癌基因抑癌基因與生長因子

癌基因抑癌基因與生長因子第1頁/共67頁

1911年，PeytonRous發(fā)現(xiàn)雞肉瘤病毒可以致癌。產(chǎn)生“腫瘤源于體細胞基因改變”的概念。

1947年，CharlotteAuerbach和J.M.Robson證明化學(xué)物質(zhì)可以引起DNA損傷，破壞基因組穩(wěn)定性，誘發(fā)腫瘤。

1970年代，基因克隆、基因轉(zhuǎn)移等各種基因操作技術(shù)迅速發(fā)展，并與腫瘤學(xué)（oncology)研究相結(jié)合。

1979年發(fā)現(xiàn)了第一個細胞癌基因(P53腫瘤抑制基因）。癌基因、抑癌基因相繼發(fā)現(xiàn)，確認“腫瘤是一種基因?。╣eneticdisease）”。腫瘤分子生物學(xué)研究史:第2頁/共67頁化學(xué)、物理及生物學(xué)（病毒）因素可以致癌The Chemical,PhysicalandBiological(Virus)FactorsLeadtoCancer緒論第3頁/共67頁環(huán)境因素可引起DNA損傷，如果機體DNA損傷修復(fù)缺陷，或基因組不穩(wěn)定性（genomeinstability）增加，則易感腫瘤。個人的遺傳特性也決定了腫瘤的易感性。因此，腫瘤發(fā)生與環(huán)境因素、內(nèi)在因素有關(guān)。致癌物（carcinogen）：能引起細胞或生物體發(fā)生腫瘤的物質(zhì)。第4頁/共67頁一、一些化學(xué)物質(zhì)可導(dǎo)致癌癥（一）環(huán)境中很多化學(xué)物質(zhì)是致癌劑霉變食品黃曲霉毒素亞硝胺類甲基亞硝基脲食品添加劑、染料氨基偶氮染料

4－二甲基氨基偶氮苯染料、橡膠芳香胺類苯胺氨基聯(lián)苯胺煤煙、香煙多環(huán)芳烴3－甲基膽蒽苯并芘化療藥、殺蟲劑烷化劑氮芥環(huán)氧化物內(nèi)酯類來源化學(xué)致癌物第5頁/共67頁蘇丹紅1號：1-苯基偶氮-2-萘酚：C16H12N2O

蘇丹紅2號：1-[(2,4-二甲基苯)偶氮]-2-萘酚

蘇丹紅3號：1-[4-(苯基偶氮)苯基]偶氮-2-萘酚

蘇丹紅4號：1-2-甲基-4-[(2-甲基苯)偶氮]苯基偶氮-2-萘酚第6頁/共67頁前列腺癌染料鎘肺，皮膚癌農(nóng)藥砷肺，鼻癌鎳工廠鎳肺癌鉻酸鹽工廠，電鍍鉻鉻致癌種類環(huán)境來源金屬一些金屬致癌劑第7頁/共67頁（二）一些化學(xué)致癌物需代謝活化方有致癌作用直接致癌物(carcinogen)指直接暴露于細胞和機體便可致癌的因素或分子。前致癌物(precarcinogen)指需經(jīng)代謝轉(zhuǎn)化方具有致癌活性因素或分子。第8頁/共67頁代謝活化：前致癌物經(jīng)過一個或多個酶促反應(yīng)才能轉(zhuǎn)變成有致癌活性的過程。代謝酶系：細胞色素P450酶系存在部位：主要于肝，其次是腎、肺、腦等組織微粒體。影響因素：生物種屬、遺傳因素、年齡和性別等。第9頁/共67頁近似致癌劑（proximatecarcinogen）：代謝活化過程的中間代謝產(chǎn)物。終致癌劑（ultimatecarcinogen）：最終通過與DNA反應(yīng)，帶正電荷的親電子致癌物。第10頁/共67頁致癌物可與細胞DNA結(jié)合，尤其是與DNA分子中鳥嘌呤堿基上的N2、N3、N7、O6和O8原子結(jié)合，形成DNA加合物，引起DNA損傷。（三）DNA加合物的形成是致癌過程的關(guān)鍵第11頁/共67頁（1）從癌細胞可衍生出癌細胞，這是由DNA所決定的。（2）放射線或化學(xué)物致癌的機理均有DNA損傷突變。（3）許多癌細胞表現(xiàn)為染色體異常。（4）癌細胞DNA（癌基因）經(jīng)轉(zhuǎn)染可轉(zhuǎn)化正常細胞為癌細胞。（5）已經(jīng)分離出對腫瘤易感性高的基因。DNA是致癌過程中決定性大分子的主要證據(jù)有：第12頁/共67頁化學(xué)致癌物可與線粒體DNA相互作用，形成被致癌物修飾的線粒體DNA。其作用可能會對細胞能量代謝產(chǎn)生影響。第13頁/共67頁化學(xué)致癌物誘發(fā)癌基因、抑癌基因發(fā)生點突變，使后者激活或失活。（四）化學(xué)致癌物可誘發(fā)癌基因的激活和抑癌基因的失活如:烷化劑引起G→A的堿基改變苯并芘引起G→T改變第14頁/共67頁促癌劑（promoter）:單獨作用并不能致癌，但在化學(xué)致癌物同時使用時可使腫瘤加速生長，促進癌變。（五）促癌劑可促進致癌過程佛波酯（phorbolester,TPA）直接激活蛋白激酶C（proteinkinasec,PKC）進一步發(fā)揮作用。例如：第15頁/共67頁二、電離輻射等物理因素可以致癌機制：主要是產(chǎn)生電離，形成自由基。電離輻射

電磁波輻射電子輻射質(zhì)子輻射中子輻射（短波高頻）第16頁/共67頁第17頁/共67頁第18頁/共67頁広島第19頁/共67頁對人、動物有感染性。DNA病毒的DNA可以整合到宿主靶細胞的DNA分子上。某些病毒基因中含有病毒癌基因（V-oncogene）的序列，編碼的轉(zhuǎn)化蛋白可使細胞癌變。三、腫瘤病毒也可以致癌生物性致癌主要指腫瘤病毒，包括DNA腫瘤病毒及RNA腫瘤病毒。（一）致癌的病毒有DNA病毒和RNA病毒腫瘤病毒的特點：第20頁/共67頁鼠乳腺腫瘤病毒B型反轉(zhuǎn)錄病毒鼠肉瘤和白血病病毒

禽肉瘤和白血病病毒

人T細胞白血病病毒I，IIC型反轉(zhuǎn)錄病毒RNA病毒乙型肝炎病毒肝DNA病毒EB(Epstein-Barr)病毒皰疹病毒腺病毒12、18、31腺病毒多瘤病毒、SV40病毒、人乳頭狀瘤病毒（如HPV-16）乳頭多瘤空泡病毒DNA病毒成員分類一些重要的腫瘤病毒第21頁/共67頁TheLifeCycleofHBV

第22頁/共67頁已發(fā)現(xiàn)的HBV整合位點非常多第23頁/共67頁病毒癌基因的產(chǎn)物為蛋白激酶、G-蛋白、酪氨酸蛋白激酶或受體等，從而通過激活信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑促進細胞增殖及惡性轉(zhuǎn)化。1．腫瘤病毒模擬信號分子起作用

（二）腫瘤病毒可通過多種方式促進惡性轉(zhuǎn)化第24頁/共67頁質(zhì)膜酪氨酸蛋白激酶小雞勞氏肉瘤病毒src膜分泌的斷裂的PDGF（B鏈）猴猴腎肉瘤病毒sis胞核DNA結(jié)合蛋白小雞髓細胞瘤病毒29myc胞核轉(zhuǎn)錄因子（AP-1）與fos的復(fù)合物小雞禽肉瘤病毒jun胞核轉(zhuǎn)錄因子（AP-1）與jun的復(fù)合物鼠鼠肉瘤病毒fas質(zhì)膜酪氨酸蛋白激酶貓貓肉瘤病毒fes質(zhì)膜斷裂的EGF受體小雞禽白血病病毒erb-B質(zhì)膜酪氨酸蛋白激酶鼠Abelson鼠白血病病毒abl亞細胞定位癌基因產(chǎn)物來源反轉(zhuǎn)錄病毒癌基因逆（反）轉(zhuǎn)錄病毒的一些癌基因第25頁/共67頁如：小鼠乳腺腫瘤病毒（mousemammarytumorvirus,MMTV）2．病毒通過插入激活而致癌病毒癌基因插入宿主基因后，可通過長末端重復(fù)序列上調(diào)生長因子的基因表達，促進細胞增殖。第26頁/共67頁病毒

宿主

Int生長因子gagpolenv插入突變MMTV后，上調(diào)宿主int基因LTR

MMTV病毒LTR序列上調(diào)宿主生長因子基因的表達第27頁/共67頁病毒癌基因（V-onc）與細胞癌基因差別只是V-onc無內(nèi)含子，而C-onc常有內(nèi)含子。有時一些V-onc序列與V-onc比較，常有堿基替代，缺失。正因為序列有同源性，一旦V-onc整合至細胞基因后，不需激活便可產(chǎn)生細胞轉(zhuǎn)化作用。3．許多病毒癌基因與細胞癌基因序列同源如Rous肉瘤病毒的癌基因v-src編碼p60src，具有TPK活性。第28頁/共67頁四、個體遺傳特性決定腫瘤的易感性細胞外因素指各種外界物理、化學(xué)及生物學(xué)致癌因素------起動因素癌變過程受細胞內(nèi)、外因素的影響。細胞內(nèi)因素指獲得性或遺傳性DNA修復(fù)或細胞周期調(diào)控缺陷------決定腫瘤的易感性（susceptibility）第29頁/共67頁通過遺傳獲得突變的、且能致癌的關(guān)鍵基因；遺傳獲得的突變基因提高個體對環(huán)境因素作用的敏感性；通過遺傳獲得的基因?qū)Π┳兛寺〉纳L有利。腫瘤易感性的決定因素：第30頁/共67頁不同個體的同一個基因在序列上存在微小差異，即單核苷酸多態(tài)性(singlenucleotidepolymorphisms,SNPs)。這種多態(tài)性可導(dǎo)致個體間一些代謝相關(guān)的酶、DNA修復(fù)酶等活性差異，從而引起不同個體對環(huán)境因素的敏感性不同。環(huán)境-基因相互作用也是重要因素之一。舉例：細胞色素P450(cytochromeP450,CYP)第31頁/共67頁五、DNA修復(fù)缺陷和基因組不穩(wěn)定性在癌癥的發(fā)病中至關(guān)重要遺傳性非息肉結(jié)腸癌（hereditarynonpolyposiscoloncancer,HNPCC）一些癌癥是由于DNA修復(fù)缺陷導(dǎo)致的基因組不穩(wěn)定性、易發(fā)生斷裂、重排等所致。

例如：第32頁/共67頁癌基因、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)物第33頁/共67頁癌基因

Oncogenes第一節(jié)第34頁/共67頁細胞內(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(cellularoncogene，c-onc)。癌基因(oncogene)第35頁/共67頁存在于病毒基因組中的癌基因，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。一、病毒癌基因病毒癌基因(virusoncogene,v-onc)第36頁/共67頁

調(diào)節(jié)和啟動轉(zhuǎn)錄LTRgagpolenv

srcLTR

長末端重復(fù)序列癌基因正常的病毒基因產(chǎn)生病毒核心蛋白產(chǎn)生逆轉(zhuǎn)錄酶和整合酶

產(chǎn)生病毒外膜蛋白產(chǎn)生酪氨酸激酶病毒基因組結(jié)構(gòu)第37頁/共67頁第38頁/共67頁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

被激活后，導(dǎo)致正常細胞癌變二、細胞癌基因特點:第39頁/共67頁功能上相關(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)錄因子第40頁/共67頁第41頁/共67頁（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。第42頁/共67頁（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。第43頁/共67頁（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。第44頁/共67頁（四）點突變原癌基因在射線或化學(xué)致癌劑作用下，發(fā)生單個堿基的替換——點突變(pointmutation),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。第45頁/共67頁出現(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：第46頁/共67頁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：第47頁/共67頁（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。第48頁/共67頁非受體酪氨酸激酶(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：第49頁/共67頁（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(immediateearlygene，IEG)。作為傳遞信息的第三信使。第50頁/共67頁第51頁/共67頁抑癌基因

Anti-oncogenes第二節(jié)第52頁/共67頁抑癌基因(cancersuppressivegene,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。第53頁/共67頁細胞雜交試驗正常細胞腫瘤細胞非腫瘤型雜交細胞雜交融合腫瘤細胞1腫瘤細胞2雜交融合非腫瘤型雜交細胞正常細胞失去某些基因腫瘤細胞第54頁/共67頁二、常見的抑癌基因第55頁/共67頁（一）視網(wǎng)膜母細胞瘤基因（Rb基因）G0G1期Rb蛋白E-2FS期E-2FDNAmRNADNA三、抑癌基因的作用機制PRb蛋白活性型Rb蛋白，可抑制E2F活性第56頁/共67頁（二）P53P53蛋白解鏈酶復(fù)制因子AP21蛋白細胞停滯于G1期細胞調(diào)亡酸性區(qū)核心區(qū)堿性區(qū)P