1、癌基因抑癌基因2癌基因抑癌基因 正负调控信号平衡的重要性正负调控信号平衡的重要性 肿瘤细胞的生物学特征肿瘤细胞的生物学特征 肿瘤是一种基因疾病肿瘤是一种基因疾病 细胞周期细胞周期3癌基因抑癌基因一、正负调控信号平衡的重要性一、正负调控信号平衡的重要性细胞正常细胞正常正正调调信信号号负负调调信信号号抑制增殖抑制增殖,促进分化促进分化,成成熟熟,衰 老 和 凋 亡衰 老 和 凋 亡促进细胞生长促进细胞生长,增增殖殖,阻止分化阻止分化4癌基因抑癌基因细胞异常细胞异常正正调调信信号号负负调调信信号号衰老衰老退型性疾病等退型性疾病等5癌基因抑癌基因细胞异常细胞异常正正调调信信号号负负调调信信号号肿瘤肿瘤
2、 心血管疾病等心血管疾病等6癌基因抑癌基因生长的自主性（生长的自主性（autonomy):即控制正常细胞增殖的即控制正常细胞增殖的调节因素，对肿瘤细胞不起作用调节因素，对肿瘤细胞不起作用可移植性（可移植性（transplantability):将原发肿瘤细胞移植将原发肿瘤细胞移植于同种或免疫缺陷动物体内，能再次生长、增殖为于同种或免疫缺陷动物体内，能再次生长、增殖为和原来完全相同的肿瘤组织。和原来完全相同的肿瘤组织。侵袭性和转移性（侵袭性和转移性（invasiveness&metastasis):侵犯侵犯邻近组织或向宿主原处器官或全身扩散，即发生转邻近组织或向宿主原处器官或全身扩散，即发生转移
3、。移。去分化或异常分化（去分化或异常分化（dedifferentiation):往往缺乏成往往缺乏成熟的形态和完整的功能，对正常细胞分化调节机制熟的形态和完整的功能，对正常细胞分化调节机制无反应。无反应。接触抑制（接触抑制（contact inhibition）丧失）丧失二、肿瘤细胞的生物学特征二、肿瘤细胞的生物学特征7癌基因抑癌基因三、肿瘤是一种基因疾病三、肿瘤是一种基因疾病v 证据：证据：当肿瘤细胞分裂时，产生的两个子细胞当肿瘤细胞分裂时，产生的两个子细胞都是肿瘤细胞。都是肿瘤细胞。化学致癌物质正是引起化学致癌物质正是引起DNADNA损伤的物质。损伤的物质。癌基因转染正常细胞可转变为肿瘤细
4、胞。癌基因转染正常细胞可转变为肿瘤细胞。8癌基因抑癌基因 四、细胞分裂周期图四、细胞分裂周期图（分裂间期）（分裂间期）（有丝分裂期）（有丝分裂期）9癌基因抑癌基因第一节第一节 癌基因癌基因 (正调因素正调因素)癌基因概念癌基因概念 病毒癌基因病毒癌基因 细胞癌基因细胞癌基因 癌基因产物及功能癌基因产物及功能10癌基因抑癌基因一、癌基因概念一、癌基因概念v 癌基因（癌基因（Oncogenes）：）：指指细胞内控制细胞生长、细胞内控制细胞生长、增殖和分化的基因，当它的结构异常或表达异常增殖和分化的基因，当它的结构异常或表达异常时，可以引起细胞癌变。时，可以引起细胞癌变。v 原癌基因（原癌基因（Pr
5、oto-oncogenes）又称细胞癌基因）又称细胞癌基因（cellular-oncogene,c-onc）：存在于正常组织细存在于正常组织细胞基因组中的静止或非活化状态的癌基因。如胞基因组中的静止或非活化状态的癌基因。如 c-myc、c-ras、c-src等等v 病毒癌基因（病毒癌基因（virus oncogenes，v-onc.）：是一类是一类存在于肿瘤病毒（大多数是逆转录病毒）中的、存在于肿瘤病毒（大多数是逆转录病毒）中的、能使靶细胞发生恶性转化的基因。如能使靶细胞发生恶性转化的基因。如v-src等等11癌基因抑癌基因 二、病毒癌基因二、病毒癌基因(virus oncogenes)存在于
6、病毒基因组中的癌基因，它不编码病毒的存在于病毒基因组中的癌基因，它不编码病毒的结构成分，对病毒复制也没有作用，但可以使细结构成分，对病毒复制也没有作用，但可以使细胞持续增殖。胞持续增殖。Rous Peyton：The 1966 Nobel Prize in Physiology or MedicineRous 肉瘤肉瘤12癌基因抑癌基因 鸡肉瘤病毒（鸡肉瘤病毒（RSV）基因组结构图）基因组结构图 gag LTR pol env LTR 长末端长末端重复序列重复序列正常的病毒基因正常的病毒基因癌基因癌基因 调节和调节和 启动转启动转录录产生病产生病毒核心毒核心蛋白蛋白产生逆转产生逆转录酶和整录酶
7、和整合酶合酶产生病产生病毒外膜毒外膜蛋白蛋白产生酪产生酪氨酸激氨酸激 酶酶src13癌基因抑癌基因逆转录逆转录复制复制整合整合转录转录感染感染病毒病毒RNARNA-DNA前病毒前病毒DNA细胞基因组细胞基因组 DNA病毒病毒RNA-癌基因癌基因RNA病病毒颗粒毒颗粒宿主细胞宿主细胞再感染再感染宿主细胞宿主细胞携带癌基因携带癌基因的病毒颗粒的病毒颗粒RNARNA病毒与宿主细胞基病毒与宿主细胞基因组整合过程示意图因组整合过程示意图癌变癌变14癌基因抑癌基因15癌基因抑癌基因三、细胞癌基因三、细胞癌基因（一）细胞癌基因的特点（一）细胞癌基因的特点v 普遍性：广泛存在于生物界中；普遍性：广泛存在于生物
8、界中；v 保守性：在进化过程中，基因序列呈高度同保守性：在进化过程中，基因序列呈高度同源性；源性；v 重要性：表达产物精密调控细胞增殖、分化重要性：表达产物精密调控细胞增殖、分化和凋亡；和凋亡；v 危害性危害性 :表达产物结构和数量上的变化，可表达产物结构和数量上的变化，可致细胞癌变或肿瘤生成。致细胞癌变或肿瘤生成。（二）癌基因分类（二）癌基因分类 1.1.按癌基因家族分类按癌基因家族分类 2.2.按功能分类按功能分类16癌基因抑癌基因 家家 族族 成成 员员 产物作用产物作用 产物定位产物定位src家族：家族：src、abl、fgr、fes、TPK活性活性 膜内侧或跨膜膜内侧或跨膜 yes、
9、fps、lck、kek、fym、lyn、tklras家族：家族：H-ras、K-ras、N-ras G蛋白，蛋白，膜内侧膜内侧 myc家族：家族：c-myc、N-myc、L-myc 转录因子转录因子 核内核内 jun、fos 转录因子（转录因子（AP-1）核内核内 sis家族：家族：sis 类似类似PDGF，胞外胞外 Int-2、hst、fgf-5 类似类似FGF 胞外胞外 myb家族：家族：myb、myb-ets 转录因子转录因子 核内核内 按家族体系分类按家族体系分类17癌基因抑癌基因2、按功能及定位的分类、按功能及定位的分类 类类 别别 名名 称称 定定 位位 生物学功能生物学功能生长因
10、子生长因子 c-sis 分泌到胞外分泌到胞外 血小板源生长因子血小板源生长因子生长因子受体生长因子受体 c-erb B 细胞膜细胞膜 表皮生长因子受体表皮生长因子受体 c-fms 细胞膜细胞膜 集落刺激因子集落刺激因子-1受体受体 c-trk 细胞膜细胞膜 神经生长因子受体神经生长因子受体胞内信号传递胞内信号传递 c-src、c-abl 细胞质细胞质 酪氨酸蛋白激酶酪氨酸蛋白激酶蛋白蛋白 c-raf、c-mos 细胞质细胞质 Ser/Thr蛋白激酶蛋白激酶 c-ras 细胞膜细胞膜 GTP/GDP结合蛋白结合蛋白转录调节因子转录调节因子 c-myc 细胞核内细胞核内 DNA结合蛋白结合蛋白 c
11、-jun、c-fos 细胞核内细胞核内 转录因子（转录因子（AP-1）c-erb A 细胞核内细胞核内 甾体激素受体类蛋白甾体激素受体类蛋白18癌基因抑癌基因四、癌基因活化四、癌基因活化v 激活因素：激活因素：病毒感染、化学致癌物或电离病毒感染、化学致癌物或电离辐射等，癌基因可被相继激活而异常表达。辐射等，癌基因可被相继激活而异常表达。不同原癌基因在不同情况下，可通过不同不同原癌基因在不同情况下，可通过不同的途径被激活，成为的途径被激活，成为“活化癌基因活化癌基因”v 癌基因活化后的结果：癌基因活化后的结果：（1 1）表达时机改变）表达时机改变 （2 2）过量表达）过量表达(如如c-mycc-
12、myc)（3 3）产物异常）产物异常(rasras)v 激活机制：激活机制：19癌基因抑癌基因1.获得启动子与增强子获得启动子与增强子鸡（禽）白细胞病毒鸡（禽）白细胞病毒（avian leucosis virus，ALV）逆转录病毒逆转录病毒正常宿主细胞正常宿主细胞病毒病毒DNA的的LTR被整合到被整合到宿主细胞宿主细胞c-myc癌基因附近癌基因附近成为其启动子和增强子成为其启动子和增强子c-myc癌基因表达为正常的癌基因表达为正常的30-100倍倍exon-1exon-2 exon-3c-myc 基因基因exon-1exon-2 exon-3LTRexon-1exon-2 exon-3LTR
13、ALVALVLTRexon-1exon-2 exon-3ALVLTR缺乏癌基因的逆转录病毒致癌模式缺乏癌基因的逆转录病毒致癌模式 20癌基因抑癌基因2.基因易位基因易位(gene translocation)：染色体基因的易位和重排，可使原癌基染色体基因的易位和重排，可使原癌基因移至某些强启动子或增强子附近而被因移至某些强启动子或增强子附近而被活化，表达增强，致使肿瘤生成。这常活化，表达增强，致使肿瘤生成。这常见在血液系统肿瘤。见在血液系统肿瘤。21癌基因抑癌基因典型的如Burkit淋巴瘤细胞的染色体易位t（8：14），致使c-myc激活 22癌基因抑癌基因 人人Burkit淋巴瘤中淋巴瘤中c
14、-myc激活机制：位于激活机制：位于8号染色体上号染色体上的的c-myc移到移到14染色体免疫球蛋白重链（染色体免疫球蛋白重链（IgH）基因）基因的调节区附近，获得很强的启动子而受到活化的调节区附近，获得很强的启动子而受到活化免疫球蛋白基因免疫球蛋白基因染色体染色体14染色体染色体8c-myc不表达不表达c-myc基因基因EEc-myc高表达高表达易位易位c-myc被免疫球蛋白增强子所激活被免疫球蛋白增强子所激活23癌基因抑癌基因3.细胞癌基因扩增细胞癌基因扩增(amplication)染色体的一部分过度复制，成为多拷贝基因。染色体的一部分过度复制，成为多拷贝基因。如：如：乳腺癌乳腺癌 erb
15、 B-2基因基因 神经母细胞瘤神经母细胞瘤 N-myc基因，扩增与基因，扩增与 疾病进展疾病进展 或临床阶段相关。或临床阶段相关。小细胞肺癌小细胞肺癌 myc家族基因家族基因24癌基因抑癌基因c-onc肿瘤肿瘤扩增倍数扩增倍数c-myc早幼粒白血病细胞系早幼粒白血病细胞系HL6020小细胞肺癌细胞系小细胞肺癌细胞系5-30N-myc原发神经母细胞瘤原发神经母细胞瘤-级及神经母细胞级及神经母细胞瘤细胞系瘤细胞系5-1000视网膜母细胞瘤视网膜母细胞瘤10-200小细胞肺癌小细胞肺癌50L-myc小细胞肺癌小细胞肺癌10-20c-myb急粒急粒AML5-10结肠癌细胞系结肠癌细胞系10c-erbB
16、类表皮癌细胞系，原发胶质瘤类表皮癌细胞系，原发胶质瘤30c-K-ras原发肺癌，结肠癌，膀胱癌，直肠癌原发肺癌，结肠癌，膀胱癌，直肠癌4-20N-ras乳癌细胞系乳癌细胞系5-1025癌基因抑癌基因4.突变突变(mutation)在辐射和致癌物作用下，细胞原癌基因常可发在辐射和致癌物作用下，细胞原癌基因常可发生突变，其表达产物氨基酸组成或结构改变，导致生突变，其表达产物氨基酸组成或结构改变，导致肿瘤生成。肿瘤生成。如：如：1982年，美国年，美国 3 家研究机构（麻省理工大家研究机构（麻省理工大学、国立癌症研究所和哥伦比亚大学）几乎同时发学、国立癌症研究所和哥伦比亚大学）几乎同时发表这样实验结
17、果：人膀胱癌细胞表这样实验结果：人膀胱癌细胞EJ株的恶性转化是株的恶性转化是由于其原癌基因由于其原癌基因 c-H-ras 的点突变（的点突变（EJ-ras 基因）基因）所致。所致。H-ras 正常细胞正常细胞 GGC (12Gly)肿瘤细胞肿瘤细胞 GTC(12Val)26癌基因抑癌基因v 突变的突变的Ras癌基因蛋白质被癌基因蛋白质被锁定在激活状态锁定在激活状态GDPGDPGTPGTPPi无活性的无活性的Ras蛋白蛋白有活性的有活性的Ras蛋白蛋白输入的信号刺激输入的信号刺激GDP-GTP交换交换内源性内源性GTP酶活性酶活性输出信号输出信号突变的突变的RasRas癌基因蛋白癌基因蛋白质被锁
18、定在质被锁定在激活状态激活状态27癌基因抑癌基因v 有些原癌基因编码的受体结构发生变化，有些原癌基因编码的受体结构发生变化，甚至在其对应配体不存在的情况下就可激甚至在其对应配体不存在的情况下就可激活这个信号传导链。活这个信号传导链。如如erb B,neu,fin kit,ret EGF受体受体配体结配体结合域合域细胞膜细胞膜无配体无配体结合域结合域去头的羧去头的羧基基 末端末端V-erbB癌癌基因产物基因产物28癌基因抑癌基因 抑癌基因的基本概念抑癌基因的基本概念 抑癌基因作用机制抑癌基因作用机制RbRb基因基因“控制细胞周期的重控制细胞周期的重要基因要基因”p53p53基因基因“基因组的卫士
19、基因组的卫士”29癌基因抑癌基因一、抑癌基因的基本概念一、抑癌基因的基本概念 概念：概念：是一类抑制细胞过度生长、增殖从而遏制是一类抑制细胞过度生长、增殖从而遏制肿瘤形成的基因。肿瘤形成的基因。它的丢失或失活与肿瘤的发生有关。反之，其被它的丢失或失活与肿瘤的发生有关。反之，其被导入或激活可抑制细胞的恶性表现。导入或激活可抑制细胞的恶性表现。发现：发现：1986年，美国加州大学的年，美国加州大学的Geiser等用正常等用正常细胞与肿瘤细胞杂交实验发现并提出抑癌基因细胞与肿瘤细胞杂交实验发现并提出抑癌基因30癌基因抑癌基因正常细胞与肿瘤细胞杂交实验正常细胞与肿瘤细胞杂交实验正常正常细胞细胞融合融合
20、杂交细胞杂交细胞（正常，但不稳定）（正常，但不稳定）传代传代肿瘤细胞肿瘤细胞肿瘤肿瘤细胞细胞1111号染色体号染色体某片段丢失某片段丢失导入第导入第1111号染号染色体丢失片段色体丢失片段细胞转变为正常细胞转变为正常31癌基因抑癌基因肿瘤肿瘤损害染损害染色体色体神经母细胞瘤、黑色素瘤、甲状腺癌嗜铬细胞瘤、神经母细胞瘤、黑色素瘤、甲状腺癌嗜铬细胞瘤、MEN21p乳癌乳癌1p小细胞肺癌、宫颈癌、肾细胞癌、肺腺癌小细胞肺癌、宫颈癌、肾细胞癌、肺腺癌3p结直肠癌、家族性息肉结直肠癌、家族性息肉5p膀胱癌膀胱癌9p星状细胞瘤、星状细胞瘤、MEN210p膀胱癌、乳癌、横纹肌肉瘤、肝母细胞瘤胚胎瘤、肾膀胱癌
21、、乳癌、横纹肌肉瘤、肝母细胞瘤胚胎瘤、肾母细胞瘤（母细胞瘤（Wilms Tumor）肺癌）肺癌 11pMEN111p视网膜母细胞瘤、成骨肉瘤、小细胞肺癌、胃癌、结视网膜母细胞瘤、成骨肉瘤、小细胞肺癌、胃癌、结肠癌、乳癌肠癌、乳癌13p小细胞肺癌、结肠癌、乳癌、成骨肉瘤、星状细胞瘤、小细胞肺癌、结肠癌、乳癌、成骨肉瘤、星状细胞瘤、肺磷癌肺磷癌17pNF117p结肠癌结肠癌18p听神经瘤、脑膜瘤、听神经瘤、脑膜瘤、NF2、嗜铬细胞瘤、嗜铬细胞瘤22p33癌基因抑癌基因二、抑癌基因作用机制二、抑癌基因作用机制34癌基因抑癌基因（一）（一）Rb基因基因“控制细胞周控制细胞周期的重要基因期的重要基因”r
22、etinoblastoma35癌基因抑癌基因 RB RB RB+RB+RB+RBNormal individualHas 2 RB+allelesLoss of one allele in somaticcells has no effect;loss of oneallele in germ cells createscarrier with wild phenotypeLoss of second allele somaticcells induces tumor formationFig.Retinoblastoma is caused by loss of both copies of
23、 the RB gene inchromosome band 13 q14.In the inherited form,one chromosome hasa deletion in this region,and the second copy is lost by somaticform,both copies are lost by individual somatic events.36癌基因抑癌基因1.Rb基因结构与功能基因结构与功能 视网膜母细胞瘤是由视网膜母细胞瘤是由Rb基因失活所致。基因失活所致。基因结构：基因结构：200kb，27外显子，外显子，2.7kb mRNA，编码，编
24、码928残基，分子量为残基，分子量为105kDa的的蛋白（蛋白（P105-Rb）P105-Rb功能功能：参与调节：参与调节E2F等多种转录因等多种转录因子来控制细胞周期，影响细胞增殖和分化子来控制细胞周期，影响细胞增殖和分化 P105-Rb活性调节：活性调节：高磷酸化无活性型和非高磷酸化无活性型和非或低磷酸化活性型；被多种病毒蛋白结合抑或低磷酸化活性型；被多种病毒蛋白结合抑制制(如如SV40大大T抗原，腺病毒抗原，腺病毒E1A蛋白，人蛋白，人乳头瘤病毒乳头瘤病毒E7蛋白蛋白)37癌基因抑癌基因pRb蛋白作用示意图蛋白作用示意图myc,myb,cdc2,DNA聚聚合酶合酶,胸苷激胸苷激酶酶,二氢
25、叶酸二氢叶酸还原酶还原酶,pRbCYCACDK238癌基因抑癌基因 1、p53基因的发现基因的发现 曾错误把曾错误把p53基因定为癌基因基因定为癌基因 因当初从肿因当初从肿瘤细胞分离得到的瘤细胞分离得到的p53基因如同基因如同myc基因一样，能和基因一样，能和ras基因协同转化胚胎成纤维细胞，又依据癌基因为基因协同转化胚胎成纤维细胞，又依据癌基因为细胞显性表型原则而被定癌基因，后发现实为其突细胞显性表型原则而被定癌基因，后发现实为其突变型。变型。1989年，才确认为年，才确认为“抑癌基因抑癌基因”。p53基因与人基因与人类类50%的肿瘤有关。的肿瘤有关。p53基因突变型在血液系统肿瘤、基因突变
26、型在血液系统肿瘤、膀胱癌、肝癌、肺癌、结肠癌以及口腔癌等的细胞膀胱癌、肝癌、肺癌、结肠癌以及口腔癌等的细胞中发现。中发现。（二）（二）p53基因基因“基因组的卫士基因组的卫士”39癌基因抑癌基因40癌基因抑癌基因2、p53的结构的结构 基因：基因：20kb，11外显子，外显子，mRNA：2.5kb，编码，编码393氨基酸残基，分子量为氨基酸残基，分子量为53kDa的多肽链。的多肽链。41癌基因抑癌基因 P53 蛋蛋白作用白作用示意图示意图GADD45P21CDK2,4,6BAX等等生长停止生长停止DNA修复修复细胞凋亡细胞凋亡42癌基因抑癌基因3、P53的功能的功能 P53是细胞内重要的转录因
27、子，调节是细胞内重要的转录因子，调节P21、GADD45、BAX等基因的转录表达来实现其功等基因的转录表达来实现其功能。当射线或其它因素引起能。当射线或其它因素引起DNA损伤时，损伤时，P53蛋蛋白就被激活，执行如下功能：白就被激活，执行如下功能：v调节细胞周期、促进调节细胞周期、促进DNA损伤修复：损伤修复：如果细胞如果细胞处于处于G1期期，P53蛋白通过蛋白通过P21蛋白抑制蛋白抑制cdk活性活性，封闭细胞周期关卡，封闭细胞周期关卡,使细胞生长停止，并激活使细胞生长停止，并激活GADD45，加速，加速DNA修复。修复。v诱导细胞凋亡：诱导细胞凋亡：如果细胞已经处于如果细胞已经处于S期期，P
28、53蛋蛋白促进相关细胞凋亡蛋白基因（白促进相关细胞凋亡蛋白基因（bax等）表达，等）表达，启动细胞凋亡。启动细胞凋亡。43癌基因抑癌基因4、P53的功能特点的功能特点v在复制和转录水平上抑制细胞增殖在复制和转录水平上抑制细胞增殖vP53可被一些癌基因产物结合而失活可被一些癌基因产物结合而失活 (如如SV40大大T抗原，腺病毒抗原，腺病毒E1B蛋白，蛋白，人乳头瘤病毒人乳头瘤病毒E6蛋白蛋白)vP53基因基因突变具有显性失活的效应。突突变具有显性失活的效应。突变后失去抑制肿瘤增殖作用变后失去抑制肿瘤增殖作用,同时具有同时具有癌基因作用癌基因作用44癌基因抑癌基因三、肿瘤发生是多因素、多基因和三、
29、肿瘤发生是多因素、多基因和多阶段相互协调作用的癌变过程多阶段相互协调作用的癌变过程 多种遗传缺陷：点突变、易位、基因重多种遗传缺陷：点突变、易位、基因重排、移码突变、缺失突变和插入突变等排、移码突变、缺失突变和插入突变等 癌基因产物之间协同：核内癌基因产物癌基因产物之间协同：核内癌基因产物与胞浆癌基因产物发生协调作用，如与胞浆癌基因产物发生协调作用，如Myc与与Ras。癌基因与抑癌基因以及其它相关基因之癌基因与抑癌基因以及其它相关基因之间的协调间的协调45癌基因抑癌基因正常上皮正常上皮过渡增生上皮过渡增生上皮早期腺瘤早期腺瘤中期腺瘤中期腺瘤晚期腺瘤晚期腺瘤腺瘤腺瘤转移癌转移癌FAP、MCC 基
30、因突变基因突变或缺失或缺失DNA低甲基化低甲基化k-ras 基因突变基因突变dcc 基因突变基因突变p53 基因突变基因突变nm 基因突变等基因突变等结肠直肠癌发结肠直肠癌发生发展过程中生发展过程中多种基因改变多种基因改变46癌基因抑癌基因思思 考考 题题 名词解释：癌基因、抑癌基因、病毒癌基名词解释：癌基因、抑癌基因、病毒癌基因、细胞癌基因、原癌基因因、细胞癌基因、原癌基因 试解释癌基因与细胞信号传导途径的关系试解释癌基因与细胞信号传导途径的关系 试解释病毒引起细胞癌变的可能机制试解释病毒引起细胞癌变的可能机制 试述原癌基因激活的机制试述原癌基因激活的机制 为什么说为什么说P53P53是是“基因卫士基因卫士”
