《癌基因抑癌基因》PPT課件.ppt

第二十章癌基因、抑癌基因oncogene, anti-oncogene,生物化學與分子生物學教研室,序 言,正負調控信號平衡的重要性 腫瘤細胞的生物學特征 腫瘤是一種基因疾病 細胞周期,一、正負調控信號平衡的重要性,細胞正常,正 調 信 號,負 調 信 號,抑制增殖,促進分化,成熟,衰老和凋亡,促進細胞生長,增殖,阻止分化,細胞異常,正 調 信 號,負 調 信 號,衰老 退型性疾病等,細胞異常,正 調 信 號,負 調 信 號,腫瘤 心血管疾病等,生長的自主性（autonomy):即控制正常細胞增殖的調節(jié)因素，對腫瘤細胞不起作用 可移植性（transplantability):將原發(fā)腫瘤細胞移植于同種或免疫缺陷動物體內，能再次生長、增殖為和原來完全相同的腫瘤組織。 侵襲性和轉移性（invasiveness & metastasis):侵犯鄰近組織或向宿主原處器官或全身擴散，即發(fā)生轉移。 去分化或異常分化（dedifferentiation):往往缺乏成熟的形態(tài)和完整的功能，對正常細胞分化調節(jié)機制無反應。 接觸抑制（contact inhibition）喪失,二、腫瘤細胞的生物學特征,三、腫瘤是一種基因疾病,證據(jù)： 當腫瘤細胞分裂時，產(chǎn)生的兩個子細胞都是腫瘤細胞。 化學致癌物質正是引起DNA損傷的物質。 癌基因轉染正常細胞可轉變?yōu)槟[瘤細胞。,四、細胞分裂周期圖,（分裂間期）,（有絲分裂期）,第一節(jié) 癌基因 (正調因素),癌基因概念 病毒癌基因 細胞癌基因 癌基因產(chǎn)物及功能,一、癌基因概念,癌基因（ Oncogenes）：指細胞內控制細胞生長、增殖和分化的基因，當它的結構異?；虮磉_異常時，可以引起細胞癌變。 原癌基因（Proto-oncogenes）又稱細胞癌基因（ cellular-oncogene, c-onc） ：存在于正常組織細胞基因組中的靜止或非活化狀態(tài)的癌基因。如 c-myc、c-ras、c-src等 病毒癌基因（virus oncogenes，v-onc.） ：是一類存在于腫瘤病毒（大多數(shù)是逆轉錄病毒）中的、能使靶細胞發(fā)生惡性轉化的基因。如v-src等,二、病毒癌基因(virus oncogenes)存在于病毒基因組中的癌基因，它不編碼病毒的結構成分，對病毒復制也沒有作用，但可以使細胞持續(xù)增殖。,Rous Peyton ：The 1966 Nobel Prize in Physiology or Medicine,Rous 肉瘤,雞肉瘤病毒（RSV）基因組結構圖,長末端 重復序列,正常的病毒基因,癌基因,調節(jié)和 啟動轉錄,產(chǎn)生病毒核心蛋白,產(chǎn)生逆轉錄酶和整合酶,產(chǎn)生病毒外膜蛋白,產(chǎn)生酪氨酸激 酶,src,逆轉錄,復制,整合,轉錄,感染,病毒RNA,RNA-DNA,前病毒DNA,細胞基因組 DNA,病毒RNA-癌基因,RNA病 毒顆粒,宿主細胞,再感染,宿主細胞,攜帶癌基因 的病毒顆粒,RNA病毒與宿主細胞基 因組整合過程示意圖,Proto-oncogenes,癌變,三、細胞癌基因,（一）細胞癌基因的特點 普遍性：廣泛存在于生物界中； 保守性：在進化過程中，基因序列呈高度同源性； 重要性：表達產(chǎn)物精密調控細胞增殖、分化和凋亡； 危害性 : 表達產(chǎn)物結構和數(shù)量上的變化，可致細胞癌變或腫瘤生成。 （二）癌基因分類 1. 按癌基因家族分類 2. 按功能分類,家 族 成 員 產(chǎn)物作用 產(chǎn)物定位 src家族： src、abl、fgr、fes、 TPK活性 膜內側或跨膜 yes、fps、 lck、kek、 fym、lyn、tkl ras家族： H-ras、K-ras、N-ras G蛋白， 膜內側 myc家族：c-myc、N-myc、L-myc 轉錄因子 核內 jun、 fos 轉錄因子（AP-1） 核內 sis家族： sis 類似PDGF， 胞外 Int-2、hst、 fgf-5 類似FGF 胞外 myb家族：myb、myb-ets 轉錄因子 核內,按家族體系分類,2、按功能及定位的分類,類 別 名 稱 定 位 生物學功能 生長因子 c-sis 分泌到胞外 血小板源生長因子 生長因子受體 c-erb B 細胞膜 表皮生長因子受體 c-fms 細胞膜 集落刺激因子-1受體 c-trk 細胞膜 神經(jīng)生長因子受體 胞內信號傳遞 c-src、c-abl 細胞質 酪氨酸蛋白激酶 蛋白 c-raf、c-mos 細胞質 Ser/Thr蛋白激酶 c-ras 細胞膜 GTP/GDP結合蛋白 轉錄調節(jié)因子 c-myc 細胞核內 DNA結合蛋白 c-jun、c-fos 細胞核內 轉錄因子（AP-1） c-erb A 細胞核內 甾體激素受體類蛋白,四、癌基因活化,激活因素：病毒感染、化學致癌物或電離輻射等，癌基因可被相繼激活而異常表達。不同原癌基因在不同情況下，可通過不同的途徑被激活，成為“活化癌基因” 癌基因活化后的結果： （1）表達時機改變 （2）過量表達(如c-myc) （3）產(chǎn)物異常(ras) 激活機制：,1. 獲得啟動子與增強子,雞（禽）白細胞病毒 （avian leucosis virus，ALV） 逆轉錄病毒,正常宿主細胞,病毒DNA的LTR被整合到 宿主細胞c-myc癌基因附近 成為其啟動子和增強子,c-myc癌基因表達為正常的30-100倍,exon-1,exon-2,exon-3,c-myc 基因,exon-1,exon-2,exon-3,LTR,exon-1,exon-2,exon-3,LTR,ALV,ALV,LTR,exon-1,exon-2,exon-3,ALV,LTR,缺乏癌基因的逆轉錄病毒致癌模式,2. 基因易位 (gene translocation)：,染色體基因的易位和重排，可使原癌基因移至某些強啟動子或增強子附近而被活化，表達增強，致使腫瘤生成。這常見在血液系統(tǒng)腫瘤。,典型的如Burkit淋巴瘤細胞的染色體易位t（8：14），致使c-myc激活,人Burkit淋巴瘤中c-myc激活機制：位于8號染色體上的c-myc移到14染色體免疫球蛋白重鏈（IgH）基因的調節(jié)區(qū)附近，獲得很強的啟動子而受到活化,免疫球蛋白基因,染色體14,染色體8,c-myc不表達,c-myc基因,E,E,c-myc高表達,易位,c-myc被免疫球蛋白增強子所激活,3. 細胞癌基因擴增 (amplication),染色體的一部分過度復制，成為多拷貝基因。 如： 乳腺癌 erb B-2基因 神經(jīng)母細胞瘤 N-myc基因，擴增與 疾病進展 或臨床階段相關。 小細胞肺癌 myc家族基因,4. 突變 (mutation),在輻射和致癌物作用下，細胞原癌基因?？砂l(fā)生突變，其表達產(chǎn)物氨基酸組成或結構改變，導致腫瘤生成。 如：1982年，美國 3 家研究機構（麻省理工大學、國立癌癥研究所和哥倫比亞大學）幾乎同時發(fā)表這樣實驗結果：人膀胱癌細胞EJ株的惡性轉化是由于其原癌基因 c-H-ras 的點突變（EJ-ras 基因）所致。 H-ras 正常細胞 GGC (12Gly) 腫瘤細胞 GTC (12Val),突變的Ras癌基因蛋白質被鎖定在激活狀態(tài),GDP,GDP,GTP,GTP,Pi,無活性的Ras蛋白,有活性的Ras蛋白,輸入的信號刺激GDP-GTP交換,內源性GTP酶活性,輸出信號,突變的Ras癌基因蛋白質被鎖定在激活狀態(tài),有些原癌基因編碼的受體結構發(fā)生變化，甚至在其對應配體不存在的情況下就可激活這個信號傳導鏈。 如erb B, neu, fin kit, ret,EGF受體,配體結合域,細胞膜,無配體結合域,去頭的羧基 末端,V-erbB癌基因產(chǎn)物,第二節(jié) 抑癌基因（anti-oncogenes or tumor suppressor genes）,抑癌基因的基本概念 抑癌基因作用機制 Rb基因“控制細胞周期的重要基因” p53基因“基因組的衛(wèi)士”,一、抑癌基因的基本概念,概念：是一類抑制細胞過度生長、增殖從而遏制腫瘤形成的基因。 它的丟失或失活與腫瘤的發(fā)生有關。反之，其被導入或激活可抑制細胞的惡性表現(xiàn)。 發(fā)現(xiàn)：1986年，美國加州大學的Geiser等用正常細胞與腫瘤細胞雜交實驗發(fā)現(xiàn)并提出抑癌基因,正常細胞與腫瘤細胞雜交實驗,正常細胞,融合,雜交細胞,（正常，但不穩(wěn)定）,傳代,腫瘤細胞,腫瘤細胞,11號染色體某片段丟失,導入第11號染色體丟失片段,細胞轉變?yōu)檎?常見抑癌基因,基 因 定 位 相關腫瘤 作 用 跨膜受體類： DCC 18q21 結直腸癌 編碼表面糖蛋白（細胞粘附分子） PTCH 9q22.3 HEDGEHOG受體 胞質調節(jié)因子或結構蛋白： APC 5p21 結直腸癌 可能編碼G蛋白 NF1 7q12.2 神經(jīng)纖維瘤 GTP酶激活劑 NF2 22q 神經(jīng)鞘膜瘤、腦膜瘤 連接膜與細胞骨架 轉錄因子和轉錄調節(jié)因子： P53 17P 多種腫瘤 編碼P53蛋白（轉錄因子） Rb 13q14 視網(wǎng)膜母細胞瘤、骨 編碼P105Rb1蛋白（轉錄因子） 肉瘤、肺癌、乳癌 DPC4 18q21.1 胰腺癌 TGF-調節(jié)的MAD相關蛋白 MADR2 18q21 結直腸癌 TGF-調節(jié)的MAD相關蛋白 VHL 3P 小細胞肺癌、宮頸瘤 轉錄調節(jié)蛋白 WT1 11P13 腎母細胞瘤 編碼鋅指蛋白（轉錄因子） 細胞周期因子： P16 9p21 黑色素瘤 編碼P16蛋白，CDK 4, 6抑制劑 P15 9p21 交質母細胞瘤 編碼P15蛋白，CDK 4, 6抑制劑 P21 6q21 前列腺癌 編碼P21蛋白，CDK 2, 3, 4, 6抑制劑,二、抑癌基因作用機制,（一）Rb基因“控制細胞周期的重要基因”,retinoblastoma,1. Rb基因結構與功能,視網(wǎng)膜母細胞瘤是由Rb基因失活所致。 基因結構：200kb，27外顯子，2.7kb mRNA，編碼928殘基，分子量為105kDa的蛋白（P105-Rb） P105-Rb功能：參與調節(jié)E2F等多種轉錄因子來控制細胞周期，影響細胞增殖和分化 P105-Rb活性調節(jié)：高磷酸化無活性型和非或低磷酸化活性型；被多種病毒蛋白結合抑制(如SV40大T抗原，腺病毒E1A蛋白，人乳頭瘤病毒E7蛋白),pRb蛋白作用示意圖,myc,myb,cdc2 , DNA聚合酶,胸苷激酶 , 二氫葉酸還原酶, pRb,CYCA,CDK2,1、p53基因的發(fā)現(xiàn) 曾錯誤把p53基因定為癌基因 因當初從腫瘤細胞分離得到的p53基因如同myc基因一樣，能和ras基因協(xié)同轉化胚胎成纖維細胞，又依據(jù)癌基因為細胞顯性表型原則而被定癌基因，后發(fā)現(xiàn)實為其突變型。 1989年，才確認為“抑癌基因”。p53基因與人類50%的腫瘤有關。p53基因突變型在血液系統(tǒng)腫瘤、膀胱癌、肝癌、肺癌、結腸癌以及口腔癌等的細胞中發(fā)現(xiàn)。,（二） p53基因“基因組的衛(wèi)士”,2、p53的結構 基因：20kb，11外顯子，mRNA：2.5kb，編碼393氨基酸殘基，分子量為53kDa的多肽鏈。,P53 蛋白作用示意圖,GADD45,P21,CDK2,4,6,BAX等,生長停止,DNA修復,細胞凋亡,3、P53的功能,P53是細胞內重要的轉錄因子，調節(jié)P21、GADD45、BAX等基因的轉錄表達來實現(xiàn)其功能。當射線或其它因素引起DNA損傷時，P53蛋白就被激活，執(zhí)行如下功能： 調節(jié)細胞周期、促進DNA損傷修復：如果細胞處于G1期，P53蛋白通過P21蛋白抑制cdk活性，封閉細胞周期關卡,使細胞生長停止，并激活GADD45，加速DNA修復。 誘導細胞凋亡：如果細胞已經(jīng)處于S期，P53蛋白促進相關細胞凋亡蛋白基因（bax等）表達，啟動細胞凋亡。,4、P53的功能特點,在復制和轉錄水平上抑制細胞增殖 P53可被一些癌基因產(chǎn)物結合而失活 (如SV40大T抗原，腺病毒E1B蛋白，人乳頭瘤病毒E6蛋白) P53基因突變具有顯性失活的效應。突變后失去抑制腫瘤增殖作用,同時具有癌基因作用,三、腫瘤發(fā)生是多因素、多基因和多階段相互協(xié)調作用的癌變過程,多種遺傳缺陷：點突變、易位、基因重排、移碼突變、缺失突變和插入突變等 癌基因產(chǎn)物之間協(xié)同：核內癌基因產(chǎn)物與胞漿癌基因產(chǎn)物發(fā)生協(xié)調作用，如Myc與Ras。 癌基因與抑癌基因以及其它相關基因之間的協(xié)調,正常上皮,過渡增生上皮,早期腺瘤,中期腺瘤,晚期腺瘤,腺瘤,轉移癌,FAP、MCC 基因突變或缺失,DNA低甲基化,k-ras 基因突變,dcc 基因突變,p53 基因突變,nm 基因突變等,結腸直腸癌發(fā)生發(fā)展過程中多種基因改變,思 考 題 名詞解釋：癌基因、抑癌基因、病毒癌基因、細胞癌基因、原癌基因 試解釋癌基因與細胞信號傳導途徑的關系 試解釋病毒引起細胞癌變的可能機制 試述原癌基因激活的機制 為什么說P53是“基因衛(wèi)士”,