癌基因、抑癌基因与生长因子.ppt

第 二 十 章,癌基因、抑癌基因与生长因子 Oncogenes, Anti-oncogenes and Growth Factors,癌基因、抑癌基因与生长因子的关系,癌基因,抑癌基因,细胞,生长因子,正调控,负调控,产物,第 一 节 癌 基 因 Oncogenes,癌基因（oncogene）就是具有增加癌源性或转化潜能，导致其编码区或调节区域遗传性状发生改变的基因。 癌基因可分为两大类：一类是致瘤病毒中能在体内诱发肿瘤并在体外引起细胞转化的基因，即病毒癌基因（viral oncogene, v-onc）；另一类是存在于细胞基因组中、正常情况下处于静止或低水平（限制性）表达状态，对维持细胞正常功能具有重要作用，当受到致癌因素作用被活化而导致细胞恶变的基因，即原癌基因（protooncogene，pro-onc）或称细胞癌基因（cellular oncogene，c-onc）。,一、病毒癌基因和细胞癌基因,癌基因名称用3个斜体小写字母表示，如myc、ras、src。,肿瘤病毒是一类能使宿主产生肿瘤或使培养细胞转化成癌细胞的动物病毒。 其核酸组成分为DNA病毒和RNA病毒。 病毒癌基因是一类存在于肿瘤病毒（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。,1911年， Reyton Rous 报道将鸡肉瘤的无细胞滤液注射给健康鸡后，可诱导发生肉瘤，表明无细胞滤液含致病原，可传播肿瘤。 1932年，Shope发现，野生棉尾兔的皮肤肿瘤也可借助无细胞滤液传播。 肿瘤进展：开始，癌细胞处于“休眠”状态，被化学因子、病毒等唤醒后，变的无法无天。 Rous提出病毒致癌理论：即传播肿瘤的无细胞滤液中含的是病毒。 这种感染性颗粒后来被证实是逆转录病毒(RNA病毒)。Rous因此获得1966年诺贝尔生理和医学奖。,癌基因的发现,鸡肉瘤病毒（RSV)基因组结构图,病毒癌基因与正常细胞中的原癌基因同源,病 毒 癌 基 因 致 癌 机 制,细胞癌基因的特点 广泛存在于生物界中； 基因序列高度保守； 作用通过其产物蛋白质来体现； 被激活后，形成癌性的细胞转化基因。,原癌基因的分类,依据其基因结构与功能特点可将大部分 原癌基因归于以下几个家族:,1、src家族: 包括src、abl、fes、fgr、fps、 fym、kck 、lck、lyn、ros、tkl和yes 等基因。 Src 是最早被发现的癌基因。其表达产物的 氨基酸序列具有较高同源性和酪氨酸蛋白激酶活 性以及同细胞膜结合的性质，定位于胞膜内侧或 跨膜分布。,2、ras家族: 包括3类密切相关的成员,即H-ras、 K-ras及N-ras。虽其核苷酸序列的同源性较少， 但编码蛋白质的分子量均为21 kD,即p21。其表 达产物多属传递信号的小G蛋白，能结合GTP，有 GTP酶活性，并参与细胞内cAMP水平的调节。 3、myc家族: 包括c-myc、L-myc、N-myc、fos、 myb、ski等基因,其表达产物定位于细胞核内,为 DNA结合蛋白类, 或为转录调控中的反式作用因子 ,有直接的调节其他基因转录的作用。,4、sis家族: 目前认为sis基因仅有一个成员。 其表达产物与血小板源生长因子（platelet derived growth factor，PDGF）结构相似， 可促进间叶组织的细胞增殖。 5、erb家族: 包括erb-A、erb-B、fms、mas、 trk等基因,其表达产物是生长因子和蛋白激酶 类。 6、myb家族: 包括myb和myb-ets复合物等基因, 其表达产物为核内转录调节因子，能与DNA结合。,根据表达产物的功能和定位可将原癌 基因分为以下几类： 1、蛋白激酶类： （1）跨膜生长因子受体 包括erbB、fms、kit、neu（erb-2、HER-2） 、ret、sea等基因。 （2）膜结合的酪氨酸蛋白激酶 包括src、abl、fes、fgr、fps、fym、kck、 lck、lyn、ros、tkl和yes 等基因。,（3）可溶性酪氨酸蛋白激酶 包括met、trk等基因。 （4）胞浆丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶 包括raf（mil、mht）mos、cot、pl-1等基因。 （5）非蛋白激酶受体 包括mas、erb等基因。,2、信息传递蛋白类： （1）与膜结合的GTP结合蛋白 包括H-ras、K-ras、N-ras等基因。 （2）生长因子类 包括sis、int-2等基因。 （3）核内转录因子 包括c-myc、N-myc、L-myc、fos、jun等基因。,(一) 原癌基因点突变,原癌基因的表达产物多具有促进细胞增殖的 功能，当点突变发生后， （1）该蛋白质的活性可能大大增强，对细胞 增殖的刺激作用也增强； （2）可能使该蛋白质的稳定性增加，导致其 在胞内的浓度增加，对增殖刺激的时间和强度也 随之增加； （3）可能会引起RNA的错误剪接（splicing site）而改变蛋白质的结构和功能。,三、癌基因活化的机制,正常细胞H-ras 基因碱基序列 ATG ACG GAA TAT AAG CTG GTG GTG GTG GGC GCC GGC GGT GTG 肿瘤H-ras碱基序列 ATG ACG GAA TAT AAG CTG GTG GTG GTG GGC GCC GTC GGT GTG 正常细胞p21蛋白的 氨基酸序列 Met Thr Glu Tyr Lys Leu Val Val Val Gly Ala Gly Ala Val 肿瘤H-ras编码p21 Met Thr Glu Tyr Lys Leu Val Val Val Gly Ala Val Ala Val 蛋白氨基酸序列 图16-1. H-ras基因的点突变,（二）原癌基因获得启动子与增强子,某些不含v-onc的弱转化逆转录病毒,而其前病毒含 有强启动子和增强子的长末端重复序列(long terminal repeated sequence, LTR)，若插入（insertion）到细 胞癌基因邻近位置,便会使该细胞癌基因过度表达，导致 肿瘤的发生。,（三）原癌基因的扩增,原癌基因通过某些机制在原染色体上复制出 多个拷贝，导致表达产物异常增多而加速细胞增 殖。,（四）原癌基因的易位或重排,癌基因从所在染色体的正常位置上易位 （trnaslocation）至另一染色体的某一位置 上，使其调控环境发生改变，从相对静止状 态转为激活状态。,（一）细胞外生长因子 sis-P28 （二）跨膜的生长因子受体 c-src、c-abl、c-mos 、c-raf （三）细胞内信号传导体 c-src、c-abl、c-ras、c-mas、H-ras、K-ras、N-ras、crk （四）核内转录因子 myc、fos,四、原癌基因的产物与功能,第 二 节 抑 癌 基 因 Anti-oncogenes,一、抑癌基因的概念,抑癌基因，又称肿瘤抑制基因，大多编码与 细胞周期调控有关的抑制蛋白，可调控正常细胞 的生长。当抑癌基因发生缺失或突变时，细胞不 能表达或表达无活性的抑制蛋白，细胞增殖失控 而导致肿瘤的发生。与癌基因相比，它们的数量 有限，说明比多样化的癌基因具有更普遍的作用 ，在人类癌症发生过程中具有至关重要的作用。,抑癌基因通常用2或3个字母来表示，有时也介入 蛋白质产物的大小。基因的蛋白质产物可用其分子量 大小(kDa)来表示，前面加p或与基因相同的代码。 如p53基因的命名是因其编码序列所翻译的蛋白 的分子量约为53kDa，其基因产生p53蛋白。,二 常见抑癌基因的一些生物学特性 基 因 染色体 基因产物及作用 主 要 相 关 肿 瘤 APC 5q21 可能编码G蛋白 结肠癌 BRCA1 17q21 含锌指蛋白的转录因子 乳腺癌、卵巢癌 DCC 18q21 p192, 细胞粘附分子 结肠瘤 erb A 17q21 T3受体，含锌指结构 急性非淋巴细胞白血病 的转录因子 NF-1 17p12 GTP酶激活剂 神经纤维瘤、嗜铬细胞瘤、 雪旺氏细胞瘤、神经纤维肉瘤 P16 9p21 p16蛋白(CDK4、6抑制剂) 黑色素瘤等多种肿瘤 P15 9q21 p16蛋白(CDK4、6抑制剂) 胶质母细胞瘤 P21 6q21 p21蛋白(CDK4、6抑制剂) 前列腺癌 P53 17p13 p53（转录因子） 星状细胞瘤、胶质母细胞瘤、 结肠癌、小细胞肺癌、胃癌 PTEN 10q23 细胞骨架蛋白和磷酸酯酶 胶质母细胞瘤 RB 13q14 p105（转录因子） 视网膜母细胞瘤、成骨肉瘤、胃癌、 小细胞肺癌、乳癌、结肠癌 WT-1 11p13 含锌指蛋白的转录因子 WT、横纹肌肉瘤、肺癌、膀胱癌、 乳癌、肝母细胞瘤,三、抑癌基因的作用机制,Rb基因的作用机制： Rb基因的失活主要与视网膜母细胞瘤的发生相关。研究发现，在G0、G1期，低磷酸化型的p105Rb可与促进细胞分裂的转录因子E-2F结合形成复合物，从而阻止E-2F对某些基因启动转录，其中包括了一些在细胞增殖过程中起主要作用的基因，如c-myc基因等。高磷酸化型的p105Rb则可促使其与E-2F转录因子分离，从而使其呈现活性，细胞即由G1期进入S期。,P53蛋白基因卫士,P53蛋白,解链酶,复制因子A,P21蛋白,细胞停滞于G1期,细胞自杀,DNA损伤,P53蛋白,P53蛋白,第 三 节 生 长 因 子 Growth factors,生长因子(growth factor) 通过质膜上特异的受体，将信息传递至细胞内部，调节细胞生长与增殖的多肽类物质。,一、概述,作用模式 内分泌 (endocrine) 旁分泌 (paracrine) 自分泌 (autocrine),二、生长因子的作用机制,主要作用方式,跨膜信号,胞内信号传递体 或核内转录因子,表达产物 癌基因 定位 功能 abl 细胞核 DNA结合蛋白 erbB 质膜 生长因子受体 fms 质膜 生长因子受体 fos 细胞核 转录因子 jJun 细胞核 转录因子 myc 细胞核 转录因子 raf 胞液 酪氨酸蛋白激酶 ras 胞液 GTP结合蛋白 sis 由细胞分泌 生长因子 src 胞液 酪氨酸蛋白激酶 trk 质膜 生长因子受体,表164 某些原癌基因表达产物的定位和作用,生长因子的跨膜信号的传递： 是生长因子作用的主要方式，因生长因子的 不同，可通过不同途径进行传递。 生长因子跨膜传递途径主要有三条： （1）酪氨酸蛋白激酶（TPK）途径； （2）G蛋白磷脂酶C途径（PKC途径）； （3）G蛋白腺苷酸环化酶途径（PKA途径）。 其传递途径在第十九章作详细介绍 。,生长因子的胞内信号传递体或核内转录因子 ：,如EGF与受体结合后，可使细胞膜局部内陷成 受体小体（receptosome）。受体小体与溶酶体融 合，大部分EGF与受体解离后即被分解，但亦有较 少部分EGF未被降解而进入细胞核，作用于分子量 为22.2kDa的单链蛋白质，而促进转录。,三、生长因子与临床,很多疾病的起因与生长因子在体内表达调控 失衡密切相关。如许多基因（如癌基因）通过其 表达产物（生长因子及其受体）参与某些疾病 （如肿瘤、某些心血管疾病）的发生发展过程。,（一）细胞凋亡,细胞凋亡不同于细胞坏死（necrosis），是在 某些生理或病理条件下，机体通过特异信号转导途 径，使细胞按一定程序缓慢死亡的过程。,如抑癌基因p53表达的p53蛋白可诱发髓型白血 病等肿瘤细胞的凋亡；又有抑制细胞凋亡者，如某 些癌基因表达产物（如原癌基因蛋白Bcl 2、突变 型p53蛋白）和某些生长因子（如NGF）等可抑制多 种刺激剂诱导的细胞凋亡。,（二）原发性高血压和心肌肥厚,常见的心血管疾病包括