1、肿瘤分子生物学肿瘤分子生物学内内 容容1.肿瘤的定义2.基因突变3.肿瘤相关基因4.肿瘤发展相关过程或事件5.肿瘤侵袭和转移6.肿瘤的基因诊断7.常用抗癌药作用机制8.肿瘤的多药耐药现象9.肿瘤发生发展的多样性人类历史是自身进化和征服自然的过程人类历史是自身进化和征服自然的过程 肿肿 瘤瘤 的的 定定 义义肿瘤是人体组织细胞在内外各种有害的因素长期作肿瘤是人体组织细胞在内外各种有害的因素长期作用下用下,发生基因突变，表达紊乱，调节失控，产生发生基因突变，表达紊乱，调节失控，产生过度增过度增生生及及异常分化异常分化所形成的新生物或赘生物所形成的新生物或赘生物,临床上常以肿块临床上常以肿块形式出现
2、。这种新生物并非机体所需要形式出现。这种新生物并非机体所需要,不按正常规律生不按正常规律生长或不可遏止的生长长或不可遏止的生长,已丧失正常组织细胞功能已丧失正常组织细胞功能,并可破坏并可破坏原来器官组织结构原来器官组织结构,进而危及生命。进而危及生命。肿瘤是以细胞异常分化和连续无休止生长为特征的一类疾病。人体肿瘤的种类繁多，各种脏器均可以发生肿瘤。根据肿瘤细胞形态的特征和肿瘤对人体器官结构与功能的影响不同，或者说从对人体的危害程度上来看，肿瘤分为良性和恶性两种类型。这两种类型肿瘤的治疗和预后完全不同，所以区别是属于哪种类型，对于正确地诊断和治疗具有重要的意义。良性肿瘤的共同特征良性肿瘤的共同特
3、征1.细胞被周围正常组织所局限，常有纤维结缔细胞被周围正常组织所局限，常有纤维结缔组织包围；组织包围；2.生长缓慢呈膨胀性，对周围组织不具侵袭破生长缓慢呈膨胀性，对周围组织不具侵袭破坏性；坏性；3.不发生远处转移。不发生远处转移。Benign tumors arise with great frequency but pose little risk because they are localized and small恶性肿瘤的共同特征恶性肿瘤的共同特征1.细胞呈浸润性生长，周围无结缔组织包膜；细胞呈浸润性生长，周围无结缔组织包膜；2.生长速度快，侵袭和破坏周围正常组织；生长速度快，侵袭和
4、破坏周围正常组织；3.向远处转移和播散，形成继发性肿瘤。向远处转移和播散，形成继发性肿瘤。Malignant tumors generally invade surrounding tissue and spread throughout the body良性肿瘤良性肿瘤 恶性肿瘤恶性肿瘤成长特性成长特性 生长方式生长方式 往往膨胀性或外生性生长往往膨胀性或外生性生长 多为侵袭性生长多为侵袭性生长 生长速度生长速度 通常缓慢生长通常缓慢生长 生长较快，常无止境生长较快，常无止境 边界与包膜边界与包膜 边界清晰，常有包膜边界清晰，常有包膜 边界不清，常无包膜边界不清，常无包膜 质地与色泽质地与色
5、泽 质地与色泽接近正常组织质地与色泽接近正常组织 通常与正常组织差别较大通常与正常组织差别较大 侵袭性侵袭性 一般不侵袭一般不侵袭,少数局部侵袭少数局部侵袭 一般者有侵袭与蔓延现象一般者有侵袭与蔓延现象 转移性转移性 不转移不转移 一般多有转移一般多有转移 复发复发 完整切除，一般不复发完整切除，一般不复发 治疗不及时，常易复发治疗不及时，常易复发 组织学特点组织学特点 分化与异型性分化与异型性 分化良好，无明显异型性分化良好，无明显异型性 分化不良，常有异型性分化不良，常有异型性 排列与极性排列与极性 排列规则，极性保持良好排列规则，极性保持良好 极性紊乱，排列不规则极性紊乱，排列不规则 细
6、胞数量细胞数量 稀散，较少稀散，较少 丰富而致密丰富而致密 核膜核膜 通常较薄通常较薄 通常较厚通常较厚 染色质染色质 细腻，较少细腻，较少 通常深染，增多通常深染，增多 核仁核仁 不增多，不变大不增多，不变大 粗大，数量增多粗大，数量增多 核分裂相核分裂相 不易见到不易见到 核分裂增多，或不典型核分裂核分裂增多，或不典型核分裂 良性肿瘤与恶性肿瘤的比较良性肿瘤与恶性肿瘤的比较 转化的细胞或 肿瘤细胞株 无临界点，永生化无临界点，永生化无帖壁依赖性无帖壁依赖性无生长因子依赖性无生长因子依赖性无接触抑制无接触抑制有致癌性有致癌性人胃癌细胞MGC7901H22小鼠肝癌细胞白血病细胞白血病细胞插入绿
7、色荧光蛋白的小鼠黑色素瘤细胞接种H22肝癌细胞的小鼠“The Hallmarks of Cancer”1.无限的自我复制能力无限的自我复制能力2.自我分泌促进恶性生长自我分泌促进恶性生长3.逃避凋亡机制逃避凋亡机制4.失去生长反馈调节能力失去生长反馈调节能力 5.组织侵润和转移能力组织侵润和转移能力 6.持续的血管再生持续的血管再生Hanahan D,Weinberg RA.Department of Biochemistry,Hormone Research Institute,University of California at San Francisco,94143,USA.Molec
8、ular Biology of CancerHanahan D,Weinberg RA.2000，Cell。Department of Biochemistry,Hormone Research Institute,University of California at San Francisco,94143,USA.Cancer is diease of the genes 基因突变是指基因组中核酸基因突变是指基因组中核酸分子碱基排列顺序的变异及其所分子碱基排列顺序的变异及其所引起的生物表型变化。引起的生物表型变化。一、基因突变的概念一、基因突变的概念表型表型（Phenotype），也叫表现
9、型，是指生物体个别或少数性状以至全部性状的表现。对于一个生物而言，表示它某一特定的物理外观或成分。如植物的高度、人的血型、蛾的颜色，都是表型的例子。二、基因突变的分类二、基因突变的分类 1、按基因突变因素分类、按基因突变因素分类 基因突变基因突变 自发突变自发突变(spontaneous mutation)诱发突变诱发突变(induced mutation)2、按基因突变发生的细胞分类、按基因突变发生的细胞分类 生殖细胞突变生殖细胞突变 体细胞突变体细胞突变 突变突变 3、按碱基序列变异情况分类、按碱基序列变异情况分类（1）点突变：转换、颠换）点突变：转换、颠换（2）缺失突变）缺失突变（3）插
10、入突变）插入突变（4）倒位突变）倒位突变（5）动态突变）动态突变三、基因突变的分子机制三、基因突变的分子机制（一）诱变因素（一）诱变因素 能引起基因突变的理化因素或能引起基因突变的理化因素或物质称为突变剂（物质称为突变剂（mutagen）或诱）或诱变剂。变剂。1、化学的：、化学的：（1）碱基和核苷酸类似物。如）碱基和核苷酸类似物。如5-氟尿嘧啶、氟尿嘧啶、6-巯基嘌呤等。巯基嘌呤等。（2）烷化剂。如氮芥、环磷酰胺。）烷化剂。如氮芥、环磷酰胺。（3）抗生素类。如放线菌素）抗生素类。如放线菌素D、丝裂霉素、丝裂霉素、博来霉素等。博来霉素等。（4）染色剂。如）染色剂。如吖吖啶黄、二氨基吖啶黄等。啶黄
11、、二氨基吖啶黄等。（5）亚硝酸盐）亚硝酸盐诱变因素诱变因素 2、物理的：主要是电离辐射和紫外线照射。、物理的：主要是电离辐射和紫外线照射。（1）紫外线）紫外线（2）X线线（3）、等等放射线放射线 3、生物的：、生物的：（1）病毒）病毒（2）细菌毒素）细菌毒素（3）真菌毒素）真菌毒素（二）突变剂的作用机制（二）突变剂的作用机制 1、碱基和核苷酸类似物诱发突、碱基和核苷酸类似物诱发突变变 5-尿嘧啶（尿嘧啶（5-FU）NHNH=OOFNHN=OOFOOHP P P-CH2NNSHNHNNNSHNNOP P P-CH2OH6-巯基嘌呤（巯基嘌呤（6-MP）5-溴尿嘧啶（溴尿嘧啶（5-BrU）NHNH
12、=OOBrNHN=OOBrOOHP P P-CH2 A 5-BrUA T5-BrU G5-BrU AG C复制复制复制复制 胞嘧啶核苷酸脱氨转变为尿胞嘧啶核苷酸脱氨转变为尿嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸+NH3+H2O亚硝酸盐亚硝酸盐2、改变、改变DNA的化学结构的化学结构（1）亚硝酸盐诱发突变）亚硝酸盐诱发突变ONNRNH2ONHNROCH3CH3 5-甲基胞嘧啶核苷酸脱氨转变甲基胞嘧啶核苷酸脱氨转变为胸腺嘧啶核苷酸为胸腺嘧啶核苷酸+NH3+H2O亚硝酸盐亚硝酸盐ONNRNH2ONHNRO 腺嘌呤核苷酸脱氨转变为次腺嘌呤核苷酸脱氨转变为次黄嘌呤核苷酸黄嘌呤核苷酸NH2NNRNNOH亚硝酸盐亚硝酸盐+N
13、H3+H2ONNRNNOH 鸟嘌呤核苷酸脱氨转变为黄鸟嘌呤核苷酸脱氨转变为黄嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸H2NNNRNNOH亚硝酸盐亚硝酸盐+NH3+H2ONNRNNHO（2）烷化剂诱发突变）烷化剂诱发突变OHH2NNNRNNOHH2NNNRNN烷化剂烷化剂烷基烷基R7-烷基烷基G3、结合到、结合到DNA分子上诱发突变分子上诱发突变 吖啶类（原黄素、吖黄素、吖啶类（原黄素、吖黄素、吖黄）染色剂诱发突变吖黄）染色剂诱发突变吖啶类物可嵌入吖啶类物可嵌入DNA分子分子两条链配对的碱基之间两条链配对的碱基之间染色体不染色体不等交换等交换 插入或缺插入或缺失突变失突变4、紫外线及其它射线引起的、紫外线及其它射线
14、引起的DNA分子变化分子变化（1）紫外线对）紫外线对DNA的作用的作用 嘧啶二聚体的形成嘧啶二聚体的形成T TT TT T紫外线紫外线光复活酶光复活酶(可见光可见光)OOCH3RR紫外线紫外线光复活酶光复活酶NHNOOCH3NHNOOCH3NHNOOCH3NHNRR嘧啶二聚体的形成嘧啶二聚体的形成胞嘧啶脱氨作用胞嘧啶脱氨作用ONNR+NH3紫外线紫外线+H2ONH2ONHNRO（2）X、等等射线对射线对DNA的作用的作用 使使DNA分子两条链的分子两条链的A-T、C-G之间氢键断裂；之间氢键断裂；使使DNA分子的碱基与糖基分子的碱基与糖基之间的糖苷键断裂；之间的糖苷键断裂；形成嘧啶二聚体。形成
15、嘧啶二聚体。三、基因突变的遗传效应及后果三、基因突变的遗传效应及后果（一）基因突变的遗传效应（一）基因突变的遗传效应 1、遗传密码的改变、遗传密码的改变 错义突变错义突变 无义突变无义突变 同义突变同义突变 移码突变移码突变（1）错义突变（）错义突变（missense mutation)在基因的编码序列中，由于碱基的替换，在基因的编码序列中，由于碱基的替换，使编码某一氨基酸的密码子变为编码另一氨使编码某一氨基酸的密码子变为编码另一氨基酸的密码子，这种突变称为错义突变。基酸的密码子，这种突变称为错义突变。（2）无义突变（）无义突变（nonsense mutation)在基因的编码序列中，由于碱基
16、的替换，使在基因的编码序列中，由于碱基的替换，使某个氨基酸密码转变为终止密码，致使肽链合成某个氨基酸密码转变为终止密码，致使肽链合成提前终止，肽链缩短，这种突变称为无义突变。提前终止，肽链缩短，这种突变称为无义突变。（3）同义突变（）同义突变（synonymous mutation)同义突变是指基因的编码序列中碱基替同义突变是指基因的编码序列中碱基替换不改变遗传密码含义，因此其表达产物多换不改变遗传密码含义，因此其表达产物多肽链的氨基酸排列顺序不发生变化。肽链的氨基酸排列顺序不发生变化。（4）移码突变（）移码突变（frame-shifting mutation):在基因的编码序列中在基因的编码
17、序列中,插入或缺失一个或数插入或缺失一个或数个个(非非3的整倍数的整倍数)碱基碱基,均可造成突变位点后的均可造成突变位点后的遗传密码阅读框架发生改变遗传密码阅读框架发生改变,不能编码出原来不能编码出原来多肽链的氨基酸排列顺序。这种突变称为移码多肽链的氨基酸排列顺序。这种突变称为移码突变。突变。2、mRNA剪接位点的改变剪接位点的改变 基因突变可引起基因突变可引起mRNA的剪接位点的剪接位点发生改变，有两种情况：发生改变，有两种情况：原有剪接位点消失；原有剪接位点消失；产生新的剪接位点。产生新的剪接位点。这两种情况均可导致这两种情况均可导致mRNA的错误的错误剪接，形成异常的剪接，形成异常的mR
18、NA,产生异常的表产生异常的表达产物，如多肽链的延长、变短等。达产物，如多肽链的延长、变短等。（1）一个或几个氨基酸的替换；）一个或几个氨基酸的替换；（2）移码突变引起的多肽链氨基酸顺序的改变）移码突变引起的多肽链氨基酸顺序的改变;（3）多肽链延长（多肽链增加了一个或数个氨）多肽链延长（多肽链增加了一个或数个氨基酸残基）；基酸残基）；（4）多肽链变短（多肽链缺失一个或数个氨基）多肽链变短（多肽链缺失一个或数个氨基酸残基）。酸残基）。3、蛋白质分子结构的改变、蛋白质分子结构的改变 4、蛋白质合成速率的改变、蛋白质合成速率的改变:如果如果突变发生在基因表达调控序列或翻突变发生在基因表达调控序列或翻
19、译调控序列内译调控序列内,可引起蛋白质合成速可引起蛋白质合成速率发生变化率发生变化.2、基因突变与遗传病、基因突变与遗传病3、基因突变与、基因突变与细胞癌变细胞癌变4、其它、其它（1）衰老与基因突变）衰老与基因突变（2）心血管疾病与基因突变）心血管疾病与基因突变（3）糖尿病与基因突变）糖尿病与基因突变（4）线粒体基因突变与疾病）线粒体基因突变与疾病（二）基因突变的后果（二）基因突变的后果 1、基因突变与生物进化、基因突变与生物进化肿瘤相关基因肿瘤相关基因 癌基因癌基因 肿瘤抑制基因（抑癌基因）肿瘤抑制基因（抑癌基因）肿瘤转移基因肿瘤转移基因 肿瘤转移相关基因肿瘤转移相关基因 肿瘤转移抑制基因肿
20、瘤转移抑制基因 肿瘤多药耐药基因肿瘤多药耐药基因癌基因和抑癌基因癌基因和抑癌基因正常细胞转化为恶性肿瘤（正常细胞转化为恶性肿瘤（tumor）细胞是一个复杂而漫）细胞是一个复杂而漫长的过程。从分子生物学角度来看，这是细胞分子生物调长的过程。从分子生物学角度来看，这是细胞分子生物调控机制从量变到质变长期积累的后果。控机制从量变到质变长期积累的后果。人们认为，正常细人们认为，正常细胞的原癌基因和抑癌基因以正负信号调节细胞的增殖分化。胞的原癌基因和抑癌基因以正负信号调节细胞的增殖分化。而人癌细胞中原癌基因和抑癌基因的异常改变失去了对细而人癌细胞中原癌基因和抑癌基因的异常改变失去了对细胞的调控能力，从而
21、导致了细胞恶性转化，无控制生长，胞的调控能力，从而导致了细胞恶性转化，无控制生长，侵袭和转移。正常细胞增生受到严格调控和制约，而肿瘤侵袭和转移。正常细胞增生受到严格调控和制约，而肿瘤细胞是一种恶性增生细胞。细胞是一种恶性增生细胞。l对肿瘤发生的分子机制，最初人们认为是对肿瘤发生的分子机制，最初人们认为是病毒癌基因病毒癌基因所致；所致；l7070年代中期，毕晓普和瓦慕斯发现动物正年代中期，毕晓普和瓦慕斯发现动物正常细胞中本来存在常细胞中本来存在癌基因（原癌基因）；癌基因（原癌基因）；l正常情况下，瘤基因对细胞的生长、分化、正常情况下，瘤基因对细胞的生长、分化、调节和维护正常功能起重要作用；调节和
22、维护正常功能起重要作用；l近来发现细胞中有抑制肿瘤发生的近来发现细胞中有抑制肿瘤发生的抑癌基抑癌基因。因。癌基因、抑癌基因与生长因子的关系癌基因、抑癌基因与生长因子的关系癌基因癌基因抑癌基因抑癌基因生长因子生长因子正调控正调控负调控负调控表达表达癌基因（癌基因（oncogene）病毒癌基因病毒癌基因virus oncogene（v-onc）细胞癌基因细胞癌基因cellular oncogene（c-onc）原癌基因原癌基因 proto-onc反转录病毒致癌基因反转录病毒致癌基因Rous于1911年首先发现鸡肉瘤病毒（后称劳斯肉瘤病毒RSV），研究证明它是一种反转录病毒，在接种给鸡后诱发肉瘤。含
23、转录含转录启动子启动子 LTR gag pol env src LTR 长末端长末端重复序列重复序列癌基因癌基因正常的病毒基因正常的病毒基因 产生病毒产生病毒表面糖蛋白表面糖蛋白产生逆转录产生逆转录酶和整合酶酶和整合酶 产生病毒产生病毒 垮膜蛋白垮膜蛋白产生产生p60p60srcsrc蛋白质，蛋白质，磷酸化蛋白。靶蛋磷酸化蛋白。靶蛋白磷酸化白磷酸化病毒癌基因病毒癌基因virus oncogene（v-onc）是存在于病毒基因组中的癌基因，这种基是存在于病毒基因组中的癌基因，这种基因不编码结构成分，对病毒的复制无作用，因不编码结构成分，对病毒的复制无作用，但可使细胞持续增殖。但可使细胞持续增殖。
24、1968年年 Duesberg 等首次发现等首次发现 Rous 肉瘤病毒肉瘤病毒 基因组基因组 编码编码酪氨酸蛋白激酶酪氨酸蛋白激酶 基因，证实它在细胞转基因，证实它在细胞转化中起关键作用化中起关键作用来自病毒，因而被命名为病毒癌基因来自病毒，因而被命名为病毒癌基因反转录病毒颗粒结构 LTR gag pol env src LTR癌基因癌基因酪氨酸酪氨酸蛋白激酶蛋白激酶禽肉瘤禽肉瘤(反转录反转录)病毒基因组结构病毒基因组结构Virus RNA Virus RNA 逆转录酶逆转录酶RT RT RNA-DNA RNA-DNA 杂交体杂交体 dsDNA dsDNA 整合到宿主细胞整合到宿主细胞DNA
25、DNA中随细胞中随细胞分裂复制分裂复制,传到下一代传到下一代 转录转录合成宿主自身蛋白质合成宿主自身蛋白质 病毒蛋白质病毒蛋白质 翻译翻译 宿主宿主RNARNA、Virus RNA Virus RNA 急性转化型 感染短期内致癌 癌基因在病毒基因组内癌基因在病毒基因组内，但不插在结构基因中 有体外使细胞转化能力 慢性转化型 感染后长时间才致癌 病毒基因组不含癌基因病毒基因组不含癌基因 无体外转化细胞的能力逆转录病毒转化类型逆转录病毒转化类型细胞癌基因细胞癌基因cellular oncogene（c-onc）是在正常的真核细胞基因组中存在的有与是在正常的真核细胞基因组中存在的有与v-onc 同源
26、序列的基因，其功能是控制细胞生长。这就是同源序列的基因，其功能是控制细胞生长。这就是细胞癌基因。细胞癌基因。1972年年Bishop核酸分子杂交法证实：核酸分子杂交法证实：高等动物细胞基因组中，都有和高等动物细胞基因组中，都有和v-onc相似的相似的DNA序列序列 这些序列是细胞基因组的成员之一，其编码的产物具有重要的功能这些序列是细胞基因组的成员之一，其编码的产物具有重要的功能 细胞癌基因在正常情况下的表达有时间、空间限制，表达细胞癌基因在正常情况下的表达有时间、空间限制，表达产物参与细胞分化、增殖产物参与细胞分化、增殖原癌基因（原癌基因（proto-onc）c-onc也称为原癌基因（也称为
27、原癌基因（proto-oncgene）有两层含义：）有两层含义：1.原癌基因是不发挥致癌作用的原癌基因是不发挥致癌作用的c-onc，正常情况是与细胞增殖有关的基因。，正常情况是与细胞增殖有关的基因。2.v-onc来源于原癌基因，来源于原癌基因，目前所知目前所知v-onc，在哺乳动物都可以找到与之相对应，在哺乳动物都可以找到与之相对应的的c-onc，具有相似的核苷酸序列，编码结构和功能相似的产物，反之则不然，具有相似的核苷酸序列，编码结构和功能相似的产物，反之则不然，目前发现几种目前发现几种c-onc没有相应的没有相应的 v-onc。另一方面，细胞具有。另一方面，细胞具有c-onc，但没有与之，
28、但没有与之相关的癌基因成分。相关的癌基因成分。现在一般认为现在一般认为v-onc源于源于c-onc，是病毒基因组与细胞基因，是病毒基因组与细胞基因组发生重组而形成的。组发生重组而形成的。未激活的细胞癌基因未激活的细胞癌基因在人体正常细胞中存在，基因序列高度保守在人体正常细胞中存在，基因序列高度保守是一种正常基因是一种正常基因,被激活后，形成癌性的细胞转化基因被激活后，形成癌性的细胞转化基因作用通过产物蛋白来体现：调控细胞生长和分化作用通过产物蛋白来体现：调控细胞生长和分化广泛存在于生物界中，从酵母到人的细胞中都存在广泛存在于生物界中，从酵母到人的细胞中都存在目前对癌基因尚无统一分类的方法，一般
29、有下面目前对癌基因尚无统一分类的方法，一般有下面3种分类种分类方法：方法：一、一、按结构特点分（按结构特点分（6）类）类（一）（一）src 癌基因家族癌基因家族（二）（二）ras 癌基因家族癌基因家族（三）（三）sis 癌基因家族癌基因家族（四）（四）myc 癌基因家族癌基因家族（五）（五）myb 癌基因家族癌基因家族（六）其它：如（六）其它：如fos，erbA等。等。癌基因的分类癌基因的分类 二、二、按产物功能分（按产物功能分（8）类）类（一）生长因子类（一）生长因子类（二）酪氨酸蛋白激酶（二）酪氨酸蛋白激酶（三）膜相关（三）膜相关G蛋白蛋白（四）受体，（四）受体，无蛋白激酶活性无蛋白激酶活
30、性（五）胞质丝氨酸（五）胞质丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶苏氨酸蛋白激酶（六）胞质调控因子（六）胞质调控因子（七）核反式调控因子（七）核反式调控因子（八）其它（八）其它:db1、bcl2三、按细胞增殖调控蛋白特性分成（三、按细胞增殖调控蛋白特性分成（4）类）类（一）生长因子（一）生长因子 （二）受体类（三）细胞内信号转换器（二）受体类（三）细胞内信号转换器（四）细胞核因子（四）细胞核因子癌基因的分类癌基因的分类 按原癌基因的结构、产物的功能、所在的位按原癌基因的结构、产物的功能、所在的位置分为下列四类：置分为下列四类：1.蛋白激酶类蛋白激酶类 2.信息传递蛋白类信息传递蛋白类 3.生长因子及其受体类生
31、长因子及其受体类 4.核内蛋白核内蛋白类类癌基因的分类癌基因的分类 一、癌基因产物作用的一般特点一、癌基因产物作用的一般特点 1.目前发现目前发现c-onc都是单拷贝基因，且均为结构基因都是单拷贝基因，且均为结构基因.2.癌基因产物可分布在膜质核也可分泌至胞外癌基因产物可分布在膜质核也可分泌至胞外.癌基因产物生成后，往往需要经过修饰，加工方能获得与其细胞成癌基因产物生成后，往往需要经过修饰，加工方能获得与其细胞成分的亲和特性，其对细胞增殖分化一般是增强作用分的亲和特性，其对细胞增殖分化一般是增强作用.二、癌基因产物本身是生长因子二、癌基因产物本身是生长因子 癌基因编码产物（结构）与生长因子不一
32、样，但可发挥一样的癌基因编码产物（结构）与生长因子不一样，但可发挥一样的刺激作用，并且是持续的刺激刺激作用，并且是持续的刺激.癌基因产物的作用癌基因产物的作用三、癌 基 因 产 物 作 用 于 细 胞 信 号 转 导 系 统三、癌 基 因 产 物 作 用 于 细 胞 信 号 转 导 系 统,加 强 信 号 转 导 作 用加 强 信 号 转 导 作 用 生物信号是怎样从胞外传至胞内的？即生物信息的跨膜传递机制如何？生物信号是怎样从胞外传至胞内的？即生物信息的跨膜传递机制如何？这一直是细胞生物学的研究热点和前沿课题。这一直是细胞生物学的研究热点和前沿课题。胞外信号作用于膜表面受体胞外信号作用于膜表
33、面受体胞内信使物质的生成便意味着胞外信号胞内信使物质的生成便意味着胞外信号跨膜传递的完成。胞内信使至少有：跨膜传递的完成。胞内信使至少有：cAMP（环磷酸腺苷）（环磷酸腺苷）IP3（三磷酸肌（三磷酸肌醇）醇）PG（前列腺素）（前列腺素）cGMP（环磷酸鸟苷）（环磷酸鸟苷）DG（二酰基甘油）（二酰基甘油）Ca2（钙（钙离子）离子）CAM（钙调素）它们是如何激发细胞内一系列复杂反应的其主要机（钙调素）它们是如何激发细胞内一系列复杂反应的其主要机制是通过蛋白激酶活化引起底物蛋白一连串磷酸化的生物信号反应过程制是通过蛋白激酶活化引起底物蛋白一连串磷酸化的生物信号反应过程,跨跨膜机制涉及到：膜机制涉及到
34、：（一）质膜上（一）质膜上cAMP信使系统信使系统 （二）质膜上肌醇脂质系统（二）质膜上肌醇脂质系统 这两个系统都是由受体鸟苷酸调节蛋白（这两个系统都是由受体鸟苷酸调节蛋白（GTP-regulatory protein，G蛋白）和效应酶（腺苷酸环化酶磷脂酶等）组成，有相似的信号蛋白）和效应酶（腺苷酸环化酶磷脂酶等）组成，有相似的信号 转导过程：转导过程：即受体活化后引起即受体活化后引起GTP与不同与不同G蛋白结合活化和抑制效应酶从而影响胞内信蛋白结合活化和抑制效应酶从而影响胞内信使产生而发生不同的调控效应。使产生而发生不同的调控效应。（三）受体操纵的离子通道系统（三）受体操纵的离子通道系统 （
35、四）受体酪氨酸蛋白激酶的转导（四）受体酪氨酸蛋白激酶的转导 （五）受体（五）受体 内部化内部化 的信息传导途径的信息传导途径1、受体型酪氨酸蛋白激酶（、受体型酪氨酸蛋白激酶（Tyrosine protein kinase Tyr-pk）是蛋白激酶的一种，能特异催化由是蛋白激酶的一种，能特异催化由ATP向蛋白质或多肽底物向蛋白质或多肽底物Tyr残基转移残基转移磷酸基团而命名，磷酸基团而命名，该酶一般性质是：该酶一般性质是：（1）只能特异地使）只能特异地使Tyr残基磷酸化；残基磷酸化；（2）反应需要）反应需要Mn2存在和存在和ATP 掺入；掺入；（3）癌基因产物蛋白激酶均能使其催化区的同源）癌基因
36、产物蛋白激酶均能使其催化区的同源Tyr残基磷酸化，即自我磷酸残基磷酸化，即自我磷酸化；化；（4）除生长因子外，目前尚未发现除生长因子外，目前尚未发现Tyr-pk活性受任何因子的直接影响，它既活性受任何因子的直接影响，它既不受不受c-AMP/cGMP，也不依赖，也不依赖Ca2、磷脂钙调素蛋白。在分布上，、磷脂钙调素蛋白。在分布上，Tyr-pk不不能作为能作为1个独立物质分泌于胞外，而是与生长因子受体，癌基因产物相伴，或个独立物质分泌于胞外，而是与生长因子受体，癌基因产物相伴，或在胞核或在胞浆，以可溶形式出现，而质膜则与在胞核或在胞浆，以可溶形式出现，而质膜则与Tyr-pk有密切联系。有密切联系。
37、Tyr残基磷酸化可能与淋巴因子刺激，发育分化及致癌病毒诱导的肿瘤过残基磷酸化可能与淋巴因子刺激，发育分化及致癌病毒诱导的肿瘤过程有关。程有关。（所有动物含少量（所有动物含少量Tyr残基，量处于平衡，说明体内有残基，量处于平衡，说明体内有Tyr-pk，还有，还有水解磷酸酪氨酸酶存在）水解磷酸酪氨酸酶存在）EGF与受体结合有与受体结合有TPK（Tyr-pk）活性（）活性（EGF-R）erb-B2癌基因癌基因与与EGF-R的膜内分布有的膜内分布有82%同源（互补性）缺少膜外部分（图同源（互补性）缺少膜外部分（图14-1，P302）其产物是其产物是TPK 使使Tyr磷酸化开启信号转导膜开关磷酸化开启信
38、号转导膜开关erb-B2和和v-erb-B同源性非常高，在同源性非常高，在（唾液，胃）腺癌，乳腺癌该（唾液，胃）腺癌，乳腺癌该onc检出率高，检出率高，表明表明erb-B2可导致上述细胞恶变。可导致上述细胞恶变。2、非受体型酪氨酸蛋白激酶、非受体型酪氨酸蛋白激酶 研究的较早的是研究的较早的是src，其产物为，其产物为P60-src与与P60csrc比较，比较，P60v-src分布广泛分布广泛作用底物更多使许多蛋白质磷酸化导致：作用底物更多使许多蛋白质磷酸化导致：代谢加快代谢加快如糖酵解如糖酵解产物产物 Tyr磷酸化水平磷酸化水平 本身具有肌醇磷脂激酶作用，使本身具有肌醇磷脂激酶作用，使PI磷酸
39、化，致磷酸化，致DG和和IP3的前体物和的前体物和PIP2 增加增加 体外实验体外实验 用用E26-myb（白血病毒）（白血病毒）Ok10V-myc（白血病毒）（白血病毒）鸡鸡骨髓骨髓细胞；但被有细胞；但被有Src基因逆转录病毒超感染后，可以不依赖基因逆转录病毒超感染后，可以不依赖cMGF（myelomonaytic growth factor，骨髓单核细胞生长因子）使该细胞，骨髓单核细胞生长因子）使该细胞持续增殖。持续增殖。肌醇脂质（肌醇脂质（inositol lipids）是肌酸磷脂（）是肌酸磷脂（inositol phosphol lipids）和肌酸磷酸脂（）和肌酸磷酸脂（inasph
40、ates）的总称。肌醇磷酸脂存在于胞浆，）的总称。肌醇磷酸脂存在于胞浆，肌醇磷酯是生物磷脂的组分，共同特征是含有肌醇（肌醇磷酯是生物磷脂的组分，共同特征是含有肌醇（myoincsitol）。）。哺乳动物膜含有哺乳动物膜含有磷脂酰肌醇（磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol，PI）磷脂酰磷脂酰肌酸肌酸-4-磷酸（磷酸（PI（4）P或或PIP）磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇4，5二磷酸（二磷酸（PIP2），），IP3特指肌醇特指肌醇1，4，5三磷酸，是环己六醇与磷酸戊酯即为肌酸磷酸酯三磷酸，是环己六醇与磷酸戊酯即为肌酸磷酸酯和和DG(二酰基甘油）具有第二信使的作用。二酰基甘油）具有第二信使的作
41、用。转化转化cMGF3、GTP和和GDP结合蛋白结合蛋白 G蛋白（全称蛋白（全称GTP结合蛋白或结合蛋白或GTP结合调节蛋白结合调节蛋白)是广泛存在于各是广泛存在于各种组织的细胞膜上，在受体与效应酶之间起主要的调节作用，是种组织的细胞膜上，在受体与效应酶之间起主要的调节作用，是G蛋蛋白偶联受体与效应酶（或离子通道）之间中介物质，是一种酶白偶联受体与效应酶（或离子通道）之间中介物质，是一种酶（P187）。）。Ras蛋白是蛋白是 G蛋白家族的新成员蛋白家族的新成员 P21ras有有GTP酶活性，可以结合水解酶活性，可以结合水解GTPGDP、EGF-R可可刺激刺激P21ras的的GTP结合活性。结合
42、活性。异常情况下，异常情况下，P21ras（如（如ras点突变激活）水解点突变激活）水解GTP能力能力结合结合GTP能力能力持续处于激活状态持续处于激活状态使磷脂酶使磷脂酶C水解，水解，PIP2IP3+DG，持续增高，导致细胞激活。（持续增高，导致细胞激活。（P21ras水解水解GTPGDP，本身失活，也，本身失活，也解除对磷脂酶的作用）解除对磷脂酶的作用）四、核反式调控因子四、核反式调控因子影响基因表达调控影响基因表达调控 反式调控因子（反式调控因子（trans-acting factor）是蛋白质，是基因产物，是蛋白质，是基因产物，是含大量，序列特异性的（是含大量，序列特异性的（DNA）结
43、合蛋白，可与）结合蛋白，可与RNApol相互作相互作用，影响基因表达的调控。顺式调控元件用，影响基因表达的调控。顺式调控元件（cis-acting element）是核酸，是是核酸，是DNA，是那些对结构，基因表达有调控作用的序列如启，是那些对结构，基因表达有调控作用的序列如启，序列如启序列如启 动子和增强子。核酸。动子和增强子。核酸。基因表达调控从化学本质来说是核酸基因表达调控从化学本质来说是核酸 蛋白质蛋白质 相互作用来完相互作用来完成的。癌基因产物是核反式调控因子，且基因本质上是调控因子，成的。癌基因产物是核反式调控因子，且基因本质上是调控因子，癌基因编码反式作用因子引起细胞转化机制不清
44、楚，如新近发现：癌基因编码反式作用因子引起细胞转化机制不清楚，如新近发现：47KDC-myc与与 异二聚体异二聚体促进细胞促进细胞DNA合成合成max蛋白配对蛋白配对若若c-myc持续过高表达，则使细胞增殖，分化持续过高表达，则使细胞增殖，分化实验证明，用实验证明，用ras或或myc同时转染细胞，可使细胞长期增殖，但不能同时转染细胞，可使细胞长期增殖，但不能转化成癌细胞转化成癌细胞，在裸鼠体内也不能形成肿瘤。，在裸鼠体内也不能形成肿瘤。但用但用ras+myc同时转同时转染细胞，则使细胞转化成癌细胞。染细胞，则使细胞转化成癌细胞。说明：致癌至少需要说明：致癌至少需要2种或以上的种或以上的onc协
45、同作用，协同作用，2种种onc在在2条条通路上发挥作用，由于细胞增殖调控是多因子，多阶段影响的结果。通路上发挥作用，由于细胞增殖调控是多因子，多阶段影响的结果。而影响增殖分化的而影响增殖分化的onc 达几十种之多，所以大多数人认为：癌发生达几十种之多，所以大多数人认为：癌发生是多阶段多步骤的。是多阶段多步骤的。癌基因产物的协同作用癌基因产物的协同作用细胞癌基因细胞癌基因与与致癌致癌 癌基因在生物进化中具高度保守性癌基因在生物进化中具高度保守性 正常细胞中的癌基因和肿瘤细胞中的癌基因的核苷正常细胞中的癌基因和肿瘤细胞中的癌基因的核苷酸顺序十分相似，后者可使细胞恶性转化，前者需酸顺序十分相似，后者
46、可使细胞恶性转化，前者需经激活后才具有转化能力经激活后才具有转化能力 在正常情况下细胞癌基因不致癌，生理条件下内外在正常情况下细胞癌基因不致癌，生理条件下内外环境中的某些刺激可激活癌基因，从而影响细胞的环境中的某些刺激可激活癌基因，从而影响细胞的生长、分化和信息传递生长、分化和信息传递通常认为通常认为：癌基因癌基因 并不是肿瘤所特有并不是肿瘤所特有 是细胞的正常基因是细胞的正常基因 能诱导正常细胞发生转化，并使正常细胞获能诱导正常细胞发生转化，并使正常细胞获得一个或多个新的生物特性的基因得一个或多个新的生物特性的基因 只有在被激活后发生异常表达时，才会导致只有在被激活后发生异常表达时，才会导致
47、细胞发生恶性转化细胞发生恶性转化癌基因的功能癌基因的功能 功能：调节细胞生长、增殖、分化功能：调节细胞生长、增殖、分化 和基因表达。和基因表达。作用形式：作用形式：表达产物表达产物 表达产物功能：表达产物功能：第一信使第一信使:细胞外的生长因子类蛋白细胞外的生长因子类蛋白 受体：跨膜的生长因子受体受体：跨膜的生长因子受体 细胞内信号传导体细胞内信号传导体:蛋白激酶蛋白激酶 第二信使第二信使 第三信使第三信使细胞外生长因子细胞外生长因子 跨膜的生长因子受体跨膜的生长因子受体细胞内信号传导体细胞内信号传导体核内转录因子核内转录因子 前癌基因作用 癌基因 活化机制 亚细胞定位 人类的肿瘤生长因子：生
48、长因子：PDGF-链 sis 过度表达 细胞外 星形细胞，骨肉瘤，乳腺癌等 FGF hst-1 过度表达 细胞外 胃癌，胶质母细胞癌生长因子受体生长因子受体：（具蛋白质激酶活性）EGFR家族 erb-B1 过度表达 透膜 肺鳞癌，脑膜瘤，卵巢癌等 erb-B2 扩 增 透膜 乳腺癌，卵巢癌，肺癌，胃癌等 erbB-3 过度表达 透膜 乳腺癌 csf-1受体 fms 点 突 变 透膜 白血病参与信息转导蛋白质参与信息转导蛋白质：结合GTP H-ras 点 突 变 胞膜内 甲状腺癌，膀胱癌等 K-ras 点 突 变 胞膜内 结肠癌、肺癌、胰腺癌等 N-ras 点 突 变 胞膜内 白血病，甲状腺癌细
49、胞核调节性蛋白质：细胞核调节性蛋白质：转录活化物 c-myc 易 位 核 内 Burkitt淋巴瘤 N-nyc 扩 增 核 内 神经母细胞瘤，肺小细胞癌 L-myc 扩 增 核 内 肺小细胞癌人类肿瘤的代表性癌基因及其分类人类肿瘤的代表性癌基因及其分类癌基因的激活癌基因的激活癌基因不表达癌基因不表达表达表达受控制受控制不受控制不受控制不致癌不致癌致癌致癌 称癌基因激活（恶性激活）称癌基因激活（恶性激活）（maligant activation）出现新的表达产物出现新的表达产物 出现过量的正常表达产物出现过量的正常表达产物出现异常、截短的表达产物出现异常、截短的表达产物癌基因被激活的结果癌基因被
50、激活的结果常见的激活因素：常见的激活因素：病毒病毒 化学物质化学物质 辐射辐射 致瘤病毒的分类致瘤病毒的分类1.致瘤性致瘤性RNA病毒病毒RNA肿瘤病毒借助必须有反转录酶催化，以病毒RNA为“模板”合成双链DNA；引起宿主细胞的转化。其过程如下：病毒附于细胞膜上，并穿入细胞内；在宿主细胞中，病毒RNA在反转录酶的作用下，合成DNA前病毒；DNA前病毒整合于宿主细胞的DNA中；按DNA前病毒转录形成mRNA,并翻译成病毒外壳蛋白、反转录酶和病毒特异性抗原；转化细胞通过出 芽，形成新病毒.2.致癌性致癌性DNA病毒病毒有些DNA病毒，象乳头瘤病毒、多瘤病毒和猴空泡样病毒等均有致癌作用。大致过程如下
