《分子診斷第4章》PPT課件

第四章腫瘤相關(guān)基因,江蘇大學(xué)錢(qián)暉,腫瘤的發(fā)生是細(xì)胞生長(zhǎng)和細(xì)胞分化紊亂所致的細(xì)胞無(wú)節(jié)制增殖的結(jié)果。,原癌基因細(xì)胞正增殖信號(hào)抑癌基因細(xì)胞負(fù)增殖信號(hào)轉(zhuǎn)移相關(guān)基因腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移,第四章腫瘤相關(guān)基因,一類(lèi)能使敏感宿主產(chǎn)生腫瘤或使體外培養(yǎng)細(xì)胞轉(zhuǎn)化成癌細(xì)胞的動(dòng)物病毒，分為DNA腫瘤病毒和RNA腫瘤病毒（逆轉(zhuǎn)錄病毒）。,1966年獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)發(fā)現(xiàn)了勞斯肉瘤病毒（RSV）,PeytonRous,HowardMartinTemin從勞斯肉瘤病毒（RSV）中發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶1975年獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng),發(fā)現(xiàn)細(xì)胞癌基因創(chuàng)立腫瘤發(fā)生的癌基因理論1989年獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng),J.MichaelBishop,第四章腫瘤相關(guān)基因,第一節(jié)癌基因,第二節(jié)抑癌基因,第三節(jié)腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)基因,第四節(jié)腫瘤發(fā)生中的基因變化,第五節(jié)腫瘤相關(guān)基因的檢測(cè)及評(píng)價(jià),第一節(jié)癌基因,癌基因（oncogene,onc）病毒癌基因（virusoncogene，v-onc）細(xì)胞癌基因（cellularoncogene，c-onc）,第一節(jié)癌基因,病毒癌基因（virusoncogene，v-onc）,病毒基因組中特殊的核苷酸序列，是一類(lèi)存在于病毒中，能使敏感宿主產(chǎn)生腫瘤或使體外培養(yǎng)細(xì)胞轉(zhuǎn)化的基因。,第一節(jié)癌基因,細(xì)胞癌基因（cellularoncogene，c-onc）,存在于正常細(xì)胞基因組中的癌基因，在正常情況下處于靜止或低表達(dá)狀態(tài)，對(duì)維持細(xì)胞正常功能具有重要作用；但在異常表達(dá)時(shí)，其產(chǎn)物可使細(xì)胞無(wú)限分裂。,第一節(jié)癌基因,第一節(jié)癌基因,二、細(xì)胞癌基因,三、原癌基因的激活機(jī)制,一、病毒癌基因,一、病毒癌基因,RNA病毒的癌基因絕大多數(shù)能使分裂信號(hào)旁路發(fā)生改變，通過(guò)破壞正生長(zhǎng)調(diào)節(jié)而起作用。DNA病毒的癌基因主要通過(guò)與抑癌基因相互作用而破壞細(xì)胞的負(fù)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)。,一、病毒癌基因,二、細(xì)胞癌基因,正常細(xì)胞中一類(lèi)編碼關(guān)鍵性調(diào)控蛋白的基因，在細(xì)胞正常的生長(zhǎng)、發(fā)育、分化過(guò)程中具重要生理功能以非激活形式存在，不會(huì)自發(fā)誘導(dǎo)腫瘤當(dāng)其被異常激活時(shí)，可使正常細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生,二、細(xì)胞癌基因,細(xì)胞癌基因又稱(chēng)原癌基因,正常情況下細(xì)胞癌基因并不致瘤病毒癌基因來(lái)源于細(xì)胞癌基因,二、細(xì)胞癌基因,細(xì)胞癌基因的特點(diǎn)：,生物界普遍存在進(jìn)化上高度保守單拷貝基因，均為結(jié)構(gòu)基因異常時(shí)可導(dǎo)致細(xì)胞惡性增生,二、細(xì)胞癌基因,細(xì)胞癌基因的分類(lèi)及表達(dá)產(chǎn)物,二、細(xì)胞癌基因,二、細(xì)胞癌基因,癌基因產(chǎn)物的細(xì)胞定位,二、細(xì)胞癌基因,1.sis家族,2.erb家族,3.src家族,4.ras家族,5.myc家族,二、細(xì)胞癌基因,1.sis家族人的c-sis定位于第22號(hào)染色體，與血小板衍生生長(zhǎng)因子(PDGF)基因有很高的同源性（達(dá)87%）編碼產(chǎn)物P28是含241個(gè)氨基酸殘基的PDGF-鏈，能與PDGF受體結(jié)合,二、細(xì)胞癌基因,2.erb家族c-erb-B編碼表皮生長(zhǎng)因子(EGF)受體c-fms編碼集落刺激因子受體c-bit編碼PDGF受體,二、細(xì)胞癌基因,3.src家族編碼蛋白激酶類(lèi)產(chǎn)物c-src是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞癌基因人的c-src定位于第20號(hào)染色體具酪氨酸蛋白激酶(TPK)活性mos、raf等基因編碼產(chǎn)物為胞漿絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,二、細(xì)胞癌基因,4.ras家族主要包括H-ras、K-ras和N-ras，編碼的氨基酸順序之間有85%的同源性。,編碼產(chǎn)物為P21的Ras蛋白，大多位于細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè)面，屬低分子量G蛋白，是MAPK途徑中的重要成員細(xì)胞外信號(hào)通過(guò)受體結(jié)合G蛋白，作用于不同的靶蛋白，參與細(xì)胞增殖信號(hào)的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程,二、細(xì)胞癌基因,二、細(xì)胞癌基因,5.myc家族(人c-myc基因)定位于8q24，由3個(gè)外顯子組成，第一外顯子不編碼產(chǎn)物位于核內(nèi)的Myc蛋白，屬DNA結(jié)合蛋白類(lèi)編碼核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子，通過(guò)與某些特定DNA相結(jié)合，影響DNA復(fù)制的啟動(dòng)過(guò)程或?qū)D(zhuǎn)錄進(jìn)行調(diào)控，調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖和分化,三、原癌基因的激活機(jī)制,激活的機(jī)制：病毒誘導(dǎo)的活化，如病毒基因組內(nèi)一個(gè)強(qiáng)大啟動(dòng)子插入到細(xì)胞癌基因的附近或內(nèi)部，使原癌基因激活非病毒誘導(dǎo)的活化，如原癌基因突變、擴(kuò)增和染色體重排等,三、原癌基因的激活機(jī)制,（二）原癌基因獲得外源啟動(dòng)子而激活,（三）原癌基因甲基化程度降低,（四）原癌基因的擴(kuò)增,（五）染色體易位或基因重排,（一）原癌基因點(diǎn)突變,（六）基因偶聯(lián),三、原癌基因的激活機(jī)制,核苷酸突變導(dǎo)致編碼產(chǎn)物P21蛋白中氨基酸被置換，表達(dá)異常產(chǎn)物。P21蛋白自身的GTPase活性明顯下降，在傳遞生長(zhǎng)信號(hào)時(shí)，難以催化GTP快速水解，從而不能適時(shí)從活化狀態(tài)改變?yōu)榉腔罨癄顟B(tài)，導(dǎo)致與GTP持續(xù)結(jié)合，促進(jìn)細(xì)胞增殖。,（一）原癌基因點(diǎn)突變,三、原癌基因的激活機(jī)制,三、原癌基因的激活機(jī)制,（二）原癌基因獲得外源啟動(dòng)子而激活原癌基因的上游插入外源性啟動(dòng)子或增強(qiáng)子，可激活原癌基因，使其表達(dá)產(chǎn)物增多。,例：ALV感染細(xì)胞后誘發(fā)雞B細(xì)胞淋巴瘤ALV本身不含病毒癌基因，其病毒兩端的長(zhǎng)末端重復(fù)序列可作為啟動(dòng)子啟動(dòng)c-myc的轉(zhuǎn)錄。該啟動(dòng)子使c-myc基因持續(xù)轉(zhuǎn)錄，比正常表達(dá)增高幾十甚至上百倍。,三、原癌基因的激活機(jī)制,三、原癌基因的激活機(jī)制,（三）原癌基因甲基化程度降低DNA分子中的甲基化對(duì)阻抑基因的轉(zhuǎn)錄具有重要作用。例：在結(jié)腸腺癌和小細(xì)胞肺癌的細(xì)胞中ras基因的DNA甲基化水平比其鄰近的正常細(xì)胞明顯偏低，提示某些原癌基因是由于甲基化程度降低而激活。,三、原癌基因的激活機(jī)制,（四）原癌基因的擴(kuò)增原癌基因擴(kuò)增使基因拷貝數(shù)增加，產(chǎn)物過(guò)量表達(dá)。例：人視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤中N-myc擴(kuò)增了10200倍，相應(yīng)的mRNA和蛋白質(zhì)產(chǎn)物大量增加。腫瘤細(xì)胞中的雙微體和染色體上的均染區(qū)就是原癌基因DNA片段擴(kuò)增的表現(xiàn)。,三、原癌基因的激活機(jī)制,（五）染色體易位或基因重排染色體易位往往導(dǎo)致基因重排，可導(dǎo)致原癌基因序列缺失或表達(dá)異常蛋白。,1表達(dá)融合蛋白慢性粒細(xì)胞性白血病:bcr-abl融合基因2異常異位表達(dá)Burkitt淋巴瘤:定位于8號(hào)染色體的myc基因與14號(hào)染色體的免疫球蛋白重鏈基因融合而激活，啟動(dòng)c-myc轉(zhuǎn)錄，使c-myc基因表達(dá)增強(qiáng)。,三、原癌基因的激活機(jī)制,三、原癌基因的激活機(jī)制,三、原癌基因的激活機(jī)制,（六）基因偶聯(lián)ras或myc轉(zhuǎn)染細(xì)胞，可使細(xì)胞增殖，但不能轉(zhuǎn)化成癌細(xì)胞ras和myc同時(shí)轉(zhuǎn)染細(xì)胞，能使細(xì)胞轉(zhuǎn)化成癌細(xì)胞提示至少需要2種或以上的原癌基因在不同通路上發(fā)揮協(xié)同作用,第二節(jié)抑癌基因,第二節(jié)抑癌基因,腫瘤抑制基因(tumor-suppressinggene)存在于正常細(xì)胞內(nèi)的一類(lèi)可抑制細(xì)胞過(guò)度生長(zhǎng)與增殖的基因，從而有潛在抑癌作用。當(dāng)這類(lèi)基因發(fā)生突變、缺失或失活時(shí)，可引起細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。,抑癌基因的功能:,誘導(dǎo)終末分化維持基因穩(wěn)定觸發(fā)衰老，誘導(dǎo)細(xì)胞程序性死亡抑制蛋白酶活性或改變DNA甲基化酶活性調(diào)節(jié)血管形成促進(jìn)細(xì)胞間聯(lián)系,第二節(jié)抑癌基因,在腫瘤的相應(yīng)正常組織中必須有正常的表達(dá)在惡性腫瘤中相應(yīng)基因應(yīng)有所改變，包括點(diǎn)突變、片段缺失或表達(dá)缺陷導(dǎo)入該基因缺陷的惡性腫瘤細(xì)胞中可部分或全部抑制惡性表型,第二節(jié)抑癌基因,抑癌基因的生物特性：,第二節(jié)抑癌基因,一、抑癌基因與腫瘤,二、抑癌基因失活機(jī)制,一、抑癌基因與腫瘤,第二節(jié)抑癌基因,二、抑癌基因失活機(jī)制,抑癌基因突變?nèi)旧w丟失同源性重組基因重排,第二節(jié)抑癌基因,（一）視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤基因（Rb基因）,第一個(gè)分離到的抑癌基因人Rb基因定位于13號(hào)染色體，編碼P105蛋白，定位于核內(nèi)。具有結(jié)合DNA的活性，有序調(diào)控細(xì)胞分裂周期，控制細(xì)胞的生長(zhǎng)Rb蛋白有磷酸化和非磷酸化兩種形式，活性型為非磷酸化形式,第二節(jié)抑癌基因,抑癌基因隱性癌基因,只有一個(gè)等位基因發(fā)生突變時(shí)，未突變的另一個(gè)等位抑癌基因仍能產(chǎn)生足夠量的野生型蛋白質(zhì)產(chǎn)物，故通常不會(huì)引起致癌效應(yīng)只有兩個(gè)等位基因都發(fā)生突變才能引發(fā)抑癌基因的失活，失去對(duì)細(xì)胞增殖的監(jiān)控作用，引起致癌效應(yīng),第二節(jié)抑癌基因,(二)抑癌基因p53基因,幾乎所有人類(lèi)腫瘤中都存在p53基因的突變?nèi)祟?lèi)p53基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為P53核蛋白，屬反式作用因子，在體內(nèi)以四聚體形式存在，活性受磷酸化/非磷酸化的調(diào)節(jié),第二節(jié)抑癌基因,P53蛋白主要功能：抑制細(xì)胞增殖，可阻斷細(xì)胞進(jìn)入S期促進(jìn)DNA損傷的修復(fù)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,第二節(jié)抑癌基因,顯性陰性(dominantnegative),一個(gè)p53等位基因發(fā)生突變時(shí)，突變的P53蛋白可與野生型蛋白結(jié)合，使其不能結(jié)合DNA而失活。,顯性致癌（dominantcarcinogenesis）,突變后的p53基因具有癌基因的作用，能協(xié)助ras基因致癌。,第二節(jié)抑癌基因,（三）其它抑癌基因,WT1(11p13):腎母細(xì)胞瘤易感基因，編碼鋅指蛋白DCC(18q21):編碼與細(xì)胞粘附作用有關(guān)的表面蛋白分子APC(5q21):突變后與直腸癌的發(fā)生相關(guān),第二節(jié)抑癌基因,BRCA1和BRCA2乳腺癌易感基因，產(chǎn)物含鋅指結(jié)構(gòu)，以轉(zhuǎn)錄因子形式起作用，與遺傳性高發(fā)乳腺癌和卵巢癌的發(fā)生緊密相關(guān)NF-1（17q11.2）編碼GTP酶激活劑，失活可致神經(jīng)纖維增生,第二節(jié)抑癌基因,第三節(jié)腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)基因,!,腫瘤浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移是一個(gè)復(fù)雜而有序的過(guò)程，包括腫瘤細(xì)胞從原發(fā)腫瘤脫落，進(jìn)入細(xì)胞外基質(zhì)，游走至血管、淋巴管，與之產(chǎn)生粘附并進(jìn)入管腔，再至遠(yuǎn)端適宜組織中克隆生長(zhǎng)。,第三節(jié)腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)基因,第三節(jié)腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)基因,腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移基因的激活和轉(zhuǎn)移抑制基因的失活，可誘發(fā)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移表型而導(dǎo)致轉(zhuǎn)移。原發(fā)部位腫瘤組織中具有轉(zhuǎn)移潛在性的細(xì)胞群是腫瘤轉(zhuǎn)移的細(xì)胞生物學(xué)基礎(chǔ)。,一、腫瘤轉(zhuǎn)移基因,促進(jìn)或?qū)е履[瘤轉(zhuǎn)移的基因：mts1(metastasin1)mts1蛋白可能通過(guò)S100蛋白家族中的Ca2+結(jié)合蛋白發(fā)揮作用兩者對(duì)細(xì)胞的微管聚合有抑制作用mts1基因可作為預(yù)測(cè)某些腫瘤是否會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移的指標(biāo),二、腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因,主要抑制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移表型目前發(fā)現(xiàn)的有wdnm1、wdnm2、金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMP)基因、nm23基因等人類(lèi)基因組中存在兩個(gè)nm23基因，即nm23-H1和nm23-H2，均定位于17q,第四節(jié)腫瘤發(fā)生中的基因變化,腫瘤的發(fā)生是一個(gè)多基因多步驟的基因變化效應(yīng)，是多階段或多次打擊而發(fā)生的疾病。,第四節(jié)腫瘤發(fā)生中的基因變化,1啟動(dòng)階段：細(xì)胞的DNA分子已發(fā)生改變，但表型仍正常2促癌階段：癌前細(xì)胞在啟動(dòng)因子和促癌因子的協(xié)同作用下，細(xì)胞表型發(fā)生變化，表現(xiàn)出癌細(xì)胞的特征3轉(zhuǎn)化階段：已惡變的細(xì)胞進(jìn)入自主分裂增殖狀態(tài)并發(fā)生病灶浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移,第四節(jié)腫瘤發(fā)生中的基因變化,腫瘤發(fā)展的典型模式人結(jié)腸直腸癌,家族性多發(fā)性腺癌FAP基因發(fā)生突變，變?yōu)檫^(guò)度增生性上皮，并逐漸發(fā)展為腺瘤DNA甲基化程度降低，k-ras發(fā)生突變，早期腺瘤發(fā)展為中期腺瘤抑癌基因DCC發(fā)生缺失、c-myc基因過(guò)度表達(dá)，使腺瘤進(jìn)入晚期抑癌基因p53丟失，使晚期腺瘤發(fā)展為腫瘤在適宜條件下可繼發(fā)腫瘤的轉(zhuǎn)移,腫瘤發(fā)展的典型模式人結(jié)腸直腸癌,第五節(jié)腫瘤相關(guān)基因的檢測(cè)及評(píng)價(jià),第五節(jié)腫瘤相關(guān)基因的檢測(cè)及評(píng)價(jià),二、常用檢測(cè)方法,三、原癌基因與抑癌基因的檢測(cè),一、基因診斷策略與主要檢測(cè)技術(shù),一、基因診斷策略與主要檢測(cè)技術(shù),常用的腫瘤基因診斷策略包括：染色體異位及融合基因的檢測(cè)原癌基因或抑癌基因的檢測(cè)腫瘤相關(guān)病毒的檢測(cè)腫瘤標(biāo)志物基因的檢測(cè)等,腫瘤的基因分析包括：基因結(jié)構(gòu)、