生物化学与分子生物学：癌基因、抑癌基因与生长因子

1、第第 二二 十十 章章 癌基因、抑癌基因癌基因、抑癌基因与生长因子与生长因子Oncogene, Anti-oncogene and Growth Factor1癌基因、抑癌基因与生长因子的关系癌基因、抑癌基因与生长因子的关系癌基因：促进细胞生长与增殖，抑制分化癌基因：促进细胞生长与增殖，抑制分化抑癌基因：抑制细胞生长与增殖，促进分化抑癌基因：抑制细胞生长与增殖，促进分化生长因子：癌基因表达产物生长因子：癌基因表达产物癌基因癌基因抑癌基因抑癌基因生长因子生长因子正调控正调控负调控负调控产物产物失失 衡衡癌癌 变变2第第 一一 节节 癌癌 基基 因因Oncogene3癌基因癌基因(oncogene

2、)在体外引起细胞转化，在体内诱发肿瘤的基因在体外引起细胞转化，在体内诱发肿瘤的基因原定义原定义细胞内总体遗传物质的组成部分，控制细胞细胞内总体遗传物质的组成部分，控制细胞的生长和分化，它的结构异常或表达异常，可以的生长和分化，它的结构异常或表达异常，可以引起细胞癌变。引起细胞癌变。确切定义确切定义4癌基因的发现癌基因的发现1911年，年，Peyton Rous(美）美）鸡肉瘤病毒（鸡肉瘤病毒（Rous sarcoma virus, RSV）RSV鸡胚成纤维细胞转化鸡胚成纤维细胞转化接种鸡后发生肉瘤接种鸡后发生肉瘤第一个被发现的癌基因：第一个被发现的癌基因：v-src1966年诺贝尔生理和医学奖

3、年诺贝尔生理和医学奖5是第一个被鉴定的酪氨酸激酶是第一个被鉴定的酪氨酸激酶 LTR gag pol env src LTR癌基因癌基因酪氨酸酪氨酸 激酶激酶RSV基因组结构基因组结构6癌基因的类型癌基因的类型 病毒癌基因病毒癌基因 (virus oncogene, v-onc) 存在于病毒基因组中的癌基因，它不编码病毒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，但可以使细的结构成分，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。 v-srcv-src 细胞癌基因细胞癌基因 (cellular-oncogene, c-onc) 存在于生物正常细胞基因组中的

4、癌基因，或存在于生物正常细胞基因组中的癌基因，或称称原癌基因原癌基因 (proto-oncogene , pro-onc) 。 c-src71、病毒癌基因、病毒癌基因(virus oncogene)（1）肿瘤病毒：能使敏感宿主产生肿瘤或使培养细）肿瘤病毒：能使敏感宿主产生肿瘤或使培养细胞转化成癌细胞的动物病毒，包括胞转化成癌细胞的动物病毒，包括DNA病毒和病毒和RNA病毒（逆转录病毒）。病毒（逆转录病毒）。 乳多空病毒乳多空病毒 环状双链环状双链DNA TDNA T抗原基因抗原基因腺病毒腺病毒 线状双链线状双链DNA E1ADNA E1A，E1BE1B疱疹病毒疱疹病毒 线状双链线状双链DNA

5、EBDNA EB序列序列反转录病毒反转录病毒 单链单链RNA ras,srcRNA ras,src等等1、病毒癌基因、病毒癌基因(virus oncogene)（2）病毒癌基因：存在于肿瘤病毒（多数为逆转录）病毒癌基因：存在于肿瘤病毒（多数为逆转录病毒）中、能使靶细胞发生恶性转化的基因。病毒）中、能使靶细胞发生恶性转化的基因。冠以字母冠以字母v v-onc的产生的产生8原癌基因的特点：原癌基因的特点：v广泛存在于生物界中；广泛存在于生物界中；v 基因序列高度保守；基因序列高度保守；v 是细胞生长、分化所必需，通过其编码产物是细胞生长、分化所必需，通过其编码产物 发挥作用；发挥作用；v 被激活被

6、激活（放射线、化学物质）（放射线、化学物质）发生数量或结构发生数量或结构上的变化，可使细胞癌变。上的变化，可使细胞癌变。2.2.细胞癌基因细胞癌基因9细胞癌基因的分类细胞癌基因的分类（根据定位和功能）（根据定位和功能）v 蛋白激酶类蛋白激酶类v 信息传递蛋白类信息传递蛋白类膜结合酪氨酸蛋白激酶膜结合酪氨酸蛋白激酶 src 可溶性酪氨酸蛋白激酶可溶性酪氨酸蛋白激酶 met, trk胞浆胞浆Ser/Thr蛋白激酶蛋白激酶 raf, mos与膜结合的与膜结合的GTP结合蛋白结合蛋白 ras 生长因子类生长因子类 sis, int-2核内转录因子核内转录因子 myc, fos, jun10 src家族

7、家族 酪氨酸蛋白激酶酪氨酸蛋白激酶src, abl, fgr, yes ras家族家族 P21（小（小G蛋白）蛋白）H-ras, K-ras, N-ras myc家族家族 核内核内DNA结合蛋白结合蛋白c-myc, N-myc, L-myc, fos sis家族家族 P28 (与与PDGF相似相似) myb家族家族 核内转录因子核内转录因子myb, myb-ets按家族分类按家族分类（1）（2）11恶性肿瘤发病的分子机制（一）获得启动子与增强子（一）获得启动子与增强子三、癌基因活化的机制三、癌基因活化的机制（二）基因易位（二）基因易位（三）原癌基因扩增（三）原癌基因扩增（四）点突变（四）点突变

8、逆转录病毒基因组逆转录病毒基因组LTR含强启动子、增强子含强启动子、增强子Burkit淋巴瘤细胞，淋巴瘤细胞，c-myc从从8号染色体移号染色体移到到14号染色体而被激活号染色体而被激活基因数量增多或表达产物增多基因数量增多或表达产物增多H-ras: GGC GTCGlyVal（12位）位）12 1 1、获得启动子与增强子、获得启动子与增强子正常细胞正常细胞肿肿 瘤瘤LTRLTR外显子外显子1外显子外显子2外显子外显子3c-myc基因基因 2 2、基因易位、基因易位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

9、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 3 3、细胞癌基因扩增、细胞癌基因扩增 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。 4 4、点突变、点突变 H-ras 正常细胞正常细胞 GGC 12Gly 肿瘤细胞肿瘤细胞 GUC 12Val v 出现新的表达产物出现新的表达产物 v 出现过量的正常表达产物出现过量的正常表达产物v 出现异常、截短的表达产物出现异常、截短的表达产物癌基因被激活的结果癌基因被激活的结果 肿瘤细胞通常出现一种或两种以上的组合肿瘤细胞通常出现一种或两种以上的组合 肿瘤发生是一个多步骤的发展过程，肿瘤发生是一个多步骤的发

10、展过程， 需要多种癌基因协同作用需要多种癌基因协同作用13（一）细胞外生长因子（一）细胞外生长因子 sis编码产物编码产物P28与与PDGF 链同源链同源四、细胞癌基因的产物与功能四、细胞癌基因的产物与功能P28PDGF-RPIP2IP3DAGPKC转化转化与恶性肿瘤发生有关的生长因子与恶性肿瘤发生有关的生长因子PDGF EGF TGF-2 FGF IGF I血小板源生长因子血小板源生长因子14（二）跨膜的生长因子受体（二）跨膜的生长因子受体 c-src、c-abl 受体胞内区含激酶结构域，使靶蛋白磷酸化受体胞内区含激酶结构域，使靶蛋白磷酸化（三）细胞内信号传导分子（三）细胞内信号传导分子 H

11、-ras、K-ras、N-ras（小（小G蛋白）蛋白） crk （磷脂酶）（磷脂酶）（四）核内转录因子（四）核内转录因子 myc、fos、jun151. 生长因子生长因子2. 生长因子受体生长因子受体3. 信号转导组分信号转导组分4. 细胞周期蛋白细胞周期蛋白5. 细胞凋亡调节细胞凋亡调节蛋白蛋白6. 转录因子转录因子癌基因癌基因 编码生长因子、生长因子受体、细胞内生长编码生长因子、生长因子受体、细胞内生长信息传递分子，以及与生长有关的转录调节因子信息传递分子，以及与生长有关的转录调节因子的一类基因，其表达产物调节细胞的生长与分化，的一类基因，其表达产物调节细胞的生长与分化，基因的结构异常或表

12、达异常可引起细胞的转化。基因的结构异常或表达异常可引起细胞的转化。16第第 二二 节节抑抑 癌癌 基基 因因Anti-oncogene17 在正常情况下抑制细胞增殖和肿瘤发生，缺失在正常情况下抑制细胞增殖和肿瘤发生，缺失或突变失活后，可引起细胞的异常增生和恶性转化。或突变失活后，可引起细胞的异常增生和恶性转化。抑癌基因的基本概念抑癌基因的基本概念(tumor suppressive gene, anti-oncogene)18抑癌基因的发现（抑癌基因的发现（细胞杂交细胞杂交实实验验）正常细胞正常细胞肿瘤细胞肿瘤细胞非肿瘤型杂交细胞非肿瘤型杂交细胞杂交融合杂交融合肿瘤细胞肿瘤细胞1 1肿瘤细胞肿

13、瘤细胞2 2杂交融合杂交融合非肿瘤型杂交细胞非肿瘤型杂交细胞正常细胞正常细胞失去某些基因失去某些基因肿瘤细胞肿瘤细胞推测抑癌基因的存在推测抑癌基因的存在19二、常见的抑癌基因二、常见的抑癌基因20抑癌基因 功能 相关肿瘤 Rb 转录调节因子 RB、成骨肉瘤、胃癌、SCLC、乳癌、结肠癌 p53 转录调节因子 星状细胞瘤、胶质母细胞瘤、结肠癌、 乳癌、 成骨肉瘤、 SCLC、 胃癌、磷状细胞肺癌 WT 负调控转录因子 WT、横纹肌肉瘤、肺癌、膀胱癌、乳癌、肝母细胞瘤 NF-1 GAP，ras GTP 酶激活因子 神经纤维瘤、嗜铬细胞瘤、雪旺氏细胞瘤、神经纤维瘤 DCC 细胞粘附分子 直肠癌 p2

14、1 CDK 抑制因子 前列腺癌 p15 CDK4、CDK6 抑制因子 成胶质细胞瘤 BRCA1 DNA 修复因子，与 RAD51 作用 乳腺癌、卵巢癌 BRCA2 DNA 修复因子，与 RAD51 作用 乳腺癌、胰腺癌 PTEN 磷酯酶 成胶质细胞瘤 （一）视网膜母细胞瘤基因（一）视网膜母细胞瘤基因（retinoblastoma, Rb） 染色体定位：染色体定位：13q14 第一个被发现的癌基因第一个被发现的癌基因 编码产物编码产物P105（核内）（核内） 非磷酸化形式有活性，抑制细胞增殖非磷酸化形式有活性，抑制细胞增殖 对肿瘤的抑制作用与对肿瘤的抑制作用与E-2F有关有关21 最初发现于儿童

15、视网膜母细胞瘤最初发现于儿童视网膜母细胞瘤G0 G1期期Rb蛋白蛋白E-2FS期期E-2FDNAmRNADNARb蛋白蛋白抑制增殖抑制增殖促进增殖促进增殖22Rb bind with E2F transcription factor（二）（二）p53基因基因 与人类肿瘤相关性最高的基因与人类肿瘤相关性最高的基因 染色体定位：染色体定位：17p13 产物为核内磷酸化蛋白，产物为核内磷酸化蛋白，P53 作用：基因卫士，监控细胞基因的完整性作用：基因卫士，监控细胞基因的完整性 突变后成为癌基因突变后成为癌基因23P53蛋白蛋白基因卫士基因卫士致癌剂、电离辐射、致突变剂致癌剂、电离辐射、致突变剂p53

16、基因正常细胞基因正常细胞p53基因突变或缺失基因突变或缺失野生型野生型p53活化活化突变型突变型p53不能活化不能活化靶基因转录上调靶基因转录上调DNA不能修复不能修复DNA损伤损伤DNA损伤损伤p21等等CDK抑制基因抑制基因GADD45等等DNA修复基因修复基因Bax等促等促凋亡基因凋亡基因G1细胞周期停止细胞周期停止DNA修复成功修复成功受损细胞恢复正常受损细胞恢复正常DNA修复失败修复失败细胞凋亡细胞凋亡细胞不停止生长细胞不停止生长细胞突变细胞突变恶性肿瘤恶性肿瘤克隆性扩增克隆性扩增和附加突变和附加突变癌基因与抑癌基因比较癌基因与抑癌基因比较n特点特点 oncogene anti-on

17、cogenen基因属性基因属性 cell增殖基因增殖基因 组织分化基因组织分化基因n致癌方式致癌方式 激活，异常表达激活，异常表达 基因丢失或失活基因丢失或失活n诱发机理诱发机理 突变或易位突变或易位 突变或缺失突变或缺失n致癌机理致癌机理 显性显性 隐性隐性n肿瘤类型肿瘤类型 白血病，淋巴瘤白血病，淋巴瘤 实体瘤实体瘤第第 三三 节节生生 长长 因因 子子Growth factor25生长因子生长因子(growth factor) 通过质膜上特异的受体，将信息传递至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细胞内部，调节细胞生长与增殖的多肽类物质。质。一、概述一

18、、概述26作用方式作用方式 内分泌内分泌 (endocrine) 生长因子从细胞分泌后，通过血液运输至远隔靶细胞生长因子从细胞分泌后，通过血液运输至远隔靶细胞 旁分泌旁分泌 (paracrine) 生长因子从细胞分泌后，作用于邻近靶细胞生长因子从细胞分泌后，作用于邻近靶细胞 自分泌自分泌 (autocrine) 生长因子从细胞分泌后，作用于自身细胞生长因子从细胞分泌后，作用于自身细胞27常见的生长因子常见的生长因子28产生第二信使产生第二信使胞内相关蛋白胞内相关蛋白质被磷酸化质被磷酸化与与膜受体膜受体结合结合酪氨酸激酶活化酪氨酸激酶活化蛋白激酶活化蛋白激酶活化 核内转录因子活化核内转录因子活化基因转录基因转录与与胞内受体胞内受体结合结合生长因子生长因子 受体复合物受体复合物二、生长因子作用机制二、生长因子作用机制2930在某些生理或病理条件下，细胞接受到某在某些生理或病理条件下，细胞接受到某种信号所触发的按一定程序，由基因调控的主种信号所触发的按一定程序，由基因调控的主动、缓慢死亡的过程。动、缓慢死亡的过程。野生型野生型p53基因基因 诱导凋亡诱导凋亡突变型突变型p53基因基因 抑制凋亡抑制凋亡神经生长因子神经生长因子(NGF) 抑制凋亡抑制凋亡细胞凋亡细胞凋亡 (apoptosis)311. 原发性高血压原发性高血压myc、fos的