Transcript 8癌基因和抑癌基因
癌基因和抑癌基因 第一节 癌基因和抑癌基因 癌基因(oncogene, onc)： 是一类普遍存 在于正常细胞内调控细胞增殖和分化的基 因，当它受到物理、化学或病毒等生物因 素的作用被“活化”而失控时，才会导致 正常细胞恶性转化。 病毒癌基因 细胞癌基因 （一）病毒癌基因 病毒癌基因（Virus Oncogene， v-onc）：存 在于病毒基因组中的致恶性转化基因。 是病毒从宿主细胞DNA中获得的特定细胞DNA序 列，以不同方式融合进病毒结构基因组中。 1、逆转录病毒 逆转录病毒是RNA病毒，含编码依赖RNA的 DNA聚合酶（逆转录酶）基因。 3个结构基因(5’-gag--pol--env--3’) : gag--- 核心蛋白 pol---反转录酶 env---病毒外壳蛋白 长末端重复序列（long terminal repeats, LTR）:含启动子、增强子和polyA添加信号 逆转录病毒 逆转录病毒 前病毒：整合到细胞 DNA中，两端带有LTR 的DNA中间体。 前病毒→表达→组装 成新病毒颗粒→细胞 表面出芽 急性转化性反转录病毒 Acute Transforming Retrovirus 感染特点：潜伏期短 不能独立感染，需要辅助病毒 具有体外恶性转化相应靶细胞能力 结构特点：结构基因常常有不同类型缺损，是 复制缺陷性非感染性病毒，获得了特定序列， 即外加基因（癌基因）取代了基因组的一部分。 通常只含一种癌基因。 非急性转化性反转录病毒 Non-acute transforming retrovirus 感染特点：需要经过较长的潜伏期才能致病。 独立感染，无需辅助病毒。 结构特点：完整，无插入的外加基因。不包含癌 基因，在体外不能恶性转化相应靶细胞。 致癌相关基因：300--1200 bp LTR（含启动子增 强子等调节信号）。LTR可能启动插入位点下游 的基因（如原癌基因活化）。 病毒癌基因来源 从宿主细胞DNA中俘获的特定DNA序列：感染宿 主细胞，俘获宿主src。 ALV(无V-src) → ASV(含V-src) V-src虽然来自真核细胞，但没有内含子。 2．DNA肿瘤病毒 研究证据： 流行病学研究 某些病毒与人基因某些序列同源 某些蛋白同源（尤其癌基因蛋白产物） 引起细胞恶性转化的可能： 整合后引起细胞癌基因紊乱 表达癌基因样蛋白 病毒蛋白与特定细胞癌基因蛋白之间互相作用 (二) 细胞癌基因 细胞癌基因（Cellular Oncogene，c-onc）： 病毒癌基因在正常细胞中的同源序列。是一类 编码关键性调控蛋白的正常细胞基因，在细胞 生存、生长、发育、分化中有重要功能。 原癌基因 原癌基因(proto-onc)：细胞癌基因在正常细 胞以非激活形式存在，称为原癌基因。 在正常细胞表达水平低，也不会引起细胞恶 性转化。 结构特点：具有真核细胞结构基因的一般特 性，即内含子和外显子。不同种生物其原癌 基因内含子有较大差异，而外显子序列保守。 (三)病毒癌基因与细胞癌基因的差别 病毒癌基因通常丢失两端的某些序列。 病毒癌基因没有内含子，细胞癌基因通常含有 内含子和插入序列。 病毒癌基因常会出现碱基取代或碱基缺失等 突变，而细胞癌基因则较少。 (四)原癌基因的分类 根据其蛋白产物的功能分类： src癌基因家族 ras癌基因家族 sis癌基因家族 erb癌基因家族 myc及其它核内癌基因家族 1、src癌基因家族 大都具有酪氨酸蛋白激酶（Tyrosine protein kinase）活性。 src, fos, fps,fgr, yes, ros, abl等 2、ras癌基因家族 ras癌基因家族编码21kD 的GTP结合蛋白， 即P21。 H-ras来自大鼠肉瘤病毒Harvey株 K-ras来自大鼠肉瘤病毒Kirsten株 N-ras来自神经母细胞瘤(neuroblastoma) 3、sis癌基因家族 sis癌基因编码生长因子样活性物质。 其表达产物第99--207氨基酸序列与血小板 源生长因子（PDGF）B链同源。 4、erb癌基因家族 erb癌基因家族 编码细胞骨架蛋白类。 包括erb-A, fms, mas, trk等基因。 5、myc及其它核内癌基因家族 myc(c-myc, n-myc, 等等)癌基因家族编码的蛋 白质在细胞核内，属于 DNA结合蛋白。 C-fos族: Fos-Jun异二聚体，与DNA结合 C-jun族: Jun-Jun同二聚体 Jun-fos异二聚体 Myb族：myb, myb-ets复合物 二．抑癌基因 tumor suppressor gene 概念：存在于正常细胞内的一大类可抑制细胞 生长并有潜在抑制细胞癌变作用的基因。 抑癌基因的确定依据 在某特定恶性肿瘤的相应正常组织中有正常表达。 在该恶性肿瘤细胞中发生变异或缺失，如点突变、DNA 片段缺失等。 将此基因导入该恶性肿瘤细胞中能部分或完全抑制其 恶性表型。 抑癌基因 Rb P53 …… 第二节 癌基因与抑癌基因在细胞增殖调控 中的作用 一．癌基因表达产物在细胞增殖 信号转导中的作用 表达生长因子样活性物质 表达生长因子受体 低分子量G蛋白 细胞浆内蛋白激酶 细胞浆调节蛋白 核内转录因子 1、表达生长因子样活性物质 sis基因：表达产物与血小板源性生长因 子（PDGF）B链具有同源结构。 int-2,hst：表达产物与成纤维细胞生长 因子（FGF）具有同源结构。 2、表达生长因子受体 具酪氨酸蛋白激酶活性的跨膜生长因子受体： C-erb-B：表皮生长因子（EGF）受体，缺少 胞外结构域（掐头） C-fms：集落刺激因子（CSF－1）受体 bit：PDGF受体 ros：胰岛素受体 可溶性酪氨酸激酶受体：met、 trk 非蛋白激酶受体：erb-A： 甲状腺素或类固醇 激素受体；mas: 血管紧张素受体 3.表达细胞内传导通路蛋白 低分子量G蛋白 H-ras、K-ras、N-ras等基因表达低分子量G 蛋白 参与细胞增殖信号的细胞内转导过程。 胞内蛋白激酶 与膜结合的蛋白酪氨酸激酶：abl、src家族 胞浆丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶：cot、mos、 pin-1、raf 胞浆调节蛋白 crk 4.核内转录因子 反式作用因子：能与DNA特异结合并调节其转录 的蛋白质因子。 特点：首先接受信息，被诱导合成，又进一步调 节其它基因转录和表达。转录mRNA半衰期短， 其蛋白产物半衰期也短 Fos-Jun(AP-1)→ TRE(T reaction element) CREB-Jun → CRE C-myc(碱性氨基酸)→ 单双链DNA Rel(NF-Κb相关蛋白) 二．癌基因和抑癌基因在细胞周 期调控中的作用 细胞周期及其调控机制 1、细胞周期 细胞周期分两个阶段： 有丝分裂期：前期、中期、后期、末期 有丝分裂间期：G0、G1、S 、G2 G0：G1期细胞进入休止状态。暂时的或永久的—终 末分化神经细胞 G1：RNA和蛋白质合成，细胞增大，为DNA合成作准 备，G1 checkpoint。 S：DNA复制 G2: 细胞继续增大，合成新蛋白质，G2 checkpoint. 2．细胞周期相关蛋白 周期蛋白（cyclin）：有一类特殊蛋白质合成 与降解与细胞周期同步，称为周期蛋白。有AH 8种。 能组成周期蛋白依赖性激酶的调节亚单位，其 二级结构有相似于“周期蛋白框”的一致性共 有序列的一类蛋白质。 周期蛋白框：含有约100氨基酸区域，包含 α1-5共5个螺旋，是介导周期蛋白与其激酶催 化亚基cdc2结合的关键部位。 周期蛋白依赖性激酶 cyclin-depende protein kinases, CDKs 概念：必需与周期蛋白结合才具有活性， 能催化特异蛋白底物的Ser/Thr磷酸 化 。 周期蛋白依赖性激酶抑制物 Cyclin-dependent inhibitor protein, CDKI P21家族（P21、P27、Dacapo）：抑制所有CDK P16家族(P16、P15、P18、P19、PHO81)：抑制 cyclin D－CDK P40、FAR1、Rum1 周期蛋白-CDK-CDKI系统与肿瘤的关系 Cyclin、CDK过度表达：细胞周期调控异常， 减数分裂失控，导致肿瘤 CDKI：抑制细胞增殖，在防止细胞转化和恶变 中起关键作用。 CDKI多是抑癌基因产物。 原发性肿瘤多有p16或/和p15基因缺失和突 变。 抑癌基因p53基因 染色体定位：17p13.1 基因结构：长约20 kb，11个外显子，转录 产物2.5 kb。第1个外显子不编码，2，4， 5，7，8编码5 个保守结构域。 蛋白产物：长度 393个氨基酸，分子量53 kD。 p53基因的功能 与 DNA 结 合 ， 在 G1 期 检 查 DNA 损 伤 点 ， 监 视基因组完整性 a.抑制cyclin A表达 b.阻碍DNA聚合酶与DNA复制起始复合 物结合 c.其氨基末端区有转录激活作用，激 活某些抑制细胞分裂的基因表达 p53基因的功能 细胞未受损伤时，p53与mdm2结合，运送到 细胞浆，泛素化而降解。 细胞受损伤时，p53被磷酸化，与mdm2解 离，激活某些抑制细胞分裂的基因转录。 Rb基因（视网膜母细胞瘤易感基因） 染色体定位：13q14 基因结构：≥200 kb，27个外显子，转录产物 4.7 kb 蛋白产物：长度 928个氨基酸 分子量：105 kD (P105-RB) 部位：核内 功能：在G0 ，G1 期与E2F结合，抑制E2F的转录 活性，抑制多种原癌基因表达，控制细胞周期 信息系统。去磷酸化形式是其活性形式。 第三节 癌基因和抑癌基因与肿瘤发生 一．癌基因恶性激活的机制 原癌基因突变 原癌基因获得外源启动子而激活 基因扩增 基因重排或易位使原癌基因激活 基因偶联 基因抑制消除 1、基因突变 原癌基因受到外界物理、化学或生物的因素作 用后发生突变而激活。 细胞关键调控蛋白的基因突变： 正常细胞 H－ras： GG35C，Gly 肿瘤细胞 H－ras： GT35C，Val 点突变后具有致转化能力。 2．原癌基因获得外源性启动子而激活 逆转录病毒中的LTR中有启动子和增强子 等转录调控序列，整合入细胞基因组中后， 可能恰好位于细胞原癌基因的上游，导致 原癌基因激活。 Leder小组实验 乳腺肿瘤病毒（MMTV）的LTR＋不同长 度5’-端序列的小鼠C-myc 3．基因扩增（拷贝数增加） 在原染色体上复制成多个拷贝，导致原癌 基因表达过量的蛋白。 如在人类急性粒细胞性白血病的HL60细胞 株中证实有c-myc基因的大量扩增。 4．基因重排或易位使原癌基因激活 基因易位可以使原来无活性的原癌基因转移到 某些强的启动子附近而被激活。 8q24(c-myc)异位到14q32免疫球蛋白附近： 免疫球蛋白的重链基因区有强增强子，促进 C-myc表达 人慢性粒细胞性白血病：费城染色体（平衡移 位） 9q34 C-abl 基因 22q11 C基因 5．基因偶联 基因偶联：某些原癌基因在特定条件下， 因其它原癌基因的首先激活而序贯活化。 使细胞永生的癌基因，产物位于细胞核 （C-myc等） 使细胞增殖的癌基因，产物位于细胞质（C －ras，C-sis等） 6．基因抑制消除 DNA上具有控制基因表达的特殊片段，如Cmyc基因的第1外显子不编码，可能有抑制 C-myc转录的作用。如果病毒感染引起第1 外显子丢失，则C-myc逃脱正常的抑制而激 活。 DNA分子的甲基化增加双螺旋稳定性，抑制 转录。某些化学致癌物抑制甲基转移酶使 原癌基因甲基化程度降低而激活。 二．癌基因激活与肿瘤发生 启动阶段：在启动因子作用下，细胞DNA多已发 生改变，但细胞表型正常。 促癌阶段：由表型正常但DNA已发生改变的癌前 细胞转变成癌细胞的阶段。在启动因子和促癌 因子协同作用下，细胞表型发生改变，表现出 癌细胞的多种恶性表型。 演进阶段：细胞恶变的巩固阶段或终末阶段， 已发生恶变细胞中的少数细胞能自主分裂增值。 三.抑癌基因失活与肿瘤发生 功能 诱导终末分化；诱导细胞程序性死亡；维持基 因稳定；调节细胞生长(负性细胞信息传导）； 改变DNA甲基化酶活性;调节组织相容性抗原;调 节血管生成。 抑癌基因失活与肿瘤发生的关系 可能机理：基因缺失、基因突变、过度磷酸化、 与病毒癌蛋白结合 1、Rb Rb一对等位基因均缺失或失活，才会发病。 基因的作用方式是隐性。 Rb基因的异常主要表现为基因缺失和基因突 变，集中于外显子13-17上。 2、p53：多种肿瘤易感基因 p53基因完全丢失 p53基因突变：一对p53等位基因均失活； 一个p53失活，使另一野生p53失去抑癌作用， 甚至与ras协同。 约50%的人类肿瘤与p53基因变化有关，突变位 点多集中在第5-8外显子。 四 个 突 变 热 点 ： 密 码 子 132-143 、 174-179 、 136-148、272-281 3、抑癌基因蛋白与DNA病毒转化 蛋白形成稳定的复合物 Rb－SV40T抗原，腺病毒E1A蛋白，人乳头瘤 病毒E7蛋白 P53－SV40T抗原，腺病毒E1B蛋白，人乳头 瘤病毒E6蛋白 使T抗原（病毒蛋白）失去促病毒DNA复制的 活性 使Rb、P53失去负调节DNA复制的功能 4、p16基因 p16基因异常以纯合缺失为主，肿瘤细胞 中达80%，实体瘤中达70%。 细胞周期检测点功能减弱，导致突变基因 积累。 要点提示 概念：癌基因，细胞癌基因，病毒癌基因，原 癌基因，抑癌基因 细胞原癌基因恶性激活的机制。