《分子诊断第4章》PPT课件

第四章肿瘤相关基因,江苏大学钱晖,肿瘤的发生是细胞生长和细胞分化紊乱所致的细胞无节制增殖的结果。,原癌基因细胞正增殖信号抑癌基因细胞负增殖信号转移相关基因肿瘤的侵袭和转移,第四章肿瘤相关基因,一类能使敏感宿主产生肿瘤或使体外培养细胞转化成癌细胞的动物病毒，分为DNA肿瘤病毒和RNA肿瘤病毒（逆转录病毒）。,1966年获诺贝尔生理学或医学奖发现了劳斯肉瘤病毒（RSV）,PeytonRous,HowardMartinTemin从劳斯肉瘤病毒（RSV）中发现逆转录酶1975年获诺贝尔生理学或医学奖,发现细胞癌基因创立肿瘤发生的癌基因理论1989年获诺贝尔生理学或医学奖,J.MichaelBishop,第四章肿瘤相关基因,第一节癌基因,第二节抑癌基因,第三节肿瘤转移相关基因,第四节肿瘤发生中的基因变化,第五节肿瘤相关基因的检测及评价,第一节癌基因,癌基因（oncogene,onc）病毒癌基因（virusoncogene，v-onc）细胞癌基因（cellularoncogene，c-onc）,第一节癌基因,病毒癌基因（virusoncogene，v-onc）,病毒基因组中特殊的核苷酸序列，是一类存在于病毒中，能使敏感宿主产生肿瘤或使体外培养细胞转化的基因。,第一节癌基因,细胞癌基因（cellularoncogene，c-onc）,存在于正常细胞基因组中的癌基因，在正常情况下处于静止或低表达状态，对维持细胞正常功能具有重要作用；但在异常表达时，其产物可使细胞无限分裂。,第一节癌基因,第一节癌基因,二、细胞癌基因,三、原癌基因的激活机制,一、病毒癌基因,一、病毒癌基因,RNA病毒的癌基因绝大多数能使分裂信号旁路发生改变，通过破坏正生长调节而起作用。DNA病毒的癌基因主要通过与抑癌基因相互作用而破坏细胞的负生长调节。,一、病毒癌基因,二、细胞癌基因,正常细胞中一类编码关键性调控蛋白的基因，在细胞正常的生长、发育、分化过程中具重要生理功能以非激活形式存在，不会自发诱导肿瘤当其被异常激活时，可使正常细胞发生转化而导致肿瘤的发生,二、细胞癌基因,细胞癌基因又称原癌基因,正常情况下细胞癌基因并不致瘤病毒癌基因来源于细胞癌基因,二、细胞癌基因,细胞癌基因的特点：,生物界普遍存在进化上高度保守单拷贝基因，均为结构基因异常时可导致细胞恶性增生,二、细胞癌基因,细胞癌基因的分类及表达产物,二、细胞癌基因,二、细胞癌基因,癌基因产物的细胞定位,二、细胞癌基因,1.sis家族,2.erb家族,3.src家族,4.ras家族,5.myc家族,二、细胞癌基因,1.sis家族人的c-sis定位于第22号染色体，与血小板衍生生长因子(PDGF)基因有很高的同源性（达87%）编码产物P28是含241个氨基酸残基的PDGF-链，能与PDGF受体结合,二、细胞癌基因,2.erb家族c-erb-B编码表皮生长因子(EGF)受体c-fms编码集落刺激因子受体c-bit编码PDGF受体,二、细胞癌基因,3.src家族编码蛋白激酶类产物c-src是第一个被发现的细胞癌基因人的c-src定位于第20号染色体具酪氨酸蛋白激酶(TPK)活性mos、raf等基因编码产物为胞浆丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,二、细胞癌基因,4.ras家族主要包括H-ras、K-ras和N-ras，编码的氨基酸顺序之间有85%的同源性。,编码产物为P21的Ras蛋白，大多位于细胞膜的内侧面，属低分子量G蛋白，是MAPK途径中的重要成员细胞外信号通过受体结合G蛋白，作用于不同的靶蛋白，参与细胞增殖信号的细胞内转导过程,二、细胞癌基因,二、细胞癌基因,5.myc家族(人c-myc基因)定位于8q24，由3个外显子组成，第一外显子不编码产物位于核内的Myc蛋白，属DNA结合蛋白类编码核内转录因子，通过与某些特定DNA相结合，影响DNA复制的启动过程或对转录进行调控，调节细胞生长、增殖和分化,三、原癌基因的激活机制,激活的机制：病毒诱导的活化，如病毒基因组内一个强大启动子插入到细胞癌基因的附近或内部，使原癌基因激活非病毒诱导的活化，如原癌基因突变、扩增和染色体重排等,三、原癌基因的激活机制,（二）原癌基因获得外源启动子而激活,（三）原癌基因甲基化程度降低,（四）原癌基因的扩增,（五）染色体易位或基因重排,（一）原癌基因点突变,（六）基因偶联,三、原癌基因的激活机制,核苷酸突变导致编码产物P21蛋白中氨基酸被置换，表达异常产物。P21蛋白自身的GTPase活性明显下降，在传递生长信号时，难以催化GTP快速水解，从而不能适时从活化状态改变为非活化状态，导致与GTP持续结合，促进细胞增殖。,（一）原癌基因点突变,三、原癌基因的激活机制,三、原癌基因的激活机制,（二）原癌基因获得外源启动子而激活原癌基因的上游插入外源性启动子或增强子，可激活原癌基因，使其表达产物增多。,例：ALV感染细胞后诱发鸡B细胞淋巴瘤ALV本身不含病毒癌基因，其病毒两端的长末端重复序列可作为启动子启动c-myc的转录。该启动子使c-myc基因持续转录，比正常表达增高几十甚至上百倍。,三、原癌基因的激活机制,三、原癌基因的激活机制,（三）原癌基因甲基化程度降低DNA分子中的甲基化对阻抑基因的转录具有重要作用。例：在结肠腺癌和小细胞肺癌的细胞中ras基因的DNA甲基化水平比其邻近的正常细胞明显偏低，提示某些原癌基因是由于甲基化程度降低而激活。,三、原癌基因的激活机制,（四）原癌基因的扩增原癌基因扩增使基因拷贝数增加，产物过量表达。例：人视网膜母细胞瘤中N-myc扩增了10200倍，相应的mRNA和蛋白质产物大量增加。肿瘤细胞中的双微体和染色体上的均染区就是原癌基因DNA片段扩增的表现。,三、原癌基因的激活机制,（五）染色体易位或基因重排染色体易位往往导致基因重排，可导致原癌基因序列缺失或表达异常蛋白。,1表达融合蛋白慢性粒细胞性白血病:bcr-abl融合基因2异常异位表达Burkitt淋巴瘤:定位于8号染色体的myc基因与14号染色体的免疫球蛋白重链基因融合而激活，启动c-myc转录，使c-myc基因表达增强。,三、原癌基因的激活机制,三、原癌基因的激活机制,三、原癌基因的激活机制,（六）基因偶联ras或myc转染细胞，可使细胞增殖，但不能转化成癌细胞ras和myc同时转染细胞，能使细胞转化成癌细胞提示至少需要2种或以上的原癌基因在不同通路上发挥协同作用,第二节抑癌基因,第二节抑癌基因,肿瘤抑制基因(tumor-suppressinggene)存在于正常细胞内的一类可抑制细胞过度生长与增殖的基因，从而有潜在抑癌作用。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。,抑癌基因的功能:,诱导终末分化维持基因稳定触发衰老，诱导细胞程序性死亡抑制蛋白酶活性或改变DNA甲基化酶活性调节血管形成促进细胞间联系,第二节抑癌基因,在肿瘤的相应正常组织中必须有正常的表达在恶性肿瘤中相应基因应有所改变，包括点突变、片段缺失或表达缺陷导入该基因缺陷的恶性肿瘤细胞中可部分或全部抑制恶性表型,第二节抑癌基因,抑癌基因的生物特性：,第二节抑癌基因,一、抑癌基因与肿瘤,二、抑癌基因失活机制,一、抑癌基因与肿瘤,第二节抑癌基因,二、抑癌基因失活机制,抑癌基因突变染色体丢失同源性重组基因重排,第二节抑癌基因,（一）视网膜母细胞瘤基因（Rb基因）,第一个分离到的抑癌基因人Rb基因定位于13号染色体，编码P105蛋白，定位于核内。具有结合DNA的活性，有序调控细胞分裂周期，控制细胞的生长Rb蛋白有磷酸化和非磷酸化两种形式，活性型为非磷酸化形式,第二节抑癌基因,抑癌基因隐性癌基因,只有一个等位基因发生突变时，未突变的另一个等位抑癌基因仍能产生足够量的野生型蛋白质产物，故通常不会引起致癌效应只有两个等位基因都发生突变才能引发抑癌基因的失活，失去对细胞增殖的监控作用，引起致癌效应,第二节抑癌基因,(二)抑癌基因p53基因,几乎所有人类肿瘤中都存在p53基因的突变人类p53基因转录产物为P53核蛋白，属反式作用因子，在体内以四聚体形式存在，活性受磷酸化/非磷酸化的调节,第二节抑癌基因,P53蛋白主要功能：抑制细胞增殖，可阻断细胞进入S期促进DNA损伤的修复诱导细胞凋亡,第二节抑癌基因,显性阴性(dominantnegative),一个p53等位基因发生突变时，突变的P53蛋白可与野生型蛋白结合，使其不能结合DNA而失活。,显性致癌（dominantcarcinogenesis）,突变后的p53基因具有癌基因的作用，能协助ras基因致癌。,第二节抑癌基因,（三）其它抑癌基因,WT1(11p13):肾母细胞瘤易感基因，编码锌指蛋白DCC(18q21):编码与细胞粘附作用有关的表面蛋白分子APC(5q21):突变后与直肠癌的发生相关,第二节抑癌基因,BRCA1和BRCA2乳腺癌易感基因，产物含锌指结构，以转录因子形式起作用，与遗传性高发乳腺癌和卵巢癌的发生紧密相关NF-1（17q11.2）编码GTP酶激活剂，失活可致神经纤维增生,第二节抑癌基因,第三节肿瘤转移相关基因,!,肿瘤浸润转移是一个复杂而有序的过程，包括肿瘤细胞从原发肿瘤脱落，进入细胞外基质，游走至血管、淋巴管，与之产生粘附并进入管腔，再至远端适宜组织中克隆生长。,第三节肿瘤转移相关基因,第三节肿瘤转移相关基因,肿瘤细胞转移基因的激活和转移抑制基因的失活，可诱发肿瘤细胞转移表型而导致转移。原发部位肿瘤组织中具有转移潜在性的细胞群是肿瘤转移的细胞生物学基础。,一、肿瘤转移基因,促进或导致肿瘤转移的基因：mts1(metastasin1)mts1蛋白可能通过S100蛋白家族中的Ca2+结合蛋白发挥作用两者对细胞的微管聚合有抑制作用mts1基因可作为预测某些肿瘤是否会发生转移的指标,二、肿瘤转移抑制基因,主要抑制肿瘤细胞的转移表型目前发现的有wdnm1、wdnm2、金属蛋白酶组织抑制剂(TIMP)基因、nm23基因等人类基因组中存在两个nm23基因，即nm23-H1和nm23-H2，均定位于17q,第四节肿瘤发生中的基因变化,肿瘤的发生是一个多基因多步骤的基因变化效应，是多阶段或多次打击而发生的疾病。,第四节肿瘤发生中的基因变化,1启动阶段：细胞的DNA分子已发生改变，但表型仍正常2促癌阶段：癌前细胞在启动因子和促癌因子的协同作用下，细胞表型发生变化，表现出癌细胞的特征3转化阶段：已恶变的细胞进入自主分裂增殖状态并发生病灶浸润、转移,第四节肿瘤发生中的基因变化,肿瘤发展的典型模式人结肠直肠癌,家族性多发性腺癌FAP基因发生突变，变为过度增生性上皮，并逐渐发展为腺瘤DNA甲基化程度降低，k-ras发生突变，早期腺瘤发展为中期腺瘤抑癌基因DCC发生缺失、c-myc基因过度表达，使腺瘤进入晚期抑癌基因p53丢失，使晚期腺瘤发展为肿瘤在适宜条件下可继发肿瘤的转移,肿瘤发展的典型模式人结肠直肠癌,第五节肿瘤相关基因的检测及评价,第五节肿瘤相关基因的检测及评价,二、常用检测方法,三、原癌基因与抑癌基因的检测,一、基因诊断策略与主要检测技术,一、基因诊断策略与主要检测技术,常用的肿瘤基因诊断策略包括：染色体异位及融合基因的检测原癌基因或抑癌基因的检测肿瘤相关病毒的检测肿瘤标志物基因的检测等,肿瘤的基因分析包括：基因结构、