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1、CancerCancer Whats the cancer? 癌症 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 瘤。在高等脊椎动物中及植物中都有发现。 主要内容 n癌细胞的主要特征 n癌基因 n抑癌基因 一、癌细胞的主要特征 n能无限增殖 n接触抑制现象丧失 n癌细胞间粘着性减弱 normal cells cancerous cells The invasion of normal tissue by a growing tumor (in red) 4. 具有迁移性 5. 对生长因子需要量降低 What is the molecular basis for
2、 cancer biology ? nactivating oncogenes and/or inactivating tumor suppressors. 二、癌基因 （ oncogens） accelerator （一）癌基因（Oncogens） nDefinition： n具有致癌能力或致癌潜能的基因 nDiscovery： n1976，Rous肉瘤病毒中，分离出src gene，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。 n病毒癌基因（viral oncogene, v-onc）：病毒所携带的 致癌基因 n细胞癌基因（ cellular oncogene, c-onc ）或
3、原癌基因（ proto-oncogene）：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， 其产物具有调控细胞增生的重要功能，当其受 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。 (二)细胞癌基因（ cellular oncogene, c-onc ）或 原癌基因（proto-oncogene） n（1）广泛存在于生物体。是未激活的癌基因，是 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。 n（3）产物有重要功能。促进正常细胞生长、增殖 、发育等。 n（4）正常成人组织中原癌基因的表达水平很低或 不表达 n（5）在致癌因素作
4、用下，可转化为癌基因，引起 细胞癌变。 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 n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 effects of mutations in oncogenes 原癌基因是显性的 ! Proto- oncogenes become oncogenes, how ? （三）原癌基因激活的分子机制 Mutations in coding regi
5、on Mutations regulatory region Chromosome rearrangement causing both Activation of a proto-oncogene to an oncogene n点突变 nLTR插入 n基因重排 n缺失 n基因扩增 Example: ras 第一个被证实由于点突变而引发癌症的基因（ 1982，Tabin C J and Reddy E P)。 带有GTP的Ras是活性的，而内在的GTPase活性使 GTP 水解成GDP，而结合GDP的Ras则失活， GAP （GTP酶激活蛋白）以及 SOS（鸟苷释放因 子）可调节Ras 蛋白
6、活性。 （1）点突变 癌基因激活的机制： 点突变 Ras 是GTP结合蛋白，传导生长因子受体信号。 ras基因的点突变降低了GTPase活性， 使其放大了 对生长因子的反应，导致细胞过量生长。 nras终产物是P21，是一种G蛋白 nGAP能激活P21的GTPase活性，使P21-GTP 降解成P21-GDP。 n正常细胞中，P21几乎全部与GDP结合 n点突变后，改变P21的构象，使GAP不能识别 和激活GTPase活性，使P21处于活性状态。 nLTR是逆转录病毒基因组两端的长末端重复序 列。 nLTR结构中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LTR 插入到原癌基因
7、启动子区域或邻近处，可启动 和促进基因转录，激活原癌基因的表达。 （2） LTR插入 （3）基因重排 （4）缺失 n 很多原癌基因5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失 。 （5）基因扩增 n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 n生长因子，如sis， n生长因子受体，如fms 、erbB， n蛋白激酶及其它信号 传导组分，如src、ras 、raf， n转录因子，如myc、 fos、jun。 表16-1 一些原癌基因的功能 原癌基因功能相关肿瘤 sis生长因子Erwing网瘤 erb-B受体酪氨酸激酶，EGF受体星形细胞瘤、
8、乳腺癌、卵巢癌 、肺癌、胃癌、唾腺癌 fms受体酪氨酸激酶，CSF-1 受体髓性白血病 rasG-蛋白肺癌、结肠癌、膀胱癌、直肠 癌 src非受体酪氨酸激酶鲁斯氏肉瘤 Abl-1非受体酪氨酸激酶慢性髓性白血病 rafMAPKKK，丝氨酸/苏氨酸激酶腮腺肿瘤 vav信号转导连接蛋白白血病 myc转录因子Burkitt 淋巴瘤、肺癌、早幼粒 白血病 myb转录因子结肠癌 fos转录因子骨肉瘤 jun转录因子 erb-A转录因子急性非淋巴细胞白血病 bcl-1cyclinD1B细胞淋巴瘤 表16-1 一些原癌基因的功能 原癌基因功能相关肿瘤 sis生长因子Erwing网瘤 erb-B受体酪氨酸激酶，
9、EGF受体星形细胞瘤、乳腺癌、卵巢癌 、肺癌、胃癌、唾腺癌 fms受体酪氨酸激酶，CSF-1 受体髓性白血病 rasG-蛋白肺癌、结肠癌、膀胱癌、直肠 癌 src非受体酪氨酸激酶鲁斯氏肉瘤 Abl-1非受体酪氨酸激酶慢性髓性白血病 rafMAPKKK，丝氨酸/苏氨酸激酶腮腺肿瘤 vav信号转导连接蛋白白血病 myc转录因子Burkitt 淋巴瘤、肺癌、早幼粒 白血病 myb转录因子结肠癌 fos转录因子骨肉瘤 jun转录因子 erb-A转录因子急性非淋巴细胞白血病 bcl-1cyclinD1B细胞淋巴瘤 原癌基因功能相关肿瘤 sis生长因子Erwing网瘤 erb-B受体酪氨酸激酶， EGF受
10、体 乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃 癌、唾腺癌 rasG-蛋白肺癌、结肠癌、膀胱癌、直 肠癌 src非受体酪氨酸激酶鲁斯氏肉瘤 rafMAPKKK，丝氨酸/苏 氨酸激酶 腮腺肿瘤 vav信号传导连接蛋白白血病 myc转录因子Burkitt 淋巴瘤、肺癌、早幼 粒白血病 myb转录因子结肠癌 fos转录因子骨肉瘤 三、抑癌基因 （ Tumor-suppression genes ） Brakes n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。 n正常细胞内，抑制细胞生长，抑癌作用的基因 n在细胞生长中起负
11、调控作用，抑制增殖，促进 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 化，导致肿瘤 n大多数抑癌基因是隐性基因 （一）抑癌基因的特点 effects of mutations in tumor- suppressor genes 抑癌基因是隐性的 ! （二）抑癌基因的表达产物 n转录因子 np53, WT1 n细胞周期因子 nRB, p16 n信号通路因子 nNF1(一种ras GTPase活化蛋白) n磷脂酶 nPTEN nmRNA合成调控因子 nVHL 1969年亨利.哈里斯和乔治.克莱因 TSGTSG研究的途径研究的途径 细胞融合实验细胞融合实验 n杂交细胞由正常细胞
12、得到某个特定基因 n杂交细胞核型不稳定传代过程中染色体丢 失 n丢失该基因所在染色体恶性表型恢复 实验结果说明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 RBRB The first identified tumor- suppressor genes Example 1 ： RB基因的发现 n第一个被鉴定和克隆的抑癌基因 n儿童视网膜母细胞瘤（ retinoblastoma ）中发 现的 n这类肿瘤中的40具家族性，有遗传倾向 n第13 染色体q14带缺失，RB 基因位于这个区域 n全长：200 kb n定位：13q14.1 n外显子：27 个 内含子：26 个 n编
13、码产物：928 个氨基酸 n蛋白分子量：110 kD 人13 染色体14q 带 中两个拷贝的RB基 因丢失后，可导致 视网膜母细胞瘤。 What is the functions of RB ? RBRB RB controlling cell cycle 控制细胞周期。 控制G1 S Rb基因P110蛋白 去磷酸化形式 磷酸化形式 促进细 胞分裂 抑制细 胞分裂 在G1期：RB与E2F结合 ，抑制E2F的活性。 E2F是一种转录因子 它激活的靶基因的产物为S 期所必需的。 在G1/S期: RB被周期蛋 白/CDK2复合物磷酸化， 释放E2F E2F被激活，引发基因表 达(DNA pol, h
14、istone etc.) 细胞从G1进入S RB controlling cell cycle 非磷酸化的RB 阻断细胞周期 n正常细胞：通过RB 被磷 酸化来解除对细胞增殖的 抑制 n肿瘤抗原（如SV40 T抗原 ）与RB结合，使RB不能与 E2F结合，细胞周期可以自 由地进入S 期 p53p53 Molecule of the year 1993 Example 2 ： n全长：20Kb n定位：17p13.1 n外显子：11个 n编码氨基酸：393个 n分子量：53 kD n高度保守区：5 个 p53p53 n53 kD protein nSingle allele mutation:
15、Li- Fraumeni syndrome n一种重要的肿瘤抑制因子 The amino acid residues most frequently mutated in p53 from human tumors What is the functions of p53 ? 野生型的p53限制细胞生长 缺乏p53，细胞生长失去限制 突变的p53亚基， 阻止蛋白功能 细胞生长失去限制 What is the pathway ? 阻断细胞周期， 使其停留在G1期 维持基因组 稳定性 细胞凋亡 一种转录因子 一种修复蛋白 nP53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
16、周期使其 停留在G1期， P53激活P21，P21是一种细胞周 期抑制因子，能阻止细胞通过G1期。 n（2）P53能激活GADD45，它能识别维持基 因组稳定性的途径。 n（3）可引起细胞凋亡。 细胞 DNA损伤 P53 G1期停滞 突变P53 无G1期停滞 复制受损DNA 变异 细胞死亡 恶化 细胞凋亡 修复 S 期 n正常情况下，P53蛋白很不稳定，在细胞中水 平非常低，但当细胞感觉到DNA损伤时，就会 放慢P53的降解，P53水平增加并起保护措施。 n(1)当较高水平的P53存在时,阻断细胞周期,使其 停在G1期时,对DNA进行修复. n(2)如果这种损伤太严重,以至无法修复时,P53就
17、 会起始细胞周期凋亡途径,将细胞剔除,将受损的 DNA永久的从生物体消除掉. A model for the function of p53 p53 function at G0/G1 or G1/S P53激活P21 P21抑制CDK2活性RB不被磷酸化 RB与E2F结合细胞停在G1期 P21抑制cyclinD活性，使细胞停在G0期 Regulation of p53 activity nMdm2(p53拮抗蛋白质)可以拮 抗p53的活性， n进化保守基因，具有转录因子 功能 n基因产物与P53结合,解除G1期 阻滞，进入细胞周期 np19 拮抗Mdm2 活性， 增强p53的稳定性 ARF
18、What to do ? nEnvironment nBe careful nBad habit nQuit nInheritance nGene therapy 总 结 n名词解释（） ：原癌基因（proto-oncogene） 、抑癌基因（ Tumor-suppression genes） n癌细胞的主要特征 n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 n抑癌基因的特点（） n抑癌基因的产物 n简述Rb控制细胞周期机制（） n简述p53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)