癌基因 ppt課件

1、癌基因、抑癌基因與生長因子Oncogenes, Anti-oncogenes and Growth Factors,胡慶華藥理教研室,癌基因、抑癌基因與生長因子的關(guān)系,癌基因,,抑癌基因,細(xì)胞,生長因子,,,正調(diào)控,負(fù)調(diào)控,,,產(chǎn)物,癌基因Oncogenes,第一節(jié),能在體外引起細(xì)胞轉(zhuǎn)化，在體內(nèi)誘發(fā)腫瘤的基因。分為病毒癌基因和細(xì)胞癌基因兩大類。,原癌基因(proto-oncogenes，pro-onc),存在于生物正常細(xì)胞基因

2、組中的癌基因，與病毒癌基因高度相似的DNA序列。也稱細(xì)胞癌基因(cellular oncogene，c-onc)。,癌基因(oncogene),癌基因的表示：,一般用3個斜體小寫字母表示：如ras、myc、src等。,病毒癌基因可加前綴v-,如v-src。,細(xì)胞癌基因可加前綴c-,如c-src。,癌基因表達(dá)的蛋白用大寫字母表示，如FOS、MYC、RAS等。,是一類存在于腫瘤病毒(大多數(shù)是逆轉(zhuǎn)錄病毒）中的，能使靶細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化的基因。根

3、據(jù)其核酸組成分為DNA病毒和RNA病毒。不編碼病毒的結(jié)構(gòu)成分，對病毒復(fù)制也沒有作用，但可以使細(xì)胞持續(xù)增殖。,一、病毒癌基因,病毒癌基因(virus oncogene,v-onc),病毒基因組結(jié)構(gòu),廣泛存在于生物界基因序列高度保守維持正常生理功能、調(diào)控細(xì)胞生長和分化起重要作用 被激活后，導(dǎo)致正常細(xì)胞癌變,二、細(xì)胞癌基因,（一）特點:,（二）功能上相關(guān)的癌基因家族分類,src家族： src、abl、fgr、fes、yes、fp

4、s、lck、kek、fym、lym、lyn、tkl 1975年，Bishop從羅氏肉瘤病毒（RSV）中分離到第一個病毒癌基因src ； src原癌基因定位于胞膜內(nèi)面或跨膜分布。,src表達(dá)及活性異常往往引起乳腺癌、結(jié)腸癌、胰腺癌、前列腺癌、肺癌等某些腫瘤發(fā)生、發(fā)展。最近研究表明Src基因與乳腺的提前退化及泌乳失敗相關(guān)。,src原癌基因具有酪氨酸激酶活性，參與調(diào)節(jié)正常細(xì)胞的生長與分化，在控制細(xì)胞增殖的信息

5、轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中起作用； src原癌基因同樣有活化癌基因的作用，能夠誘導(dǎo)細(xì)胞的異常增殖和導(dǎo)致腫瘤發(fā)生；,(2)ras家族：H-ras、K-ras、N-ras,82年Weinberg等 人發(fā)現(xiàn)人膀胱癌細(xì)胞系中有活化的H-ras基因；編碼的蛋白質(zhì)都是P21，位于細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)面，P21可與GTP/GDP結(jié)合，有GTP酶活性，是信息傳導(dǎo)的“開關(guān)”;ras癌基因在細(xì)胞內(nèi)信號傳遞和細(xì)胞增殖過程中起著關(guān)鍵和核心作用;,ras基因活化的主要方式

6、有：（1）編碼區(qū)內(nèi)的突變，（2）插入激活，即在ras基因附近插入一個強起動子（Promoter）或增強子（enhaner）；已經(jīng)在膀胱癌、乳腺癥、結(jié)腸癌、腎癌、肝癌、肺癌、胰腺癌、胃 癌、及造血系統(tǒng)腫瘤中，均檢測出了ras癌基因的異常。,(3)myc家族：c-myc、N-myc、L-myc,編碼核內(nèi)DNA結(jié)合蛋白(DNA binding protein)， 有直接調(diào)節(jié)其他基因轉(zhuǎn)錄的作用； myc通過擴增和染

7、色體易位重排方式激活 目前認(rèn)為胃癌、乳腺癌、結(jié)腸癌、宮頸癌、何杰金氏 病及頭部腫瘤等都有myc基因的擴增或過度表達(dá)。,,(4)sis家族：sis,編碼P28與人血小板源生長因子(PDGF)結(jié)構(gòu)十分相似，能剌激間葉組織的細(xì)胞分裂繁殖。,(5)myb家族：myb、myb-ets,編碼核蛋白，能與DNA結(jié)合，為核內(nèi)的一種轉(zhuǎn)錄因子,（一）獲得啟動子和（或）增強子,三、癌基因活化的機制,逆轉(zhuǎn)錄病毒感染細(xì)胞后，病毒基因組所攜

8、帶的長末端重復(fù)序列（LTR內(nèi)含較強的啟動子和增強子）插入到細(xì)胞原癌基因附近或內(nèi)部, 啟動下游鄰近基因的轉(zhuǎn)錄和影響附近結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄水平，使原癌基因過度表達(dá)或由不表達(dá)變?yōu)楸磉_(dá)，從而導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變。,B,myc mRNA,（二）染色體易位,在染色體易位的過程中發(fā)生了某些基因的易位和重排，使原來無活性的原癌基因移至強的啟動子或增強子附近而被活化，原癌基因表達(dá)增強，導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。,舉例 Burkitt Lympho

9、ma,（三）原癌基因擴增,細(xì)胞周期中DNA復(fù)制數(shù)次，導(dǎo)致原癌基因拷貝數(shù)量的增加。,（四）點突變,原癌基因在射線或化學(xué)致癌劑作用下，發(fā)生單個堿基的替換——點突變(point mutation), 從而改變了表達(dá)蛋白的氨基酸組成，造成蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變異。,（五）原癌基因缺失,rasH 癌基因通過點突變而被活化,出現(xiàn)新的表達(dá)產(chǎn)物 出現(xiàn)過量的正常表達(dá)產(chǎn)物出現(xiàn)異常、截短的表達(dá)產(chǎn)物,癌基因激活的結(jié)果：,***癌基因的協(xié)同作用,一種原癌基因被激活并

10、不足以導(dǎo)致細(xì)胞的惡變。實驗1 ：以重排的 myc 基因轉(zhuǎn)染( transfection ) 大鼠胚胎成纖維細(xì)胞，可使細(xì)胞獲得無限止傳代的能力（正常傳20代即死亡）。無限止傳代能力是腫瘤細(xì)胞特征之一。但成纖維細(xì)胞并未獲得惡性細(xì)胞的形態(tài)表型，并不能發(fā)展成為腫瘤。,,實驗2 ： 用活化的 ras 轉(zhuǎn)染成纖維細(xì)胞，細(xì)胞的形態(tài)雖發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化，但不能無限止生長，也不能發(fā)展成為腫瘤。實驗3 ： 當(dāng)同時轉(zhuǎn)染重排的 myc 和活化的 ras ，細(xì)

11、胞既發(fā)生形態(tài)轉(zhuǎn)化，又有無限止生長能力，將此種細(xì)胞移植于動物體內(nèi)以后可發(fā)展為腫瘤。,,腫瘤細(xì)胞的形成最少需要無限止生長和形態(tài)轉(zhuǎn)化兩種原癌基因的協(xié)同作用。例如癌細(xì)胞HL-60細(xì)胞系： 既有 擴增的myc基因 又有 活化的N-ras基因例如Burkitt淋巴瘤的某些細(xì)胞系： 既有 重排的myc基因 又有 活化的N-ras基因,作用于細(xì)胞膜上的受體系統(tǒng)或直接被傳遞至細(xì)胞內(nèi)，通過

12、蛋白激酶活化轉(zhuǎn)錄因子，引發(fā)一系列基因的轉(zhuǎn)錄激活。,四、原癌基因的產(chǎn)物與功能,sis表達(dá)蛋白P28和血小板源性生長因子（PDGF）一樣能促進血管的生長。,（一）細(xì)胞外生長因子,例如：,（二）跨膜的生長因子受體：,接受細(xì)胞外的生長信號并將其傳入胞內(nèi)。受體的胞質(zhì)結(jié)構(gòu)區(qū)具有特異的蛋白激酶活性，通過磷酸化作用使其結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，增加激酶對底物的活性，促進生長信號在胞內(nèi)的傳遞。,例如,c-src、c-abl有酪氨酸特異的蛋白激酶活性。c-mos和r

13、af所編碼的激酶使絲氨酸和蘇氨酸殘基磷酸化。,非受體酪氨酸激酶(c-src，c-abl)、絲氨酸/蘇氨酸激酶(c-ras，c-mas)，ras蛋白(H-ras，K-ras和N-ras)及磷脂酶(crk產(chǎn)物)。,（三）細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)體,原癌基因的產(chǎn)物作為胞內(nèi)信息傳遞體系成員，或者通過影響第二信使作用，將接受到的信號由胞內(nèi)傳至核內(nèi)，促進細(xì)胞生長。,例如：,（四）核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子,某些癌基因表達(dá)蛋白定位于細(xì)胞核內(nèi)，與靶基因的順式調(diào)控元件相結(jié)合直接

14、調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄活性。,例如：,c-fos是一種即刻早期反應(yīng)基因(immediate early gene，IEG)。作為傳遞信息的第三信使。,***癌基因的協(xié)同作用,一種原癌基因被激活并不足以導(dǎo)致細(xì)胞的惡變。實驗1 ：以重排的 myc 基因轉(zhuǎn)染( transfection ) 大鼠胚胎成纖維細(xì)胞，可使細(xì)胞獲得無限止傳代的能力（正常傳20代即死亡）。無限止傳代能力是腫瘤細(xì)胞特征之一。但成纖維細(xì)胞并未獲得惡性細(xì)胞的形態(tài)表型，并不能發(fā)

15、展成為腫瘤。,,實驗2 ： 用活化的 ras 轉(zhuǎn)染成纖維細(xì)胞，細(xì)胞的形態(tài)雖發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化，但不能無限止生長，也不能發(fā)展成為腫瘤。實驗3 ： 當(dāng)同時轉(zhuǎn)染重排的 myc 和活化的 ras ，細(xì)胞既發(fā)生形態(tài)轉(zhuǎn)化，又有無限止生長能力，將此種細(xì)胞移植于動物體內(nèi)以后可發(fā)展為腫瘤。,,腫瘤細(xì)胞的形成最少需要無限止生長和形態(tài)轉(zhuǎn)化兩種原癌基因的協(xié)同作用。例如癌細(xì)胞HL-60細(xì)胞系： 既有 擴增的myc基因 又有 活化的N

16、-ras基因例如Burkitt淋巴瘤的某些細(xì)胞系： 既有 重排的myc基因 又有 活化的N-ras基因,抑癌基因Anti-oncogenes,第二節(jié),抑癌基因(cancer suppressive gene, anti-oncegene),一、抑癌基因的基本概念,抑制細(xì)胞過度生長、增殖從而遏制腫瘤形成的基因。,細(xì)胞雜交試驗,,二、常見的抑癌基因,位于13q14200 kb，27個外顯子，mRNA長

17、4.7 kb，編碼928個氨基酸、105 kD的蛋白產(chǎn)物（P105-RB）P105-Rb為轉(zhuǎn)錄因子功能：促進細(xì)胞分化，抑制細(xì)胞增殖 能結(jié)合并抑制轉(zhuǎn)錄因子E-2F基因失活原因主要為基因缺失與突變,三、抑癌基因的作用機制（一）視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤基因（Rb 基因）,視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤基因（Rb基因）抑癌機制,G0 G1期,S期,E2F,,DNA,mRNA,DNA,P53基因是迄今發(fā)現(xiàn)與人類腫瘤相關(guān)性最高的基因，自1979年P(guān)53基因命

18、名以來，人們對P53基因的認(rèn)識經(jīng)歷了癌蛋白抗原、癌基因到抑癌基因的多次轉(zhuǎn)變。導(dǎo)致細(xì)胞轉(zhuǎn)化或腫瘤形成的P53是P53基因突變的產(chǎn)物，是一種腫瘤促進因子，它可以消除正常P53的功能，而野生型P53是一種抑癌基因。 人類腫瘤中約50%以上與P53基因變化有關(guān)，僅1991-1998年6月的有關(guān)論文就超過6000篇，P53基因也被Science雜志評為1993年的明星分子。,（二）P53,位于17p1320 kb，11個外顯子，mRN

19、A長2.5 kb，蛋白產(chǎn)物53 kD，故稱p53基因P53為轉(zhuǎn)錄因子功能： 激活一些抑制細(xì)胞分裂的基因（如p21）； 抑制解鏈酶活性； 參與DNA的復(fù)制與修復(fù)； 在DNA修復(fù)失敗時啟動細(xì)胞程序性死亡過程等基因失活原因主要為基因突變與缺失,P53抑癌機制,P53蛋白,解鏈酶,復(fù)制因子A,P21蛋白,細(xì)胞停滯于G1期,,細(xì)胞調(diào)亡,DNA損傷,,P53蛋白,P53蛋白,P53基因突變不僅失去野生型p53抑

20、制腫瘤增殖的作用，而且突變本身又使該基因具備癌基因功能。突變的P53蛋白與野生型P53蛋白相結(jié)合，形成的這種寡聚蛋白不能結(jié)合DNA，使得一些癌變基因轉(zhuǎn)錄失控導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。,,在腫瘤的形成和發(fā)展中，既有原癌基因的激活又有抑癌基因的滅活同時存在。例如人類結(jié)腸癌細(xì)胞中存在4個以上基因突變： APC/MAC DCC 抑癌基因 P53 K-ras 原癌基因,

21、,生長因子Growth Factors,第三節(jié),生長因子(growth factor),一、概述,通過質(zhì)膜上特異的受體，將信息傳遞至細(xì)胞內(nèi)部，調(diào)節(jié)細(xì)胞生長與增殖的多肽類物質(zhì)。,,內(nèi)分泌 (endocrine)旁分泌 (paracrine)自分泌 (autocrine),作用模式 ：,內(nèi)分泌 (endocrine)：生長因子從細(xì)胞分泌出來后，通過血液運輸作用于遠(yuǎn)端靶細(xì)胞。,自分泌 (autocrine)：生長因子作用于合成及分泌該生

22、長 因子的細(xì)胞本身。旁分泌 (paracrine)：細(xì)胞分泌的生長因子作用于鄰近的其它類型細(xì)胞，對合成、分泌該生長因的自身細(xì)胞不發(fā)生作用，因為它缺乏相應(yīng)受體。,產(chǎn)生相應(yīng)第二信使,胞內(nèi)相關(guān)蛋白質(zhì)被磷酸化,與膜受體結(jié)合,酪氨酸激酶活化,蛋白激酶活化,核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子活化,基因轉(zhuǎn)錄,與胞內(nèi)受體結(jié)合,,,,,,,,生長因子 - 受體復(fù)合物，活化相關(guān)基因,,,,二、生長因子作用機制,在某些生理或病理條下，細(xì)胞接受到某種 信號所觸發(fā)的并按一定程序緩