《癌基因與抑癌基因》PPT課件

1、第二十章癌基因、抑癌基因與生長因子,授課教師 袁方,學(xué)習(xí)要求,掌握: 1.原癌基因、細(xì)胞癌基因、病毒癌基因的概念 2.原癌基因活化的機(jī)制 熟悉: 1.細(xì)胞癌基因與病毒癌基因的特點(diǎn) 2.原癌基因表達(dá)產(chǎn)物的類型,癌基因(Oncogenes) 抑癌基因(Anti-oncogenes) 生長因子,第一節(jié)癌 基 因oncogene,細(xì)胞的正常生長與增殖受兩類基因調(diào)控： 正調(diào)節(jié)信號(hào)：促進(jìn)細(xì)胞生長和增殖，并阻止其發(fā)生終末分化，調(diào)控失常時(shí)表現(xiàn)為腫瘤細(xì)胞的惡性生長，多數(shù)癌基因起作用； 負(fù)調(diào)節(jié)信號(hào)：抑制增殖，促進(jìn)分化、成熟和衰老，最后凋亡，抑癌基因發(fā)揮作用,癌基因、抑癌基因與生長因子的關(guān)系,癌基因,抑癌基因,細(xì)胞

2、,生長因子,正調(diào)控,負(fù)調(diào)控,產(chǎn)物,癌基因與抑癌基因的作用機(jī)制涉及基因表達(dá)調(diào)控及細(xì)胞分裂、分化過程。癌基因編碼類生長因子多肽及其受體分子，通過細(xì)胞內(nèi)信息傳遞系統(tǒng)刺激細(xì)胞增殖,一、癌基因的發(fā)現(xiàn),1911年Rous發(fā)現(xiàn)，把雞腫瘤的無細(xì)胞濾液注入健康雞內(nèi)，可以引起新的腫瘤。后來證明， Rous發(fā)現(xiàn)的是一種腫瘤病毒RSV（tumor virus)。使人們驚訝的是，腫瘤病毒具有非常小的基因組，卻可以使細(xì)胞發(fā)生癌變,Rous還發(fā)現(xiàn)在雞肉瘤病毒的核酸中有一個(gè)特殊片段src,可使細(xì)胞轉(zhuǎn)化。后來又發(fā)現(xiàn)正常細(xì)胞中的原癌基因與病毒中的癌基因是同源的，即它們的DNA順序是相對(duì)應(yīng)的,雞肉瘤病毒（RSV)基因組結(jié)構(gòu)圖,病毒

3、癌基因與正常細(xì)胞中的原癌基因同源,后來證實(shí)，RSV是一種RNA反轉(zhuǎn)錄病毒，除含有病毒復(fù)制所需的基因外，還含有一種特殊的轉(zhuǎn)化基因，能使培養(yǎng)的細(xì)胞轉(zhuǎn)化成惡性生長表型，也能在動(dòng)物中引起腫瘤，這種基因被稱為病毒癌基因。第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的癌基因是RSV的v-src，編碼產(chǎn)物為酪氨酸激酶，刺激細(xì)胞增生的信號(hào)分子,二、癌基因概念,是一類能促進(jìn)細(xì)胞生長與增殖,并阻止其發(fā)生終末分化,從而導(dǎo)致細(xì)胞惡性生長的基因。分為病毒癌基因和細(xì)胞癌基因兩類,三、癌基因的分類,1、病毒癌基因（virus oncogene,v-onc）：存在于腫瘤病毒(大多數(shù)是逆轉(zhuǎn)錄病毒)中、能使靶細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化的基因,腫瘤病毒是一類能使宿主產(chǎn)生腫

4、瘤或使培養(yǎng)細(xì)胞轉(zhuǎn)化成癌細(xì)胞的動(dòng)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(zhuǎn)錄病毒）中的、能使靶細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化的基因,病毒癌基因的特點(diǎn): 1.不編碼病毒的結(jié)構(gòu)成分,對(duì)病毒的復(fù)制亦無作用 2.沒有內(nèi)含子 3.常出現(xiàn)堿基取代或堿基缺失等突變 4.有較強(qiáng)的轉(zhuǎn)化細(xì)胞的功能,病毒癌基因的致癌機(jī)制,2、細(xì)胞癌基因（cellular oncogene，c-onc） :不僅存在于正常細(xì)胞基因組中而且是有表達(dá)的，具有促進(jìn)正常細(xì)胞生長、增殖、分化和發(fā)育等生理功能的一類基因稱為細(xì)胞癌基因。為了與被激活后能使細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的癌基因區(qū)分開來，將正常細(xì)胞內(nèi)未激活的癌基因又稱

5、為原癌基因（protooncogene，pro-onc），其在正常情況下處于靜止或低水平（限制性）表達(dá)狀態(tài),在正常情況下，這些基因處于靜止或低表達(dá)的狀態(tài)，對(duì)細(xì)胞無害，對(duì)維持細(xì)胞正常功能有重要作用。 當(dāng)其受到致癌因素作用被活化并發(fā)生異常時(shí)，則導(dǎo)致細(xì)胞癌變。 癌基因的名稱一般用3個(gè)斜體小寫字母表示，如myc、ras、src等,細(xì)胞癌基因的特點(diǎn): 1、廣泛存在于生物界中； 2、基因序列高度保守； 3、它的作用通過其產(chǎn)物蛋白質(zhì)來體現(xiàn)； 4、被激活后，可形成癌性的細(xì)胞轉(zhuǎn)化基因,四、細(xì)胞癌基因的分類及其功能,原癌基因的產(chǎn)物類型 1.生長因子類 2. 生長因子受體/酪氨酸蛋白激酶類 3.GTP結(jié)合蛋白類 4

6、.核內(nèi)DNA結(jié)合蛋白類 5.核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子類,原癌基因的分類,依據(jù)其基因結(jié)構(gòu)與功能特點(diǎn)可將大部分 原癌基因歸于以下幾個(gè)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(dá)產(chǎn)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(xì)胞膜結(jié)合的性質(zhì)，定位于胞膜內(nèi)側(cè)或 跨膜分布,2、ras家族: 包括3類密切相關(guān)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(zhì)的分子量均為21 kD,即p21。其表 達(dá)產(chǎn)物多屬傳遞信號(hào)的小G蛋白，能結(jié)合GT

7、P，有 GTP酶活性，并參與細(xì)胞內(nèi)cAMP水平的調(diào)節(jié)。 3、myc家族: 包括c-myc、L-myc、N-myc、fos、 myb、ski等基因,其表達(dá)產(chǎn)物定位于細(xì)胞核內(nèi),為 DNA結(jié)合蛋白類, 或?yàn)檗D(zhuǎn)錄調(diào)控中的反式作用因子 ,有直接的調(diào)節(jié)其他基因轉(zhuǎn)錄的作用,4、sis家族: 目前認(rèn)為sis基因僅有一個(gè)成員。 其表達(dá)產(chǎn)物與血小板源生長因子（platelet derived growth factor，PDGF）結(jié)構(gòu)相似， 可促進(jìn)間葉組織的細(xì)胞增殖。 5、erb家族: 包括erb-A、erb-B、fms、mas、 trk等基因,其表達(dá)產(chǎn)物是生長因子和蛋白激酶 類。 6、myb家族: 包括myb和

8、myb-ets復(fù)合物等基因, 其表達(dá)產(chǎn)物為核內(nèi)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，能與DNA結(jié)合,根據(jù)表達(dá)產(chǎn)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(jié)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,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,

9、2、信息傳遞蛋白類： （1）與膜結(jié)合的GTP結(jié)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(nèi)轉(zhuǎn)錄因子 包括c-myc、N-myc、L-myc、fos、jun等基因,目前認(rèn)為廣義的“癌基因”應(yīng)當(dāng)是：凡能編碼生長因子、生長因子受體、細(xì)胞內(nèi)生長信息傳遞分子，及與生長有關(guān)的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的基因均應(yīng)歸屬癌基因的范疇,五、癌基因活化的機(jī)制,一）獲得啟動(dòng)子與增強(qiáng)子 （二）基因易位 （三）原癌基因擴(kuò)增 （四）點(diǎn)突變,一) 點(diǎn)突變,原癌基因的表達(dá)產(chǎn)物多具有促進(jìn)細(xì)胞增殖的功能，當(dāng)點(diǎn)突變發(fā)生后， （1）該蛋白質(zhì)的活性可能大大增強(qiáng)，對(duì)細(xì)胞增殖的刺激作

10、用也增強(qiáng),2）可能使該蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性增加，導(dǎo)致其 在胞內(nèi)的濃度增加，對(duì)增殖刺激的時(shí)間和強(qiáng) 也隨之增加； （3）可能會(huì)引起RNA的錯(cuò)誤剪接（splicing site）而改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能,正常 GTG GGC GCC GGC GGT GTG 腫瘤 GTG GGC GCC GTC GGT GTG 正常 Val Gly Ala Gly Ala Val 腫瘤 Val Gly Ala Val Ala Val H-ras基因的點(diǎn)突變,二）獲得啟動(dòng)子與增強(qiáng)子,某些不含v-onc的弱轉(zhuǎn)化逆轉(zhuǎn)錄病毒,而其前病毒含有強(qiáng)啟動(dòng)子和增強(qiáng)子的長末端重復(fù)序列(long terminal repeated sequen

11、ce, LTR)，若插入（insertion）到原癌基因鄰近位置,便會(huì)使該基因過度表達(dá)，導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生,LTR,myc,abc,三）原癌基因的擴(kuò)增,原癌基因通過某些機(jī)制在原染色體上復(fù)制出多個(gè)拷貝，導(dǎo)致表達(dá)產(chǎn)物異常增多而加速細(xì)胞增殖。如：ras或c-myc,在某些腫瘤中表達(dá)的蛋白質(zhì)量升高幾十甚至上千倍不等,四）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(diào)控環(huán)境發(fā)生改變，從相對(duì)靜止?fàn)?態(tài)轉(zhuǎn)為激活狀態(tài),第二節(jié) 抑 癌 基 因 anti-oncegene,一、抑癌基因的基本概念,抑癌基因（cancer suppressive

12、 gene, anti-oncegene ）：抑制細(xì)胞過度生長、增殖從而遏制腫瘤形成的基因,二、常見的抑癌基因,癌基因”、“抑癌基因”是在癌瘤研究過程中命名的。細(xì)胞的原癌基因和抑癌基因均是細(xì)胞的正?；虺煞?，具有重要的生理功能，除了癌瘤以外，在多種疾病過程中也發(fā)揮重要作用,抑癌基因通常用2或3個(gè)字母來表示，有時(shí)也介入 蛋白質(zhì)產(chǎn)物的大小?；虻牡鞍踪|(zhì)產(chǎn)物可用其分子量 大小(kDa)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 的分子量約為53kDa，其基因產(chǎn)生p53蛋白,二 常見抑癌基因的一些生物學(xué)特性 基 因 染色體 基因產(chǎn)物及作用 主 要 相 關(guān) 腫 瘤

13、 APC5q21可能編碼G蛋白結(jié)腸癌 BRCA117q21含鋅指蛋白的轉(zhuǎn)錄因子乳腺癌、卵巢癌 DCC18q21p192, 細(xì)胞粘附分子結(jié)腸瘤 erb A17q21T3受體，含鋅指結(jié)構(gòu)急性非淋巴細(xì)胞白血病 的轉(zhuǎn)錄因子 NF-117p12GTP酶激活劑神經(jīng)纖維瘤、嗜鉻細(xì)胞瘤、雪旺氏細(xì)胞瘤、神經(jīng)纖維肉瘤 P169p21p16蛋白(CDK4、6抑制劑)黑色素瘤等多種腫瘤 P159q21p16蛋白(CDK4、6抑制劑)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤 P216q21p21蛋白(CDK4、6抑制劑)前列腺癌 P5317p13p53（轉(zhuǎn)錄因子）星狀細(xì)胞瘤、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、 結(jié)腸癌、小細(xì)胞肺癌、胃癌 PTEN10q23細(xì)胞骨架蛋白

14、和磷酸酯酶膠質(zhì)母細(xì)胞瘤 RB13q14p105（轉(zhuǎn)錄因子） 視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤、成骨肉瘤、胃癌、 小細(xì)胞肺癌、乳癌、結(jié)腸癌 WT-111p13含鋅指蛋白的轉(zhuǎn)錄因子WT、橫紋肌肉瘤、肺癌、膀胱癌、 乳癌、肝母細(xì)胞瘤,三、抑癌基因的作用機(jī)制,Rb基因的作用機(jī)制： Rb基因的失活主要與視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤的發(fā)生相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，在G0、G1期，低磷酸化型的p105Rb可與促進(jìn)細(xì)胞分裂的轉(zhuǎn)錄因子E-2F結(jié)合形成復(fù)合物，從而阻止E-2F對(duì)某些基因啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，其中包括了一些在細(xì)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(zhuǎn)錄因子分離，從而使其呈現(xiàn)活性，細(xì)胞即由G1期進(jìn)入

15、S期,p53基因的作用機(jī)制,在所有的正常細(xì)胞中, p53的水平都很低。當(dāng)DNA損傷時(shí)，p53激活可誘發(fā)細(xì)胞生長停止或細(xì)胞凋亡。若細(xì)胞處于G1的早期， p53就激活一個(gè)關(guān)卡，封閉細(xì)胞周期，使之不能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。這一關(guān)卡由p21完成。因?yàn)閜21 基因是由于p53 的轉(zhuǎn)錄因子的作用而激活的。p21是一個(gè)通用的cdk的抑制因子，可結(jié)合cdk2、 cdk4、 cdk6，并抑制它們的活性。這個(gè)關(guān)卡使細(xì)胞在進(jìn)入S期前，修復(fù)損傷的DNA；但若細(xì)胞進(jìn)入S期，來不及修復(fù)損傷的DNA， p53即誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,P53蛋白基因衛(wèi)士,P53蛋白,解鏈酶,復(fù)制因子A,P21蛋白,細(xì)胞停滯于G1期,細(xì)胞自殺,DNA損傷,P53蛋

16、白,P53蛋白,腫瘤的發(fā)生是基因突變逐漸積累的結(jié)果,單一的癌基因自身并不能轉(zhuǎn)化正常細(xì)胞。事實(shí)上，為了轉(zhuǎn)化的發(fā)生，需要發(fā)生多種事件，而且只有癌基因的某種搭配才能見效，從而，這些癌基因必有互補(bǔ)的功能。若是兩個(gè)癌基因的功能完全相同，就不能使細(xì)胞轉(zhuǎn)化。例如只激活一個(gè)ras基因，并不致癌；當(dāng)ras和myc組合，才引起癌變。腫瘤是多階段多步驟多打擊發(fā)生的疾病,思考題： 1.病毒癌基因與細(xì)胞癌基因有何區(qū)別？ 2.腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的遺傳基礎(chǔ)是什么？細(xì)胞外界環(huán)境在腫瘤發(fā)生中起什么樣的作用,第三節(jié) 生 長 因 子 growth factor,一、概 述,生長因子（growth factor ）：通過質(zhì)膜上特異的受體，

17、將信息傳遞至細(xì)胞內(nèi)部，調(diào)節(jié)細(xì)胞生長與增殖的多肽類物質(zhì),根據(jù)生長因子產(chǎn)生細(xì)胞與接受生長因子作用的細(xì)胞相互之間的關(guān)系，可概括為三種模式： 1、內(nèi)分泌（endocrine） 2、旁分泌（paracrine） 3、自分泌（autocrine,內(nèi)分泌（endocrine,旁分泌（paracrine）和自分泌（autocrine,二、生長因子的作用機(jī)制,癌基因、抑癌基因、生長因子與疾病的關(guān)系,一）細(xì)胞凋亡(apoptosis) 在某些生理或病理?xiàng)l下，細(xì)胞接受到某種 信號(hào)所觸發(fā)的并按一定程序緩慢死亡的過程,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的因素：野生型P53基因（抑癌基因） 抑制細(xì)胞凋亡的因素：突變型P53基因 （癌基因）、神經(jīng)生長因子(NGF,二）心血管疾病 1、原發(fā)性高血壓： my