現(xiàn)這類突變。4、病毒癌基因通常丟失了原癌基因兩端的某些調控序列，而在病毒高效啟動子作用下有較高的轉錄活性。本文檔共152頁；當前第39頁；編輯于星期三\7點16分（三）癌基因的分類依據(jù)其基因結構與功能特點可將大部分原癌基因歸于以下幾個家族:1、src家族:包括src、abl、fes、fgr、fps、fym、kck、lck、lyn、ros、tkl和yes等基因。Src是最早被發(fā)現(xiàn)的癌基因。其表達產物的氨基酸序列具有較高同源性和酪氨酸蛋白激酶活性以及同細胞膜結合的性質，定位于胞膜內側或跨膜分布。本文檔共152頁；當前第40頁；編輯于星期三\7點16分2、ras家族:包括3類密切相關的成員,即H-ras、K-ras及N-ras。雖其核苷酸序列的同源性較少，但編碼蛋白質的分子量均為21000,即p21。其表達產物多屬傳遞信號的小G蛋白，能結合GTP，有GTP酶活性，并參與細胞內cAMP水平的調節(jié)。3、myc家族:包括c-myc、L-myc、N-myc、fos、ski等基因,其表達產物定位于細胞核內,為DNA結合蛋白類,或為轉錄調控中的反式作用因子,有直接的調節(jié)其他基因轉錄的作用。本文檔共152頁；當前第41頁；編輯于星期三\7點16分4、sis家族:目前認為sis基因僅有一個成員。其表達產物與血小板源生長因子（plateletderivedgrowthfactor，PDGF）結構相似，可促進間葉組織的細胞增殖。5、erb家族:包括erb-A、erb-B、fms、mas、trk等基因,其表達產物是生長因子和蛋白激酶類。6、myb家族:包括myb和myb-ets復合物等基因,其表達產物為核內轉錄調節(jié)因子，能與DNA結合。本文檔共152頁；當前第42頁；編輯于星期三\7點16分

根據(jù)表達產物的功能和定位可將原癌基因分為以下幾類：1、蛋白激酶類：（1）跨膜生長因子受體包括erbB、fms、kit、neu（erb-2、HER-2）、ret、sea等基因。（2）膜結合的酪氨酸蛋白激酶包括src、abl、fes、fgr、fps、fym、kck、lck、lyn、ros、tkl和yes等基因。本文檔共152頁；當前第43頁；編輯于星期三\7點16分（3）可溶性酪氨酸蛋白激酶包括met、trk等基因。（4）胞漿絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶包括raf（mil、mht）mos、cot、pl-1等基因。（5）非蛋白激酶受體包括mas、erb等基因。本文檔共152頁；當前第44頁；編輯于星期三\7點16分2、信息傳遞蛋白類：（1）與膜結合的GTP結合蛋白包括H-ras、K-ras、N-ras等基因。（2）生長因子類包括sis、int-2等基因。（3）核內轉錄因子包括c-myc、N-myc、L-myc、fos、jun等基因。本文檔共152頁；當前第45頁；編輯于星期三\7點16分二、癌基因產物的功能原癌基因表達產物的主要生理功能是調節(jié)細胞的生長、增殖、分化，并在細胞內信息傳遞過程中起到十分重要的作用，這些功能均與正常細胞的增殖密切相關。本文檔共152頁；當前第46頁；編輯于星期三\7點16分(一)生長因子及其類似物以生長因子為例。細胞可自分泌（autocrine）生長因子(growthfactor,GF)，該生長因子又可促進細胞自身的增殖作用而發(fā)生轉化。在此過程中，有癌基因產物參與。本文檔共152頁；當前第47頁；編輯于星期三\7點16分本文檔共152頁；當前第48頁；編輯于星期三\7點16分（二）生長因子受體類某些原癌基因的表達產物為跨膜受體，主要有兩類：1、酪氨酸激酶類受體2、非酪氨酸激酶受體本文檔共152頁；當前第49頁；編輯于星期三\7點16分本文檔共152頁；當前第50頁；編輯于星期三\7點16分（三）胞內信號轉導蛋白類當胞外生長因子與膜受體結合后，通過胞內一系列傳導體（transducer）將生長信號傳遞到胞內、核內，而引起一系列相關基因的表達而促進細胞增殖。某些癌基因編碼參與信號轉導激酶級聯(lián)反應過程的信號傳遞蛋白，本文檔共152頁；當前第51頁；編輯于星期三\7點16分本文檔共152頁；當前第52頁；編輯于星期三\7點16分(四)核內轉錄因子當胞外生長信號傳入胞內，最終將導致一系列有關基因的表達，這些基因的表達將由信號轉導過程中所活化的轉錄因子決定，而部分轉錄因子亦可被活化為癌蛋白。某些癌基因的編碼與基因調控序列結合調節(jié)轉錄的反式作用因子，其表達產物定位于細胞核，在生長因子調控細胞增殖的過程中起重要的作用。本文檔共152頁；當前第53頁；編輯于星期三\7點16分本文檔共152頁；當前第54頁；編輯于星期三\7點16分三、原癌基因激活的機制本文檔共152頁；當前第55頁；編輯于星期三\7點16分(一)原癌基因點突變原癌基因的表達產物多具有促進細胞增殖的功能，當點突變發(fā)生后，（1）該蛋白質的活性可能大大增強，對細胞增殖的刺激作用也增強；（2）可能使該蛋白質的穩(wěn)定性增加，導致其在胞內的濃度增加，對增殖刺激的時間和強度也隨之增加；（3）可能會引起RNA的錯誤剪接（splicingsite）而改變蛋白質的結構和功能。本文檔共152頁；當前第56頁；編輯于星期三\7點16分正常細胞H-ras基因堿基序列ATGACGGAATATAAGCTGGTGGTGGTGGGCGCCGGCGGTGTG腫瘤H-ras堿基序列ATGACGGAATATAAGCTGGTGGTGGTGGGCGCCGTCGGTGTG正常細胞p21蛋白的氨基酸序列MetThrGluTyrLysLeuValValValGlyAlaGlyAlaVal腫瘤H-ras編碼p21MetThrGluTyrLysLeuValValValGlyAlaValAlaVal蛋白氨基酸序列

圖16-1.H-ras基因的點突變本文檔共152頁；當前第57頁；編輯于星期三\7點16分

11114EctoTmCyto錯義（e.g.codon609）MEN2A/FMTC錯義（e.g.codon918）MEN2B無義缺失、框架移動Hirschsprung病錯義(e.g.codon620)Hirschsprung病及/或MEN2A

RETmutation綜合征本文檔共152頁；當前第58頁；編輯于星期三\7點16分（二）原癌基因獲得啟動子與增強子某些不含v-onc的弱轉化逆轉錄病毒,而其前病毒含有強啟動子和增強子的長末端重復序列(longterminalrepeat,LTR)，若插入（insertion）到細胞癌基因鄰近位置,便會使該細胞癌基因過度表達，導致腫瘤的發(fā)生。

本文檔共152頁；當前第59頁；編輯于星期三\7點16分本文檔共152頁；當前第60頁；編輯于星期三\7點16分（三）原癌基因甲基化程度降低原癌基因DNA分子中的甲基化(methylation)對于保持其雙螺旋結構的穩(wěn)定,阻抑基因的轉錄具有重要作用。本文檔共152頁；當前第61頁；編輯于星期三\7點16分（四）原癌基因的擴增原癌基因通過某些機制在原染色體上復制出多個拷貝，導致表達產物異常增多而加速細胞增殖。本文檔共152頁；當前第62頁；編輯于星期三\7點16分（五）原癌基因的易位或重排癌基因從所在染色體的正常位置上易位（trnaslocation）至另一染色體的某一位置上，使其調控環(huán)境發(fā)生改變，從相對靜止狀態(tài)轉為激活狀態(tài)。本文檔共152頁；當前第63頁；編輯于星期三\7點16分第二節(jié)抑癌基因本文檔共152頁；當前第64頁；編輯于星期三\7點16分一、抑癌基因的概念抑癌基因，又稱腫瘤抑制基因，大多編碼與細胞周期調控有關的抑制蛋白，可調控正常細胞的生長。當抑癌基因發(fā)生缺失或突變時，細胞不能表達或表達無活性的抑制蛋白，細胞增殖失控而導致腫瘤的發(fā)生。與癌基因相比，它們的數(shù)量有限，說明比多樣化的癌基因具有更普遍的作用，在人類癌癥發(fā)生過程中具有至關重要的作用。本文檔共152頁；當前第65頁；編輯于星期三\7點16分抑癌基因通常用2或3個字母來表示，有時也介入蛋白質產物的大小。基因的蛋白質產物可用其相質對分子量來表示，前面加p或與基因相同的代碼。如p53基因的命名是因其編碼序列所翻譯的蛋白的相對分子質量約為53000，其基因產生p53蛋白。本文檔共152頁；當前第66頁；編輯于星期三\7點16分表16-1常見抑癌基因的一些生物學特性基因染色體 基因產物及作用 主要相關腫瘤APC 5q21 可能編碼G蛋白 結腸癌BRCA1 17q21 含鋅指蛋白的轉錄因子 乳腺癌、卵巢癌DCC 18q21 p192,細胞粘附分子 結腸瘤erbA 17q21 T3受體，含鋅指結構 急性非淋巴細胞白血病 的轉錄因子NF-1 17p12 GTP酶激活劑 神經纖維瘤、嗜鉻細胞瘤、 雪旺氏細胞瘤、神經纖維肉瘤P16 9p21 p16蛋白(CDK4、6抑制劑) 黑色素瘤等多種腫瘤P15 9q21 p16蛋白(CDK4、6抑制劑) 膠質母細胞瘤P21 6q21 p21蛋白(CDK4、6抑制劑) 前列腺癌P53 17p13 p53（轉錄因子） 星狀細胞瘤、膠質母細胞瘤、 結腸癌、小細胞肺癌、胃癌PTEN 10q23 細胞骨架蛋白和磷酸酯酶 膠質母細胞瘤RB 13q14 p105（轉錄因子） 視網(wǎng)膜母細胞瘤、成骨肉瘤、胃癌、 小細胞肺癌、乳癌、結腸癌WT-1 11p13 含鋅指蛋白的轉錄因子 WT、橫紋肌肉瘤、肺癌、膀胱癌、 乳癌、肝母細胞瘤本文檔共152頁；當前第67頁；編輯于星期三\7點16分抑癌基因根據(jù)其對細胞生長的作用,是否可逆性抑制細胞增殖、分化、和誘導凋亡等功能可分為以下兩類：1.抑癌基因產物與癌基因產物直接作用核內(如P53、

Rb)，細胞漿(如NF1):不可逆性抑制細胞增殖，使細胞生長、分化終止，促進細胞凋亡。2.抑癌基因對癌基因表達的負調節(jié)作用,包括轉錄或轉錄后的調節(jié)(如WT1):可逆性抑制細胞增殖、生長。本文檔共152頁；當前第68頁；編輯于星期三\7點16分二、重要的抑癌基因及其功能本文檔共152頁；當前第69頁；編輯于星期三\7點16分(一)Rb基因人類Rb基因位于人13號染色體q14,全部序列約200kb,含27個外顯子,可轉錄出4.7kb的mRNA,該mRNA編碼相對分子量介于109000～113000被稱之為p105的蛋白質，因首先在兒童視網(wǎng)母膜細胞瘤中發(fā)現(xiàn),故又稱為p105-RB基因，是第一個被分離到的抑癌基因。本文檔共152頁；當前第70頁；編輯于星期三\7點16分Rb基因的作用機制：

Rb基因的失活主要與視網(wǎng)膜母細胞瘤的發(fā)生相關。研究發(fā)現(xiàn)，在G0、G1期，低磷酸化型的p105Rb可與促進細胞分裂的轉錄因子E-2F結合形成復合物，從而阻止E-2F對某些基因啟動轉錄，其中包括了一些在細胞增殖過程中起主要作用的基因，如c-myc基因等。高磷酸化型的p105Rb則可促使其與E-2F轉錄因子分離，從而使其呈現(xiàn)活性，細胞即由G1期進入S期。本文檔共152頁；當前第71頁；編輯于星期三\7點16分本文檔共152頁；當前第72頁；編輯于星期三\7點16分本文檔共152頁；當前第73頁；編輯于星期三\7點16分(二)p53基因1979年，發(fā)現(xiàn)53000的磷酸化蛋白。p53基因定位于17p13，含有11個外顯子，編碼蛋白質為P53，是一種核內磷酸化蛋白，與人類腫瘤相關性最高。野生型p53是抑癌基因，突變型起癌基因作用?？煞譃槿齻€結構域：N端的酸性區(qū)、中段疏水核心區(qū)與C端的堿性區(qū)，分子中有一核定位信號。可與特異的DNA片段結合，其酸性區(qū)域具有許多轉錄調節(jié)因子的共同特征，并與寡聚體的形成有關。p53蛋白能以四聚體的形式與DNA結合，調節(jié)其它基因的表達。本文檔共152頁；當前第74頁；編輯于星期三\7點16分本文檔共152頁；當前第75頁；編輯于星期三\7點16分圖16－2

p53蛋白的結構

本文檔共152頁；當前第76頁；編輯于星期三\7點16分正常細胞中均含低水平的p53蛋白,其半壽期很短,僅10分鐘左右。野生型（wildtype）p53蛋白的生物學功能主要有：本文檔共152頁；當前第77頁；編輯于星期三\7點16分1.抑制細胞周期p53蛋白可與p21基因特定序列結合促進p21基因的表達，而p21蛋白是細胞周期促進因子CDK的抑制劑，該蛋白可通過與CDK的結合而抑制CDK的激酶活性，從而使細胞周期停止在G1期。因此，p53蛋白在細胞內通過促進p21基因的表達而抑制細胞周期。上述功能受其細胞內含量及是否磷酸化的影響。在細胞有絲分裂后,p53蛋白的表達水平很低,到G1期時才開始升高,而到S期時由CDK激酶和酪氨酸激酶Ⅱ催化p53蛋白不同的部位發(fā)生磷酸化反應而轉變?yōu)榱姿峄汀53磷酸化以后,其抑制DNA復制的作用增強。本文檔共152頁；當前第78頁；編輯于星期三\7點16分2.抑制某些癌基因對細胞的轉化作用實驗表明野生型p53蛋白可有效抑制各種癌基因如c-myc、ras基因或腺病毒E1A對細胞的轉化作用。3.監(jiān)測細胞DNA損傷正常細胞在DNA損傷后，p53蛋白表達急劇上調，使細胞分裂停止于G1期，與復制因子A相互作用參與DNA復制，啟動細胞DNA修復系統(tǒng)。因此，在正常細胞中，p53蛋白通過監(jiān)測DNA損傷而保證細胞中遺傳物質的忠實性和穩(wěn)定性，防止細胞的惡性轉化。本文檔共152頁；當前第79頁；編輯于星期三\7點16分4.誘發(fā)細胞凋亡如細胞DNA修復失敗，p53蛋白可啟動程序性細胞死亡(programmedcelldeath,PCD)，或稱細胞凋亡的過程，誘導癌變細胞或有癌變傾向的DNA損傷細胞的死亡。本文檔共152頁；當前第80頁；編輯于星期三\7點16分本文檔共152頁；當前第81頁；編輯于星期三\7點16分p53直接作用于細胞周期IncreasedExpressionCellCycleArrestinG1ApoptosisDNARepairCelldivisionWUTANTp53LossofCellCycleArrestinG1GenomicInstabilityCelldivisionWithAccumulatedDNADAMAGEWILDTYPEp53增殖本文檔共152頁；當前第82頁；編輯于星期三\7點16分p53p21CDK2p21CDK2CYCLINDCYCLINEDNASynthesisCelldivisionp21:CDKsINHIBITORBlockCDK/cyclinactiyityCellarrestatG1CDKs:CYCLINDEPENDENTKINASESp53WAF1p53基因作用于p21本文檔共152頁；當前第83頁；編輯于星期三\7點16分(三)腎母細胞癌基因（WT1基因）人類WT1基因位于11號染色體p13上，已克隆的WT1是從遺傳性Wilms瘤中分離到的一種抑癌基因，其功能與腎細胞分化有關。WT1基因全長約50kb，其mRNA長約3kb，編碼含345個氨基酸殘基的蛋白。WT1基因的表達具有組織特異性，在胚胎腎上皮、胎兒睪丸和卵巢及一些造血細胞中表達，在成人腎中不表達。本文檔共152頁；當前第84頁；編輯于星期三\7點16分WT1基因表達的蛋白產物與早期生長反應因子(earlygrowthresponsefactor1,EGR-1)有相似的DNA結合結構域，并識別、結合同一DNA序列(5‘-CGCCCCGC-3’)。但EGR-1可激活下游基因轉錄，而WT1蛋白則作為轉錄抑制因子，阻抑細胞分裂增殖相關的基因轉錄，抑制細胞增殖。Wilms腫瘤細胞中，因WT1基因突變，變異的WT1基因編碼的蛋白質失去了其阻抑轉錄的作用而成為引起細胞惡變。本文檔共152頁；當前第85頁；編輯于星期三\7點16分三、癌基因、抑癌基因與腫癌的發(fā)生現(xiàn)普遍認為腫瘤的發(fā)生是一多因素、多階段、多步驟、累積漸進的過程。細胞癌變的多個基因協(xié)同假說被廣泛接受。該假說認為細胞癌變是多步驟、多重異常變化的復雜過程，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展的各階段，至少需要兩個或更多個不同的相關癌基因的異常激活和（或）抑癌基因的失活，才有可能引起細胞的癌變。本文檔共152頁；當前第86頁；編輯于星期三\7點16分抑癌基因的失活常見的幾種途徑：①基因缺失或自身突變，不表達或表達產物失去活性；②表達蛋白質的磷酸化狀態(tài)；③抑癌蛋白與癌蛋白相互作用，使活性相互抑制。本文檔共152頁；當前第87頁；編輯于星期三\7點16分抑癌基因失活機制

Knudson’“兩次打擊”論1.二個等位基因中的一個缺失（LOH）

對癌易感的引起遺傳綜合癥的基因突變2.另一個等位基因突變如：RB-1化學致癌物、病毒等引起體細胞中的基因突變3.基因5’端CPG島胞嘧啶（C-5）高度甲基化，抑制抑癌基因的轉錄本文檔共152頁；當前第88頁；編輯于星期三\7點16分mutMemutmutMeMeMeMeMutationMethylationFirsthitLOH

MethylationLOH

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