第十一章 細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制課件

授課老師：潘澤政南昌大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室聯(lián)系方式：panzz76@第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制關(guān)于分子生物學(xué)課時：16學(xué)時理論課，16學(xué)時實驗課考核方式：網(wǎng)絡(luò)作業(yè)10分，5分/次，占總成績10%

實驗成績20分，10分/次，占總成績20%

平時成績10分，10分/次，占總成績10%

考試100分，占總成績60%第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制2014年西醫(yī)綜合考研大綱基因組學(xué)的概念，基因組學(xué)與醫(yī)學(xué)的關(guān)系

基因表達(dá)調(diào)控的概念及原理，原核和真核基因表達(dá)的調(diào)控。

基因重組的概念、基本過程及其在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。癌基因的基本概念及活化的機制。抑癌基因和生長因子的基本概念及作用機制。

基因診斷的基本概念、技術(shù)及應(yīng)用基因治療的基本概念及基本程序。常用的分子生物學(xué)技術(shù)原理和應(yīng)用。

第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制themolecularmechanismsofabnormalproliferationdiseaseofcells第十一章細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制proliferationQuiescencedifferentiatioinApoptosisSenescenceNormalcellproliferationissubjectedtothecontrolofsignals第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制第一節(jié)

腫瘤細(xì)胞增殖機制Tumorcellproliferationmechanism第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制人類對腫瘤認(rèn)識的過程

巖一捻之內(nèi)如山巖，故名之。早治得生，遲則內(nèi)潰肉爛而死癌---明代

腫瘍---公元前中醫(yī)---營衛(wèi)不通，邪氣居其中第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制西醫(yī)對腫瘤的認(rèn)識2500年前有癌的記載1918-1933年，日本、英國的科學(xué)家證實了環(huán)境致癌說。抽煙---肺癌黃曲霉素---肝癌物理性因素---陽光，X線病毒基因突變第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制全世界每年約有1000萬人新患癌癥，有600萬人死亡。中國每年約有170萬人新患癌癥，有120萬人喪生。癌癥已分別成為城市和農(nóng)村第一和第三位的死亡原因。人類面臨著盡快征服腫瘤的艱巨任務(wù)。第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制ProliferationQuiescenceDifferentiatioinApoptosisSenescence腫瘤:細(xì)胞失去控制的異常增殖!一些基因：如編碼細(xì)胞增殖、分化、凋亡信號及DNA損傷修復(fù)蛋白等發(fā)生改變。XXX第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制腫瘤（Cancer,Tumor,Carcinoma）Cancer----泛指惡性腫瘤Tumor----包括良性和惡性腫瘤Carcinoma----上皮來源的癌

第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制Oncogenes（癌基因/轉(zhuǎn)化基因）促進(jìn)細(xì)胞增殖抑制細(xì)胞分化抑制細(xì)胞凋亡抑制細(xì)胞增殖促進(jìn)細(xì)胞分化促進(jìn)細(xì)胞凋亡TumorSuppressorGenes（抑癌基因）第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制一、oncogenes

一類與癌的生成有關(guān)的基因，其過分活躍的特性造成細(xì)胞的致癌。c-oncogene

細(xì)胞癌基因proto-oncogene原癌基因v-oncogene

病毒癌基因第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制

存在于反轉(zhuǎn)錄病毒中，可以引起宿主正常細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化的基因。1.viral-oncogene

第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制typicalretrovirus第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制2.cellularoncogene,c-onc

正常的宿主細(xì)胞中與病毒癌基因同源的基因，又稱為原癌基因。

細(xì)胞的必需基因。

編碼生長因子及其受體、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子、轉(zhuǎn)錄因子、Cyclin及CDK等。第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制Characteristicsofproto-oncogene廣泛存在于生物界中。2.基因序列高度保守，結(jié)構(gòu)上與病毒癌基因相似。3.作用通過其產(chǎn)物蛋白質(zhì)來體現(xiàn)。4.正常情況下表達(dá)水平很低，被激活后，形成致癌性的細(xì)胞轉(zhuǎn)化基因。第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制WhereareViraloncogenecomefrom?第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制OneoftheSourcesoftheViraloncogenec-oncistheoriginofv-onc第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制Theintegrationprocessbetweenvirusandc-oncogene第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制

病毒癌基因細(xì)胞癌基因內(nèi)含子無有突變點突變或缺失突變正常時無功能較強細(xì)胞轉(zhuǎn)化活性正向調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖3.細(xì)胞癌基因與病毒癌基因的差別第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制4.癌基因的功能與分類根據(jù)原癌基因在細(xì)胞中的位置：

1.與膜結(jié)合的蛋白，如src基因產(chǎn)物

2.可溶性蛋白，如mos基因產(chǎn)物

3.核蛋白，如myc基因產(chǎn)物第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制根據(jù)原癌基因表達(dá)產(chǎn)物的功能：

1.蛋白激酶類，如src家族（酪氨酸蛋白激酶類）

2.生長因子類

3.生長因子受體類

4.GTP結(jié)合蛋白類

5.核蛋白類（DNA結(jié)合蛋白），如myc家族

6.未知功能類第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制Thecellularoncogenesareinherentgenesincellandhasitsnormalbiologicalfunction,suchasStimulatingnormalcellgrowth,participatingintheregulationofcellproliferationanddifferentiation,andmeetingtherequirementsofcellrenewal.Thecellwillcontinuetopromotecellgrowthorthecellsfromdeath,andfinallyleadtocarcinogenesiswhichnotreceivedthegrowthsignalsregulationwhentheproto-oncogenewasmutated.Thefunctionofoncogene:第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制5.細(xì)胞癌基因活化的機制pointmutation

放射線或化學(xué)致癌物引起的基因單個堿基的改變

geneamplification

細(xì)胞通過增加基因拷貝數(shù)，使表達(dá)產(chǎn)物增多

DNArearrangement

同一染色體上基因的重新排列組合

chromosomaltranslocation

不同染色體斷裂后重新連接不正確

Virusgenepromoterandenhancerinsertion第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制TumorSuppressorGene腫瘤抑制基因TumorSusceptibilityGene

腫瘤易感基因RecessiveOncogene

隱性癌基因二、anti-oncogene存在于正常細(xì)胞中，在被激活情況下具有抑制細(xì)胞增殖作用，當(dāng)失活、丟失、被抑制或表達(dá)產(chǎn)物喪失功能后可減弱甚至消除抑癌作用的基因。第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制抑癌基因與腫瘤1.在各種腫瘤的相應(yīng)正常組織中能正常表達(dá)，在腫瘤組織中存在“失活”現(xiàn)象如：在所有腫瘤中，發(fā)現(xiàn)50%有p53的突變2.在惡性腫瘤細(xì)胞中導(dǎo)入野生型基因有利于抑制腫瘤細(xì)胞增殖3.可以是腫瘤特異性基因如：乳腺癌中的BRCA1/BRCA視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤中的RB

第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制1.Thediscoveryofthetumorsuppressorgene

ItwasSpeculatedthepresenceoftumorsuppressorgenesbycellfusion.

1969年，Henry等通過細(xì)胞融合實驗，發(fā)現(xiàn)當(dāng)一個正常細(xì)胞與一個腫瘤細(xì)胞融合成一個雜交細(xì)胞時，失去了惡性表型，融合后的子代細(xì)胞也失去了成瘤性。第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制Fusionbetweennormalcellsandtumorcells第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)：

當(dāng)失去成瘤能力的雜合子細(xì)胞丟失來自正常細(xì)胞的某一染色體時，雜合子細(xì)胞恢復(fù)惡性生長能力。

實驗驗證：

Hela細(xì)胞與正常人成纖維細(xì)胞融合，雜合子細(xì)胞失去成瘤能力，而當(dāng)雜合子細(xì)胞失去正常細(xì)胞的11號染色體時，又重新獲得成瘤能力。Result:ThereexistagenewhichcanSuppresstumorformationinnormalcellschromosomes,thatis:tumorsuppressorgene.第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制Rbgene:

Thefirsttumorsuppressorgenewhichwasconfirmedbycloning.

上世紀(jì)70年代已經(jīng)證明：某些遺傳性腫瘤中染色體的某些位點可發(fā)生專一的丟失。視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤：Rb基因突變?nèi)狈z傳性常為雙側(cè)多發(fā)性腫瘤（Wild/Mutanttypegene）散發(fā)性常為單側(cè)性腫瘤（Wild/Wildtypegene）第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制為了證實Rb基因缺乏確實是導(dǎo)致Rb的原因，將正常Rb基因轉(zhuǎn)入Rb基因缺乏的腫瘤細(xì)胞中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，正常的Rb基因可抑制該腫瘤細(xì)胞的成瘤能力。

證實：

Rb基因具有抑瘤能力，是名符其實的抑癌基因。第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制ThediscoveryofthefirsthumantumorsuppressorgeneFriendSH,BernardsR,RogeljS,WeinbergRA,RapaportJM,AlbertDM,DryjaTP.AhumanDNAsegmentwithpropertiesofthegenethatpredisposestoretinoblastomaandosteosarcoma.

Nature.1986Oct16-22;323(6089):643-6.第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制原癌基因表達(dá)產(chǎn)物的負(fù)調(diào)控分子DNA修復(fù)酶細(xì)胞周期抑制分子促進(jìn)細(xì)胞凋亡的分子2.ThefunctionoftumorsuppressorgeneproductTheproductfunctionsoftumorsuppressorgenemainlyinducecelldifferentiation、maintainthestabilityofthegenomeandtriggerprogrammedcelldeath.第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制3.Examplesoftumorsuppressorgenemechanism

Thereareabout10kindsoftumorsuppressorgenetobefound,however,mostoftheiranti-tumor

mechanismisnotclear,OnlyRbgeneandP53genestudiedmoreclearly.第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制（1）RB基因

第一個發(fā)現(xiàn)的抑癌基因，位于13q14，全長200kb，含27個外顯子，編碼928個氨基酸。產(chǎn)物定位于細(xì)胞核，含有病毒蛋白和細(xì)胞蛋白的結(jié)合位點及磷酸化位點。Retinoblastoma,Rb遺傳性RB第一次突變來自上一代生殖細(xì)胞，因此，當(dāng)孩子的任何一個RB細(xì)胞發(fā)生第二次突變，則導(dǎo)致RB的發(fā)生，多發(fā)病早，常雙眼發(fā)病。散發(fā)性RB必須是同一個細(xì)胞的兩個等位基因都發(fā)生突變才能致病，多發(fā)病晚，常為單側(cè)發(fā)病。第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制“兩次突變”學(xué)說第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制The"twicemutations"doctrine第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制ThebiologicalactivityofRbgeneproduct1.調(diào)節(jié)細(xì)胞周期2.控制G1和S期交界點3.與其磷酸化狀態(tài)有關(guān)

gatekeeperofthecellcycle第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制ThephosphorylationofRbproteininfluencecellcycle第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制E2F/DPCyclinECyclinAOthergenesDNApolymerasea核苷酸合成酶DNA

修復(fù)酶(RAD51)復(fù)制起始復(fù)合物相關(guān)基因Cdk2DNA復(fù)制激活基因E2F

調(diào)控的靶基因第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制

Rbgeneticabnormalitymainlyreflectalleliclossandgenemutation,originallyfoundinretinoblastoma,Laterly,foundtheabnormalgeneinavarietyoftumors:50%inSCLC，47%inosteogenicsarcoma，32%inbreastcancer.

Inaddition,RbwilllosetheabilitytocombineE2FandcauseTumorigenesiswhensomeoncoproteincombinedRbprotein.Rbgeneticabnormalityandtumors第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制（2）p53基因定位于人類染色體17p13.1，因編碼一種分子質(zhì)量為53kDa的蛋白質(zhì)而得名，表達(dá)產(chǎn)物為一種同源四聚體轉(zhuǎn)錄因子。

p53蛋白主要分布于細(xì)胞核，能與DNA特異結(jié)合，正常p53的生物功能好似“基因組衛(wèi)士（guardianofthegenome）”，在G1期檢查DNA損傷點，監(jiān)視基因組的完整性。第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制Therearemorethan50%oftheclinicaltumorwhichp53geneisabnormal.

1979年，發(fā)現(xiàn)SV40轉(zhuǎn)化的細(xì)胞中與SV40-largeT抗原結(jié)合而被誤認(rèn)為癌基因，直到1989年才被證實為抑癌基因。當(dāng)DNA受到損傷時表達(dá)產(chǎn)物急劇增加，可抑制細(xì)胞周期進(jìn)一步運轉(zhuǎn)。一旦p53基因發(fā)生突變，p53蛋白失活，細(xì)胞分裂失去節(jié)制，發(fā)生癌變。第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制

Thetumor-suppressorproteinp53exhibitssequence-specificDNA-binding,directlyinteractswithvariouscellularandviralproteins,andinducescellcyclearrestinresponsetoDNAdamage.

Inresponsetosignalsgeneratedbyavarietyofgenotoxicstresses,e.g,UVirradiationorDNAdamage,p53isexpressedandundergoespost-translationalmodificationthatresultsinitsaccumulationinthenucleus.Thep53-dependentpathwayshelptomaintaingenomicstabilitybyeliminatingdamagedcellseitherbyarrestingthempermanentlyorthroughapoptosis.

第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制p53基因產(chǎn)物的生物學(xué)功能1.

阻滯細(xì)胞周期:

G1和G2/M期校正點監(jiān)測

2.維持基因組穩(wěn)定：

DNA修復(fù)3.促進(jìn)細(xì)胞凋亡4.抑制腫瘤血管生成第十一章：細(xì)胞異常增生性疾病的分子機制

p53基因是研究最透徹，功能最強大的一種抑癌基因。野生型p53對細(xì)胞周期和凋亡起關(guān)鍵性作用，尤其是對受照射、細(xì)胞毒制劑、熱療打擊的癌細(xì)胞，起更