過程分子生物學(xué)課件

過程分子生物學(xué)5

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基因的表達與調(diào)控細胞通訊的分子機制免疫多樣性的分子識別胚胎發(fā)育的基因表達譜腫瘤發(fā)生的分子機制基因組學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)過程分子生物學(xué)腫瘤發(fā)生的分子機制惡性腫瘤或癌癥是嚴重威脅人類健康的大敵，其死亡率僅次于心血管疾病而名列第二。雖然癌癥困擾人類幾千年了，但一直到1911年，人們對癌癥的認識才剛剛起步。這一年P(guān)eytonRous發(fā)現(xiàn)，雞腫瘤組織的無細胞過濾物能使健康的雞長出新的腫瘤。然而又過了很久人們才知道，Rous當(dāng)年發(fā)現(xiàn)的那種過濾性無細胞組分實際上是一種腫瘤病毒。上世紀80年代初，隨著分子生物學(xué)進入第二階段，癌癥發(fā)生分子機制的研究取得了重大突破。雖然迄今為止我們對癌癥的分子機制仍缺乏一個全景式的概念，但至少人們可以將幾百萬字有關(guān)癌癥的學(xué)術(shù)專著一氣哈成，每年的癌癥國際學(xué)術(shù)會儀也有幾十次。各種癌癥療法已普遍在臨床上給生命重危的患者帶來生存的希望，盡管他們中90%的人在不久還是離開了人間。本講重點論述癌癥形成的分子機制，目的是幫助我們理解抗癌藥物的設(shè)計與應(yīng)用。過程分子生物學(xué)腫瘤發(fā)生的分子機制E

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癌細胞及癌癥的基本特征病毒致癌的分子機制原癌基因的生物學(xué)功能原癌基因活化的分子機制抑癌基因的作用原理端粒酶與腫瘤形成的關(guān)系過程分子生物學(xué)5A

癌細胞及癌癥的基本特征錨地依賴性：細胞必須附在固體上或固定的表面才能生長分裂a癌細胞的三大基本生物學(xué)特征正常哺乳動物細胞的四大生物學(xué)特征血清依賴性：細胞必須在生長因子的存在下才能生長接觸抑制性：細胞與細胞接觸后，生長便受到抑制形態(tài)依賴性：細胞稱扁平狀，并有長纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)這些特征使得正常的脊椎動物細胞在體外培養(yǎng)中，一般只能存活50代，且細胞在培養(yǎng)皿上以平面形式生長，即單層細胞生長。正常細胞有時會改變某些特征而越過某生理臨界點繼續(xù)增殖并無限制分裂，這種狀態(tài)稱為細胞系形成，但處于細胞系中的細胞與癌細胞不同，它的生長仍受控制，而且仍具有正常細胞的四大特征。過程分子生物學(xué)癌細胞的三大生物學(xué)特征永生性：無終止地生長，涉及到生長控制機制的改變

轉(zhuǎn)化性：無限制地生長，脫離了生長因子的調(diào)控轉(zhuǎn)移性：細胞獲得入侵正常組織的能力，使得癌細胞遠離起源的組織，在機體其它區(qū)域形成新的細胞克隆，對癌癥90%的死亡案例負有責(zé)任。（Science，331，2011）過程分子生物學(xué)5A

癌細胞及癌癥的基本特征b癌細胞的形成癌細胞是由正常細胞轉(zhuǎn)化而來的，這個過程稱為細胞的轉(zhuǎn)化，其中癌細胞就是轉(zhuǎn)化細胞。正常細胞的轉(zhuǎn)化由環(huán)境因素和遺傳因素所觸發(fā)，這些因素觸發(fā)的形式是細胞內(nèi)分子水平上的改變，因此癌癥本質(zhì)上是一種分子病。一般地，轉(zhuǎn)化細胞的發(fā)生是多種因素綜合的結(jié)果，大約需要6-7個因素、耗時20-40年才能誘導(dǎo)癌癥的產(chǎn)生。許多化學(xué)、物理、生物試劑是正常細胞轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)化細胞的外部條件，這類物質(zhì)稱為致癌劑，它們可分成兩大類：啟動劑和促進劑，分別作用于癌細胞形成的不同階段過程分子生物學(xué)癌癥發(fā)生的遺傳因素然而在某些情況下，癌癥的發(fā)生是遺傳的，這表明單一的遺傳變化已足以致癌，但更多的則是多重遺傳變化的共同結(jié)果。在這些遺傳變化中，有的是觸發(fā)或啟動癌的形成，有的則僅僅是幫助癌的形成。過程分子生物學(xué)5A

癌細胞及癌癥的基本特征c癌基因與抑癌基因現(xiàn)在已經(jīng)知道人體內(nèi)存在著兩大類基因，它們的突變能導(dǎo)致癌的形成，這兩大類基因是：過程分子生物學(xué)癌基因（Oncogenes）

Oncogenes最初是從病毒基因組中發(fā)現(xiàn)的，能使病毒感染的靶細胞致癌。后來發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的病毒癌基因都有其對應(yīng)的細胞伙伴，這些與病毒癌基因相對應(yīng)的細胞中的伙伴基因稱為原癌基因（Proto-oncogenes），它們在細胞中具有正常的生物學(xué)功能。然而在某些情況下，這些原癌基因的突變或異常激活與癌的形成有關(guān)。目前大約有350多個原癌基因或癌基因被克隆鑒定。過程分子生物學(xué)抑癌基因（Tumorsuppressors）目前大約有近30多種抑癌基因被鑒定。抑癌基因的突變或缺失也是致癌的一種因素，而且往往是最重要的因素?？傊?，癌癥發(fā)生的分子本質(zhì)是基因的突變，而癌癥發(fā)生的條件是環(huán)境和遺傳兩大因素。過程分子生物學(xué)5B

病毒致癌的分子機制a腫瘤病毒的轉(zhuǎn)化特性能導(dǎo)致宿主動物產(chǎn)生腫瘤的病毒稱為腫瘤病毒。正常細胞轉(zhuǎn)化的發(fā)生可以是自發(fā)的，可以由某些化學(xué)物質(zhì)或物理射線所誘導(dǎo)，也可以由腫瘤病毒的感染引起，而后者的可能性最為顯著。過程分子生物學(xué)腫瘤病毒的性質(zhì)腫瘤病毒的種類繁多，但不外乎兩大類：DNA病毒和RNA病毒（逆轉(zhuǎn)錄病毒），它們廣泛存在于動物體內(nèi)。一種細胞對病毒感染的敏感性取決于它的種屬及性狀。根據(jù)病毒感染后宿主細胞的命運，可將其分為兩大類：

裂解型細胞：病毒感染后經(jīng)過裂解循環(huán)，產(chǎn)生并釋放出大量的成熟病毒顆粒，最終導(dǎo)致宿主細胞裂解死亡；

轉(zhuǎn)化型細胞：病毒感染后不在細胞內(nèi)復(fù)制后代，但能整合在宿主細胞的基因組上，一部分整合了病毒基因組的細胞發(fā)生轉(zhuǎn)化，其性狀及生長特征發(fā)生改變，遂形成癌細胞。

過程分子生物學(xué)腫瘤病毒使細胞發(fā)生轉(zhuǎn)化的機制那么是什么東西促使腫瘤病毒轉(zhuǎn)化其靶宿主細胞的呢？腫瘤病毒本身并不攜帶一整套誘導(dǎo)宿主細胞性狀發(fā)生巨大變化的基因，它們只是啟動與細胞轉(zhuǎn)化有關(guān)的一系列事件的發(fā)生，而這些事件的發(fā)生需要細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)來實現(xiàn)。從某種意義上來說，腫瘤病毒只是扳動了改變靶細胞生長特性的調(diào)控開關(guān)。腫瘤病毒的轉(zhuǎn)化活性來源于病毒基因組中的某些特殊基因，這些特殊基因就是oncogenes癌基因。過程分子生物學(xué)5B

病毒致癌的分子機制bDNA腫瘤病毒

乳頭瘤病毒的基因組為大約8kb

的雙鏈DNA。這個家族包括大約60種人的乳頭瘤病毒成員（HPVs），其中絕大部分病毒與息肉的初期生長有關(guān)，但有些病毒成員能致癌，尤其是宮頸癌，臨床上幾乎所有的宮頸癌患者均伴有HPV感染。與宮頸癌發(fā)生有關(guān)的病毒產(chǎn)物是E6和E7乳頭瘤病毒（Papillomaviruses）蛋白質(zhì)，它們使靶細胞產(chǎn)生癌細胞的永生性。過程分子生物學(xué)多瘤病毒（PolyomaViruses）多瘤病毒家族各成員的基因組為5-6kb的雙鏈DNA，普遍存在于大鼠體內(nèi)。多瘤病毒家族的成員之一SV40（SimianVirus40）是從彌猴細胞內(nèi)分離到的。最近，人體中的多瘤病毒同族成員BK病毒和JC病毒也已被鑒定。所有的多瘤病毒同族成員，如果將之注射到新生的嚙齒目動物體內(nèi)，均可導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。被多瘤病毒轉(zhuǎn)化的細胞基因組中含有病毒的全部或部分基因的整合拷貝，而且這些整合順序中總是包含病毒基因組的早期區(qū)域。

這種早期區(qū)域后來被鑒定為T抗原編碼基因。細胞轉(zhuǎn)化的特性就是T抗原在細胞內(nèi)作用的結(jié)果。T抗原的轉(zhuǎn)化活性依賴于它與細胞蛋白質(zhì)的相互作用的能力，這種相互作用刺激了處于靜止期的細胞進入分裂階段，導(dǎo)致細胞無限制生長而形成腫瘤，其名字由此而來（T：tumor）。在裂解型宿主細胞中，T抗原是直接與病毒基因組作用的，其結(jié)果是導(dǎo)致病毒DNA的復(fù)制，它使宿主細胞裂解，但不致癌。過程分子生物學(xué)腺病毒（Adenoviruses）腺病毒家族的基因組為37kb的雙鏈DNA。該病毒最初是從人的腺體組織中分離出來的，相似的病毒也已從其它哺乳類動物體內(nèi)分離到，它含有80多個成員，是個較大的病毒家族。人的腺病毒與呼吸道疾病有關(guān)。人體細胞對腺病毒而言是裂解型的，不會致癌，但對嚙齒目的動物細胞來說，絕大多數(shù)的腺病毒成員均能致癌，其致癌的基因是病毒基因組中的EA1和E1B兩個基因。

EA1和E1B基因編碼的是核蛋白，參與基因的表達調(diào)控。E1A蛋白并不直接與DNA結(jié)合，而是調(diào)控RNA的多樣性剪切過程（在病毒中）。E1A基因本身也是通過RNA多樣性剪切表達出三種大小不等的蛋白質(zhì)，這三種蛋白質(zhì)都是磷酸化的。在靶細胞核內(nèi)，它們與靶細胞的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，或阻止轉(zhuǎn)錄，或誘導(dǎo)DNA合成，從而導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。過程分子生物學(xué)埃波斯坦病毒（Epstein-BarrViruses）埃波斯坦病毒的基因組為大約160kb的雙鏈DNA。它是一種人的皰疹病毒，能引起許多疾病，如感染性單核細胞增多癥、鼻咽癌、淋巴瘤等。EBV宿主范圍窄，體外實驗表明這種病毒可導(dǎo)致B淋巴細胞癌。其致癌的基因是BNLF-1，編碼一種膜蛋白，致癌機制不詳。

過程分子生物學(xué)

DNA腫瘤病毒的基本特征是：其致癌能力由一個或多個基因編碼，前三種病毒的致癌基因均是病毒早期基因，只有EBV中的BNLF-1是晚期基因。這些致癌基因在病毒早期的裂解循環(huán)中參與病毒顆粒的復(fù)制；當(dāng)轉(zhuǎn)化發(fā)生時，它們整合進入轉(zhuǎn)化細胞的基因組中，持續(xù)表達致癌蛋白（Onco-protein），并由其致癌。由此可見整合是病毒致癌的必要條件。過程分子生物學(xué)5B

病毒致癌的分子機制cRNA腫瘤病毒RNA腫瘤病毒屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒（Retroviruses）逆轉(zhuǎn)錄病毒均為RNA單鏈病毒，其基因組為6-9kb的單鏈RNA，它們感染宿主細胞有兩種方式：橫向感染與縱向感染。過程分子生物學(xué)逆轉(zhuǎn)錄病毒的感染特征橫向感染逆轉(zhuǎn)錄病毒感染宿主細胞后，單鏈RNA在其編碼的逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，先逆轉(zhuǎn)錄成單鏈DNA，然后轉(zhuǎn)變成雙鏈DNA。雙鏈DNA最終整合入宿主細胞基因組上，在那里再轉(zhuǎn)錄成有感染力的單鏈RNA。這一單鏈RNA作為mRNA轉(zhuǎn)譯出病毒包衣蛋白，并將兩分子的單鏈RNA包裝成成熟的逆轉(zhuǎn)錄病毒顆粒，經(jīng)宿主細胞釋放后再去感染其他的宿主細胞。過程分子生物學(xué)逆轉(zhuǎn)錄病毒的感染特征縱向感染病毒雙鏈DNA直接整合入宿主性細胞基因組內(nèi)，從而以遺傳單位的形式成為宿主的內(nèi)源性病毒，并垂直遺傳給宿主的子代。由此可見，不管是橫向感染還是縱向感染，整合是逆轉(zhuǎn)錄病毒生命周期中的必經(jīng)之路。

過程分子生物學(xué)逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組整合的后果逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組整合入宿主細胞基因組的形式有兩種：病毒基因組以轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座的機理隨機整合到宿主細胞基因組的任何位點上病毒基因組插入宿主細胞基因組后，與其轉(zhuǎn)錄出來的RNA發(fā)生RNA重組（非同源重組），并借此捕獲宿主基因組片段過程分子生物學(xué)宿主細胞被逆轉(zhuǎn)錄病毒感染后的命運上述兩種整合事件均有可能導(dǎo)致下列三種宿主細胞被感染后的命運：病毒基因組的整合未給宿主細胞帶來任何表型上的異常，病毒潛伏在宿主細胞內(nèi)病毒基因組的整合導(dǎo)致宿主細胞產(chǎn)生病變，甚至導(dǎo)致細胞死亡病毒基因組的整合導(dǎo)致宿主細胞轉(zhuǎn)化為癌細胞上述三種命運的發(fā)生取決于病毒的性質(zhì)，也取決于宿主細胞的性質(zhì)，同時由于時間差異，三種命運尤其是前兩種命運會相互轉(zhuǎn)化。能導(dǎo)致癌的逆轉(zhuǎn)錄病毒稱為RNA腫瘤病毒。過程分子生物學(xué)腫瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒的致癌特征腫瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒根據(jù)其致癌能力的起源可分為兩大類：

非缺陷性病毒：它們與非腫瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒的基因結(jié)構(gòu)一樣，一般情況下進行正常的病毒復(fù)制循環(huán)，對宿主細胞不致癌。在特定的情況下，基因組發(fā)生突變，導(dǎo)致病毒整合位點附近的宿主細胞基因組發(fā)生改變，從而形成致癌能力。也就是說，這類病毒的致癌性并不依賴于病毒本身的癌基因，而是依賴于病毒激活宿主細胞癌基因的能力。急性轉(zhuǎn)化病毒：它們擁有致癌基因，能在宿主細胞能迅速誘導(dǎo)腫瘤形成。但是應(yīng)特別注意的是，這類病毒所攜帶的癌基因也不是病毒本身固有的，而是病毒在感染周期的整合階段中從宿主細胞基因組中捕獲的?？傊?，腫瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒致癌的本質(zhì)是宿主細胞自身的癌基因。過程分子生物學(xué)5B

病毒致癌的分子機制d宿主細胞癌基因的捕獲與激活機制腫瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒起先并無癌基因，它們的癌基因是從宿主細胞基因組中捕獲的。原癌基因在細胞內(nèi)原先也不致癌，但被腫瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒捕獲后，得以修飾成致癌性。為了區(qū)分兩者，病毒癌基因在基因名稱前冠以“v”；而細胞原癌基因則冠以“c”。如Rous肉瘤病毒中的癌基因src為v-src，它對應(yīng)的細胞原癌基因則為c-src。有時，不同的腫瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒含有同一種v-onc；而有些病毒的v-onc則來源于同一c-onc的不同突變體。腫瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒的癌基因與宿主細胞的原癌基因過程分子生物學(xué)宿主細胞癌基因的捕獲機理v-onc是在逆轉(zhuǎn)錄病毒感染宿主細胞期間，以RNA的形式從宿主細胞中捕獲的，因此逆轉(zhuǎn)錄病毒v-onc的順序組織對應(yīng)于相應(yīng)的c-onc的mRNA而不是DNA。v-onc不含內(nèi)含子，而c-onc具有典型的內(nèi)含子結(jié)構(gòu)。缺失轉(zhuǎn)錄剪切基因hnRNAmRNA轉(zhuǎn)錄包裝RNA異源重組v-onc病毒基因組細胞原癌基因LTRgagpolenvLTR過程分子生物學(xué)宿主細胞原癌基因的激活機理腫瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒的v-onc為什么能致癌呢？定量模型：v-onc與c-onc相比，只是少數(shù)幾對堿基有變化，產(chǎn)物相同，功能也相同，但v-onc的表達失去控制，突變導(dǎo)致基因過量持續(xù)的表達。正是由于這種過量持續(xù)的表達導(dǎo)致腫瘤形成，如v-mos、v-sis、v-myc等。定性模型：v-onc的產(chǎn)物與c-onc的產(chǎn)物相比，或者N端或者C端或者兩端缺失了十幾個氨基酸殘基，導(dǎo)致蛋白產(chǎn)物性質(zhì)的改變，如蛋白質(zhì)的定位或敏感性等，進而致癌。過程分子生物學(xué)5C

原癌基因的生物學(xué)功能逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組上攜帶的癌基因是宿主細胞基因組中原癌基因的變異體，其功能與原癌基因相同或相似。那么原癌基因的產(chǎn)物是什么？其正常的生物學(xué)功能又是什么呢？了解這些對認識癌基因的致癌機理極為有益。研究結(jié)果表明，目前已經(jīng)克隆鑒定的絕大多數(shù)原癌基因，其產(chǎn)物（即原癌蛋白）均與細胞生長及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)，它們均是細胞生長調(diào)控途徑中的功能組分。正常的原癌基因產(chǎn)物使得細胞生長以一種即定程序進行，當(dāng)原癌基因因某些機制轉(zhuǎn)化為癌基因時，其產(chǎn)物就會不受控制地變成永久開放型，并激活細胞無止境地分裂、增殖，直到機體死亡。根據(jù)原癌基因產(chǎn)物的細胞學(xué)定位及生物功能的不同，可將原癌基因分為四大類：過程分子生物學(xué)5C

原癌基因的生物學(xué)功能a編碼生長因子的原癌基因這類原癌基因的典型代表是c-sis基因。該基因編碼的蛋白質(zhì)為血小板樣生長因子（PDGF）B鏈，一種潛在的成纖維細胞有絲分裂原。PDGF與其受體結(jié)合后，可通過Ras通路或Ras非依賴性通路將信號傳遞至核內(nèi)，導(dǎo)致相關(guān)基因的表達，最終刺激細胞的分裂與增殖。癌基因v-sis則由于基因序列的突變，其編碼的多肽與正常的PDGF在結(jié)構(gòu)上有輕微的差異，致使這種癌蛋白與正常受體的親和力大增，引起刺激細胞分裂的信號持續(xù)傳遞，細胞分裂便無限制地進行。有的癌基因v-sis則由于基因表達調(diào)控元件發(fā)生突變，導(dǎo)致細胞大量合成PDGF，大劑量連續(xù)地結(jié)合其受體，刺激細胞永久分裂與增殖。過程分子生物學(xué)5C

原癌基因的生物學(xué)功能b編碼生長因子受體的原癌基因這類原癌基因包括：上述生長因子受體都是跨膜蛋白，而且在其C端（胞質(zhì)區(qū)域）均有酪氨酸激酶活性。在正常情況下，生長因子受體與配體結(jié)合后，導(dǎo)致C端自身磷酸化，并將信號沿通路轉(zhuǎn)導(dǎo)入細胞核中。c-erbB（表皮生長因子受體，EGFR）c-fms（細胞集落刺激因子受體，CSF-1R）

c-trk（神經(jīng)生長因子受體，NGFR）c-fgfr（成纖維生長因子受體，F(xiàn)GFR）c-pdgfr（血小板樣生長因子受體，PDGFR）過程分子生物學(xué)EGF受體編碼基因突變的致癌機制正常EGF單體的N端具有抑制二聚體形成的功能。v-erbB是c-erbB的突變基因，它缺失了N端和C端的編碼區(qū)域，產(chǎn)生無N端和無C端的受體癌蛋白，但保留了跨膜區(qū)及酪氨酸激酶活性。N端的缺失使癌蛋白在無配體情況下，仍能連續(xù)形成二聚體；而C端的缺失又解除了自身磷酸化的抑制作用，最終導(dǎo)致表皮細胞無節(jié)制地分裂與增殖形成表皮癌。過程分子生物學(xué)5C

原癌基因的生物學(xué)功能c編碼細胞內(nèi)信號傳遞因子的原癌基因這是原癌基因中最大的一個家族，它可分為兩大亞家族：即膜結(jié)合型的G蛋白基因家族及細胞質(zhì)蛋白激酶基因家族，后者又包括酪氨酸型激酶基因及蘇氨酸/絲氨酸型激酶基因。過程分子生物學(xué)編碼G蛋白的原癌基因編碼G蛋白的原癌基因家族包括c-ras，c-gsp，c-gip，Tiam等基因。

Ras蛋白是一GTP/GDP結(jié)合型的單聚體，同時具有GTPase活性。Ras-GDP呈無活性狀態(tài)；Ras-GTP呈活性狀態(tài)，能作用于靶分子。鳥嘌呤核苷酸釋放因子GNRF能促進Ras用GDP交換GTP；GTPase激活蛋白GAP則促進GTP水解為GDP。過程分子生物學(xué)編碼Ras癌蛋白的癌基因v-ras癌基因v-ras編碼的Ras癌蛋白對GAP不敏感，這使得Ras-GTP永遠處于活化狀態(tài)，連續(xù)刺激靶分子，導(dǎo)致相當(dāng)一部分基因永久性地表達，這就是癌癥發(fā)生的機理之一。過程分子生物學(xué)編碼胞質(zhì)蛋白激酶的原癌基因編碼胞質(zhì)蛋白激酶的原癌基因家族包括：c-src，c-abl，c-fps，c-raf、c-mos等等，其中前三者是酪氨酸激酶，后兩者是絲氨酸/蘇氨酸激酶。這些原癌蛋白中只有Src蛋白是膜結(jié)合型的，其它幾種原癌蛋白均是胞質(zhì)游離型的?，F(xiàn)以c-src的編碼產(chǎn)物為例：c-src和v-src兩者同源性極高，都編碼60kD的Src蛋白。兩種蛋白的N末端都具有罕見的修飾物：一分子的肉豆蔻酸（十四碳脂肪酸）共價連在N端的Gly上。盡管Src的N末端不含許多疏水氨基酸，但接上肉豆蔻酸的N末端能順利地錨在細胞膜的內(nèi)側(cè)過程分子生物學(xué)原癌蛋白c-Src的結(jié)構(gòu)與功能原癌蛋白c-Src由膜結(jié)合區(qū)、模件區(qū)、催化區(qū)、控制區(qū)組成。在模件區(qū)內(nèi)有兩個功能域：SH2和SH3（Src-Homology）。SH2大約由100個氨基酸組成，負責(zé)與其它蛋白質(zhì)中磷酸化了的Tyr位點結(jié)合。含有SH2功能域的蛋白質(zhì)必須與磷酸化的Tyr位點結(jié)合后，方能被激活。激活的c-Src又靠其SH3功能域作用于下游的靶蛋白分子，從而完成信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)。過程分子生物學(xué)原癌蛋白c-Src的結(jié)構(gòu)與功能在c-Src中Tyr527是磷酸化的，這使得c-Src的C末端與本身的SH2功能域結(jié)合。當(dāng)一個合適的受體酪氨酸激酶（如PDGF受體）被激活時，受體自身磷酸化，后者與c-Src的SH2功能域結(jié)合，同時釋放出Tyr527，并將其磷酸基因轉(zhuǎn)移至Tyr416。Tyr416磷酸化后，c-Src被激活，進而發(fā)生信號轉(zhuǎn)導(dǎo)作用。

無活狀態(tài)

激活狀態(tài)

過程分子生物學(xué)癌蛋白v-Src的結(jié)構(gòu)與功能癌蛋白v-Src本身缺失Tyr527，于是Tyr416被自磷酸化，因而不管有無配體受體，v-Src始終是活化的，因而導(dǎo)致細胞無節(jié)制分裂與增殖。多瘤病毒的T抗原之所以能致癌，就是因為它能特異性地與c-Src的Tyr527結(jié)合，使其不能被磷酸化，其后便發(fā)生類似的事件。過程分子生物學(xué)5C

原癌基因的生物學(xué)功能d編碼核內(nèi)轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的原癌基因這類原癌基因產(chǎn)物作為轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子直接影響基因的表達，包括：c-jun，c-fos，c-myc，c-rel，c-myb，c-erbA。過程分子生物學(xué)c-rel原癌基因家族

c-rel原癌基因家族最早發(fā)現(xiàn)的是其所對應(yīng)的癌基因v-rel，后者是在鳥類網(wǎng)狀內(nèi)皮瘤病毒中鑒定出來的癌基因。這個逆轉(zhuǎn)錄病毒在雞體內(nèi)高度致癌，導(dǎo)致B-淋巴細胞瘤。v-rel與c-rel的最大不同是其C末端缺失了大約100個氨基酸殘基，并在剩余的序列中含有少量的點突變，正是這些變化導(dǎo)致了v-Rel蛋白的強烈致癌特性。人體內(nèi)也有c-rel基因。

T-淋巴細胞中至少有四種原癌基因c-rel家族的產(chǎn)物成員，其中研究最為詳盡的是轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子NF-kB。在體內(nèi)，NF-kB呈二聚體p65/p50，進入核內(nèi)后與含有kB結(jié)合位點的基因表達調(diào)控元件結(jié)合，并啟動該基因的轉(zhuǎn)錄。體內(nèi)相當(dāng)一部分基因的啟動子或增強子內(nèi)部含有kB結(jié)合序列，所以NF-kB和I-kB是一對主要的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子。過程分子生物學(xué)c-rel原癌基因家族癌基因v-rel的產(chǎn)物由于缺失了一個區(qū)域，因而可通過下列三種途徑致癌阻止NF-kB（p65

/p50）與I-kB結(jié)合喪失NF-kB在細胞質(zhì)中的定位功能強化NF-kB的轉(zhuǎn)錄調(diào)控活性過程分子生物學(xué)c-jun和c-fos原癌基因體內(nèi)存在的AP-1轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，專一性地識別增強子中的TRE元件TGACTCA，并增強轉(zhuǎn)錄。AP-1是c-Jun和c-Fos的異源二聚體。v-Jun和v-Fos兩個癌多肽也具有TRE元件的結(jié)合活性并促進轉(zhuǎn)錄，但已不能被信號分子特異性磷酸化或脫磷酸化，因此v-Jun和v-Fos激活DNA轉(zhuǎn)錄不再依賴于特異性的磷酸化或脫磷酸化控制。過程分子生物學(xué)c-erbA原癌基因原癌基因c-erbA編碼的是甲狀腺激素受體，c-ErbA一旦與甲狀腺激素結(jié)合，就能直接激活特殊靶基因的表達，其方式是受體直接結(jié)合在靶基因啟動子或增強子的特異性應(yīng)答元件上；而癌蛋白v-ErbA在N和C兩端都縮小了，而且編碼區(qū)也有少量變化，這使得它失去了與激素結(jié)合的能力。因此，v-ErbA不能激活靶基因的表達，而這些靶基因都是促進細胞分化的，關(guān)閉這些基因意味著細胞只能大量增殖分裂。過程分子生物學(xué)綜上所述，涉及細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑各環(huán)節(jié)的蛋白質(zhì)都有可能致癌，因此它們的編碼基因都是原癌基因。過程分子生物學(xué)5D

原癌基因活化的分子機制長期以來人們就注意到，染色體畸變也能導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。染色體畸變包括：轉(zhuǎn)位、擴增、插入、缺失、修飾，以及基因點突變。從某種程度上來說，染色體畸變和基因突變與病毒基因組介導(dǎo)的突變其結(jié)果是一致的，即：使原癌基因轉(zhuǎn)化為癌基因，所不同的是染色體畸變多由物理、化學(xué)等環(huán)境因素引起，而病毒基因組介導(dǎo)的突變多由生物因素引起，如基因重組等。過程分子生物學(xué)5D

原癌基因活化的分子機制a染色體擴增活化原癌基因許多腫瘤細胞系存在可見的染色體擴增現(xiàn)象，這些擴增區(qū)域大都含有原癌基因。由c-myc、c-abl、c-myb、c-erbB、c-ras原癌基因誘導(dǎo)的各類腫瘤細胞中均伴有染色體的擴增，其機理是原癌基因在擴增后的過量表達。過程分子生物學(xué)5D

原癌基因活化的分子機制b染色體插入活化原癌基因有些原癌基因被激活是因為影響其表達效率，此時既不改變基因的拷貝數(shù)，也不影響其編碼序列，而是在基因的鄰近區(qū)域插入非缺陷型的逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組，c-myc原癌基因被活化的主要機制就屬此例。

c-myc原癌基因含有三個外顯子。第一個外顯子為非編碼區(qū)；第二和第三個外顯子編碼c-Myc蛋白。逆轉(zhuǎn)錄病毒ALV（鳥類白血病病毒）基因組可插在基因的三個不同位點上，活化原癌基因：過程分子生物學(xué)病毒基因組插在第一外顯子與第二外顯子之間此時，病毒的LTR提供一個不受控制的強啟動子，大幅度激活第二、第三兩個外顯子的轉(zhuǎn)錄。c-myc的轉(zhuǎn)錄直接受到病毒控制，增加了c-Myc表達量，并且變異了的癌蛋白缺失了非編碼區(qū)前導(dǎo)序列，其功能通常是控制表達程度過程分子生物學(xué)病毒基因組反向插在第一外顯子的下游或內(nèi)部此時，病毒LTR上的啟動子無活性，但其增強子卻能發(fā)揮功能，增強位于第二外顯子上游的次級啟動子的轉(zhuǎn)錄啟動作用。過程分子生物學(xué)病毒基因組插在整個基因的下游此時，病毒LTR中的增強子由于其雙向性，仍可增強原癌基因啟動子的轉(zhuǎn)錄啟動作用。達控制，導(dǎo)致表達量增加而致癌。在上述三種情況中，c-myc的編碼序列均未改變，只是失去了正常的表通過這種逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組插入染色體而被激活的原癌基因還包括c-erbB、c-myb、c-mos、c-raf、c-H-ras等。過程分子生物學(xué)5D

原癌基因活化的分子機制c染色體轉(zhuǎn)位活化原癌基因通過轉(zhuǎn)位作用使染色體DNA產(chǎn)生新的定位格局是原癌基因活化的另一種機制。

過程分子生物學(xué)含c-myc原癌基因的染位于人第8號染色體上的c-myc原癌基因通過染色體的轉(zhuǎn)位作用轉(zhuǎn)入IgH基因鄰近，或轉(zhuǎn)移到TCRa鏈編碼基因鄰近，這使得c-myc原癌基因的表達水平提高2-10倍，從而導(dǎo)致淋巴細胞色體轉(zhuǎn)位作用瘤。過程分子生物學(xué)含c-abl原癌基因的染這是發(fā)生在B淋巴細胞和T淋巴細胞中的另一種染色體轉(zhuǎn)位現(xiàn)象。c-abl原癌基因編碼的蛋白c-Abl是一酪氨酸激酶；v-abl癌基因編碼產(chǎn)物的N末端序列發(fā)生變化，導(dǎo)致激酶自動活化并形成轉(zhuǎn)化細胞的能力。Bcr-Abl的融合蛋白也能使其磷酸激酶的活性處于無控制的活化狀態(tài)。ALL：急性淋巴母細胞性白血病。CML：慢性骨髓性色體轉(zhuǎn)位作用白血病。過程分子生物學(xué)5D

原癌基因活化的分子機制d染色體修飾活化原癌基因與正常細胞相比，癌細胞染色體或染色質(zhì)在結(jié)構(gòu)上的普遍特征是呈現(xiàn)：全方位和基因特異性的DNA低甲基化和超甲基化；廣泛的染色質(zhì)組蛋白甲基化和乙?；揎?。上述修飾作用發(fā)生于染色質(zhì)的組蛋白分子和DNA分子上，這種不改變基因序列結(jié)構(gòu)、但能影響基因轉(zhuǎn)錄、進而操縱細胞生物表型的現(xiàn)象，稱為生物性狀的后生性或表觀性（Epigenetics）。過程分子生物學(xué)DNA的低甲基化和超甲基化from：Feinberg

Nature477,433,2007MeMeMe轉(zhuǎn)錄激活DNA的低甲基化（hypomethylation）啟動子

GC島原癌基因MeMeMe轉(zhuǎn)錄沉默DNA的超甲基化（hypermethylation）啟動子

GC島原癌基因MeMe在腫瘤組織中，很多促進生長的基因都是通過低甲基化而被激活的，這些基因包括胃癌中的HRAS、cyclinD2、maspin；腎細胞癌中的碳酸酐酶IX編碼基因；結(jié)腸癌中的S100鈣結(jié)合蛋白A4編碼基因等。甲基化的位點主要集中在啟動子的GC島上。很多藥物能誘導(dǎo)DNA的低甲基化反應(yīng)。過程分子生物學(xué)DNA的低甲基化和超甲基化from：Feinberg

Nature477,433,2007MeMeMe轉(zhuǎn)錄激活DNA的低甲基化（hypomethylation）啟動子

GC島抑癌基因MeMeMe轉(zhuǎn)錄沉默DNA的超甲基化（hypermethylation）啟動子

GC島抑癌基因MeMe相反，腫瘤抑制基因的沉默則與其啟動子的超甲基化相關(guān)聯(lián)。第一個被描述的是與視網(wǎng)膜瘤有關(guān)的RB基因，此外還有很多的抑癌基因，如p16、VHL、MLH1、APC、E-cadherin等。甲基化的位點主要集中在啟動子的GC島上。過程分子生物學(xué)染色質(zhì)組蛋白的甲基化和乙?；痜rom：Berger

Nature447,407,2007REP：DNA結(jié)合型阻遏因子HDAC：組蛋白脫乙?；窤CT：DNA結(jié)合型激活因子HAT：組蛋白乙酰化酶H3K27甲基化：轉(zhuǎn)錄沉默H3K4甲基化：轉(zhuǎn)錄激活H3K9乙?；恨D(zhuǎn)錄激活過程分子生物學(xué)染色質(zhì)組蛋白的甲基化和乙?；痜rom：Feinberg

Nature477,433,2007

染色質(zhì)修飾對癌細胞形成的貢獻至少與DNA甲基化同等廣泛和重要。例如在前列腺癌細胞中，組蛋白H3甲基轉(zhuǎn)移酶過量表達，導(dǎo)致H3K27甲基化，很多基因轉(zhuǎn)錄抑制；在淋巴瘤和結(jié)腸直腸癌細胞中，組蛋白H4的Lys-16乙酰化（H4K16ac）以及Lys-20三甲基化（H4K20me3）的喪失，均導(dǎo)致相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄沉默。過程分子生物學(xué)5D

原癌基因活化的分子機制eDNA點突變活化原癌基因癌癥的起源是由于一系列基因的突變導(dǎo)致細胞分裂生長優(yōu)勢。Greenman2007NatureKan2010Nature癌組織樣品份數(shù)癌組織DNA測序分析測序DNA區(qū)域長度體細胞突變數(shù)蛋白質(zhì)編碼基因數(shù)單堿基突變比列錯誤突變/體細胞突變無義突變/體細胞突變剪切突變/體細胞突變210441274Mb1800Mb518kinaseexon1507gene1007257691.5%24.1%61.6%71.2%5.4%5.5%2.8%2.5%過程分子生物學(xué)癌基因中單堿基突變的類型與分布from：Greenman

etal.Nature446,153,2007調(diào)查結(jié)果顯示：不同的癌細胞類型表現(xiàn)出不同的堿基取代譜；而且C→T類型的突變最為普遍，這暗示了導(dǎo)致突變因素的重要性。在神經(jīng)膠質(zhì)瘤和黑色素瘤中，幾乎全部是C→T型的突變。INDELS：插入/缺失突變過程分子生物學(xué)單堿基突變致癌的典型例子是c-ras原癌基因。從各種癌細胞中分離出來的ras癌基因與正常的原癌基因c-ras相比，均發(fā)生了點突變。這些點突變集中在c-ras基因的第12位密碼子或第61位密碼子上。同時，從腫瘤肉瘤病毒基因組中分離出來的v-ras基因與c-ras基因相比，也在第12位密碼子上發(fā)生了點突變。所有的ras癌基因，不管是從病毒基因組中分離的還是直接從腫瘤細胞中分離的，其第12位的密碼子均由原來c-ras基因上的Gly轉(zhuǎn)變成了其它氨基酸。如人膀胱癌細胞中的ras癌基因第12位密碼子是GTC（Val），而c-ras基因則為GGC（Gly），一個堿基的突變便導(dǎo)致了致命的膀胱癌！Ras癌基因的點突變過程分子生物學(xué)進一步的研究表明：若將c-ras原癌基因第12位的Gly密碼子變成其它18氨基酸（Pro除外），均可能轉(zhuǎn)變?yōu)榘┗颍煌瑯?，c-ras原癌基因第61位密碼子若轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌?7種氨基酸（Pro和Glu除外），也可變成癌基因。另外，若使正常的c-ras原癌基因過量表達（如20倍），則正常細胞也會轉(zhuǎn)為癌細胞，這說明Ras蛋白的異常高活性（或量大或質(zhì)好）是致癌的關(guān)鍵因素之一。那么為什么Ras蛋白的第12位氨基酸改變會變成癌蛋白呢？Ras癌基因的點突變過程分子生物學(xué)Ras蛋白第12位和第61位氨基酸的功能Ras蛋白為一21KD的G蛋白，其中5-22位和109-120位氨基酸殘基為GTP/GDP結(jié)合區(qū)。第12位密碼子Gly直接影響Ras對GTP的親和程度，其它氨基酸取代Gly會導(dǎo)致Ras對GTP的親和力大大增加，Ras-GTP處于永久活化狀態(tài)。從而使Ras-GTP永久處于活化狀態(tài)；第61位氨基酸的更換將改變Ras蛋白的空間構(gòu)象，使之不易為GTPase激活蛋白（GAP）作用，從而導(dǎo)致過程分子生物學(xué)G-蛋白a亞基第201位精氨酸的突變效應(yīng)G-蛋白的一種a亞基GNAS突變會導(dǎo)致包括一些癌癥在內(nèi)的多種人類疾病發(fā)生。GNAS中第201位的精氨酸缺失或取代是12%的卵巢癌和17%的乳腺癌發(fā)生的主要原因。結(jié)構(gòu)分析顯示，這一位點的突變很可能妨礙GNAS中GTPase活性的發(fā)揮，從而導(dǎo)致Ga-GTP處于永久活化狀態(tài)。from：Zhengyan

Kan

etal.Nature

466,869,2010過程分子生物學(xué)5E

抑癌基因的作用原理癌基因的形成或?qū)霑?dǎo)致機體腫瘤形成，但這決非腫瘤發(fā)生的充要條件，其實在很多情況下，癌基因的存在并不能使完整的動物機體致癌。將癌細胞與正常細胞融合，發(fā)現(xiàn)融合細胞都是正常生長的。在極少數(shù)情況下，極個別的融合細胞會轉(zhuǎn)化成癌細胞。仔細分析這種癌細胞發(fā)現(xiàn)，它們都伴隨著染色體的缺失。在人的癌細胞中，缺失的區(qū)域大都發(fā)生在第11號、第13號、第17號染色體內(nèi)，后來證明這些染色體上均有抗癌基因，它們實質(zhì)上是生長阻遏基因Anti-oncogenes。過程分子生物學(xué)5E

抑癌基因的作用原理aBRCA腫瘤抑制基因

BRCA1腫瘤抑制基因是美國猶太大學(xué)醫(yī)學(xué)院的MarkH.Skolnick在人第17號染色體上分離到的。之后，有三個研究小組鑒定了22種不同的BRCA1突變體，這些突變體的任何一種都會使人一生中有85%的可能性患乳腺癌。進一步的研究表明，BRCA1能有效地抑制乳腺癌和卵巢癌，但不影響結(jié)腸癌和肺癌，其作用機理是BRCA1促進乳腺細胞和神經(jīng)細胞的分化與發(fā)育。同年，Skolnick在第13號染色體上又發(fā)現(xiàn)了一個與乳腺癌有關(guān)的基因，命名為BRCA2，它的缺失會導(dǎo)致男子患乳腺癌，但BRCA1不會。過程分子生物學(xué)5E

抑癌基因的作用原理bMTS1

抑癌基因

MTS1（MultipleTumourSuppressor1）多腫瘤抑制基因，編碼周期素依賴性激酶-4抑制因子，簡稱p16ink4或CDK4-I。在多種人類惡性腫瘤中，普遍存在著染色體9q21-22區(qū)域的缺失。1993年Serrano等人從該區(qū)域克隆了這個基因。最近，Kamb等人又在MTS1基因附近發(fā)現(xiàn)了另一個抑癌基因，命名為MTS2。過程分子生物學(xué)MTS1抑癌基因的結(jié)構(gòu)

MTS1基因位于人第9號染色體的短臂上，a-干擾素基因與甲硫腺嘌呤磷酸化酶基因之間。其cDNA全長為444bp，包含3個外顯子，編碼148個氨基酸，編碼蛋白的分子量為16KD，即p16。5‘端126bp為1外顯子，中間307bp為第二外顯子，3‘端11bp為第3外顯子。過程分子生物學(xué)MTS1蛋白的功能真核生物細胞分裂過程中有兩個關(guān)鍵性的決定位點：一是從G1期進入S期，DNA復(fù)制開始；二是從G2期進入M期，有絲分裂開始。周期素依賴型蛋白激酶是真核細胞分裂周期所必需的蛋白激酶家族，這個家族各成員的順序活化導(dǎo)致細胞周期中關(guān)鍵分子的順序磷酸化，借此有序地推進細胞分裂周期的進程。CDK4是這個家族中的一個重要成員，在細胞分裂周期的G1期，CDK4與周期素D1形成復(fù)合物，通過磷酸化作用活化一系列分子，激發(fā)細胞從G1期進入S期，因此CDK4是調(diào)控真核細胞增殖的中心。MTS1通過與CDK4-周期素D1結(jié)合，抑制CDK4的激酶活性，最終抑制細胞的增殖。過程分子生物學(xué)MTS1蛋白的功能G1SG2MG0CDK4cyclinD1CDK2cyclinEE2FE2FCDC2cyclinABDNA復(fù)制開始有絲分裂開始MTS1過程分子生物學(xué)MTS1基因與腫瘤發(fā)生的關(guān)系

1994年Kamb等人對來自12種不同組織類型的290個腫瘤細胞系（腫瘤細胞的體外培養(yǎng)物）進行了系統(tǒng)性研究。結(jié)果表明：在這290個腫瘤細胞系中有133個細胞系發(fā)生MTS1基因的缺失。幾種主要腫瘤的缺失率為：肺癌25%；乳腺癌60%；黑色素瘤61%；血癌65%；星形細胞瘤82%；神經(jīng)膠質(zhì)瘤87%。同時發(fā)現(xiàn)在膀胱癌、胰腺癌、前列腺癌中還存在著MTS1基因的點突變。為了排除上述結(jié)果是由于腫瘤細胞體外培養(yǎng)造成的假象，研究人員又進一步研究了原發(fā)性腫瘤中MTS1基因的改變。14種癌癥的200個種系原發(fā)腫瘤細胞均發(fā)現(xiàn)該基因的突變或缺失。過程分子生物學(xué)5E

抑癌基因的作用原理cRB

抑癌基因

視網(wǎng)膜神經(jīng)膠質(zhì)瘤主要發(fā)病于兒童，這種病是偶爾發(fā)生的，家族一般無病史。大約三分之一的視網(wǎng)膜神經(jīng)膠質(zhì)瘤病人會導(dǎo)致多重癌癥，通常是在兩眼中。導(dǎo)致這種情況發(fā)生的是一個命名為RB的單一基因缺陷，其表達產(chǎn)物阻止視網(wǎng)膜細胞的生長與分裂。一般的兒童在13號染色體上有兩個正常的RB等位基因。如果其中一個基因偶爾被突發(fā)事件突變，另一個等位基因仍能發(fā)揮抗癌功能。只有當(dāng)含有一個RB突變基因的視網(wǎng)膜細胞再次遭到突變，致使第二個RB基因失活，才會導(dǎo)致多重癌癥發(fā)生，因此多重癌癥的敏感性是遺傳的。過程分子生物學(xué)5E

抑癌基因的作用原理cRB

抑癌基因視網(wǎng)膜膠質(zhì)瘤最新研究發(fā)現(xiàn)，RB基因的缺失不僅導(dǎo)致視網(wǎng)膜膠質(zhì)瘤，而且在大約三分之一的人類腫瘤中發(fā)生突變。過程分子生物學(xué)RB基因表達產(chǎn)物的功能

RB抑癌基因定位于人第13號染色體的q14區(qū)域，現(xiàn)已被克隆鑒定。RB蛋白是一種影響細胞周期進程的核內(nèi)磷酸化蛋白，分子量為105KD因此又稱為P105RB。過程分子生物學(xué)RB基因表達產(chǎn)物的功能在G0/G1期，RB不被磷酸化；在G1后期，RB被周期素-CDK復(fù)合物磷酸化；而在有絲分裂期（M期）被脫磷酸化。在S期之前，非磷酸化的RB能與幾種蛋白結(jié)合，如E2F（一種轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子）、周期素D（CyclinD）和周期素E（CyclinE）等。RB釋放E2F、cyclinD、cyclinE的先決條件是RB的磷酸化，其后果是DNA復(fù)制進入S期。因此持續(xù)進行。RB蛋白缺失會導(dǎo)致E2F、cyclinD、cyclinE始終處于游離的活性狀態(tài)，使得細胞的分裂過程分子生物學(xué)SV40T抗原蛋白抑

SV40病毒的T-抗原蛋白能專一地與非磷酸化的RB結(jié)合，使之不能與E2F、CyclinD、CyclinE結(jié)合，因此病毒蛋白的存在和RB基因的缺失均能導(dǎo)致腫瘤形成制RB蛋白的功能過程分子生物學(xué)5E

抑癌基因的作用原理dp53

抑癌基因

p105RB發(fā)現(xiàn)后，人們又去尋找能與腫瘤病毒癌蛋白結(jié)合的其它蛋白質(zhì)，結(jié)果找到了p53蛋白。p53是迄今發(fā)現(xiàn)的最重要的腫瘤抑制因子（以其分子量冠名），幾乎所有的人類癌細胞缺失p53蛋白或其編碼基因發(fā)生突變，而且大約一半的癌細胞還同時伴有p53蛋白的抑制因子、激活因子、下游靶蛋白發(fā)生故障。p53不僅控制細胞死亡和增殖，而且控制癌細胞的轉(zhuǎn)移。DouglasR.Green&GuidoKroemer.

Nature，458，1127，2009過程分子生物學(xué)p53蛋白的發(fā)現(xiàn)p53是一種核內(nèi)磷酸化蛋白，最初是在SV40轉(zhuǎn)化的細胞中發(fā)現(xiàn)的，能與T-抗原特異性結(jié)合。許多轉(zhuǎn)化的細胞或者腫瘤細胞系中均伴隨著p53蛋白的激增，而且在早期的實驗中發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)入克隆的p53編碼基因能使細胞獲得永生性，因而被歸為癌基因。但后來發(fā)現(xiàn)，所有轉(zhuǎn)化細胞所表達的p53均為其突變形式，突變了的p53以量上的壓倒優(yōu)勢在與細胞內(nèi)正常p53的競爭中獲勝，其機制是p53的突變亞基與正常亞基形成異常構(gòu)象的異源四聚體，進而阻止正常亞基發(fā)揮作用。過程分子生物學(xué)p53基因的定位p53基因定位于人的第17號染色體上。兩個p53等位基因缺失或一個等位基因內(nèi)部發(fā)生點突變，均會導(dǎo)致其突變優(yōu)勢效應(yīng)，而且這兩種情況均分別存在于人類的癌細中。在多種不同的癌細切。最后，p53還涉及促進細胞凋亡和細胞分化、加速DNA修復(fù)或衰老等生物學(xué)效應(yīng)。胞中存在p53突變或缺失的現(xiàn)象表明，它對細胞增殖的控制作用并非組織特異性的。此外，p53突變的細胞還具有DNA擴增傾向的增加，這說明p53與基因組的穩(wěn)定性關(guān)系密過程分子生物學(xué)p53蛋白的結(jié)構(gòu)功能域1100200300390轉(zhuǎn)錄激活區(qū)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)區(qū)DNA結(jié)合區(qū)四聚化區(qū)損傷DNA結(jié)合區(qū)TBP轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合活性MDM2泛素連接酶（原癌蛋白）結(jié)合活性E1B癌蛋白結(jié)合活性p300/CBP激活因子結(jié)合活性（乙?；福㏒V40T抗原結(jié)合活性DNA結(jié)合活性，作為轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，含有DNA結(jié)合功能域（95-290aa），能識別靶DNA上10bp的回文序列，如轉(zhuǎn)錄激活活性，含有轉(zhuǎn)錄激活功能域（1-50aa），作用于含有多拷貝上述回文序列的靶基因啟動子上。p53蛋白也能阻遏部分基因的轉(zhuǎn)錄損傷DNA結(jié)合活性，含有單鏈DNA結(jié)合功能域（350-390aa）。富含堿性氨基酸的調(diào)控區(qū)PuPuPuC(A/T)(T/A)GPyPyPy過程分子生物學(xué)p53蛋白的結(jié)構(gòu)功能域1100200300390轉(zhuǎn)錄激活區(qū)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)區(qū)DNA結(jié)合區(qū)寡聚化區(qū)損傷DNA結(jié)合區(qū)TBP轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合活性MDM2泛素連接酶（原癌蛋白）結(jié)合活性E1B癌蛋白結(jié)合活性p300/CBP激活因子結(jié)合活性（乙?；福㏒V40T抗原結(jié)合活性天然存在的p53突變類型也很多，包括半衰期提高（從20分鐘到數(shù)小時）空間構(gòu)象改變、定位改變（從核內(nèi)到胞質(zhì)）、與SV40T-抗原結(jié)四聚化活性，含有四聚化位點（320-350aa）；潛在的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)活性，在近N端（60-90aa）處含有多個PXXP序列拷貝，這是SH3功能域的結(jié)合位點。主要的突變發(fā)生在其DNA結(jié)合區(qū)內(nèi)合能力喪失、DNA結(jié)合能力喪失等。富含堿性氨基酸的調(diào)控區(qū)過程分子生物學(xué)p53蛋白的生物功效抗DNA損傷所有正常的細胞均含有較低水平的p53表達，但輻射或其它能導(dǎo)致DNA損傷的因素都能大幅度提高細胞內(nèi)p53的量。p53的激活又可觸發(fā)生長抑制和細胞凋亡兩大事件的發(fā)生，發(fā)生哪種事件則取決于細胞循環(huán)的不同階段。在G1期，p53觸發(fā)抑制細胞循環(huán)繼續(xù)推進的關(guān)卡，其生理功效是在DNA修復(fù)完成之前阻止細胞進入S期；但當(dāng)細胞已經(jīng)處于分裂期，p53觸發(fā)細胞程序性死亡。過程分子生物學(xué)p53蛋白的生物功效激活靶蛋白

p53通過其轉(zhuǎn)錄因子的作用可以激活三大類途徑，其中主要途徑便是通過激活p21蛋白，將細胞循環(huán)阻止在G1期，p21蛋白是一制則更為復(fù)雜，主要涉及Bax蛋白。種特異性的細胞循環(huán)抑制劑；p53對GADD45蛋白的激活作用將維持基因組的穩(wěn)定性,因為GADD45是一種DNA修復(fù)蛋白，它也響應(yīng)由照射損傷所誘發(fā)的其它途徑；p53觸發(fā)細胞凋亡途徑的機BAX過程分子生物學(xué)p53蛋白的生物功效激活靶基因

p53在激活其靶基因轉(zhuǎn)錄時，需要輔助激活因子p300/CBP的幫助才能發(fā)揮功能，p300/CBP能特異性地與p53N端的轉(zhuǎn)錄激活功能域結(jié)合；另一方面，細胞內(nèi)的原癌蛋白Mdm2能抑制p53的活性，而p53又能誘導(dǎo)Mdm2基因的轉(zhuǎn)錄，因此p53與Mdm2的相互作用構(gòu)成了一個反饋系統(tǒng)，使得兩者的活性均受到一定程度的限制。p19ARF能與Mdm2結(jié)合，從而阻斷Mdm2對p53的滅活效應(yīng)，有利于p53的功能表現(xiàn)?？傊?，凡是能激活p53的蛋白質(zhì)均為腫瘤抑制因子（如p19ARF）；相反，任何能滅活p53的蛋白質(zhì)（如Mdm2）均為癌蛋白。過程分子生物學(xué)p53蛋白的生物功效結(jié)合單鏈DNA

p53的C末端功能域能序列非特異性地結(jié)合小于40堿基的DNA單鏈區(qū)（通常由DNA雙鏈的損傷所造成），同時導(dǎo)致1-3個堿基的缺失或者插入。這種結(jié)合作用的結(jié)果是激活p53中央功能域的DNA雙鏈特異性結(jié)合活性，p53從單鏈DNA上脫落下來，進而刺激相關(guān)靶基因的轉(zhuǎn)錄。過程分子生物學(xué)p53蛋白的生物功效觸發(fā)細胞凋亡p53觸發(fā)細胞凋亡的機制相當(dāng)復(fù)雜?，F(xiàn)已查明，p53既能在介導(dǎo)基于基因調(diào)控的核內(nèi)凋亡途徑，同時又能觸發(fā)胞質(zhì)中的線粒此外，腺病毒19kD的E1B蛋白能阻斷體凋亡途徑。p53的細胞凋亡誘導(dǎo)活性，但對p53激活靶基因轉(zhuǎn)錄沒有作用；而腺病毒55kD的E1B蛋白則能抑制p53對其靶基因的轉(zhuǎn)錄激活作用，但不影響其誘導(dǎo)細胞凋亡誘導(dǎo)的能力過程分子生物學(xué)環(huán)境因素對p53蛋白活性的影響

p53能響應(yīng)影響細胞生長的環(huán)境信號，很多信號是通過誘導(dǎo)p53蛋白分子的修飾而發(fā)揮作用的。這種修飾作用最普遍的形式是絲氨酸殘基的磷酸化，有時也發(fā)生賴氨酸殘基上的乙?；饔?。不同的環(huán)境因素導(dǎo)致p53在不同的氨基酸位點上被修飾。過程分子生物學(xué)環(huán)境因素對p53蛋白活性的影響例如，電離輻射能激活A(yù)TM激酶，后者使p53上的Ser15磷酸化；電離輻射還能通過未知途徑導(dǎo)致Ser33磷酸化、Ser376脫磷酸化、Lys382乙?；?；紫外照射除了與電離輻射途徑共享Ser15和Ser33磷酸化外，還能特異性地導(dǎo)致Ser392磷酸化。上述修飾反應(yīng)會影響p53蛋白的穩(wěn)定性、寡聚性、DNA結(jié)合性以及與其它蛋白質(zhì)的相互作用能力，因此p53作為多種環(huán)境信號的感應(yīng)元件影響著細胞的分裂。S6S9S15T18S20S33S37S46T55T81S315S376S378S392K320K382CK1

ATM

X

CDK

PKC

PCAF

p300

p53

電離輻射紫外照射電離輻射紫外照射電離輻射磷酸化修飾乙?；揎楇婋x輻射CK1