過程分子生物學(xué)課件

過程分子生物學(xué)5

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基因的表達(dá)與調(diào)控細(xì)胞通訊的分子機(jī)制免疫多樣性的分子識(shí)別胚胎發(fā)育的基因表達(dá)譜腫瘤發(fā)生的分子機(jī)制基因組學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)過程分子生物學(xué)腫瘤發(fā)生的分子機(jī)制惡性腫瘤或癌癥是嚴(yán)重威脅人類健康的大敵，其死亡率僅次于心血管疾病而名列第二。雖然癌癥困擾人類幾千年了，但一直到1911年，人們對癌癥的認(rèn)識(shí)才剛剛起步。這一年P(guān)eytonRous發(fā)現(xiàn)，雞腫瘤組織的無細(xì)胞過濾物能使健康的雞長出新的腫瘤。然而又過了很久人們才知道，Rous當(dāng)年發(fā)現(xiàn)的那種過濾性無細(xì)胞組分實(shí)際上是一種腫瘤病毒。上世紀(jì)80年代初，隨著分子生物學(xué)進(jìn)入第二階段，癌癥發(fā)生分子機(jī)制的研究取得了重大突破。雖然迄今為止我們對癌癥的分子機(jī)制仍缺乏一個(gè)全景式的概念，但至少人們可以將幾百萬字有關(guān)癌癥的學(xué)術(shù)專著一氣哈成，每年的癌癥國際學(xué)術(shù)會(huì)儀也有幾十次。各種癌癥療法已普遍在臨床上給生命重危的患者帶來生存的希望，盡管他們中90%的人在不久還是離開了人間。本講重點(diǎn)論述癌癥形成的分子機(jī)制，目的是幫助我們理解抗癌藥物的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。過程分子生物學(xué)腫瘤發(fā)生的分子機(jī)制E

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癌細(xì)胞及癌癥的基本特征病毒致癌的分子機(jī)制原癌基因的生物學(xué)功能原癌基因活化的分子機(jī)制抑癌基因的作用原理端粒酶與腫瘤形成的關(guān)系過程分子生物學(xué)5A

癌細(xì)胞及癌癥的基本特征錨地依賴性：細(xì)胞必須附在固體上或固定的表面才能生長分裂a(bǔ)癌細(xì)胞的三大基本生物學(xué)特征正常哺乳動(dòng)物細(xì)胞的四大生物學(xué)特征血清依賴性：細(xì)胞必須在生長因子的存在下才能生長接觸抑制性：細(xì)胞與細(xì)胞接觸后，生長便受到抑制形態(tài)依賴性：細(xì)胞稱扁平狀，并有長纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)這些特征使得正常的脊椎動(dòng)物細(xì)胞在體外培養(yǎng)中，一般只能存活50代，且細(xì)胞在培養(yǎng)皿上以平面形式生長，即單層細(xì)胞生長。正常細(xì)胞有時(shí)會(huì)改變某些特征而越過某生理臨界點(diǎn)繼續(xù)增殖并無限制分裂，這種狀態(tài)稱為細(xì)胞系形成，但處于細(xì)胞系中的細(xì)胞與癌細(xì)胞不同，它的生長仍受控制，而且仍具有正常細(xì)胞的四大特征。過程分子生物學(xué)癌細(xì)胞的三大生物學(xué)特征永生性：無終止地生長，涉及到生長控制機(jī)制的改變

轉(zhuǎn)化性：無限制地生長，脫離了生長因子的調(diào)控轉(zhuǎn)移性：細(xì)胞獲得入侵正常組織的能力，使得癌細(xì)胞遠(yuǎn)離起源的組織，在機(jī)體其它區(qū)域形成新的細(xì)胞克隆，對癌癥90%的死亡案例負(fù)有責(zé)任。（Science，331，2011）過程分子生物學(xué)5A

癌細(xì)胞及癌癥的基本特征b癌細(xì)胞的形成癌細(xì)胞是由正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化而來的，這個(gè)過程稱為細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，其中癌細(xì)胞就是轉(zhuǎn)化細(xì)胞。正常細(xì)胞的轉(zhuǎn)化由環(huán)境因素和遺傳因素所觸發(fā)，這些因素觸發(fā)的形式是細(xì)胞內(nèi)分子水平上的改變，因此癌癥本質(zhì)上是一種分子病。一般地，轉(zhuǎn)化細(xì)胞的發(fā)生是多種因素綜合的結(jié)果，大約需要6-7個(gè)因素、耗時(shí)20-40年才能誘導(dǎo)癌癥的產(chǎn)生。許多化學(xué)、物理、生物試劑是正常細(xì)胞轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)化細(xì)胞的外部條件，這類物質(zhì)稱為致癌劑，它們可分成兩大類：啟動(dòng)劑和促進(jìn)劑，分別作用于癌細(xì)胞形成的不同階段過程分子生物學(xué)癌癥發(fā)生的遺傳因素然而在某些情況下，癌癥的發(fā)生是遺傳的，這表明單一的遺傳變化已足以致癌，但更多的則是多重遺傳變化的共同結(jié)果。在這些遺傳變化中，有的是觸發(fā)或啟動(dòng)癌的形成，有的則僅僅是幫助癌的形成。過程分子生物學(xué)5A

癌細(xì)胞及癌癥的基本特征c癌基因與抑癌基因現(xiàn)在已經(jīng)知道人體內(nèi)存在著兩大類基因，它們的突變能導(dǎo)致癌的形成，這兩大類基因是：過程分子生物學(xué)癌基因（Oncogenes）

Oncogenes最初是從病毒基因組中發(fā)現(xiàn)的，能使病毒感染的靶細(xì)胞致癌。后來發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的病毒癌基因都有其對應(yīng)的細(xì)胞伙伴，這些與病毒癌基因相對應(yīng)的細(xì)胞中的伙伴基因稱為原癌基因（Proto-oncogenes），它們在細(xì)胞中具有正常的生物學(xué)功能。然而在某些情況下，這些原癌基因的突變或異常激活與癌的形成有關(guān)。目前大約有350多個(gè)原癌基因或癌基因被克隆鑒定。過程分子生物學(xué)抑癌基因（Tumorsuppressors）目前大約有近30多種抑癌基因被鑒定。抑癌基因的突變或缺失也是致癌的一種因素，而且往往是最重要的因素?？傊?，癌癥發(fā)生的分子本質(zhì)是基因的突變，而癌癥發(fā)生的條件是環(huán)境和遺傳兩大因素。過程分子生物學(xué)5B

病毒致癌的分子機(jī)制a腫瘤病毒的轉(zhuǎn)化特性能導(dǎo)致宿主動(dòng)物產(chǎn)生腫瘤的病毒稱為腫瘤病毒。正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化的發(fā)生可以是自發(fā)的，可以由某些化學(xué)物質(zhì)或物理射線所誘導(dǎo)，也可以由腫瘤病毒的感染引起，而后者的可能性最為顯著。過程分子生物學(xué)腫瘤病毒的性質(zhì)腫瘤病毒的種類繁多，但不外乎兩大類：DNA病毒和RNA病毒（逆轉(zhuǎn)錄病毒），它們廣泛存在于動(dòng)物體內(nèi)。一種細(xì)胞對病毒感染的敏感性取決于它的種屬及性狀。根據(jù)病毒感染后宿主細(xì)胞的命運(yùn)，可將其分為兩大類：

裂解型細(xì)胞：病毒感染后經(jīng)過裂解循環(huán)，產(chǎn)生并釋放出大量的成熟病毒顆粒，最終導(dǎo)致宿主細(xì)胞裂解死亡；

轉(zhuǎn)化型細(xì)胞：病毒感染后不在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制后代，但能整合在宿主細(xì)胞的基因組上，一部分整合了病毒基因組的細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化，其性狀及生長特征發(fā)生改變，遂形成癌細(xì)胞。

過程分子生物學(xué)腫瘤病毒使細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化的機(jī)制那么是什么東西促使腫瘤病毒轉(zhuǎn)化其靶宿主細(xì)胞的呢？腫瘤病毒本身并不攜帶一整套誘導(dǎo)宿主細(xì)胞性狀發(fā)生巨大變化的基因，它們只是啟動(dòng)與細(xì)胞轉(zhuǎn)化有關(guān)的一系列事件的發(fā)生，而這些事件的發(fā)生需要細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)來實(shí)現(xiàn)。從某種意義上來說，腫瘤病毒只是扳動(dòng)了改變靶細(xì)胞生長特性的調(diào)控開關(guān)。腫瘤病毒的轉(zhuǎn)化活性來源于病毒基因組中的某些特殊基因，這些特殊基因就是oncogenes癌基因。過程分子生物學(xué)5B

病毒致癌的分子機(jī)制bDNA腫瘤病毒

乳頭瘤病毒的基因組為大約8kb

的雙鏈DNA。這個(gè)家族包括大約60種人的乳頭瘤病毒成員（HPVs），其中絕大部分病毒與息肉的初期生長有關(guān)，但有些病毒成員能致癌，尤其是宮頸癌，臨床上幾乎所有的宮頸癌患者均伴有HPV感染。與宮頸癌發(fā)生有關(guān)的病毒產(chǎn)物是E6和E7乳頭瘤病毒（Papillomaviruses）蛋白質(zhì)，它們使靶細(xì)胞產(chǎn)生癌細(xì)胞的永生性。過程分子生物學(xué)多瘤病毒（PolyomaViruses）多瘤病毒家族各成員的基因組為5-6kb的雙鏈DNA，普遍存在于大鼠體內(nèi)。多瘤病毒家族的成員之一SV40（SimianVirus40）是從彌猴細(xì)胞內(nèi)分離到的。最近，人體中的多瘤病毒同族成員BK病毒和JC病毒也已被鑒定。所有的多瘤病毒同族成員，如果將之注射到新生的嚙齒目動(dòng)物體內(nèi)，均可導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。被多瘤病毒轉(zhuǎn)化的細(xì)胞基因組中含有病毒的全部或部分基因的整合拷貝，而且這些整合順序中總是包含病毒基因組的早期區(qū)域。

這種早期區(qū)域后來被鑒定為T抗原編碼基因。細(xì)胞轉(zhuǎn)化的特性就是T抗原在細(xì)胞內(nèi)作用的結(jié)果。T抗原的轉(zhuǎn)化活性依賴于它與細(xì)胞蛋白質(zhì)的相互作用的能力，這種相互作用刺激了處于靜止期的細(xì)胞進(jìn)入分裂階段，導(dǎo)致細(xì)胞無限制生長而形成腫瘤，其名字由此而來（T：tumor）。在裂解型宿主細(xì)胞中，T抗原是直接與病毒基因組作用的，其結(jié)果是導(dǎo)致病毒DNA的復(fù)制，它使宿主細(xì)胞裂解，但不致癌。過程分子生物學(xué)腺病毒（Adenoviruses）腺病毒家族的基因組為37kb的雙鏈DNA。該病毒最初是從人的腺體組織中分離出來的，相似的病毒也已從其它哺乳類動(dòng)物體內(nèi)分離到，它含有80多個(gè)成員，是個(gè)較大的病毒家族。人的腺病毒與呼吸道疾病有關(guān)。人體細(xì)胞對腺病毒而言是裂解型的，不會(huì)致癌，但對嚙齒目的動(dòng)物細(xì)胞來說，絕大多數(shù)的腺病毒成員均能致癌，其致癌的基因是病毒基因組中的EA1和E1B兩個(gè)基因。

EA1和E1B基因編碼的是核蛋白，參與基因的表達(dá)調(diào)控。E1A蛋白并不直接與DNA結(jié)合，而是調(diào)控RNA的多樣性剪切過程（在病毒中）。E1A基因本身也是通過RNA多樣性剪切表達(dá)出三種大小不等的蛋白質(zhì)，這三種蛋白質(zhì)都是磷酸化的。在靶細(xì)胞核內(nèi)，它們與靶細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，或阻止轉(zhuǎn)錄，或誘導(dǎo)DNA合成，從而導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。過程分子生物學(xué)埃波斯坦病毒（Epstein-BarrViruses）埃波斯坦病毒的基因組為大約160kb的雙鏈DNA。它是一種人的皰疹病毒，能引起許多疾病，如感染性單核細(xì)胞增多癥、鼻咽癌、淋巴瘤等。EBV宿主范圍窄，體外實(shí)驗(yàn)表明這種病毒可導(dǎo)致B淋巴細(xì)胞癌。其致癌的基因是BNLF-1，編碼一種膜蛋白，致癌機(jī)制不詳。

過程分子生物學(xué)

DNA腫瘤病毒的基本特征是：其致癌能力由一個(gè)或多個(gè)基因編碼，前三種病毒的致癌基因均是病毒早期基因，只有EBV中的BNLF-1是晚期基因。這些致癌基因在病毒早期的裂解循環(huán)中參與病毒顆粒的復(fù)制；當(dāng)轉(zhuǎn)化發(fā)生時(shí)，它們整合進(jìn)入轉(zhuǎn)化細(xì)胞的基因組中，持續(xù)表達(dá)致癌蛋白（Onco-protein），并由其致癌。由此可見整合是病毒致癌的必要條件。過程分子生物學(xué)5B

病毒致癌的分子機(jī)制cRNA腫瘤病毒RNA腫瘤病毒屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒（Retroviruses）逆轉(zhuǎn)錄病毒均為RNA單鏈病毒，其基因組為6-9kb的單鏈RNA，它們感染宿主細(xì)胞有兩種方式：橫向感染與縱向感染。過程分子生物學(xué)逆轉(zhuǎn)錄病毒的感染特征橫向感染逆轉(zhuǎn)錄病毒感染宿主細(xì)胞后，單鏈RNA在其編碼的逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，先逆轉(zhuǎn)錄成單鏈DNA，然后轉(zhuǎn)變成雙鏈DNA。雙鏈DNA最終整合入宿主細(xì)胞基因組上，在那里再轉(zhuǎn)錄成有感染力的單鏈RNA。這一單鏈RNA作為mRNA轉(zhuǎn)譯出病毒包衣蛋白，并將兩分子的單鏈RNA包裝成成熟的逆轉(zhuǎn)錄病毒顆粒，經(jīng)宿主細(xì)胞釋放后再去感染其他的宿主細(xì)胞。過程分子生物學(xué)逆轉(zhuǎn)錄病毒的感染特征縱向感染病毒雙鏈DNA直接整合入宿主性細(xì)胞基因組內(nèi)，從而以遺傳單位的形式成為宿主的內(nèi)源性病毒，并垂直遺傳給宿主的子代。由此可見，不管是橫向感染還是縱向感染，整合是逆轉(zhuǎn)錄病毒生命周期中的必經(jīng)之路。

過程分子生物學(xué)逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組整合的后果逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組整合入宿主細(xì)胞基因組的形式有兩種：病毒基因組以轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座的機(jī)理隨機(jī)整合到宿主細(xì)胞基因組的任何位點(diǎn)上病毒基因組插入宿主細(xì)胞基因組后，與其轉(zhuǎn)錄出來的RNA發(fā)生RNA重組（非同源重組），并借此捕獲宿主基因組片段過程分子生物學(xué)宿主細(xì)胞被逆轉(zhuǎn)錄病毒感染后的命運(yùn)上述兩種整合事件均有可能導(dǎo)致下列三種宿主細(xì)胞被感染后的命運(yùn)：病毒基因組的整合未給宿主細(xì)胞帶來任何表型上的異常，病毒潛伏在宿主細(xì)胞內(nèi)病毒基因組的整合導(dǎo)致宿主細(xì)胞產(chǎn)生病變，甚至導(dǎo)致細(xì)胞死亡病毒基因組的整合導(dǎo)致宿主細(xì)胞轉(zhuǎn)化為癌細(xì)胞上述三種命運(yùn)的發(fā)生取決于病毒的性質(zhì)，也取決于宿主細(xì)胞的性質(zhì)，同時(shí)由于時(shí)間差異，三種命運(yùn)尤其是前兩種命運(yùn)會(huì)相互轉(zhuǎn)化。能導(dǎo)致癌的逆轉(zhuǎn)錄病毒稱為RNA腫瘤病毒。過程分子生物學(xué)腫瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒的致癌特征腫瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒根據(jù)其致癌能力的起源可分為兩大類：

非缺陷性病毒：它們與非腫瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒的基因結(jié)構(gòu)一樣，一般情況下進(jìn)行正常的病毒復(fù)制循環(huán)，對宿主細(xì)胞不致癌。在特定的情況下，基因組發(fā)生突變，導(dǎo)致病毒整合位點(diǎn)附近的宿主細(xì)胞基因組發(fā)生改變，從而形成致癌能力。也就是說，這類病毒的致癌性并不依賴于病毒本身的癌基因，而是依賴于病毒激活宿主細(xì)胞癌基因的能力。急性轉(zhuǎn)化病毒：它們擁有致癌基因，能在宿主細(xì)胞能迅速誘導(dǎo)腫瘤形成。但是應(yīng)特別注意的是，這類病毒所攜帶的癌基因也不是病毒本身固有的，而是病毒在感染周期的整合階段中從宿主細(xì)胞基因組中捕獲的?？傊[瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒致癌的本質(zhì)是宿主細(xì)胞自身的癌基因。過程分子生物學(xué)5B

病毒致癌的分子機(jī)制d宿主細(xì)胞癌基因的捕獲與激活機(jī)制腫瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒起先并無癌基因，它們的癌基因是從宿主細(xì)胞基因組中捕獲的。原癌基因在細(xì)胞內(nèi)原先也不致癌，但被腫瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒捕獲后，得以修飾成致癌性。為了區(qū)分兩者，病毒癌基因在基因名稱前冠以“v”；而細(xì)胞原癌基因則冠以“c”。如Rous肉瘤病毒中的癌基因src為v-src，它對應(yīng)的細(xì)胞原癌基因則為c-src。有時(shí)，不同的腫瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒含有同一種v-onc；而有些病毒的v-onc則來源于同一c-onc的不同突變體。腫瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒的癌基因與宿主細(xì)胞的原癌基因過程分子生物學(xué)宿主細(xì)胞癌基因的捕獲機(jī)理v-onc是在逆轉(zhuǎn)錄病毒感染宿主細(xì)胞期間，以RNA的形式從宿主細(xì)胞中捕獲的，因此逆轉(zhuǎn)錄病毒v-onc的順序組織對應(yīng)于相應(yīng)的c-onc的mRNA而不是DNA。v-onc不含內(nèi)含子，而c-onc具有典型的內(nèi)含子結(jié)構(gòu)。缺失轉(zhuǎn)錄剪切基因hnRNAmRNA轉(zhuǎn)錄包裝RNA異源重組v-onc病毒基因組細(xì)胞原癌基因LTRgagpolenvLTR過程分子生物學(xué)宿主細(xì)胞原癌基因的激活機(jī)理腫瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒的v-onc為什么能致癌呢？定量模型：v-onc與c-onc相比，只是少數(shù)幾對堿基有變化，產(chǎn)物相同，功能也相同，但v-onc的表達(dá)失去控制，突變導(dǎo)致基因過量持續(xù)的表達(dá)。正是由于這種過量持續(xù)的表達(dá)導(dǎo)致腫瘤形成，如v-mos、v-sis、v-myc等。定性模型：v-onc的產(chǎn)物與c-onc的產(chǎn)物相比，或者N端或者C端或者兩端缺失了十幾個(gè)氨基酸殘基，導(dǎo)致蛋白產(chǎn)物性質(zhì)的改變，如蛋白質(zhì)的定位或敏感性等，進(jìn)而致癌。過程分子生物學(xué)5C

原癌基因的生物學(xué)功能逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組上攜帶的癌基因是宿主細(xì)胞基因組中原癌基因的變異體，其功能與原癌基因相同或相似。那么原癌基因的產(chǎn)物是什么？其正常的生物學(xué)功能又是什么呢？了解這些對認(rèn)識(shí)癌基因的致癌機(jī)理極為有益。研究結(jié)果表明，目前已經(jīng)克隆鑒定的絕大多數(shù)原癌基因，其產(chǎn)物（即原癌蛋白）均與細(xì)胞生長及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)，它們均是細(xì)胞生長調(diào)控途徑中的功能組分。正常的原癌基因產(chǎn)物使得細(xì)胞生長以一種即定程序進(jìn)行，當(dāng)原癌基因因某些機(jī)制轉(zhuǎn)化為癌基因時(shí)，其產(chǎn)物就會(huì)不受控制地變成永久開放型，并激活細(xì)胞無止境地分裂、增殖，直到機(jī)體死亡。根據(jù)原癌基因產(chǎn)物的細(xì)胞學(xué)定位及生物功能的不同，可將原癌基因分為四大類：過程分子生物學(xué)5C

原癌基因的生物學(xué)功能a編碼生長因子的原癌基因這類原癌基因的典型代表是c-sis基因。該基因編碼的蛋白質(zhì)為血小板樣生長因子（PDGF）B鏈，一種潛在的成纖維細(xì)胞有絲分裂原。PDGF與其受體結(jié)合后，可通過Ras通路或Ras非依賴性通路將信號傳遞至核內(nèi)，導(dǎo)致相關(guān)基因的表達(dá)，最終刺激細(xì)胞的分裂與增殖。癌基因v-sis則由于基因序列的突變，其編碼的多肽與正常的PDGF在結(jié)構(gòu)上有輕微的差異，致使這種癌蛋白與正常受體的親和力大增，引起刺激細(xì)胞分裂的信號持續(xù)傳遞，細(xì)胞分裂便無限制地進(jìn)行。有的癌基因v-sis則由于基因表達(dá)調(diào)控元件發(fā)生突變，導(dǎo)致細(xì)胞大量合成PDGF，大劑量連續(xù)地結(jié)合其受體，刺激細(xì)胞永久分裂與增殖。過程分子生物學(xué)5C

原癌基因的生物學(xué)功能b編碼生長因子受體的原癌基因這類原癌基因包括：上述生長因子受體都是跨膜蛋白，而且在其C端（胞質(zhì)區(qū)域）均有酪氨酸激酶活性。在正常情況下，生長因子受體與配體結(jié)合后，導(dǎo)致C端自身磷酸化，并將信號沿通路轉(zhuǎn)導(dǎo)入細(xì)胞核中。c-erbB（表皮生長因子受體，EGFR）c-fms（細(xì)胞集落刺激因子受體，CSF-1R）

c-trk（神經(jīng)生長因子受體，NGFR）c-fgfr（成纖維生長因子受體，F(xiàn)GFR）c-pdgfr（血小板樣生長因子受體，PDGFR）過程分子生物學(xué)EGF受體編碼基因突變的致癌機(jī)制正常EGF單體的N端具有抑制二聚體形成的功能。v-erbB是c-erbB的突變基因，它缺失了N端和C端的編碼區(qū)域，產(chǎn)生無N端和無C端的受體癌蛋白，但保留了跨膜區(qū)及酪氨酸激酶活性。N端的缺失使癌蛋白在無配體情況下，仍能連續(xù)形成二聚體；而C端的缺失又解除了自身磷酸化的抑制作用，最終導(dǎo)致表皮細(xì)胞無節(jié)制地分裂與增殖形成表皮癌。過程分子生物學(xué)5C

原癌基因的生物學(xué)功能c編碼細(xì)胞內(nèi)信號傳遞因子的原癌基因這是原癌基因中最大的一個(gè)家族，它可分為兩大亞家族：即膜結(jié)合型的G蛋白基因家族及細(xì)胞質(zhì)蛋白激酶基因家族，后者又包括酪氨酸型激酶基因及蘇氨酸/絲氨酸型激酶基因。過程分子生物學(xué)編碼G蛋白的原癌基因編碼G蛋白的原癌基因家族包括c-ras，c-gsp，c-gip，Tiam等基因。

Ras蛋白是一GTP/GDP結(jié)合型的單聚體，同時(shí)具有GTPase活性。Ras-GDP呈無活性狀態(tài)；Ras-GTP呈活性狀態(tài)，能作用于靶分子。鳥嘌呤核苷酸釋放因子GNRF能促進(jìn)Ras用GDP交換GTP；GTPase激活蛋白GAP則促進(jìn)GTP水解為GDP。過程分子生物學(xué)編碼Ras癌蛋白的癌基因v-ras癌基因v-ras編碼的Ras癌蛋白對GAP不敏感，這使得Ras-GTP永遠(yuǎn)處于活化狀態(tài)，連續(xù)刺激靶分子，導(dǎo)致相當(dāng)一部分基因永久性地表達(dá)，這就是癌癥發(fā)生的機(jī)理之一。過程分子生物學(xué)編碼胞質(zhì)蛋白激酶的原癌基因編碼胞質(zhì)蛋白激酶的原癌基因家族包括：c-src，c-abl，c-fps，c-raf、c-mos等等，其中前三者是酪氨酸激酶，后兩者是絲氨酸/蘇氨酸激酶。這些原癌蛋白中只有Src蛋白是膜結(jié)合型的，其它幾種原癌蛋白均是胞質(zhì)游離型的。現(xiàn)以c-src的編碼產(chǎn)物為例：c-src和v-src兩者同源性極高，都編碼60kD的Src蛋白。兩種蛋白的N末端都具有罕見的修飾物：一分子的肉豆蔻酸（十四碳脂肪酸）共價(jià)連在N端的Gly上。盡管Src的N末端不含許多疏水氨基酸，但接上肉豆蔻酸的N末端能順利地錨在細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè)過程分子生物學(xué)原癌蛋白c-Src的結(jié)構(gòu)與功能原癌蛋白c-Src由膜結(jié)合區(qū)、模件區(qū)、催化區(qū)、控制區(qū)組成。在模件區(qū)內(nèi)有兩個(gè)功能域：SH2和SH3（Src-Homology）。SH2大約由100個(gè)氨基酸組成，負(fù)責(zé)與其它蛋白質(zhì)中磷酸化了的Tyr位點(diǎn)結(jié)合。含有SH2功能域的蛋白質(zhì)必須與磷酸化的Tyr位點(diǎn)結(jié)合后，方能被激活。激活的c-Src又靠其SH3功能域作用于下游的靶蛋白分子，從而完成信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)。過程分子生物學(xué)原癌蛋白c-Src的結(jié)構(gòu)與功能在c-Src中Tyr527是磷酸化的，這使得c-Src的C末端與本身的SH2功能域結(jié)合。當(dāng)一個(gè)合適的受體酪氨酸激酶（如PDGF受體）被激活時(shí)，受體自身磷酸化，后者與c-Src的SH2功能域結(jié)合，同時(shí)釋放出Tyr527，并將其磷酸基因轉(zhuǎn)移至Tyr416。Tyr416磷酸化后，c-Src被激活，進(jìn)而發(fā)生信號轉(zhuǎn)導(dǎo)作用。

無活狀態(tài)

激活狀態(tài)

過程分子生物學(xué)癌蛋白v-Src的結(jié)構(gòu)與功能癌蛋白v-Src本身缺失Tyr527，于是Tyr416被自磷酸化，因而不管有無配體受體，v-Src始終是活化的，因而導(dǎo)致細(xì)胞無節(jié)制分裂與增殖。多瘤病毒的T抗原之所以能致癌，就是因?yàn)樗芴禺愋缘嘏cc-Src的Tyr527結(jié)合，使其不能被磷酸化，其后便發(fā)生類似的事件。過程分子生物學(xué)5C

原癌基因的生物學(xué)功能d編碼核內(nèi)轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的原癌基因這類原癌基因產(chǎn)物作為轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子直接影響基因的表達(dá)，包括：c-jun，c-fos，c-myc，c-rel，c-myb，c-erbA。過程分子生物學(xué)c-rel原癌基因家族

c-rel原癌基因家族最早發(fā)現(xiàn)的是其所對應(yīng)的癌基因v-rel，后者是在鳥類網(wǎng)狀內(nèi)皮瘤病毒中鑒定出來的癌基因。這個(gè)逆轉(zhuǎn)錄病毒在雞體內(nèi)高度致癌，導(dǎo)致B-淋巴細(xì)胞瘤。v-rel與c-rel的最大不同是其C末端缺失了大約100個(gè)氨基酸殘基，并在剩余的序列中含有少量的點(diǎn)突變，正是這些變化導(dǎo)致了v-Rel蛋白的強(qiáng)烈致癌特性。人體內(nèi)也有c-rel基因。

T-淋巴細(xì)胞中至少有四種原癌基因c-rel家族的產(chǎn)物成員，其中研究最為詳盡的是轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子NF-kB。在體內(nèi)，NF-kB呈二聚體p65/p50，進(jìn)入核內(nèi)后與含有kB結(jié)合位點(diǎn)的基因表達(dá)調(diào)控元件結(jié)合，并啟動(dòng)該基因的轉(zhuǎn)錄。體內(nèi)相當(dāng)一部分基因的啟動(dòng)子或增強(qiáng)子內(nèi)部含有kB結(jié)合序列，所以NF-kB和I-kB是一對主要的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子。過程分子生物學(xué)c-rel原癌基因家族癌基因v-rel的產(chǎn)物由于缺失了一個(gè)區(qū)域，因而可通過下列三種途徑致癌阻止NF-kB（p65

/p50）與I-kB結(jié)合喪失NF-kB在細(xì)胞質(zhì)中的定位功能強(qiáng)化NF-kB的轉(zhuǎn)錄調(diào)控活性過程分子生物學(xué)c-jun和c-fos原癌基因體內(nèi)存在的AP-1轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，專一性地識(shí)別增強(qiáng)子中的TRE元件TGACTCA，并增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄。AP-1是c-Jun和c-Fos的異源二聚體。v-Jun和v-Fos兩個(gè)癌多肽也具有TRE元件的結(jié)合活性并促進(jìn)轉(zhuǎn)錄，但已不能被信號分子特異性磷酸化或脫磷酸化，因此v-Jun和v-Fos激活DNA轉(zhuǎn)錄不再依賴于特異性的磷酸化或脫磷酸化控制。過程分子生物學(xué)c-erbA原癌基因原癌基因c-erbA編碼的是甲狀腺激素受體，c-ErbA一旦與甲狀腺激素結(jié)合，就能直接激活特殊靶基因的表達(dá)，其方式是受體直接結(jié)合在靶基因啟動(dòng)子或增強(qiáng)子的特異性應(yīng)答元件上；而癌蛋白v-ErbA在N和C兩端都縮小了，而且編碼區(qū)也有少量變化，這使得它失去了與激素結(jié)合的能力。因此，v-ErbA不能激活靶基因的表達(dá)，而這些靶基因都是促進(jìn)細(xì)胞分化的，關(guān)閉這些基因意味著細(xì)胞只能大量增殖分裂。過程分子生物學(xué)綜上所述，涉及細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑各環(huán)節(jié)的蛋白質(zhì)都有可能致癌，因此它們的編碼基因都是原癌基因。過程分子生物學(xué)5D

原癌基因活化的分子機(jī)制長期以來人們就注意到，染色體畸變也能導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。染色體畸變包括：轉(zhuǎn)位、擴(kuò)增、插入、缺失、修飾，以及基因點(diǎn)突變。從某種程度上來說，染色體畸變和基因突變與病毒基因組介導(dǎo)的突變其結(jié)果是一致的，即：使原癌基因轉(zhuǎn)化為癌基因，所不同的是染色體畸變多由物理、化學(xué)等環(huán)境因素引起，而病毒基因組介導(dǎo)的突變多由生物因素引起，如基因重組等。過程分子生物學(xué)5D

原癌基因活化的分子機(jī)制a染色體擴(kuò)增活化原癌基因許多腫瘤細(xì)胞系存在可見的染色體擴(kuò)增現(xiàn)象，這些擴(kuò)增區(qū)域大都含有原癌基因。由c-myc、c-abl、c-myb、c-erbB、c-ras原癌基因誘導(dǎo)的各類腫瘤細(xì)胞中均伴有染色體的擴(kuò)增，其機(jī)理是原癌基因在擴(kuò)增后的過量表達(dá)。過程分子生物學(xué)5D

原癌基因活化的分子機(jī)制b染色體插入活化原癌基因有些原癌基因被激活是因?yàn)橛绊懫浔磉_(dá)效率，此時(shí)既不改變基因的拷貝數(shù)，也不影響其編碼序列，而是在基因的鄰近區(qū)域插入非缺陷型的逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組，c-myc原癌基因被活化的主要機(jī)制就屬此例。

c-myc原癌基因含有三個(gè)外顯子。第一個(gè)外顯子為非編碼區(qū)；第二和第三個(gè)外顯子編碼c-Myc蛋白。逆轉(zhuǎn)錄病毒ALV（鳥類白血病病毒）基因組可插在基因的三個(gè)不同位點(diǎn)上，活化原癌基因：過程分子生物學(xué)病毒基因組插在第一外顯子與第二外顯子之間此時(shí)，病毒的LTR提供一個(gè)不受控制的強(qiáng)啟動(dòng)子，大幅度激活第二、第三兩個(gè)外顯子的轉(zhuǎn)錄。c-myc的轉(zhuǎn)錄直接受到病毒控制，增加了c-Myc表達(dá)量，并且變異了的癌蛋白缺失了非編碼區(qū)前導(dǎo)序列，其功能通常是控制表達(dá)程度過程分子生物學(xué)病毒基因組反向插在第一外顯子的下游或內(nèi)部此時(shí)，病毒LTR上的啟動(dòng)子無活性，但其增強(qiáng)子卻能發(fā)揮功能，增強(qiáng)位于第二外顯子上游的次級啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)作用。過程分子生物學(xué)病毒基因組插在整個(gè)基因的下游此時(shí)，病毒LTR中的增強(qiáng)子由于其雙向性，仍可增強(qiáng)原癌基因啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)作用。達(dá)控制，導(dǎo)致表達(dá)量增加而致癌。在上述三種情況中，c-myc的編碼序列均未改變，只是失去了正常的表通過這種逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組插入染色體而被激活的原癌基因還包括c-erbB、c-myb、c-mos、c-raf、c-H-ras等。過程分子生物學(xué)5D

原癌基因活化的分子機(jī)制c染色體轉(zhuǎn)位活化原癌基因通過轉(zhuǎn)位作用使染色體DNA產(chǎn)生新的定位格局是原癌基因活化的另一種機(jī)制。

過程分子生物學(xué)含c-myc原癌基因的染位于人第8號染色體上的c-myc原癌基因通過染色體的轉(zhuǎn)位作用轉(zhuǎn)入IgH基因鄰近，或轉(zhuǎn)移到TCRa鏈編碼基因鄰近，這使得c-myc原癌基因的表達(dá)水平提高2-10倍，從而導(dǎo)致淋巴細(xì)胞色體轉(zhuǎn)位作用瘤。過程分子生物學(xué)含c-abl原癌基因的染這是發(fā)生在B淋巴細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞中的另一種染色體轉(zhuǎn)位現(xiàn)象。c-abl原癌基因編碼的蛋白c-Abl是一酪氨酸激酶；v-abl癌基因編碼產(chǎn)物的N末端序列發(fā)生變化，導(dǎo)致激酶自動(dòng)活化并形成轉(zhuǎn)化細(xì)胞的能力。Bcr-Abl的融合蛋白也能使其磷酸激酶的活性處于無控制的活化狀態(tài)。ALL：急性淋巴母細(xì)胞性白血病。CML：慢性骨髓性色體轉(zhuǎn)位作用白血病。過程分子生物學(xué)5D

原癌基因活化的分子機(jī)制d染色體修飾活化原癌基因與正常細(xì)胞相比，癌細(xì)胞染色體或染色質(zhì)在結(jié)構(gòu)上的普遍特征是呈現(xiàn)：全方位和基因特異性的DNA低甲基化和超甲基化；廣泛的染色質(zhì)組蛋白甲基化和乙?；揎?。上述修飾作用發(fā)生于染色質(zhì)的組蛋白分子和DNA分子上，這種不改變基因序列結(jié)構(gòu)、但能影響基因轉(zhuǎn)錄、進(jìn)而操縱細(xì)胞生物表型的現(xiàn)象，稱為生物性狀的后生性或表觀性（Epigenetics）。過程分子生物學(xué)DNA的低甲基化和超甲基化from：Feinberg

Nature477,433,2007MeMeMe轉(zhuǎn)錄激活DNA的低甲基化（hypomethylation）啟動(dòng)子

GC島原癌基因MeMeMe轉(zhuǎn)錄沉默DNA的超甲基化（hypermethylation）啟動(dòng)子

GC島原癌基因MeMe在腫瘤組織中，很多促進(jìn)生長的基因都是通過低甲基化而被激活的，這些基因包括胃癌中的HRAS、cyclinD2、maspin；腎細(xì)胞癌中的碳酸酐酶IX編碼基因；結(jié)腸癌中的S100鈣結(jié)合蛋白A4編碼基因等。甲基化的位點(diǎn)主要集中在啟動(dòng)子的GC島上。很多藥物能誘導(dǎo)DNA的低甲基化反應(yīng)。過程分子生物學(xué)DNA的低甲基化和超甲基化from：Feinberg

Nature477,433,2007MeMeMe轉(zhuǎn)錄激活DNA的低甲基化（hypomethylation）啟動(dòng)子

GC島抑癌基因MeMeMe轉(zhuǎn)錄沉默DNA的超甲基化（hypermethylation）啟動(dòng)子

GC島抑癌基因MeMe相反，腫瘤抑制基因的沉默則與其啟動(dòng)子的超甲基化相關(guān)聯(lián)。第一個(gè)被描述的是與視網(wǎng)膜瘤有關(guān)的RB基因，此外還有很多的抑癌基因，如p16、VHL、MLH1、APC、E-cadherin等。甲基化的位點(diǎn)主要集中在啟動(dòng)子的GC島上。過程分子生物學(xué)染色質(zhì)組蛋白的甲基化和乙?；痜rom：Berger

Nature447,407,2007REP：DNA結(jié)合型阻遏因子HDAC：組蛋白脫乙?；窤CT：DNA結(jié)合型激活因子HAT：組蛋白乙?；窰3K27甲基化：轉(zhuǎn)錄沉默H3K4甲基化：轉(zhuǎn)錄激活H3K9乙酰化：轉(zhuǎn)錄激活過程分子生物學(xué)染色質(zhì)組蛋白的甲基化和乙?；痜rom：Feinberg

Nature477,433,2007

染色質(zhì)修飾對癌細(xì)胞形成的貢獻(xiàn)至少與DNA甲基化同等廣泛和重要。例如在前列腺癌細(xì)胞中，組蛋白H3甲基轉(zhuǎn)移酶過量表達(dá)，導(dǎo)致H3K27甲基化，很多基因轉(zhuǎn)錄抑制；在淋巴瘤和結(jié)腸直腸癌細(xì)胞中，組蛋白H4的Lys-16乙?；℉4K16ac）以及Lys-20三甲基化（H4K20me3）的喪失，均導(dǎo)致相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄沉默。過程分子生物學(xué)5D

原癌基因活化的分子機(jī)制eDNA點(diǎn)突變活化原癌基因癌癥的起源是由于一系列基因的突變導(dǎo)致細(xì)胞分裂生長優(yōu)勢。Greenman2007NatureKan2010Nature癌組織樣品份數(shù)癌組織DNA測序分析測序DNA區(qū)域長度體細(xì)胞突變數(shù)蛋白質(zhì)編碼基因數(shù)單堿基突變比列錯(cuò)誤突變/體細(xì)胞突變無義突變/體細(xì)胞突變剪切突變/體細(xì)胞突變210441274Mb1800Mb518kinaseexon1507gene1007257691.5%24.1%61.6%71.2%5.4%5.5%2.8%2.5%過程分子生物學(xué)癌基因中單堿基突變的類型與分布from：Greenman

etal.Nature446,153,2007調(diào)查結(jié)果顯示：不同的癌細(xì)胞類型表現(xiàn)出不同的堿基取代譜；而且C→T類型的突變最為普遍，這暗示了導(dǎo)致突變因素的重要性。在神經(jīng)膠質(zhì)瘤和黑色素瘤中，幾乎全部是C→T型的突變。INDELS：插入/缺失突變過程分子生物學(xué)單堿基突變致癌的典型例子是c-ras原癌基因。從各種癌細(xì)胞中分離出來的ras癌基因與正常的原癌基因c-ras相比，均發(fā)生了點(diǎn)突變。這些點(diǎn)突變集中在c-ras基因的第12位密碼子或第61位密碼子上。同時(shí)，從腫瘤肉瘤病毒基因組中分離出來的v-ras基因與c-ras基因相比，也在第12位密碼子上發(fā)生了點(diǎn)突變。所有的ras癌基因，不管是從病毒基因組中分離的還是直接從腫瘤細(xì)胞中分離的，其第12位的密碼子均由原來c-ras基因上的Gly轉(zhuǎn)變成了其它氨基酸。如人膀胱癌細(xì)胞中的ras癌基因第12位密碼子是GTC（Val），而c-ras基因則為GGC（Gly），一個(gè)堿基的突變便導(dǎo)致了致命的膀胱癌！Ras癌基因的點(diǎn)突變過程分子生物學(xué)進(jìn)一步的研究表明：若將c-ras原癌基因第12位的Gly密碼子變成其它18氨基酸（Pro除外），均可能轉(zhuǎn)變?yōu)榘┗?；同樣，c-ras原癌基因第61位密碼子若轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌?7種氨基酸（Pro和Glu除外），也可變成癌基因。另外，若使正常的c-ras原癌基因過量表達(dá)（如20倍），則正常細(xì)胞也會(huì)轉(zhuǎn)為癌細(xì)胞，這說明Ras蛋白的異常高活性（或量大或質(zhì)好）是致癌的關(guān)鍵因素之一。那么為什么Ras蛋白的第12位氨基酸改變會(huì)變成癌蛋白呢？Ras癌基因的點(diǎn)突變過程分子生物學(xué)Ras蛋白第12位和第61位氨基酸的功能Ras蛋白為一21KD的G蛋白，其中5-22位和109-120位氨基酸殘基為GTP/GDP結(jié)合區(qū)。第12位密碼子Gly直接影響Ras對GTP的親和程度，其它氨基酸取代Gly會(huì)導(dǎo)致Ras對GTP的親和力大大增加，Ras-GTP處于永久活化狀態(tài)。從而使Ras-GTP永久處于活化狀態(tài)；第61位氨基酸的更換將改變Ras蛋白的空間構(gòu)象，使之不易為GTPase激活蛋白（GAP）作用，從而導(dǎo)致過程分子生物學(xué)G-蛋白a亞基第201位精氨酸的突變效應(yīng)G-蛋白的一種a亞基GNAS突變會(huì)導(dǎo)致包括一些癌癥在內(nèi)的多種人類疾病發(fā)生。GNAS中第201位的精氨酸缺失或取代是12%的卵巢癌和17%的乳腺癌發(fā)生的主要原因。結(jié)構(gòu)分析顯示，這一位點(diǎn)的突變很可能妨礙GNAS中GTPase活性的發(fā)揮，從而導(dǎo)致Ga-GTP處于永久活化狀態(tài)。from：Zhengyan

Kan

etal.Nature

466,869,2010過程分子生物學(xué)5E

抑癌基因的作用原理癌基因的形成或?qū)霑?huì)導(dǎo)致機(jī)體腫瘤形成，但這決非腫瘤發(fā)生的充要條件，其實(shí)在很多情況下，癌基因的存在并不能使完整的動(dòng)物機(jī)體致癌。將癌細(xì)胞與正常細(xì)胞融合，發(fā)現(xiàn)融合細(xì)胞都是正常生長的。在極少數(shù)情況下，極個(gè)別的融合細(xì)胞會(huì)轉(zhuǎn)化成癌細(xì)胞。仔細(xì)分析這種癌細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，它們都伴隨著染色體的缺失。在人的癌細(xì)胞中，缺失的區(qū)域大都發(fā)生在第11號、第13號、第17號染色體內(nèi)，后來證明這些染色體上均有抗癌基因，它們實(shí)質(zhì)上是生長阻遏基因Anti-oncogenes。過程分子生物學(xué)5E

抑癌基因的作用原理aBRCA腫瘤抑制基因

BRCA1腫瘤抑制基因是美國猶太大學(xué)醫(yī)學(xué)院的MarkH.Skolnick在人第17號染色體上分離到的。之后，有三個(gè)研究小組鑒定了22種不同的BRCA1突變體，這些突變體的任何一種都會(huì)使人一生中有85%的可能性患乳腺癌。進(jìn)一步的研究表明，BRCA1能有效地抑制乳腺癌和卵巢癌，但不影響結(jié)腸癌和肺癌，其作用機(jī)理是BRCA1促進(jìn)乳腺細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞的分化與發(fā)育。同年，Skolnick在第13號染色體上又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)與乳腺癌有關(guān)的基因，命名為BRCA2，它的缺失會(huì)導(dǎo)致男子患乳腺癌，但BRCA1不會(huì)。過程分子生物學(xué)5E

抑癌基因的作用原理bMTS1

抑癌基因

MTS1（MultipleTumourSuppressor1）多腫瘤抑制基因，編碼周期素依賴性激酶-4抑制因子，簡稱p16ink4或CDK4-I。在多種人類惡性腫瘤中，普遍存在著染色體9q21-22區(qū)域的缺失。1993年Serrano等人從該區(qū)域克隆了這個(gè)基因。最近，Kamb等人又在MTS1基因附近發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)抑癌基因，命名為MTS2。過程分子生物學(xué)MTS1抑癌基因的結(jié)構(gòu)

MTS1基因位于人第9號染色體的短臂上，a-干擾素基因與甲硫腺嘌呤磷酸化酶基因之間。其cDNA全長為444bp，包含3個(gè)外顯子，編碼148個(gè)氨基酸，編碼蛋白的分子量為16KD，即p16。5‘端126bp為1外顯子，中間307bp為第二外顯子，3‘端11bp為第3外顯子。過程分子生物學(xué)MTS1蛋白的功能真核生物細(xì)胞分裂過程中有兩個(gè)關(guān)鍵性的決定位點(diǎn)：一是從G1期進(jìn)入S期，DNA復(fù)制開始；二是從G2期進(jìn)入M期，有絲分裂開始。周期素依賴型蛋白激酶是真核細(xì)胞分裂周期所必需的蛋白激酶家族，這個(gè)家族各成員的順序活化導(dǎo)致細(xì)胞周期中關(guān)鍵分子的順序磷酸化，借此有序地推進(jìn)細(xì)胞分裂周期的進(jìn)程。CDK4是這個(gè)家族中的一個(gè)重要成員，在細(xì)胞分裂周期的G1期，CDK4與周期素D1形成復(fù)合物，通過磷酸化作用活化一系列分子，激發(fā)細(xì)胞從G1期進(jìn)入S期，因此CDK4是調(diào)控真核細(xì)胞增殖的中心。MTS1通過與CDK4-周期素D1結(jié)合，抑制CDK4的激酶活性，最終抑制細(xì)胞的增殖。過程分子生物學(xué)MTS1蛋白的功能G1SG2MG0CDK4cyclinD1CDK2cyclinEE2FE2FCDC2cyclinABDNA復(fù)制開始有絲分裂開始MTS1過程分子生物學(xué)MTS1基因與腫瘤發(fā)生的關(guān)系

1994年Kamb等人對來自12種不同組織類型的290個(gè)腫瘤細(xì)胞系（腫瘤細(xì)胞的體外培養(yǎng)物）進(jìn)行了系統(tǒng)性研究。結(jié)果表明：在這290個(gè)腫瘤細(xì)胞系中有133個(gè)細(xì)胞系發(fā)生MTS1基因的缺失。幾種主要腫瘤的缺失率為：肺癌25%；乳腺癌60%；黑色素瘤61%；血癌65%；星形細(xì)胞瘤82%；神經(jīng)膠質(zhì)瘤87%。同時(shí)發(fā)現(xiàn)在膀胱癌、胰腺癌、前列腺癌中還存在著MTS1基因的點(diǎn)突變。為了排除上述結(jié)果是由于腫瘤細(xì)胞體外培養(yǎng)造成的假象，研究人員又進(jìn)一步研究了原發(fā)性腫瘤中MTS1基因的改變。14種癌癥的200個(gè)種系原發(fā)腫瘤細(xì)胞均發(fā)現(xiàn)該基因的突變或缺失。過程分子生物學(xué)5E

抑癌基因的作用原理cRB

抑癌基因

視網(wǎng)膜神經(jīng)膠質(zhì)瘤主要發(fā)病于兒童，這種病是偶爾發(fā)生的，家族一般無病史。大約三分之一的視網(wǎng)膜神經(jīng)膠質(zhì)瘤病人會(huì)導(dǎo)致多重癌癥，通常是在兩眼中。導(dǎo)致這種情況發(fā)生的是一個(gè)命名為RB的單一基因缺陷，其表達(dá)產(chǎn)物阻止視網(wǎng)膜細(xì)胞的生長與分裂。一般的兒童在13號染色體上有兩個(gè)正常的RB等位基因。如果其中一個(gè)基因偶爾被突發(fā)事件突變，另一個(gè)等位基因仍能發(fā)揮抗癌功能。只有當(dāng)含有一個(gè)RB突變基因的視網(wǎng)膜細(xì)胞再次遭到突變，致使第二個(gè)RB基因失活，才會(huì)導(dǎo)致多重癌癥發(fā)生，因此多重癌癥的敏感性是遺傳的。過程分子生物學(xué)5E

抑癌基因的作用原理cRB

抑癌基因視網(wǎng)膜膠質(zhì)瘤最新研究發(fā)現(xiàn)，RB基因的缺失不僅導(dǎo)致視網(wǎng)膜膠質(zhì)瘤，而且在大約三分之一的人類腫瘤中發(fā)生突變。過程分子生物學(xué)RB基因表達(dá)產(chǎn)物的功能

RB抑癌基因定位于人第13號染色體的q14區(qū)域，現(xiàn)已被克隆鑒定。RB蛋白是一種影響細(xì)胞周期進(jìn)程的核內(nèi)磷酸化蛋白，分子量為105KD因此又稱為P105RB。過程分子生物學(xué)RB基因表達(dá)產(chǎn)物的功能在G0/G1期，RB不被磷酸化；在G1后期，RB被周期素-CDK復(fù)合物磷酸化；而在有絲分裂期（M期）被脫磷酸化。在S期之前，非磷酸化的RB能與幾種蛋白結(jié)合，如E2F（一種轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子）、周期素D（CyclinD）和周期素E（CyclinE）等。RB釋放E2F、cyclinD、cyclinE的先決條件是RB的磷酸化，其后果是DNA復(fù)制進(jìn)入S期。因此持續(xù)進(jìn)行。RB蛋白缺失會(huì)導(dǎo)致E2F、cyclinD、cyclinE始終處于游離的活性狀態(tài)，使得細(xì)胞的分裂過程分子生物學(xué)SV40T抗原蛋白抑

SV40病毒的T-抗原蛋白能專一地與非磷酸化的RB結(jié)合，使之不能與E2F、CyclinD、CyclinE結(jié)合，因此病毒蛋白的存在和RB基因的缺失均能導(dǎo)致腫瘤形成制RB蛋白的功能過程分子生物學(xué)5E

抑癌基因的作用原理dp53

抑癌基因

p105RB發(fā)現(xiàn)后，人們又去尋找能與腫瘤病毒癌蛋白結(jié)合的其它蛋白質(zhì)，結(jié)果找到了p53蛋白。p53是迄今發(fā)現(xiàn)的最重要的腫瘤抑制因子（以其分子量冠名），幾乎所有的人類癌細(xì)胞缺失p53蛋白或其編碼基因發(fā)生突變，而且大約一半的癌細(xì)胞還同時(shí)伴有p53蛋白的抑制因子、激活因子、下游靶蛋白發(fā)生故障。p53不僅控制細(xì)胞死亡和增殖，而且控制癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。DouglasR.Green&GuidoKroemer.

Nature，458，1127，2009過程分子生物學(xué)p53蛋白的發(fā)現(xiàn)p53是一種核內(nèi)磷酸化蛋白，最初是在SV40轉(zhuǎn)化的細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的，能與T-抗原特異性結(jié)合。許多轉(zhuǎn)化的細(xì)胞或者腫瘤細(xì)胞系中均伴隨著p53蛋白的激增，而且在早期的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)入克隆的p53編碼基因能使細(xì)胞獲得永生性，因而被歸為癌基因。但后來發(fā)現(xiàn)，所有轉(zhuǎn)化細(xì)胞所表達(dá)的p53均為其突變形式，突變了的p53以量上的壓倒優(yōu)勢在與細(xì)胞內(nèi)正常p53的競爭中獲勝，其機(jī)制是p53的突變亞基與正常亞基形成異常構(gòu)象的異源四聚體，進(jìn)而阻止正常亞基發(fā)揮作用。過程分子生物學(xué)p53基因的定位p53基因定位于人的第17號染色體上。兩個(gè)p53等位基因缺失或一個(gè)等位基因內(nèi)部發(fā)生點(diǎn)突變，均會(huì)導(dǎo)致其突變優(yōu)勢效應(yīng)，而且這兩種情況均分別存在于人類的癌細(xì)中。在多種不同的癌細(xì)切。最后，p53還涉及促進(jìn)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞分化、加速DNA修復(fù)或衰老等生物學(xué)效應(yīng)。胞中存在p53突變或缺失的現(xiàn)象表明，它對細(xì)胞增殖的控制作用并非組織特異性的。此外，p53突變的細(xì)胞還具有DNA擴(kuò)增傾向的增加，這說明p53與基因組的穩(wěn)定性關(guān)系密過程分子生物學(xué)p53蛋白的結(jié)構(gòu)功能域1100200300390轉(zhuǎn)錄激活區(qū)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)區(qū)DNA結(jié)合區(qū)四聚化區(qū)損傷DNA結(jié)合區(qū)TBP轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合活性MDM2泛素連接酶（原癌蛋白）結(jié)合活性E1B癌蛋白結(jié)合活性p300/CBP激活因子結(jié)合活性（乙酰化酶）SV40T抗原結(jié)合活性DNA結(jié)合活性，作為轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，含有DNA結(jié)合功能域（95-290aa），能識(shí)別靶DNA上10bp的回文序列，如轉(zhuǎn)錄激活活性，含有轉(zhuǎn)錄激活功能域（1-50aa），作用于含有多拷貝上述回文序列的靶基因啟動(dòng)子上。p53蛋白也能阻遏部分基因的轉(zhuǎn)錄損傷DNA結(jié)合活性，含有單鏈DNA結(jié)合功能域（350-390aa）。富含堿性氨基酸的調(diào)控區(qū)PuPuPuC(A/T)(T/A)GPyPyPy過程分子生物學(xué)p53蛋白的結(jié)構(gòu)功能域1100200300390轉(zhuǎn)錄激活區(qū)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)區(qū)DNA結(jié)合區(qū)寡聚化區(qū)損傷DNA結(jié)合區(qū)TBP轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合活性MDM2泛素連接酶（原癌蛋白）結(jié)合活性E1B癌蛋白結(jié)合活性p300/CBP激活因子結(jié)合活性（乙?；福㏒V40T抗原結(jié)合活性天然存在的p53突變類型也很多，包括半衰期提高（從20分鐘到數(shù)小時(shí)）空間構(gòu)象改變、定位改變（從核內(nèi)到胞質(zhì)）、與SV40T-抗原結(jié)四聚化活性，含有四聚化位點(diǎn)（320-350aa）；潛在的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)活性，在近N端（60-90aa）處含有多個(gè)PXXP序列拷貝，這是SH3功能域的結(jié)合位點(diǎn)。主要的突變發(fā)生在其DNA結(jié)合區(qū)內(nèi)合能力喪失、DNA結(jié)合能力喪失等。富含堿性氨基酸的調(diào)控區(qū)過程分子生物學(xué)p53蛋白的生物功效抗DNA損傷所有正常的細(xì)胞均含有較低水平的p53表達(dá)，但輻射或其它能導(dǎo)致DNA損傷的因素都能大幅度提高細(xì)胞內(nèi)p53的量。p53的激活又可觸發(fā)生長抑制和細(xì)胞凋亡兩大事件的發(fā)生，發(fā)生哪種事件則取決于細(xì)胞循環(huán)的不同階段。在G1期，p53觸發(fā)抑制細(xì)胞循環(huán)繼續(xù)推進(jìn)的關(guān)卡，其生理功效是在DNA修復(fù)完成之前阻止細(xì)胞進(jìn)入S期；但當(dāng)細(xì)胞已經(jīng)處于分裂期，p53觸發(fā)細(xì)胞程序性死亡。過程分子生物學(xué)p53蛋白的生物功效激活靶蛋白

p53通過其轉(zhuǎn)錄因子的作用可以激活三大類途徑，其中主要途徑便是通過激活p21蛋白，將細(xì)胞循環(huán)阻止在G1期，p21蛋白是一制則更為復(fù)雜，主要涉及Bax蛋白。種特異性的細(xì)胞循環(huán)抑制劑；p53對GADD45蛋白的激活作用將維持基因組的穩(wěn)定性,因?yàn)镚ADD45是一種DNA修復(fù)蛋白，它也響應(yīng)由照射損傷所誘發(fā)的其它途徑；p53觸發(fā)細(xì)胞凋亡途徑的機(jī)BAX過程分子生物學(xué)p53蛋白的生物功效激活靶基因

p53在激活其靶基因轉(zhuǎn)錄時(shí)，需要輔助激活因子p300/CBP的幫助才能發(fā)揮功能，p300/CBP能特異性地與p53N端的轉(zhuǎn)錄激活功能域結(jié)合；另一方面，細(xì)胞內(nèi)的原癌蛋白Mdm2能抑制p53的活性，而p53又能誘導(dǎo)Mdm2基因的轉(zhuǎn)錄，因此p53與Mdm2的相互作用構(gòu)成了一個(gè)反饋系統(tǒng)，使得兩者的活性均受到一定程度的限制。p19ARF能與Mdm2結(jié)合，從而阻斷Mdm2對p53的滅活效應(yīng)，有利于p53的功能表現(xiàn)。總之，凡是能激活p53的蛋白質(zhì)均為腫瘤抑制因子（如p19ARF）；相反，任何能滅活p53的蛋白質(zhì)（如Mdm2）均為癌蛋白。過程分子生物學(xué)p53蛋白的生物功效結(jié)合單鏈DNA

p53的C末端功能域能序列非特異性地結(jié)合小于40堿基的DNA單鏈區(qū)（通常由DNA雙鏈的損傷所造成），同時(shí)導(dǎo)致1-3個(gè)堿基的缺失或者插入。這種結(jié)合作用的結(jié)果是激活p53中央功能域的DNA雙鏈特異性結(jié)合活性，p53從單鏈DNA上脫落下來，進(jìn)而刺激相關(guān)靶基因的轉(zhuǎn)錄。過程分子生物學(xué)p53蛋白的生物功效觸發(fā)細(xì)胞凋亡p53觸發(fā)細(xì)胞凋亡的機(jī)制相當(dāng)復(fù)雜。現(xiàn)已查明，p53既能在介導(dǎo)基于基因調(diào)控的核內(nèi)凋亡途徑，同時(shí)又能觸發(fā)胞質(zhì)中的線粒此外，腺病毒19kD的E1B蛋白能阻斷體凋亡途徑。p53的細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)活性，但對p53激活靶基因轉(zhuǎn)錄沒有作用；而腺病毒55kD的E1B蛋白則能抑制p53對其靶基因的轉(zhuǎn)錄激活作用，但不影響其誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)的能力過程分子生物學(xué)環(huán)境因素對p53蛋白活性的影響

p53能響應(yīng)影響細(xì)胞生長的環(huán)境信號，很多信號是通過誘導(dǎo)p53蛋白分子的修飾而發(fā)揮作用的。這種修飾作用最普遍的形式是絲氨酸殘基的磷酸化，有時(shí)也發(fā)生賴氨酸殘基上的乙?；饔谩２煌沫h(huán)境因素導(dǎo)致p53在不同的氨基酸位點(diǎn)上被修飾。過程分子生物學(xué)環(huán)境因素對p53蛋白活性的影響例如，電離輻射能激活A(yù)TM激酶，后者使p53上的Ser15磷酸化；電離輻射還能通過未知途徑導(dǎo)致Ser33磷酸化、Ser376脫磷酸化、Lys382乙?；?；紫外照射除了與電離輻射途徑共享Ser15和Ser33磷酸化外，還能特異性地導(dǎo)致Ser392磷酸化。上述修飾反應(yīng)會(huì)影響p53蛋白的穩(wěn)定性、寡聚性、DNA結(jié)合性以及與其它蛋白質(zhì)的相互作用能力，因此p53作為多種環(huán)境信號的感應(yīng)元件影響著細(xì)胞的分裂。S6S9S15T18S20S33S37S46T55T81S315S376S378S392K320K382CK1

ATM

X

CDK

PKC

PCAF

p300

p53

電離輻射紫外照射電離輻射紫外照射電離輻射磷酸化修飾乙?；揎楇婋x輻射CK1