1、Whats the cancer?癌症癌症 多细胞器官性的疾病，这些器官的细胞生多细胞器官性的疾病，这些器官的细胞生长异常，失去调节，并常伴有异常分化，形成长异常，失去调节，并常伴有异常分化，形成瘤。瘤。在高等脊椎动物中及植物中都有发现。在高等脊椎动物中及植物中都有发现。主要内容主要内容n癌细胞的主要特征癌细胞的主要特征n癌基因癌基因n抑癌基因抑癌基因一、癌细胞的主要特征一、癌细胞的主要特征1.1.能无限增殖能无限增殖 2.2.接触抑制现象丧失接触抑制现象丧失3.3.癌细胞间粘着性减弱癌细胞间粘着性减弱normal cellscancerous cellsThe invasion of nor
2、mal tissue by a growing tumor(in red)4.4.具有迁移性具有迁移性5.5.对生长因子需要量降低对生长因子需要量降低What is the molecular basis for cancer biology?nactivating oncogenes and/or inactivating tumor suppressors.二、癌基因二、癌基因（oncogens）accelerator（一）癌基因（一）癌基因（Oncogens）nDefinition：n具有致癌能力或致癌潜能的基因具有致癌能力或致癌潜能的基因nDiscovery：n1976，Rous肉瘤病
3、毒中，分离出肉瘤病毒中，分离出src gene，这是人，这是人类第一次真正在基因水平上证实和肿瘤相关的基因。类第一次真正在基因水平上证实和肿瘤相关的基因。n病毒癌基因病毒癌基因（viral oncogene,v-onc）：）：病毒所携带的病毒所携带的致癌基因致癌基因n细胞癌基因细胞癌基因（cellular oncogene,c-onc）或）或原癌基因原癌基因（proto-oncogene）：）：细胞中与病毒癌基因同源的基因。细胞中与病毒癌基因同源的基因。n是一类广泛存在生物体中，高度保守的基因，是一类广泛存在生物体中，高度保守的基因，其产物具有调控细胞增生的重要功能，当其其产物具有调控细胞增生
4、的重要功能，当其受某些因素的影响，能发生突变（活化）成受某些因素的影响，能发生突变（活化）成为癌基因，导致细胞恶性转化。为癌基因，导致细胞恶性转化。(二二)细胞癌基因（细胞癌基因（cellular oncogene,c-onc）或）或原癌基因（原癌基因（proto-oncogene）n（1）广泛存在于生物体。是未激活的癌基因）广泛存在于生物体。是未激活的癌基因，是，是人或动物细胞中的一类固有的正常基因。人或动物细胞中的一类固有的正常基因。n（2）高度保守，功能相似。）高度保守，功能相似。n（3）产物有重要功能。促进正常细胞生长、增殖、）产物有重要功能。促进正常细胞生长、增殖、发育等。发育等。n
5、（4）正常成人组织中原癌基因的表达水平很低或）正常成人组织中原癌基因的表达水平很低或不表达不表达n（5）在致癌因素作用下，可转化为癌基因，引起）在致癌因素作用下，可转化为癌基因，引起细胞癌变。细胞癌变。原癌基因的特点原癌基因的特点Somatic mutation generates a transformed cell by converting a proto-oncogene to an oncogene.肿瘤细胞中原癌基因表达的特点肿瘤细胞中原癌基因表达的特点n某些原癌基因具有高水平的表达或过度表达某些原癌基因具有高水平的表达或过度表达n原癌基因的表达程度和次序发生紊乱原癌基因的表达程度
6、和次序发生紊乱effects of mutations in oncogenes原癌基因是原癌基因是显性的显性的 !Proto-oncogenes become oncogenes,how?（三）原癌基因激活的分子机制（三）原癌基因激活的分子机制1.Mutations in coding region2.Mutations regulatory region3.Chromosome rearrangement causing bothActivation of a proto-oncogene to an oncogenen点突变点突变nLTR插入插入n基因重排基因重排n缺失缺失n基因扩增基因
7、扩增Example:ras 第一个被证实由于第一个被证实由于点突变点突变而引发癌症的基因而引发癌症的基因（1982，Tabin C J and Reddy E P)。带有带有GTP的的Ras是活性的，而内在的是活性的，而内在的GTPase活性活性使使GTP 水解成水解成GDP，而结合，而结合GDP的的Ras则失活，则失活，GAP（GTP酶激活蛋白）以及酶激活蛋白）以及 SOS（鸟苷释放因（鸟苷释放因子）可调节子）可调节Ras 蛋白活性。蛋白活性。（1）点突变）点突变 癌基因激活的机制：癌基因激活的机制：点突变点突变 Ras 是是GTP结合蛋白，传导生长因子受体信号。结合蛋白，传导生长因子受体信
8、号。ras基因的点突变基因的点突变降低了降低了GTPase活性，活性，使其放大了使其放大了对生长因子的反应，对生长因子的反应，导致细胞过量生长。导致细胞过量生长。nras终产物是终产物是P21，是一种，是一种G蛋白蛋白nGAP能激活能激活P21的的GTPase活性活性，使，使P21-GTP降解成降解成P21-GDP。n正常细胞中，正常细胞中，P21几乎全部与几乎全部与GDP结合结合n点突变后点突变后，改变，改变P21的构象，的构象，使使GAP不能识别不能识别和激活和激活GTPase活性活性，使，使P21处于活性状态。处于活性状态。效应区 Cys 5 22 30 40 109 120 186 a
9、aN C GDP/GTP 结合区，突变可 十六烷酸 激活原癌基因 负责膜的附着图 19-16 Ras 蛋白的结构。(仿 B.Lewin:GENES,1997,Fig.35.20)12 59 61c-Ha-ras 正常细胞 GGC/Gly GCC/Ala CAG/Glu 膀胱癌 GTC/Val GCC/Ala CAG/Glu 肺 癌 GGC/Gly GCC/Ala CTG/LeuKi-ras 正常细胞 GGT/Gly GCA/Ala CAA/Glu 肺 癌 TGT/Cys GCA/Ala CAA/Glu 结肠癌 GGT/Gly GCA/Ala CAT/His N-ras 正常细胞 GGT/Gly
10、 GCT/Ala CAA/Glu 神经母细胞瘤 GGT/Gly GCT/Ala AAA/Lys 肺 癌 GGT/Gly GCT/Ala CGA/Arg 图 19-ras 基因的点突变和肿瘤nLTR是逆转录病毒基因组两端的长末端重复是逆转录病毒基因组两端的长末端重复序列。序列。nLTR结构中结构中含有强的启动子序列含有强的启动子序列。n当病毒基因组整合到人的基因组中时，若当病毒基因组整合到人的基因组中时，若LTR插入到原癌基因启动子区域或邻近处插入到原癌基因启动子区域或邻近处，可启动和促进基因转录，激活原癌基因的表可启动和促进基因转录，激活原癌基因的表达。达。（2）LTR插入插入（3）基因重排基
11、因重排（4）缺失）缺失n 很多原癌基因很多原癌基因5端存在负调控序列，一旦该端存在负调控序列，一旦该序列缺失或突变，则其抑制基因表达能力丧序列缺失或突变，则其抑制基因表达能力丧失。失。（5）基因扩增）基因扩增n基因拷贝数增加，导致基因表达水平提高。基因拷贝数增加，导致基因表达水平提高。（四）原癌基因编码信号传导中的组分（四）原癌基因编码信号传导中的组分n生长因子生长因子，如，如sis，n生长因子受体生长因子受体，如，如fms、erbB，n蛋白激酶及其它信号蛋白激酶及其它信号传导组分传导组分，如，如src、ras、raf，n转录因子转录因子，如，如myc、fos、jun。原癌基因原癌基因功能功能
12、相关肿瘤相关肿瘤sis生长因子生长因子Erwing网瘤网瘤erb-B受体酪氨酸激酶，受体酪氨酸激酶，EGF受体受体乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃癌、唾腺癌癌、唾腺癌rasG-蛋白蛋白肺癌、结肠癌、膀胱癌、直肺癌、结肠癌、膀胱癌、直肠癌肠癌src非受体酪氨酸激酶非受体酪氨酸激酶鲁斯氏肉瘤鲁斯氏肉瘤rafMAPKKK，丝氨酸，丝氨酸/苏氨酸激酶苏氨酸激酶腮腺肿瘤腮腺肿瘤vav信号传导连接蛋白信号传导连接蛋白白血病白血病myc转录因子转录因子Burkitt 淋巴瘤、肺癌、早幼淋巴瘤、肺癌、早幼粒白血病粒白血病myb转录因子转录因子结肠癌结肠癌fos转录因子转录因子骨肉瘤骨肉瘤三、抑
13、癌基因三、抑癌基因（Tumor-suppression genes）Brakesn指存在于正常细胞内的一大类可抑制细胞生指存在于正常细胞内的一大类可抑制细胞生长并具有潜在抑癌作用的基因，当这类基因长并具有潜在抑癌作用的基因，当这类基因发生突变、缺失或失活时，可引起细胞恶性发生突变、缺失或失活时，可引起细胞恶性转化而导致肿瘤的发生。转化而导致肿瘤的发生。n正常细胞内，抑制细胞生长，抑癌作用的基因正常细胞内，抑制细胞生长，抑癌作用的基因n在细胞生长中起在细胞生长中起负调控作用，抑制增殖，促进负调控作用，抑制增殖，促进分化、成熟和衰老分化、成熟和衰老。n此类基因突变、缺失或失活，引起细胞恶性转此类基
14、因突变、缺失或失活，引起细胞恶性转化，导致肿瘤化，导致肿瘤n大多数抑癌基因是大多数抑癌基因是隐性基因隐性基因（一）抑癌基因的特点（一）抑癌基因的特点effects of mutations in tumor-suppressor genes抑癌基因是抑癌基因是隐性的隐性的 !（二）抑癌基因的表达产物（二）抑癌基因的表达产物n转录因子转录因子np53,WT1n细胞周期因子细胞周期因子nRB,p16n信号通路因子信号通路因子nNF1(一种一种ras GTPase活化蛋白活化蛋白)n磷脂酶磷脂酶nPTENnmRNA合成调控因子合成调控因子nVHL1969年亨利年亨利.哈里斯和乔治哈里斯和乔治.克莱因
15、克莱因n杂交细胞由正常细胞得到某个特定基因杂交细胞由正常细胞得到某个特定基因n杂交细胞核型不稳定杂交细胞核型不稳定传代过程中传代过程中染色体染色体丢失丢失n丢失该基因所在染色体丢失该基因所在染色体恶性表型恢复恶性表型恢复 实验结果说明实验结果说明在正常细胞染色体上存在有抑制在正常细胞染色体上存在有抑制细胞恶性表型或阻止肿瘤形成作用的基因细胞恶性表型或阻止肿瘤形成作用的基因The first identified tumor-suppressor genesExample 1：RB基因的发现基因的发现n第一个被鉴定和克隆的抑癌基因第一个被鉴定和克隆的抑癌基因n儿童儿童视网膜母细胞瘤视网膜母细胞瘤
16、（retinoblastoma）中发）中发现的现的n这类肿瘤中的这类肿瘤中的40具家族性，有遗传倾向具家族性，有遗传倾向n第第13 染色体染色体q14带缺失，带缺失，RB 基因位于这个区域基因位于这个区域n全长：全长：200 kbn定位：定位：13q14.1n外显子：外显子：27 个个 内含子：内含子：26 个个n编码产物：编码产物：928 个氨基酸个氨基酸 n蛋白分子量：蛋白分子量：110 kD人人13 染色体染色体14q 带带中中两个拷贝的两个拷贝的RB基基因因丢失后，可导致丢失后，可导致视网膜母细胞瘤视网膜母细胞瘤。What is the functions of RB?RB contr
17、olling cell cycle控制细胞周期。控制细胞周期。控制控制G1 SRbRb基因基因P110P110蛋白蛋白去磷酸化形式去磷酸化形式磷酸化形式磷酸化形式促进细促进细胞分裂胞分裂抑制细抑制细胞分裂胞分裂在在G1期期：RB与与E2F结合，结合，抑制抑制E2F的活性。的活性。E2F是一种转录因子是一种转录因子 它激活的靶基因的产物它激活的靶基因的产物为为S 期所必需的。期所必需的。在在G1/S期期:RB被被周期蛋周期蛋白白/CDK2复合物复合物磷酸化，磷酸化，释放释放E2F E2F被激活，引发基因表被激活，引发基因表达达(DNA pol,histone etc.)细胞从细胞从G1进入进入S
18、 RB controlling cell cycle非磷酸化的非磷酸化的RB阻断细胞周期阻断细胞周期n正常细胞正常细胞：通过：通过RB 被磷被磷酸化来解除对细胞增殖的酸化来解除对细胞增殖的抑制抑制n肿瘤抗原（如肿瘤抗原（如SV40 T抗原）抗原）与与RB结合，使结合，使RB不能与不能与E2F结合，细胞周期可以自结合，细胞周期可以自由地进入由地进入S 期期Molecule of the year 1993Example 2：n全长：全长：20Kbn定位：定位：17p13.1n外显子：外显子：11个个n编码氨基酸：编码氨基酸：393个个n分子量：分子量：53 kDn高度保守区：高度保守区：5 个个
19、n53 kD proteinnSingle allele mutation:Li-Fraumeni syndromen一种一种重重要的要的肿瘤肿瘤抑抑制因制因子子The amino acid residues most frequently mutated in p53 from human tumorsWhat is the functions of p53?野生型的野生型的p53限制细胞生长限制细胞生长缺乏缺乏p53，细胞生长失去限制细胞生长失去限制突变的突变的p53亚基亚基，阻止蛋白功能阻止蛋白功能细胞生长失去限制细胞生长失去限制What is the pathway?阻断细胞周期，阻断
20、细胞周期，使其停留在使其停留在G1期期维持基因组维持基因组稳定性稳定性细胞凋亡细胞凋亡一种转录因子一种转录因子一种修复蛋白一种修复蛋白nP53作为一种转录因子可激活多种途径：作为一种转录因子可激活多种途径：n（1）最主要的途径是通过阻断细胞周期使其）最主要的途径是通过阻断细胞周期使其停留在停留在G1期，期，P53激活激活P21，P21是一种细胞是一种细胞周期抑制因子，能阻止细胞通过周期抑制因子，能阻止细胞通过G1期。期。n（2）P53能激活能激活GADD45，它能识别维持基，它能识别维持基因组稳定性的途径。因组稳定性的途径。n（3）可引起细胞凋亡。）可引起细胞凋亡。细胞细胞DNA损伤损伤P53
21、G1期停滞期停滞突变突变P53无无G1期停滞期停滞复制受损复制受损DNA变异变异细胞死亡细胞死亡恶化恶化细胞凋亡细胞凋亡修复修复S 期期n正常情况下，正常情况下，P53蛋白很不稳定，在细胞中水蛋白很不稳定，在细胞中水平非常低，但当细胞感觉到平非常低，但当细胞感觉到DNA损伤时，就会损伤时，就会放慢放慢P53的降解，的降解，P53水平增加并起保护措施。水平增加并起保护措施。n(1)当较高水平的当较高水平的P53存在时存在时,阻断细胞周期阻断细胞周期,使其使其停在停在G1期时期时,对对DNA进行修复进行修复.n(2)如果这种损伤太严重如果这种损伤太严重,以至无法修复时以至无法修复时,P53就就会起
22、始细胞周期凋亡途径会起始细胞周期凋亡途径,将细胞剔除将细胞剔除,将受损将受损的的DNA永久的从生物体消除掉永久的从生物体消除掉.A model for the function of p53p53 function at G0/G1 or G1/SP53激活激活P21P21抑制抑制CDK2活性活性RB不被磷酸化不被磷酸化RB与与E2F结合结合细胞停在细胞停在G1期期P21抑制抑制cyclinD活性活性，使细胞停在，使细胞停在G0期期Regulation of p53 activitynMdm2(p53拮抗蛋白质拮抗蛋白质)可以拮可以拮抗抗p53的活性，的活性，n进化保守基因，具有转录因子进化保
23、守基因，具有转录因子功能功能n基因产物与基因产物与P53结合结合,解除解除G1期阻滞，进入细胞周期期阻滞，进入细胞周期np19 拮抗拮抗Mdm2 活性，活性，增强增强p53的稳定性的稳定性ARFWhat to do?nEnvironmentnBe carefulnBad habitnQuitnInheritancenGene therapy总总 结结n名词解释名词解释（）：原癌基因原癌基因（proto-oncogene）、抑癌基因抑癌基因（Tumor-suppression genes）n癌细胞的主要特征癌细胞的主要特征n原癌基因激活的分子机制原癌基因激活的分子机制（）n原癌基因编码信号传导中的组分原癌基因编码信号传导中的组分n抑癌基因的特点抑癌基因的特点（）n抑癌基因的产物抑癌基因的产物n简述简述Rb控制细胞周期机制控制细胞周期机制（）n简述简述p53的功能和作用途径的功能和作用途径（）n目前发现体内有哪些途径可以将proto-oncogenes转变为oncogenes？举例说明。(北京协和医学院 分子生物学考试试题)
