第十四章細(xì)胞增殖調(diào)控與癌細(xì)胞

1、第十四章第十四章 細(xì)胞增殖調(diào)控與癌細(xì)胞細(xì)胞增殖調(diào)控與癌細(xì)胞g1期檢驗點：酵母期檢驗點：酵母start；動物細(xì)胞；動物細(xì)胞restriction point檢驗點（檢驗點（checkpoint）在細(xì)胞周期中，決定細(xì)胞周期能否繼續(xù)向前在細(xì)胞周期中，決定細(xì)胞周期能否繼續(xù)向前運(yùn)轉(zhuǎn)的某一特定時期，稱為檢驗點。運(yùn)轉(zhuǎn)的某一特定時期，稱為檢驗點。細(xì)胞周期檢驗點是細(xì)胞周期調(diào)控的一細(xì)胞周期檢驗點是細(xì)胞周期調(diào)控的一種機(jī)制種機(jī)制, 主要是確保周期每一時相事件主要是確保周期每一時相事件的有序、全部完成并與外界環(huán)境因素的有序、全部完成并與外界環(huán)境因素相聯(lián)系相聯(lián)系g1/s檢驗點檢驗點 ：啟動啟動dna的復(fù)制的復(fù)制s期檢驗點

2、：期檢驗點：檢驗檢驗dna復(fù)制是否完畢復(fù)制是否完畢 g2/m檢驗點：檢驗點：能否開始分裂能否開始分裂中中-后期檢驗點：后期檢驗點：紡錘體組裝的檢驗紡錘體組裝的檢驗細(xì)胞周期中的主要的檢驗點細(xì)胞周期中的主要的檢驗點1、mpf的發(fā)現(xiàn)及其作用的發(fā)現(xiàn)及其作用 成熟促進(jìn)因子成熟促進(jìn)因子(maturation promoting f a c t o r ， m p f ） , 又 稱又 稱 有 絲 分 裂 因 子有 絲 分 裂 因 子(mitosis-promoting factor), 早期稱為早期稱為m期促期促進(jìn)因子進(jìn)因子(m-phase promoting factor, mpf)，是，是指指m期細(xì)胞

3、中存在的促進(jìn)細(xì)胞分裂的因子期細(xì)胞中存在的促進(jìn)細(xì)胞分裂的因子1970年，年，johnson and rao將同化的不同細(xì)胞周期的細(xì)胞誘導(dǎo)融合將同化的不同細(xì)胞周期的細(xì)胞誘導(dǎo)融合 早熟染色體凝集（染色體超前凝集）早熟染色體凝集（染色體超前凝集）(premature chromosome condensation,pcc)超前凝集染色體超前凝集染色體卵細(xì)胞細(xì)卵細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)移植胞質(zhì)移植實驗實驗2、mpf與與 cdk激酶激酶 (周期蛋白依賴性蛋白激酶周期蛋白依賴性蛋白激酶)(1) mpf的構(gòu)成的構(gòu)成1988年，年， maller實驗室實驗室的的lohka將非洲爪蟾的將非洲爪蟾的mpf純化純化。由兩個不同的亞

4、基組成的異質(zhì)二聚體由兩個不同的亞基組成的異質(zhì)二聚體: p32和和p45(非洲非洲爪蟾爪蟾)，使蛋白質(zhì)底物磷酸化。使蛋白質(zhì)底物磷酸化。1983年年 tim hunt發(fā)現(xiàn)海膽的卵裂過程中兩種蛋白質(zhì)的發(fā)現(xiàn)海膽的卵裂過程中兩種蛋白質(zhì)的含量隨細(xì)胞周期振蕩，命名為含量隨細(xì)胞周期振蕩，命名為周期蛋白周期蛋白(cyclin a和和b)。后來發(fā)現(xiàn)各類動物來源的細(xì)胞周期蛋白后來發(fā)現(xiàn)各類動物來源的細(xì)胞周期蛋白mrna均能誘均能誘導(dǎo)蛙卵的成熟。導(dǎo)蛙卵的成熟。mpf：cyclin-cdk周期蛋白稱為調(diào)節(jié)亞周期蛋白稱為調(diào)節(jié)亞基基催化亞基從催化亞基從atp上轉(zhuǎn)上轉(zhuǎn)移磷酸到絲氨酸和蘇移磷酸到絲氨酸和蘇氨酸殘基上氨酸殘基上催化

5、亞基催化亞基是絲氨酸是絲氨酸/蘇氨酸型蛋白激酶蘇氨酸型蛋白激酶其活性有賴于周期蛋白，故該蛋白稱為其活性有賴于周期蛋白，故該蛋白稱為周期蛋白周期蛋白依賴性激酶依賴性激酶(cyclin-dependent protein kinases,cdks);調(diào)節(jié)亞基調(diào)節(jié)亞基：周期蛋白：周期蛋白(cyclin) 1960s leland hartwell,1970s paul nurse 分別以分別以芽殖芽殖酵母酵母和和裂殖酵母裂殖酵母為實驗材料，利用溫度敏感突變株，為實驗材料，利用溫度敏感突變株，發(fā)現(xiàn)許多與細(xì)胞分裂有關(guān)的基因發(fā)現(xiàn)許多與細(xì)胞分裂有關(guān)的基因(cell division cycle gene,

6、cdc基因基因)。 裂殖酵母裂殖酵母cdc2、芽殖酵母、芽殖酵母cdc28突變型在限制溫度下無突變型在限制溫度下無法分裂；法分裂； cdc2和和cdc28都都編碼一個編碼一個34kd的蛋白激酶的蛋白激酶，促進(jìn)細(xì)胞，促進(jìn)細(xì)胞周期的進(jìn)行。周期的進(jìn)行。mpf=p34cdc2(p34cdc28)+ p56cdc13 (cyclinb) weel和和cdc25分別表現(xiàn)為抑制和促進(jìn)分別表現(xiàn)為抑制和促進(jìn)cdc2的活性。的活性。 wee1突變型則提早分裂，突變型則提早分裂，cdc25突變型細(xì)胞體積增大突變型細(xì)胞體積增大而不分裂而不分裂；cdc 25 & wee1 mutantleland h. har

7、twell r. timothy (tim) hunt sir paul m. nurse2001年年10月月8日美國人日美國人leland hartwell、英國人、英國人paul nurse、timothy hunt因?qū)?xì)胞周期調(diào)控機(jī)理的研究而因?qū)?xì)胞周期調(diào)控機(jī)理的研究而獲諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。獲諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。cdk的活性調(diào)節(jié)及多樣性的活性調(diào)節(jié)及多樣性 cdc2與細(xì)胞周期蛋白結(jié)合才具有激酶的活性，故名與細(xì)胞周期蛋白結(jié)合才具有激酶的活性，故名細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(cyclin-dependent kinase，cdk)。 cdk1（哺乳動物中的一種）可將特定蛋白磷酸化

8、，（哺乳動物中的一種）可將特定蛋白磷酸化，促進(jìn)細(xì)胞周期運(yùn)行，又稱作細(xì)胞周期引擎。促進(jìn)細(xì)胞周期運(yùn)行，又稱作細(xì)胞周期引擎。 如將核纖層蛋白磷酸化導(dǎo)致核纖層解體、核膜消失；如將核纖層蛋白磷酸化導(dǎo)致核纖層解體、核膜消失； 將將h1磷酸化導(dǎo)致染色體的凝縮等。磷酸化導(dǎo)致染色體的凝縮等。在動物中已知在動物中已知7種種cdk。均含有一段相似的。均含有一段相似的cdk激酶結(jié)構(gòu)域激酶結(jié)構(gòu)域，這一區(qū)域有一段保守序，這一區(qū)域有一段保守序列，即列，即pstaire，與周期蛋白的結(jié)合有關(guān)，與周期蛋白的結(jié)合有關(guān),且其活性被周期蛋白調(diào)控。且其活性被周期蛋白調(diào)控。細(xì)胞內(nèi)存在多種因子參與細(xì)胞內(nèi)存在多種因子參與cdk激酶活性的調(diào)激

9、酶活性的調(diào)節(jié)。節(jié)。含有影響含有影響cdk激酶活性的位點，如激酶活性的位點，如cki(cdki) 的結(jié)合位點的結(jié)合位點其活性受其活性受cki調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)(2)不同類型的不同類型的cdk/cyclin復(fù)合物及其參與的細(xì)胞周期調(diào)控復(fù)合物及其參與的細(xì)胞周期調(diào)控 cdk inhibitor, cdki對細(xì)胞周期起負(fù)調(diào)控作用對細(xì)胞周期起負(fù)調(diào)控作用，分為：，分為： ink4(inhibitor of cdk 4): p16ink4a, p15ink4b, p18ink4c, p19ink4d。 p16ink4a特異性抑制特異性抑制cdk4cyclin d1, cdk6cyclin d1。 cip/kip (cy

10、clin inhibition protein1) (kinase inhibition protein) ：p21cip1/waf1 , p27kip1、p57kip2，抑制大多數(shù)抑制大多數(shù)cdk的激酶活性。的激酶活性。p21cip1/waf1對對g1期期cdk起抑制作用，還能與起抑制作用，還能與dna 聚合酶聚合酶 的輔助因子的輔助因子pcna （ proliferating cell nuclear或或antigen）結(jié)合，）結(jié)合，直接抑制直接抑制dna的合成。的合成。cdk活性可因抑制性磷酸化而活性可因抑制性磷酸化而受到抑制，并被抑制蛋白抑制受到抑制，并被抑制蛋白抑制p27cdk抑制蛋

11、白抑制蛋白(ckis)cdk與不同的周期蛋白與不同的周期蛋白結(jié)合，引發(fā)不同的細(xì)胞結(jié)合，引發(fā)不同的細(xì)胞周期事件周期事件.cdk活性因周期蛋白降活性因周期蛋白降解而終止解而終止.細(xì)胞周期控系統(tǒng)簡圖細(xì)胞周期控系統(tǒng)簡圖 cyclin-cdk激酶復(fù)合物具有多樣性激酶復(fù)合物具有多樣性3、細(xì)胞周期、細(xì)胞周期蛋白蛋白(cyclin)的作用的作用(1)結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點 作用：激活作用：激活cdk，引導(dǎo)，引導(dǎo)cdk作用于不同底物。作用于不同底物。 已知已知30余種余種，在脊椎動物中為，在脊椎動物中為a1-2、b1-3 、c、d1-3、e1-2、f、g、h等。等。 酵母：酵母：cln1,cln2,cln3,clb1

12、clb6 分為分為4類：類：g1型、型、g1/s型、型、s型、型、m型。型。 g1期期: c, d, e; m期期: a, b含有周期蛋白框：含有周期蛋白框：介導(dǎo)與不同介導(dǎo)與不同cdk結(jié)合結(jié)合含有破壞框：含有破壞框：將泛素（遍在蛋白）連接到破壞框上將泛素（遍在蛋白）連接到破壞框上cell cycle regulation4、細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)控、細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)控（1）g2/m期轉(zhuǎn)化與期轉(zhuǎn)化與cdk1激酶的關(guān)鍵性調(diào)控作用激酶的關(guān)鍵性調(diào)控作用 m期期cdk1（p34cdc2）的激活起始于分裂期的激活起始于分裂期cyclinb的積的積累。累。 結(jié)合結(jié)合cyclin b的的cdk1被被wee1/mik1激

13、酶激酶將將thr14和和tyr15磷酸化而不具有活性，使磷酸化而不具有活性，使cdk1/cyclin b不斷積累。不斷積累。在在m期，期，wee1/mik1激酶激酶的活性下降，在的活性下降，在蛋白水解磷酸酶蛋白水解磷酸酶cdc25c使使cdk1的的thr14和和tyr15去磷酸化，去除了去磷酸化，去除了cdk1活化的障礙?；罨恼系K。 cdk1的激活需要的激活需要thr161的磷酸化，它是在的磷酸化，它是在cdk活化激活化激酶酶(cdk1 activating kinase cak)的作用下完成的。的作用下完成的。cdk activatingg2/m期轉(zhuǎn)化與期轉(zhuǎn)化與cdk1激酶的關(guān)鍵性調(diào)控作用

14、激酶的關(guān)鍵性調(diào)控作用cdk1的調(diào)節(jié)與活化的調(diào)節(jié)與活化; cak=cdk1-activiting kinase（2）m期周期蛋白與細(xì)胞分裂中期向后期轉(zhuǎn)換期周期蛋白與細(xì)胞分裂中期向后期轉(zhuǎn)換在中期當(dāng)在中期當(dāng)mpf活性達(dá)到最高時，激活活性達(dá)到最高時，激活后期促進(jìn)因子復(fù)合后期促進(jìn)因子復(fù)合體體 (anaphase promoting complex，apc)將泛素連接在將泛素連接在cyclinb上，上，cyclinb被蛋白酶體被蛋白酶體(proteasome)降解，完成降解，完成一個細(xì)胞周期。一個細(xì)胞周期。 分裂期周期蛋白分裂期周期蛋白n端有一段序列與其降解有關(guān)，稱端有一段序列與其降解有關(guān)，稱降解盒降解盒

15、(destruction box)。 泛素泛素由由76個氨基酸組成，高度保守。共價結(jié)合泛素的蛋白質(zhì)個氨基酸組成，高度保守。共價結(jié)合泛素的蛋白質(zhì)能被蛋白酶體識別和降解，這是細(xì)胞內(nèi)短壽命蛋白和一些異能被蛋白酶體識別和降解，這是細(xì)胞內(nèi)短壽命蛋白和一些異常蛋白降解的普遍途徑。常蛋白降解的普遍途徑。 26s蛋白酶體蛋白酶體是一個大型的蛋白酶，可將泛素化的蛋白質(zhì)分解是一個大型的蛋白酶，可將泛素化的蛋白質(zhì)分解成短肽。成短肽。apc活性調(diào)節(jié)：兩類活性調(diào)節(jié)：兩類正調(diào)控因子：正調(diào)控因子：cdc20/fizzy, cdh1/fzy等等負(fù)調(diào)控因子：負(fù)調(diào)控因子：emi1, emi2, mad2, bubr1等等apc種

16、類：種類：15種，如種，如cdc16, cdc23, cdc27和和bime等等 泛素與周期蛋白的降解：泛素與周期蛋白的降解：多聚泛素化作用多聚泛素化作用(polyubiquitination)泛素活化酶泛素活化酶(ubiquitin-activating enzyme, e1) 泛素結(jié)合酶泛素結(jié)合酶(ubiquitin-conjugating enzyme, e2) 泛素連接酶泛素連接酶(ubiquitin ligase, e3) apc的活性調(diào)節(jié)控制周期蛋白的活性調(diào)節(jié)控制周期蛋白b的降解的降解當(dāng)當(dāng)mpf的活性在有絲分裂中期達(dá)到最高峰時的活性在有絲分裂中期達(dá)到最高峰時, 它被它被cdk所激活

17、，即所激活，即apc磷酸化后被激活；磷酸化后被激活；接著發(fā)生周期蛋白接著發(fā)生周期蛋白b遍在蛋白多聚化遍在蛋白多聚化, 引起周期蛋白引起周期蛋白b的降解；的降解；由于周期蛋白由于周期蛋白b是是mpf的一個必需亞基的一個必需亞基, 它的降解勢必它的降解勢必導(dǎo)致導(dǎo)致mpf的失活；的失活；在在g1期的后期期的后期,apc失活失活,使得周期蛋白使得周期蛋白b的濃度升高的濃度升高,同同時提高時提高mpf的活性的活性, 以便進(jìn)入下一個有絲分裂期。以便進(jìn)入下一個有絲分裂期。（3）g1/s期轉(zhuǎn)化與期轉(zhuǎn)化與g1期周期蛋白依賴性期周期蛋白依賴性cdk g1期，在生長因子的刺激下，期，在生長因子的刺激下，cyclin

18、 d表達(dá)，并與表達(dá)，并與cdk4、cdk6結(jié)合，使下游的蛋白質(zhì)如結(jié)合，使下游的蛋白質(zhì)如rb蛋白（成視網(wǎng)膜細(xì)胞瘤蛋蛋白（成視網(wǎng)膜細(xì)胞瘤蛋白）白）磷酸化而失活，釋放出磷酸化而失活，釋放出轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子e2f，促進(jìn)許多基因的，促進(jìn)許多基因的轉(zhuǎn)錄，如編碼轉(zhuǎn)錄，如編碼cycline、a和和cdk1的基因。的基因。 在在g1-s期，期，cycline與與cdk2結(jié)合，促進(jìn)細(xì)胞進(jìn)由結(jié)合，促進(jìn)細(xì)胞進(jìn)由g1期向期向s期期轉(zhuǎn)化，并轉(zhuǎn)化，并直接參與中心體復(fù)制與調(diào)控直接參與中心體復(fù)制與調(diào)控。tgf抑制抑制cycline-cdk2的活性使細(xì)胞抑制在的活性使細(xì)胞抑制在g1期。期。cycline的抗體的抗體能使細(xì)胞能使細(xì)

19、胞停滯于停滯于g1期。期。cdk2催化催化p107磷酸化，釋放磷酸化，釋放e2f。 在在s期，期，cyclina與與cdk2結(jié)合為結(jié)合為s期的主要激酶，期的主要激酶，參與參與dna復(fù)復(fù)制，制，使使復(fù)制因子復(fù)制因子rf-a磷酸化而活性增強(qiáng)。磷酸化而活性增強(qiáng)。g1期周期蛋白降解通過期周期蛋白降解通過scf（skp-cullin-f-box protein）泛素化途徑）泛素化途徑實現(xiàn)。實現(xiàn)。g1期周期蛋白不含破壞框序列，而含期周期蛋白不含破壞框序列，而含pest序列，序列，對對g1期周期蛋白降解起促進(jìn)作用。期周期蛋白降解起促進(jìn)作用。參與復(fù)制的調(diào)控因子，如參與復(fù)制的調(diào)控因子，如p21, p27和和p5

20、7等通過泛素等通過泛素化途徑降解?；緩浇到?。scf具有具有e3泛素連接酶的功能，泛素連接酶的功能，由由skp1, cul1和和rbx1三種亞基構(gòu)成。三種亞基構(gòu)成。scf的底物特異性由的底物特異性由f-box蛋白決定。蛋白決定。dna復(fù)制活動調(diào)控復(fù)制活動調(diào)控 復(fù)制起始點識別復(fù)合物：復(fù)制起始點識別復(fù)合物：6個亞基，個亞基，orc1-6 cdc6 和和cdc45也是復(fù)制所必需的也是復(fù)制所必需的 “dna復(fù)制執(zhí)照因子學(xué)說復(fù)制執(zhí)照因子學(xué)說”：存在于細(xì)胞質(zhì)中，：存在于細(xì)胞質(zhì)中，隨細(xì)胞分裂進(jìn)行，隨細(xì)胞分裂進(jìn)行，“執(zhí)照執(zhí)照”信號與減弱直到消失。信號與減弱直到消失。 dna復(fù)制執(zhí)照因子的本質(zhì)為復(fù)制執(zhí)照因子的本

21、質(zhì)為mcm蛋白蛋白，分為，分為6種。種。（4） s/g2/m期轉(zhuǎn)換與期轉(zhuǎn)換與dna復(fù)制檢驗點復(fù)制檢驗點 包括包括s期內(nèi)部檢驗點期內(nèi)部檢驗點和和dna復(fù)制檢驗點復(fù)制檢驗點。 s期內(nèi)部檢驗點期內(nèi)部檢驗點通過通過染色體結(jié)構(gòu)維持蛋白染色體結(jié)構(gòu)維持蛋白smc1磷酸化實現(xiàn)（磷酸化實現(xiàn)（atm-mdc1-mrnc等中介物的等中介物的系列催化過種實現(xiàn)），或通過系列催化過種實現(xiàn)），或通過atm/atr介導(dǎo)介導(dǎo)的的cdc25a磷酸酶磷酸酶過磷酸化而降解。過磷酸化而降解。 復(fù)制檢驗點復(fù)制檢驗點由由atr/chk1激活實現(xiàn)。激活實現(xiàn)。 atr/chk1介導(dǎo)介導(dǎo)cdc25a降解，抑制降解，抑制cyclin e/a-cd

22、k2通路。通路。vdna damage checkpoint: cell-cycle progression is blocked by dna damage and p53how dna damage arrests the cell cycle in g1.有兩個這樣的限制點有兩個這樣的限制點:1.一個在晚一個在晚g1期期: 阻止進(jìn)入期阻止進(jìn)入期;2.一個在晚一個在晚g2期期: 阻止進(jìn)入期阻止進(jìn)入期;p53: 基因調(diào)控蛋白基因調(diào)控蛋白.dna破壞通過破壞通過間接機(jī)制激活間接機(jī)制激活p53。 mdm2 作為作為ubiquitin ligase起作用，起作用，導(dǎo)致導(dǎo)致p53用于蛋白酶體用于蛋白

23、酶體（proteasomes）引發(fā)的降解）引發(fā)的降解. p53磷磷酸化降低了對酸化降低了對mdm2的連接的連接.p21(cki protein) 結(jié)合到結(jié)合到 g1/s-cdk和和s-cdk，抑制其活性，因而，抑制其活性，因而 阻斷阻斷了期進(jìn)入期了期進(jìn)入期.current model for regulation of the eukaryotic cell cycle第二節(jié)第二節(jié) 癌細(xì)胞癌細(xì)胞 癌癥是一種嚴(yán)重威脅人類生命安全的疾病。動物體癌癥是一種嚴(yán)重威脅人類生命安全的疾病。動物體內(nèi)細(xì)胞分裂調(diào)節(jié)失控而無限增殖的細(xì)胞稱為腫瘤細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞分裂調(diào)節(jié)失控而無限增殖的細(xì)胞稱為腫瘤細(xì)胞(tumor cel

24、l)。良性腫瘤：良性腫瘤：生長緩慢，與周圍組織邊界明顯。生長緩慢，與周圍組織邊界明顯。惡性腫瘤惡性腫瘤：癌癥癌癥(cancer)，生長快、具有遷移性。，生長快、具有遷移性。單一細(xì)胞癌變就會形成癌癥。單一細(xì)胞癌變就會形成癌癥。一癌細(xì)胞的基本特征一癌細(xì)胞的基本特征癌細(xì)胞有三個顯著的基本特征即：癌細(xì)胞有三個顯著的基本特征即：不死性，遷不死性，遷移性和失去接觸抑制。移性和失去接觸抑制。不死性，遷移性，失去接觸抑制，生長信號的自不死性，遷移性，失去接觸抑制，生長信號的自給自足，對程序性細(xì)胞死亡的逃逸，增長血管給自足，對程序性細(xì)胞死亡的逃逸，增長血管的能力。的能力。最新研究表明，腫瘤還具備第七種特最新研究

25、表明，腫瘤還具備第七種特征征：腫瘤相關(guān)性炎癥。：腫瘤相關(guān)性炎癥。如何判別？癌細(xì)胞還有許多不同于正常細(xì)胞的形如何判別？癌細(xì)胞還有許多不同于正常細(xì)胞的形態(tài)特征和生理、生化特征。態(tài)特征和生理、生化特征。1、癌細(xì)胞的形態(tài)特征、癌細(xì)胞的形態(tài)特征 癌細(xì)胞大小形態(tài)不一，癌細(xì)胞大小形態(tài)不一，通常比它的源細(xì)胞體積要大，通常比它的源細(xì)胞體積要大，核質(zhì)比顯著高于正常細(xì)胞。核質(zhì)比顯著高于正常細(xì)胞。 出現(xiàn)巨核、雙核或多核現(xiàn)象。核內(nèi)染色體呈出現(xiàn)巨核、雙核或多核現(xiàn)象。核內(nèi)染色體呈非整倍非整倍態(tài)（態(tài)（aneuploidy），），某些染色體缺失，而有些染色某些染色體缺失，而有些染色體數(shù)目增加。體數(shù)目增加。 線粒體表現(xiàn)為不同的線

26、粒體表現(xiàn)為不同的多型性、腫脹、增生。多型性、腫脹、增生。 細(xì)胞骨架紊亂，細(xì)胞骨架紊亂，某些成分減少，骨架組裝不正常。某些成分減少，骨架組裝不正常。 細(xì)胞表面特征改變，產(chǎn)生細(xì)胞表面特征改變，產(chǎn)生腫瘤相關(guān)抗原（腫瘤相關(guān)抗原（tumor associated antigen） 染色體非整倍性染色體非整倍性2、癌細(xì)胞的生理、生化特征、癌細(xì)胞的生理、生化特征1 1）細(xì)胞周期失控，生長和分裂失控；）細(xì)胞周期失控，生長和分裂失控；具有無限增殖能力，成為具有無限增殖能力，成為“永生永生”細(xì)胞。細(xì)胞。2 2）具有擴(kuò)散性（遷移性）；）具有擴(kuò)散性（遷移性）； 癌細(xì)胞的細(xì)胞間粘著性下降，具有侵潤性和擴(kuò)散癌細(xì)胞的細(xì)胞間

27、粘著性下降，具有侵潤性和擴(kuò)散性，這是癌細(xì)胞區(qū)別于良性腫瘤細(xì)胞的主要特征。性，這是癌細(xì)胞區(qū)別于良性腫瘤細(xì)胞的主要特征。 在分化程度上癌細(xì)胞低于良性腫瘤細(xì)胞在分化程度上癌細(xì)胞低于良性腫瘤細(xì)胞( (一定程一定程度的去分化度的去分化) )，且失去了許多原組織細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，且失去了許多原組織細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能。和功能。擴(kuò)散性擴(kuò)散性癌細(xì)胞的遷移癌細(xì)胞的遷移體外培體外培養(yǎng)的惡養(yǎng)的惡性轉(zhuǎn)化性轉(zhuǎn)化細(xì)胞細(xì)胞3）細(xì)胞間相互作用改變；）細(xì)胞間相互作用改變； 識別改變；表達(dá)水解酶類；產(chǎn)生新的表面抗原。識別改變；表達(dá)水解酶類；產(chǎn)生新的表面抗原。4）表達(dá)譜改變或蛋白活性改變；）表達(dá)譜改變或蛋白活性改變； 往往有胚胎細(xì)胞蛋白表達(dá)

28、，往往有胚胎細(xì)胞蛋白表達(dá)，胎兒甲種球蛋白（甲胎兒甲種球蛋白（甲胎蛋白）胎蛋白）是胎兒所特有的。但在肝癌細(xì)胞中表達(dá)，是胎兒所特有的。但在肝癌細(xì)胞中表達(dá)，因此可做肝癌早期檢定的標(biāo)志特征。因此可做肝癌早期檢定的標(biāo)志特征。 端粒酶活性升高；端粒酶活性升高； 纖連蛋白減少；纖連蛋白減少； 蛋白質(zhì)合成及分解代謝都增強(qiáng)，蛋白質(zhì)合成及分解代謝都增強(qiáng)， 5）體外培養(yǎng)的惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞特征；）體外培養(yǎng)的惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞特征；體外培養(yǎng)的惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞的特征體外培養(yǎng)的惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞的特征 惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞同癌細(xì)胞一樣具有無限增殖惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞同癌細(xì)胞一樣具有無限增殖的潛能；的潛能； 在體外培養(yǎng)時貼壁性下降；在體外培養(yǎng)時貼壁性下降； 失

29、去接觸抑制；失去接觸抑制； 培養(yǎng)時對血清依賴性降低；培養(yǎng)時對血清依賴性降低； 當(dāng)將惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞注入易感動物體內(nèi)，往當(dāng)將惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞注入易感動物體內(nèi)，往往會形成腫瘤。往會形成腫瘤。二、癌基因與抑癌基因二、癌基因與抑癌基因腫瘤形成的腫瘤形成的內(nèi)因內(nèi)因涉及到兩大類與細(xì)胞增殖相關(guān)的基因的突變：涉及到兩大類與細(xì)胞增殖相關(guān)的基因的突變：促進(jìn)細(xì)胞增殖相關(guān)基因突變：促進(jìn)細(xì)胞增殖相關(guān)基因突變：原癌基因原癌基因(proto-oncogene)突變突變形成形成癌基因癌基因(oncogene)抑制細(xì)胞增殖相關(guān)基因突變：抑制細(xì)胞增殖相關(guān)基因突變：腫瘤抑制基因腫瘤抑制基因(tumor-suppressor gene)，抑

30、癌基因，抑癌基因細(xì)胞癌變是基因突變累積和自然選擇的結(jié)果，所以患者細(xì)胞癌變是基因突變累積和自然選擇的結(jié)果，所以患者多為年長者。多為年長者。原癌基因與腫瘤抑制基因產(chǎn)物協(xié)調(diào)作用，避免細(xì)胞癌變原癌基因與腫瘤抑制基因產(chǎn)物協(xié)調(diào)作用，避免細(xì)胞癌變1、癌基因、癌基因( oncogenes) 癌基因癌基因 oncogenes, onc ：可引起細(xì)胞癌變的基因，是調(diào)：可引起細(xì)胞癌變的基因，是調(diào)控細(xì)胞增殖、分裂和生長的正常基因（原癌基因）的突控細(xì)胞增殖、分裂和生長的正常基因（原癌基因）的突變形式。變形式。 原癌基因原癌基因proto-oncogenes：細(xì)胞中調(diào)控細(xì)胞增殖、分裂：細(xì)胞中調(diào)控細(xì)胞增殖、分裂和生長的一類

31、正?；颍ù龠M(jìn)因子），當(dāng)其突變會促進(jìn)和生長的一類正?；颍ù龠M(jìn)因子），當(dāng)其突變會促進(jìn)癌癥的發(fā)生（即變成癌基因）。癌癥的發(fā)生（即變成癌基因）。癌基因按其來源可分為兩類：癌基因按其來源可分為兩類： 細(xì)胞癌基因細(xì)胞癌基因(原癌基因突變而來原癌基因突變而來): c-onc ; 病毒癌基因病毒癌基因(致腫瘤病毒中攜帶致腫瘤病毒中攜帶): v-onc 。研究歷史研究歷史 早在早在1911年年rous發(fā)現(xiàn)雞肉瘤無細(xì)胞濾液能引起雞產(chǎn)生新的肉瘤，發(fā)現(xiàn)雞肉瘤無細(xì)胞濾液能引起雞產(chǎn)生新的肉瘤，幾十年后，他證實了病原體為勞氏肉瘤病毒（幾十年后，他證實了病原體為勞氏肉瘤病毒（rouss sarcoma virus, rs

32、v），為此獲得），為此獲得1966年的年的諾貝爾獎諾貝爾獎（是年（是年rous已已87歲）。歲）。 1970年年temin 和和batimore證實證實rsv是反轉(zhuǎn)錄病毒，獲是反轉(zhuǎn)錄病毒，獲1975年年諾諾貝爾獎貝爾獎。 1970s h. varmus和和j. m. bishop發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)rsv中的致瘤基因是中的致瘤基因是src，編碼一種胞質(zhì)酪氨酸激酶編碼一種胞質(zhì)酪氨酸激酶，參與細(xì)胞增殖相關(guān)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。參與細(xì)胞增殖相關(guān)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。用用src的的cdna（complementary dna）和其他）和其他基因組基因組dna雜交，雜交，發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)src的同源物普遍存在于動物細(xì)胞（如雞、鴨、果蠅）。原的

33、同源物普遍存在于動物細(xì)胞（如雞、鴨、果蠅）。原來來src編碼一種胞質(zhì)酪氨酸激酶，參與細(xì)胞增殖相關(guān)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，編碼一種胞質(zhì)酪氨酸激酶，參與細(xì)胞增殖相關(guān)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，是細(xì)胞的正常組分。是細(xì)胞的正常組分。原癌基因原癌基因的產(chǎn)物主要包括：的產(chǎn)物主要包括：生長因子生長因子，如，如sis；生長因子受體生長因子受體，如，如fms（受體酪氨酸激酶，（受體酪氨酸激酶，csf-1 受體）、受體）、erbb（受體酪氨酸激酶，（受體酪氨酸激酶，egf 受體）；受體）；信號轉(zhuǎn)導(dǎo)組分信號轉(zhuǎn)導(dǎo)組分，如，如src、ras、raf；細(xì)胞周期蛋白細(xì)胞周期蛋白，如，如cyclin d；細(xì)胞凋亡調(diào)控因子細(xì)胞凋亡調(diào)控因子，如，如bcl-

34、2；轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子，如，如myc、fos、jun。原癌原癌基因基因編碼編碼蛋白蛋白原癌基因激活往往是原癌基因激活往往是顯性突變顯性突變兩個等位基兩個等位基因中的一個激活即會致腫瘤因中的一個激活即會致腫瘤。ras oncogene: retain bind gtpbcl-2 oncogene: prevent apoptosis2、抑癌基因、抑癌基因(tumor-suppressor genes)抑癌基因是正常細(xì)胞增殖過程中的抑癌基因是正常細(xì)胞增殖過程中的負(fù)調(diào)控因子負(fù)調(diào)控因子，其產(chǎn)物其產(chǎn)物抑制細(xì)胞增殖；促進(jìn)細(xì)胞分化；和抑制細(xì)胞抑制細(xì)胞增殖；促進(jìn)細(xì)胞分化；和抑制細(xì)胞遷移遷移。 通常發(fā)生于功能喪失

35、性突變通常發(fā)生于功能喪失性突變(隱性突變隱性突變) 抑癌基因失活往抑癌基因失活往往是隱性突變往是隱性突變兩個等位基因兩個等位基因都失活時才會致都失活時才會致腫瘤腫瘤抑癌基因的種類抑癌基因的種類轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子（控制細(xì)胞周期或誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡）：（控制細(xì)胞周期或誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡）：如如rb、p53。rb基因突變導(dǎo)致視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤形成；基因突變導(dǎo)致視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤形成；p53基因突變將導(dǎo)致細(xì)胞癌變或凋亡?；蛲蛔儗?dǎo)致細(xì)胞癌變或凋亡。負(fù)調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子負(fù)調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子：如：如wt；周期蛋白依賴性激酶抑制因子周期蛋白依賴性激酶抑制因子（cdki），如），如p21； rasgtp酶活化蛋白酶活化蛋白(gap)

36、：如：如nf-1； dna修復(fù)因子修復(fù)因子：如：如brca1、brca2； 磷酸脂酶磷酸脂酶： 如如pten； 細(xì)胞粘附分子細(xì)胞粘附分子： 如如dcc。rb基因突變導(dǎo)致視基因突變導(dǎo)致視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤形成網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤形成rb作用機(jī)理：作用機(jī)理：其產(chǎn)物成視網(wǎng)膜瘤蛋白其產(chǎn)物成視網(wǎng)膜瘤蛋白（prb）是轉(zhuǎn)錄因子）是轉(zhuǎn)錄因子e2f的的抑制因子；抑制因子；g1期期cdk激活后將激活后將prb磷酸化，從而解除它對磷酸化，從而解除它對e2f的抑制；的抑制；相關(guān)基因表達(dá)，細(xì)胞周相關(guān)基因表達(dá)，細(xì)胞周期由期由g1向向s期運(yùn)轉(zhuǎn)。期運(yùn)轉(zhuǎn)。rb基因最早發(fā)現(xiàn)的抑癌基因基因最早發(fā)現(xiàn)的抑癌基因p53基因突變將導(dǎo)致細(xì)胞癌變或凋亡基因

37、突變將導(dǎo)致細(xì)胞癌變或凋亡p53作用機(jī)理：作用機(jī)理：p53基因產(chǎn)物（基因產(chǎn)物（p53蛋白）在蛋白）在g1期檢查期檢查dna損傷；損傷；如有損傷，就暫停周期運(yùn)轉(zhuǎn)，待損傷如有損傷，就暫停周期運(yùn)轉(zhuǎn)，待損傷dna修復(fù)后繼續(xù)；修復(fù)后繼續(xù)；如修復(fù)失敗，如修復(fù)失敗， p53蛋白引發(fā)細(xì)胞凋亡。蛋白引發(fā)細(xì)胞凋亡。三、致癌因素三、致癌因素腫瘤形成的外因腫瘤形成的外因1、生物性因素、生物性因素2、物理因素、物理因素3、化學(xué)致癌物、化學(xué)致癌物1、生物性因素、生物性因素腫瘤病毒：腫瘤病毒：逆轉(zhuǎn)錄病毒逆轉(zhuǎn)錄病毒、乙型肝炎病毒乙型肝炎病毒（hbv）、人乳頭瘤狀病毒（）、人乳頭瘤狀病毒（hpv）等等 霉菌：目前已知有數(shù)十種霉菌毒素對動物有霉菌：目前已知有數(shù)十種霉菌毒素對動物有致癌性。致癌性。 如如黃曲霉毒素（黃曲霉毒素（aflatoxin）, 是一