癌基因、抑癌基因與生長因子-2.ppt

第20章,癌基因、抑癌基因 與生長因子 Oncogenes, Anti-oncogenes and Growth Factors,癌基因、抑癌基因與生長因子的關(guān)系,癌基因,抑癌基因,細胞,生長因子,正調(diào)控,負調(diào)控,產(chǎn)物,癌基因 Oncogenes,第一節(jié),細胞內(nèi)控制細胞生長和分化的基因，它的結(jié)構(gòu)異?；虮磉_異常，可以引起細胞癌變。,原癌基因(proto-oncogenes，pro-onc),存在于生物正常細胞基因組中的癌基因。也稱細胞癌基因(cellular oncogene，c-onc)。未激活的細胞癌基因，促進正常細胞生長、增殖、分化、發(fā)育等,癌基因(oncogene),存在于病毒基因組中的癌基因，即腫瘤病毒攜帶的基因，能使靶細胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化的基因。它不編碼病毒的結(jié)構(gòu)成分，對病毒復(fù)制也沒有作用，但可以使細胞持續(xù)增殖。 腫瘤病毒：能使敏感宿主產(chǎn)生腫瘤或使培養(yǎng)細胞轉(zhuǎn)化成癌細胞的動物病毒。 分類： DNA腫瘤病毒 RNA腫瘤病毒（逆轉(zhuǎn)錄病毒，部分攜帶癌基因）,一、病毒癌基因,病毒癌基因(virus oncogene,v-onc),癌基因的發(fā)現(xiàn),1910年Rous發(fā)現(xiàn)雞肉瘤無細胞濾液能引起雞產(chǎn)生新的肉瘤，幾十年后，證實了病原體為羅氏病毒（Rouss sarcoma virus, RSV），為此獲得1966年的諾貝爾獎。 1970年Temin 和Batimore證實RSV是一種反轉(zhuǎn)錄病毒，致瘤的機制是由于其病毒基因組中含有病毒癌基因src。獲1975年諾貝爾獎。,1974s H. Varmus和J. M. Bishop研究小組用src的cDNA（complementary DNA）和其他基因組DNA雜交，發(fā)現(xiàn)src的同源物普遍存在于動物細胞（如雞、鴨、果蠅）,即病毒中的癌基因和細胞中的原癌基因是同源的。 原來src編碼一種胞質(zhì)酪氨酸激酶，參與細胞增殖相關(guān)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，是細胞的正常組分。 由于RSV反轉(zhuǎn)錄病毒的基因組是整合在宿主基因組上復(fù)制的，會將宿主的某些基因復(fù)制到了自身的基因組中，因此被這樣的病毒感染的細胞，src基因拷貝就增多了，引起細胞過度增殖。,為了區(qū)別起見將存在于正常細胞中的癌基因序列稱為細胞癌基因（c-onc，如c-src)。而把存在于病毒中的稱為v-onc（v-src)。 從結(jié)構(gòu)上看c-onc是間斷的，存在內(nèi)含子，這是真核基因的特點。而v-onc是連續(xù)的，基因跨度較小。 癌基因表達的蛋白用大寫字母表示，如FOS,MYC等。,病毒基因組結(jié)構(gòu),RNA 和DNA腫瘤病毒攜帶的癌基因特點,RNA腫瘤病毒攜帶的癌基因： 具有急性轉(zhuǎn)化細胞能力 來源于宿主的原癌基因 宿主原癌基因的序列高度同源（在宿主基因組 中有副本） DNA腫瘤病毒攜帶的癌基因： 具有轉(zhuǎn)化細胞能力 在宿主基因組中沒有副本 其表達產(chǎn)物調(diào)節(jié)病毒的生活周期 其表達產(chǎn)物可能抑制宿主抑癌基因的活性,二、細胞癌基因,概念 存在于正常的細胞基因組中，與病毒癌基因有同源序列，具有促進正常細胞生長、增殖、分化和發(fā)育等生理功能。 在正常細胞內(nèi)未激活的細胞癌基因叫原癌基因，即正常情況下處于低表達或不表達狀態(tài)，不會使細胞惡性轉(zhuǎn)化。 當其受到某些條件激活時，結(jié)構(gòu)和表達發(fā)生異常，能使細胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化。,廣泛存在于生物界 基因序列高度保守 維持正常生理功能、調(diào)控細胞生長和分化起重要作用 通過表達的產(chǎn)物起作用，表達產(chǎn)物對細胞生長增殖起正調(diào)節(jié)作用。 被激活后，導(dǎo)致正常細胞癌變,特點:,功能上相關(guān)的癌基因家族分類,src家族：產(chǎn)物多具有酪氨酸蛋白激酶活性，能促進增殖信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)。 ras家族：編碼小G 蛋白p21，參與cAMP水平的調(diào)節(jié)。 myc家族：編碼核內(nèi)DNA結(jié)合蛋白，調(diào)節(jié)其他基因轉(zhuǎn)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(nèi)轉(zhuǎn)錄因子,（一）獲得啟動子與增強子,三、癌基因活化的機制,逆轉(zhuǎn)錄病毒感染細胞后，病毒基因組所攜帶的長末端重復(fù)序列（LTR內(nèi)含較強的啟動子和增強子）插入到細胞原癌基因附近或內(nèi)部, 啟動下游鄰近基因的轉(zhuǎn)錄和影響附近結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄水平，使原癌基因過度表達或由不表達變?yōu)楸磉_，從而導(dǎo)致細胞發(fā)生癌變。如鳥類白血病病毒ALV不含v-onc，但插入c-myc的上游，導(dǎo)致基因過度表達。,原癌基因激活的可能途徑,（二）染色體易位,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移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(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。 如Burkitt淋巴瘤細胞的染色體易位，位于8號染色體的c-myc移到14號染色體免疫球蛋白重鏈基因的調(diào)控區(qū)附近，由于IG重鏈基因表達十分活躍，其啟動子為強啟動子，致使c-myc過表達。 再如在良性甲狀旁腺腫瘤患者的染色體中，cyclinD1基因倒位處于甲狀旁腺素基因啟動子下游而過渡表達，使細胞出現(xiàn)異常增殖。,（三）原癌基因擴增,細胞周期中DNA復(fù)制數(shù)次，導(dǎo)致原癌基因拷貝數(shù)量的增加。 如前髓細胞性白血病細胞系和這類病人的白血病細胞中，c-myc擴增832倍。 癌基因擴增的染色體結(jié)構(gòu)有：雙微體（double minute chromosomes，DMs），無著絲粒，成對分布于細胞中的微小染色體均染區(qū)（homogenously stained region，HSR），是染色局部擴增形成的姊妹染色單體非均等交換（unequal sister chromatid exchange，USCE），G2期由于姊妹染色單體之間發(fā)生了非均等交換，結(jié)果一個子細胞中該染色體較長，具有同源重復(fù)（基因擴增），另一個細胞中對應(yīng)的染色體較短（基因刪除）,Myc基因擴增形成雙微核（黃色）的核型,Myc基因擴增形成均染區(qū)（黃色）的核型,（四）點突變,原癌基因在射線或化學致癌劑作用下，發(fā)生單個堿基的替換點突變(point mutation), 從而改變了表達蛋白的氨基酸組成，造成蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變異。 如膀胱癌細胞中克隆出來的H-ras基因(GTC)與正常細胞（GGC)的相比僅有一個核苷酸的差異,導(dǎo)致P21蛋白第12位從甘氨酸變成纈氨酸。,出現(xiàn)新的表達產(chǎn)物 出現(xiàn)過量的正常表達產(chǎn)物 出現(xiàn)異常、截短的表達產(chǎn)物,癌基因激活的結(jié)果：,作用于細胞膜上的受體系統(tǒng)或直接被傳遞至細胞內(nèi)，通過蛋白激酶活化轉(zhuǎn)錄因子，引發(fā)一系列基因的轉(zhuǎn)錄激活。,四、原癌基因的產(chǎn)物與功能,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：,（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(nèi)。受體的胞質(zhì)結(jié)構(gòu)區(qū)具有特異的蛋白激酶活性，通過磷酸化作用使其結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，增加激酶對底物的活性，促進生長信號在胞內(nèi)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。,非受體酪氨酸激酶(c-src，c-abl)、絲氨酸/蘇氨酸激酶(c-ras，c-mas)，ras蛋白(H-ras，K-ras和N-ras)及磷脂酶(crk產(chǎn)物)。,（三）細胞內(nèi)信號傳導(dǎo)體,原癌基因的產(chǎn)物作為胞內(nèi)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(nèi)傳至核內(nèi)，促進細胞生長。,例如：,（四）核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子,某些癌基因表達蛋白定位于細胞核內(nèi)，與靶基因的順式調(diào)控元件相結(jié)合直接調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄活性。,例如：,c-fos是一種即刻早期反應(yīng)基因(immediate early gene，IEG)。作為傳遞信息的第三信使。,抑癌基因 Anti-oncogenes,第二節(jié),抑癌基因(cancer suppressive gene, anti-oncegene),一、抑癌基因的基本概念,抑制細胞過度生長、增殖從而遏制腫瘤形成的基因。,細胞雜交試驗,二、常見的抑癌基因,抑癌基因的產(chǎn)物,轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，如Rb、p53； 負調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子，如WT； 周期蛋白依賴性激酶抑制因子（CKI），如p15、p16、p21； 信號通路的抑制因子，如ras GTP酶活化蛋白（NF-1），磷脂酶（PTEN）； DNA修復(fù)因子，如BRCA1、BRCA2。 與發(fā)育和干細胞增殖相關(guān)的信號途徑組分，如：APC、Axin等,（一）視網(wǎng)膜母細胞瘤基因（Rb基因）,G0 G1期,S期,E-2F,DNA,mRNA,DNA,三、抑癌基因的作用機制,（二）P53,P53蛋白,解鏈酶,復(fù)制因子A,P21蛋白,細胞停滯于G1期,細胞調(diào)亡,DNA損傷,P53蛋白,P53蛋白,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(jié)合，形成的這種寡聚蛋白不能結(jié)合DNA，使得一些癌變基因轉(zhuǎn)錄失控導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。,生長因子 Growth Factors,第三節(jié),生長因子(growth factor),一、概述,通過質(zhì)膜上特異的受體，將信息傳遞至細胞內(nèi)部，調(diào)節(jié)細胞生長與增殖的多肽類物質(zhì)。,內(nèi)分泌 (endocrine) 旁分泌 (paracrine) 自分泌 (autocrine),作用模式 ：,產(chǎn)生相應(yīng)第二信使,胞內(nèi)相關(guān)蛋白質(zhì)被磷酸化,與膜受體結(jié)合,酪氨酸激酶活化,蛋白激酶活化,核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子活化,基因轉(zhuǎn)錄,與胞內(nèi)受體結(jié)合,生長因子 - 受體復(fù)合物，活化相關(guān)基因,二、生長因子作用機制,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