生物化学与分子生物学癌基因肿瘤抑制基因与生长因子课件

1、生物化学与分子生物学癌基因肿瘤抑制基因与生长因子课件癌基因、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 细胞生长因子一、概念癌基因：细胞内控制细胞生长和分化的基因，它的结构异常或表达异常，可以引起细胞癌变。第一节 癌基因 (Oncogene)一、概念第一节 癌基因 (Oncogene)二、癌基因理论的确立 Peyton Rous and Rous sarcoma virus二、癌基因理论的确立 Peyton Rous an1966年诺贝尔奖授奖仪式上 生理学或医学奖评定委员会委员 G.克莱因教授致词 那是1910年。那时刚

2、刚了解，每个个体细胞都通过分裂而来自其他细胞；癌细胞的分裂方式与正常细胞完全一样，不同之处仅在于它们往往肆无忌惮地侵入正常的组织屏障。那时也刚刚认清，某些传染病是由一些小得在光学显微镜下看不见、并能通过细菌通不过的超滤器的生物所引起。这些生物称为滤过性“毒物”或病毒。就在那时和那时前后，现代生物学尚未建立，人们还不能设想看不见的病毒与癌细胞的自行其是的生长之间会有什么关系。大约就在这个时候，洛克菲勒研究所30岁的研究人员劳斯进行了一些实验，这些实验乍看起来有点生拉硬扯。他把一只母鸡身上的恶性结缔组织(肉瘤)制成无细胞滤液，并把它接种入健康的鸡体内。结果是令人惊讶的，接受滤液的个体也患上了与上述

3、母鸡完全一样的肿瘤。（说明：？）1966年诺贝尔奖授奖仪式上 生理学或医学奖评定委员会委员 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。把这些实验联系在一起，劳斯第一个想到正常细胞之变成癌细胞不一定是个突然的过程；那些原来作为整体一部分的细胞可能通过若干步骤，逐渐变成独立的自行其是的癌细胞。劳斯把这个过程称为“肿瘤进展”，在这个过程开始时，潜在的癌细胞处于“休眠”状态。被化学因子、病毒或激素刺激唤醒之后，他们就采取一种更加无法无天的生活方式。劳斯关于肿瘤进展的发现很快在许多实验系统内得到证实。另一方面，他的病毒理论则备受怀疑。一般认为，病毒病都具有传染性，而癌症不能

4、传染；这种说法如此根深蒂固，所以人们往往把各种病毒原性肿瘤解释为不可思议的例外。 1932年，Shope发现，野生棉尾兔的皮肤肿瘤也可借助无细到1950年，情况有了迅速改变。由于微生物遗传学的发展，发现某些病毒能将自己的部分遗传物质注入细胞内而不杀死细胞或抑制其增殖。这样引入的病毒物质可以整合到受体细胞的基因中，并且其行为就如同新的遗传因素一样，引起某些细胞特性的永久性改变。重新估计了病毒概念之后，就有可能了解病毒怎么会将正常细胞循规蹈矩的行为改变为特见于癌细胞的恶性增生。Rous病毒是一种急转化逆转录病毒(acute transforming retrovirus，RNA病毒 )追踪研究逆转

5、录病毒致癌的线索，Bishop等人于1980年提出了癌基因假说。根据这一假说，引起Rous鸡肉瘤等的逆转录病毒的基因组中存在有致癌基因，即病毒癌基因，v-onc。该癌基因来源于正常细胞基因组中的部分序列，即逆转录病毒中的致癌基因序列是在进化过程中从宿主细胞基因组中获得的。 到1950年，情况有了迅速改变。由于微生物遗传学的发展，发现约60%的黑素瘤中BRAF发生突变，其第600位氨基酸从缬氨酸突变为谷氨酸（V600E）最为常见，导致B-Raf的持续激活。原癌基因BRAF所编码的蛋白质属于丝/苏氨酸激酶，是MAPK信号通路的重要组成分子，在调控细胞增殖、分化等方面发挥重要作用。Hanahan &

6、 Weinberg 2000磷脂类信使的去磷酸化，抑制PI3K-Akt通路磷脂类信使的去磷酸化，抑制PI3K-Akt通路癌基因最早发现于逆转录病毒中。病毒癌基因v-src来源于宿主细胞的C-SRC基因原癌基因BRAF所编码的蛋白质属于丝/苏氨酸激酶，是MAPK信号通路的重要组成分子，在调控细胞增殖、分化等方面发挥重要作用。那时刚刚了解，每个个体细胞都通过分裂而来自其他细胞；这些生物称为滤过性“毒物”或病毒。（三）细胞内信号传导分子在基因水平上，或通过外界致癌因素，或由于细胞内环境的恶化，突变基因数目增多，基因组变异逐步扩大；第一节 癌基因 (Oncogene)非遗传型多为单侧发病，且在2岁以后

7、才发病。神经生长因子（NGF）一、生长因子的分类和功能sis家族：编码的p28，能刺激间叶组织的细胞分裂繁殖。p53的结构及其在清除DNA损伤细胞中的作用原癌基因可通过基因扩增（gene amplification）使基因拷贝数可升高几十甚至上千倍不等，发生扩增的机制目前尚不清楚。1966年，87岁的劳斯获得诺贝尔奖 约60%的黑素瘤中BRAF发生突变，其第600位氨基酸从缬氨Virus-like particles assembled in vitro with purified Rous sarcoma virus Gag protein反转录病毒颗粒结构 Virus-like parti

8、cles assembled 调节和启动转录 LTR gag pol env src LTR 长末端重复序列癌基因正常的病毒基因产生病毒核心蛋白产生逆转录酶和整合酶 产生病毒 外膜蛋白产生酪氨酸 激酶* 劳氏肉瘤病毒（RSV, Rous sarcoma virus ） 基因组结构图 LTR (long terminal repeat) 序列是调节区，含有反转录病毒DNA基因组表达所需要的全部调节元件 ； 在劳氏肉瘤病毒基因组中， src是额外的肿瘤式基因，它能诱发RSV感染的动物产生肉瘤 调节和 LTR gag pol env myb家族：核内转录因子促进细胞分化和细胞迁移肿瘤的发生除了与癌基

9、因的异常活化以及肿瘤抑制基因的异常失活密切相关外，其与生长因子及其受体的高度活化亦紧密相关，如EGF、VEGF、TNF及IGF、PDGF等的过度表达能导致相应的肿瘤发生。* 劳氏肉瘤病毒（RSV, Rous sarcoma virus ） 基因组结构图突变的Ras癌基因蛋白质被锁定在激活状态病毒癌基因v-src来源于宿主细胞的C-SRC基因细胞周期监测机制由DNA损伤感应机制、细胞生长停滞机制、DNA修复机制和细胞命运决定机制等构成。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14癌基因活化的4种机制示意图myc家族：编码核内DNA结合蛋白，调节其他基因转录的作用。功能上相关的

10、癌基因家族分类某些癌基因表达蛋白定位于细胞核内，与靶基因的顺式调控元件相结合直接调节靶基因的转录活性。抑制Cdk1、2、4和6这些生物称为滤过性“毒物”或病毒。一、生长因子的分类和功能有些肿瘤抑制基因的过量表达可诱导细胞发生凋亡，而与细胞生存相关的癌基因的激活则可抑制凋亡，细胞凋亡异常与肿瘤的发生发展的密切相关。把这些实验联系在一起，劳斯第一个想到正常细胞之变成癌细胞不一定是个突然的过程；根据这一假说，引起Rous鸡肉瘤等的逆转录病毒的基因组中存在有致癌基因，即病毒癌基因，v-onc。肿瘤细胞、巨噬细胞、神经细胞在30%的乳腺癌中HER2基因发生扩增或者过度表达，其表达水平与治疗后复发率和不良

11、预后显著相关。遗传型多为双侧发病，发病早，有家族史。在基因水平上，或通过外界致癌因素，或由于细胞内环境的恶化，突变基因数目增多，基因组变异逐步扩大；LTRLTRGAGPOLENVLTRLTRGAGPOLENVONC 反转录病毒癌基因（v-onc)的起源myb家族：核内转录因子LTRLTRGAGPOLENVLTR逆转录复制整合转录感染病毒RNARNA-DNA前病毒DNA细胞基因组 DNA病毒RNA-癌基因RNA病毒颗粒宿主细胞再感染宿主细胞携带癌基因的病毒颗粒RNA病毒与宿主细胞基因组整合过程示意图Proto-oncogenes癌变逆转录复制整合转录感染病毒RNARNA-DNA前病毒DNA细生物

12、化学与分子生物学癌基因肿瘤抑制基因与生长因子课件根据来源分为病毒癌基因与细胞癌基因两类。病毒癌基因（virus oncogene, v-onc）：是一类存在于肿瘤病毒中、能使靶细胞发生恶性转化的基因。病毒癌基因不编码病毒的结构成分，对病毒复制也没有作用，但可以使细胞持续增殖。细胞癌基因(cellular-oncogene, c-onc)：存在于正常细胞基因组中的癌基因，又称原癌基因（proto-oncogene, pro-onc）。二、分 类 根据来源分为病毒癌基因与细胞癌基因两类。二、分 类 （一）原癌基因（细胞癌基因）特点广泛存在于生物界基因序列高度保守表达产物对细胞正常生长、繁殖、发育和

13、分化起着精确的调控作用基因结构发生异常或表达失控，导致细胞生长增殖和分化异常v-onc与c-onc 的不同:v-onc不含内含子v-onc与c-onc的核苷酸序列不完全相同v-onc丢失了原癌基因两端的某些调控序列，而在病毒高效启动子作用下有较高的转录活性（一）原癌基因（细胞癌基因）特点断裂基因完整的没有断裂的可读框断裂基因完整的没有断裂的可读框功能上相关的癌基因家族分类src家族：产物多具有酪氨酸蛋白激酶活性，能促进增殖信号的转导。 ras家族：编码小G 蛋白p21，参与cAMP水平的调节。 myc家族：编码核内DNA结合蛋白，调节其他基因转录的作用。sis家族：编码的p28，能刺激间叶组织

14、的细胞分裂繁殖。myb家族：核内转录因子功能上相关的癌基因家族分类src家族：产物多具有酪氨酸蛋白激类别癌基因名称作用生长因子类SISPDGF-2INT-2FGF同类物，促进细胞增殖蛋白酪氨酸激酶类生长因子受体EGFREGF受体，促进细胞增殖HER-2EGF受体类似物，促进细胞增殖FMS、KITM-CSF受体、SCF受体，促增殖膜结合的蛋白酪氨酸激酶SRC、ABL与受体结合转导信号细胞内蛋白酪氨酸激酶TRK在细胞内转导信号细胞内蛋白丝/苏氨酸激酶RAFMAPK通路中的重要分子与膜结合的GTP结合蛋白RASMAPK通路中的重要分子核内转录因子MYC促进增殖相关基因表达FOS、JUN促进增殖相关基

15、因表达人体内细胞癌基因的分类及功能举例 类别癌基因名称作用生长因子类SISPDGF-2INT-2FG癌基因最早发现于逆转录病毒中。1911年，F. Rous医生首次提出病毒引起肿瘤，但直到上一世纪50年代才得到实验证实，命名为罗氏肉瘤病毒（Rous Sarcoma Virus，RSV）。（二）病毒癌基因癌基因最早发现于逆转录病毒中。1911年，F. Rous医生 调节和启动转录 LTR gag pol env src LTR 长末端重复序列癌基因正常的病毒基因产生病毒核心蛋白产生逆转录酶和整合酶 产生病毒 外膜蛋白产生酪氨酸 激酶病毒基因组结构 调节和 LTR gag pol env 病毒癌基

16、因v-src来源于宿主细胞的C-SRC基因 病毒癌基因v-src来源于宿主细胞的C-SRC基因 （一）获得启动子与增强子完整的没有断裂的可读框FGF同类物，促进细胞增殖肿瘤细胞、巨噬细胞、神经细胞（三）细胞内信号传导分子（一）视网膜母细胞瘤基因（Rb基因）癌基因、抑癌基因与生长因子的关系有些肿瘤抑制基因的过量表达可诱导细胞发生凋亡，而与细胞生存相关的癌基因的激活则可抑制凋亡，细胞凋亡异常与肿瘤的发生发展的密切相关。非遗传型多为单侧发病，且在2岁以后才发病。myc家族：编码核内DNA结合蛋白，调节其他基因转录的作用。受体的胞质结构区具有特异的蛋白激酶活性，通过磷酸化作用使其结构发生改变，增加激酶

17、对底物的活性，促进生长信号在胞内的传递。LTR (long terminal repeat) 序列是调节区，含有反转录病毒DNA基因组表达所需要的全部调节元件 ；细胞内蛋白丝/苏氨酸激酶生长因子 - 受体复合物，活化相关基因1985年，Shibuya首次在部分胃癌细胞中发现c-myc基因扩增和高表达。病毒DNA的LTR被整合到Hanahan & Weinberg 2000把这些实验联系在一起，劳斯第一个想到正常细胞之变成癌细胞不一定是个突然的过程；三、肿瘤抑制基因失活促进肿瘤发生发展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。原癌基因在射线或化学致癌剂作用下，发生单

18、个碱基的替换点突变(point mutation), 从而改变了表达蛋白的氨基酸组成，造成蛋白质结构的变异。血管内皮生长因子（VEGF）（一）获得启动子与增强子Oncogene - Epstein-Barr virusOncogene - Epstein-Barr virus（一）获得启动子与增强子二、癌基因活化的机制逆转录病毒感染细胞后，病毒基因组所携带的长末端重复序列（LTR内含较强的启动子和增强子）插入到细胞原癌基因附近或内部, 启动下游邻近基因的转录和影响附近结构基因的转录水平，使原癌基因过度表达或由不表达变为表达，从而导致细胞发生癌变。 （一）获得启动子与增强子二、癌基因活化的机制逆

19、转录病毒感染细鸡（禽）白细胞病毒（avian leucosis virus，ALV）逆转录病毒正常宿主细胞病毒DNA的LTR被整合到宿主细胞c-myc癌基因附近成为其启动子和增强子c-myc癌基因表达为正常的30-100倍exon-1exon-2exon-3c-myc 基因exon-1exon-2exon-3LTRexon-1exon-2exon-3LTRALVALVLTRexon-1exon-2exon-3ALVLTR缺乏癌基因的逆转录病毒致癌模式 鸡（禽）白细胞病毒正常宿主细胞病毒DNA的LTR被整合到c-（二）染色体易位在染色体易位的过程中发生了某些基因的易位和重排，使原来无活性的原癌基

20、因移至强的启动子或增强子附近而被活化，原癌基因表达增强，导致肿瘤的发生。费城染色体： 1960年，在美国费城，Nowell和Hungerford发现慢性粒细胞白血病的患者中，有一个很小的近端着丝粒染色体，称为费城染色体（Philadelphia chromosome, Ph）。 Ph染色体现已被公认为是慢性粒细胞性白血病的特异标记染色体。（二）染色体易位在染色体易位的过程中发生了某些基因的易位和重c-abl原癌基因的易位激活c-ablc-bcr c-abl原癌基因，经重排后插入到bcr基因的启动子后，使其转录活性增加，从而引起慢性粒细胞性白血病。c-abl原癌基因的易位激活c-ablc-bcr

21、 c（三）基因扩增原癌基因可通过基因扩增（gene amplification）使基因拷贝数可升高几十甚至上千倍不等，发生扩增的机制目前尚不清楚。基因扩增可致编码产物过量表达，细胞发生转化。蛋白质结构未变化，但总量大大提高基因扩增 原癌基因（三）基因扩增原癌基因可通过基因扩增（gene amplifc-myc基因c-myc基因是禽类白血病增生病毒（ALV）癌基因的同系物。在细胞静止期，c-myc几乎不表达，但在有丝分裂原刺激下迅速表达促使细胞由G0期进入G1期，增加细胞数量。因此，c-myc原癌基因与细胞周期调控有关。c-myc原癌基因激活的主要机制：扩增、重排和异常高表达。另外，c-myc基

22、因低甲基化可能为其激活的另一重要机制。1985年，Shibuya首次在部分胃癌细胞中发现c-myc基因扩增和高表达。c-myc基因c-myc基因是禽类白血病增生病毒（ALV）癌生物化学与分子生物学癌基因肿瘤抑制基因与生长因子课件（四）点突变原癌基因在射线或化学致癌剂作用下，发生单个碱基的替换点突变(point mutation), 从而改变了表达蛋白的氨基酸组成，造成蛋白质结构的变异。基因点突变是癌基因活化的主要方式。 1982年，美国 3 家研究机构（麻省理工大学、国立癌症研究所和哥伦比亚大学）几乎同时发表这样的实验结果：人膀胱癌细胞EJ株的恶性转化是由于其原癌基因 c-H-ras（356个

23、碱基） 的点突变所致。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14正常细胞H-ras碱基序列 ATG ACG GAA TAT AAG CTG GTG GTG GTG GGC GCC GGC GGT GTG肿瘤细胞H-ras碱基序列 ATG ACG GAA TAT AAG CTG GTG GTG GTG GGC GCC GTC GGT GTG正常p21蛋白氨基酸序列 Met Thr Glu Tyr Lys Leu Val Val Val Gly Ala Gly Ala Val肿瘤p21蛋白氨基酸序列 Met Thr Glu Tyr Lys Leu Val Val Val G

24、ly Ala Val Ala Val（四）点突变原癌基因在射线或化学致癌剂作用下，发生单个碱基的 突变的Ras癌基因蛋白质被锁定在激活状态GDPGDPGTPGTPPi无活性的Ras蛋白有活性的Ras蛋白输入的信号刺激GDP-GTP交换内源性GTP酶活性输出信号突变的Ras癌基因蛋白质被锁定在激活状态 突变的Ras癌基因蛋白质被锁定在激活状态GDPGDPGTP Harrey和Kirfen鼠肉瘤病毒上发现，称H-ras、K-ras，人神经母细胞瘤上发现N-ras，基因突变往往发生在12、13和61密码子，以12密码子最常见。 Harrey和Kirfen鼠肉瘤病毒上发现，称H-ras、一种细胞也可受

25、不同生长因子调节在30%的乳腺癌中HER2基因发生扩增或者过度表达，其表达水平与治疗后复发率和不良预后显著相关。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。在30%的乳腺癌中HER2基因发生扩增或者过度表达，其表达水平与治疗后复发率和不良预后显著相关。在染色体易位的过程中发生了某些基因的易位和重排，使原来无活性的原癌基因移至强的启动子或增强子附近而被活化，原癌基因表达增强，导致肿瘤的发生。根据这一假说，引起Rous鸡肉瘤等的逆转录病毒的基因组中存在有致癌基因，即病毒癌基因，v-onc。人体内细胞癌基因的分类及功能举例根据来源分为病毒癌基因与细胞癌基因两类。c-myc

26、原癌基因激活的主要机制：扩增、重排和异常高表达。pol1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14因此，c-myc原癌基因与细胞周期调控有关。反之，若导入或激活它则可抑制细胞的恶性表型。LTR (long terminal repeat) 序列是调节区，含有反转录病毒DNA基因组表达所需要的全部调节元件 ；促进硫酸盐参入到软骨组织促进软骨细胞的分裂、对多种组织细胞起胰岛素样作用促进细胞分化和细胞迁移细胞内蛋白丝/苏氨酸激酶Ph染色体现已被公认为是慢性粒细胞性白血病的特异标记染色体。就在那时和那时前后，现代生物学尚未建立，人们还不能设想看不见的病毒与癌细胞的自行其是的生长之间

27、会有什么关系。膜结合的蛋白酪氨酸激酶肿瘤细胞H-ras碱基序列 ATG ACG GAA TAT AAG CTG GTG GTG GTG GGC GCC GTC GGT GTG在30%的乳腺癌中HER2基因发生扩增或者过度表达，其表达水平与治疗后复发率和不良预后显著相关。癌基因活化的4种机制示意图 一种细胞也可受不同生长因子调节癌基因活化的4种机制示意图 出现新的表达产物 出现过量的正常表达产物出现异常、截短的表达产物癌基因激活的结果：出现新的表达产物 癌基因激活的结果：作用于细胞膜上的受体系统或直接被传递至细胞内，通过蛋白激酶活化转录因子，引发一系列基因的转录激活。三、原癌基因的产物与功能C-

28、SIS表达蛋白P28和PDGF一样能促进血管的生长。（一）细胞外生长因子例如：作用于细胞膜上的受体系统或直接被传递至细胞内，通过蛋白激酶活4. NuclearProteins: TranscriptionFactors5. Cell GrowthGenes3. CytoplasmicSignal TransductionProteins1. Secreted Growth Factors2. Growth Factor Receptors4. Nuclear5. Cell Growth3. Cyt（二）跨膜的生长因子受体：接受细胞外的生长信号并将其传入胞内。受体的胞质结构区具有特异的蛋白激酶活

29、性，通过磷酸化作用使其结构发生改变，增加激酶对底物的活性，促进生长信号在胞内的传递。例如c-src、c-abl有酪氨酸特异的蛋白激酶活性。c-mos和raf所编码的激酶使丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化。 （二）跨膜的生长因子受体：接受细胞外的生长信号并将其传入胞内非受体酪氨酸激酶(src、abl)、丝氨酸/苏氨酸激酶(raf)，ras蛋白(H-ras、K-ras和N-ras)及磷脂酶(crk产物)。（三）细胞内信号传导分子原癌基因的产物作为胞内信息传递体系成员，或者通过影响第二信使作用，将接受到的信号由胞内传至核内，促进细胞生长。例如：非受体酪氨酸激酶(src、abl)、丝氨酸/苏氨酸激酶(ra（四

30、）核内转录因子某些癌基因表达蛋白定位于细胞核内，与靶基因的顺式调控元件相结合直接调节靶基因的转录活性。例如：c-fos是一种即刻早期反应基因(immediate early gene，IEG)。作为传递信息的第三信使。（四）核内转录因子某些癌基因表达蛋白定位于细胞核内，与靶基因根据这一假说，引起Rous鸡肉瘤等的逆转录病毒的基因组中存在有致癌基因，即病毒癌基因，v-onc。Hanahan & Weinberg 2000在30%的乳腺癌中HER2基因发生扩增或者过度表达，其表达水平与治疗后复发率和不良预后显著相关。血管内皮生长因子（VEGF）神经生长因子（NGF）Cell GrowthMAPK通

31、路中的重要分子缺乏癌基因的逆转录病毒致癌模式Knudson在研究视网膜母细胞瘤（retinoblastoma，Rb）时发现，这种肿瘤的发生与RB基因的失活有关。第一节 癌基因 (Oncogene)就在那时和那时前后，现代生物学尚未建立，人们还不能设想看不见的病毒与癌细胞的自行其是的生长之间会有什么关系。磷脂类信使的去磷酸化，抑制PI3K-Akt通路有些肿瘤抑制基因的过量表达可诱导细胞发生凋亡，而与细胞生存相关的癌基因的激活则可抑制凋亡，细胞凋亡异常与肿瘤的发生发展的密切相关。唾液腺、巨噬细胞、血小板等癌细胞的分裂方式与正常细胞完全一样，不同之处仅在于它们往往肆无忌惮地侵入正常的组织屏障。有些肿

32、瘤抑制基因的过量表达可诱导细胞发生凋亡，而与细胞生存相关的癌基因的激活则可抑制凋亡，细胞凋亡异常与肿瘤的发生发展的密切相关。这种说法如此根深蒂固，所以人们往往把各种病毒原性肿瘤解释为不可思议的例外。原癌基因BRAF所编码的蛋白质属于丝/苏氨酸激酶，是MAPK信号通路的重要组成分子，在调控细胞增殖、分化等方面发挥重要作用。四、癌基因及其靶向治疗与膜结合的GTP结合蛋白具有负调节作用的生长因子比较少，人们通常把这种负调节因子（negative growth factor）称为细胞生长抑制因子。肿瘤抑制基因(tumor suppressor genes)根据这一假说，引起Rous鸡肉瘤等的逆转录病毒

33、的基因组中存在原癌基因BRAF所编码的蛋白质属于丝/苏氨酸激酶，是MAPK信号通路的重要组成分子，在调控细胞增殖、分化等方面发挥重要作用。四、癌基因及其靶向治疗约60%的黑素瘤中BRAF发生突变，其第600位氨基酸从缬氨酸突变为谷氨酸（V600E）最为常见，导致B-Raf的持续激活。（一）BRAF例如：原癌基因BRAF所编码的蛋白质属于丝/苏氨酸激酶，是MAPK 维罗非尼 维罗非尼HER2是表皮生长因子受体家族成员，具有蛋白酪氨酸激酶活性，能激活下游信号通路，从而促进细胞增殖和抑制细胞凋亡。在30%的乳腺癌中HER2基因发生扩增或者过度表达，其表达水平与治疗后复发率和不良预后显著相关。（二）H

34、ER2例如：HER2是表皮生长因子受体家族成员，具有蛋白酪氨酸激酶活性， 赫赛汀 赫赛汀慢性粒细胞白血病患者的9号染色体与22号染色体之间发生易位，从而融合产生了癌基因BCR-ABL，编码的蛋白质Bcr-Abl具有持续活化的蛋白酪氨酸激酶活性，能促进细胞增殖，并增加基因组的不稳定性。在95%的慢性粒细胞白血病患者中都伴随有BCR-ABL融合基因的产生，在一些急性淋巴白血病患者中也有发现。（三）BCR-ABL例如：慢性粒细胞白血病患者的9号染色体与22号染色体之间发生易位， 伊马替尼 伊马替尼肿瘤抑制基因tumor suppressor gene第二节肿瘤抑制基因tumor suppressor

35、 gene第二肿瘤抑制基因(tumor suppressor genes) 肿瘤抑制基因的概念也称抗癌基因（anticancer genes）或抑癌基因，是调节细胞正常生长和增殖的基因。当这些基因不能表达，或者当它们的产物失去活性时，细胞就会异常生长和增殖，最终导致细胞癌变。反之，若导入或激活它则可抑制细胞的恶性表型。肿瘤抑制基因(tumor suppressor genes)早在20世纪20年代，T. Boveri就提出正常细胞中存在特异的抑制细胞增殖的因素，并假定与染色体有关。20世纪60年代，H. Harris开创了杂合细胞的致癌性研究 A. Knudson在研究视网膜母细胞瘤（reti

36、noblastoma，Rb）时发现，这种肿瘤的发生与RB基因的失活有关。 一、肿瘤抑制基因的发现早在20世纪20年代，T. Boveri就提出正常细胞中存在细胞杂交试验正常细胞肿瘤细胞非肿瘤型杂交细胞杂交融合肿瘤细胞1肿瘤细胞2杂交融合非肿瘤型杂交细胞正常细胞失去某些基因肿瘤细胞细胞杂交试验正常细胞肿瘤细胞非肿瘤型杂交细胞杂交融合肿瘤细胞二、肿瘤抑制基因的功能名称染色体相关肿瘤编码产物及功能TP5317p13.1多种肿瘤转录因子p53 ，细胞周期负调节和DNA损伤后凋亡RB13q14.2Rb、骨肉瘤转录因子p105 RbPTEN10q23.3胶质瘤、膀胱癌、前列腺癌、子宫内膜癌磷脂类信使的去磷

37、酸化，抑制PI3K-Akt通路P169p21肺癌、乳腺癌、胰腺癌、食道癌、黑素瘤p16蛋白，细胞周期检查点负调节P216p21前列腺癌抑制Cdk1、2、4和6APC5q22.2结肠癌、胃癌等G蛋白，细胞粘附与信号转导 DCC18q21 结肠癌表面糖蛋白（细胞黏附分子）NF17q12.2神经纤维瘤GTP酶激活剂NF222q12.2 神经鞘膜瘤、脑膜瘤连接膜与细胞骨架的蛋白VHL3p25.3小细胞肺癌、宫颈癌、肾癌转录调节蛋白WT111p13 肾母细胞瘤转录因子常见的某些肿瘤抑制基因及其功能 二、肿瘤抑制基因的功能名称染色体相关肿瘤编码产物及功能TP5非遗传型多为单侧发病，且在2岁以后才发病。胶质

38、瘤、膀胱癌、前列腺癌、子宫内膜癌反转录病毒癌基因（v-onc)的起源根据来源分为病毒癌基因与细胞癌基因两类。HER2是表皮生长因子受体家族成员，具有蛋白酪氨酸激酶活性，能激活下游信号通路，从而促进细胞增殖和抑制细胞凋亡。Cell Growth完整的没有断裂的可读框第一节 癌基因 (Oncogene)LTR (long terminal repeat) 序列是调节区，含有反转录病毒DNA基因组表达所需要的全部调节元件 ；病毒癌基因（virus oncogene, v-onc）：是一类存在于肿瘤病毒中、能使靶细胞发生恶性转化的基因。c-abl原癌基因的易位激活有些肿瘤抑制基因的过量表达可诱导细胞发

39、生凋亡，而与细胞生存相关的癌基因的激活则可抑制凋亡，细胞凋亡异常与肿瘤的发生发展的密切相关。pol某些癌基因表达蛋白定位于细胞核内，与靶基因的顺式调控元件相结合直接调节靶基因的转录活性。当这些基因不能表达，或者当它们的产物失去活性时，细胞就会异常生长和增殖，最终导致细胞癌变。Hanahan & Weinberg 2000反转录病毒颗粒结构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。病毒癌基因（virus oncogene, v-onc）：是一类存在于肿瘤病毒中、能使靶细胞发生恶性转化的基因。神经生长因子（NGF）p53的结构及其在清除DNA损伤细胞中的作用生长因子(

40、growth factor)（一）视网膜母细胞瘤基因（Rb基因）G0 G1期Rb蛋白E-2FS期E-2FDNAmRNADNA三、肿瘤抑制基因失活促进肿瘤发生发展 PRb蛋白非遗传型多为单侧发病，且在2岁以后才发病。（一）视网膜母细胞Rb磷酸化与细胞周期控制 Rb磷酸化与细胞周期控制 视网膜母细胞瘤（retinoblastoma，Rb）儿童期就发病的眼科恶性肿瘤，猫眼。遗传型多为双侧发病，发病早，有家族史。非遗传型多为单侧发病，且在2岁以后才发病。视网膜母细胞瘤（retinoblastoma，Rb）儿童期就（二）TP53P53蛋白解链酶复制因子AP21蛋白细胞停滞于G1期细胞调亡酸性区核心区碱性

41、区P53蛋白 DNA损伤P21基因P53蛋白抑 制P53蛋白成功修复修复失败（二）TP53P53蛋白解链酶复制因子AP21蛋白细胞停滞于p53的结构及其在清除DNA损伤细胞中的作用 p53的结构及其在清除DNA损伤细胞中的作用 P53基因突变不仅失去野生型p53抑制肿瘤增殖的作用，而且突变本身又使该基因具备癌基因功能。突变的P53蛋白与野生型P53蛋白相结合，形成的这种寡聚蛋白不能结合DNA，使得一些癌变基因转录失控导致肿瘤发生。P53基因突变不仅失去野生型p53抑制肿瘤增殖的作用，而且突（三）PTENPTEN基因（phosphatase and tensin homolog deleted

42、on chromosome ten，第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因）是继TP53基因后发现的另一个与肿瘤发生关系密切的肿瘤抑制基因。 （三）PTENPTEN基因（phosphatase and PTEN通过阻断PI3K/AKT信号通路抑制细胞的生长 PTEN通过阻断PI3K/AKT信号通路抑制细胞的生长 四、癌基因与肿瘤抑制基因在肿瘤发生中的作用特点在基因水平上，或通过外界致癌因素，或由于细胞内环境的恶化，突变基因数目增多，基因组变异逐步扩大；在细胞水平上则要经过永生化、分化逆转、转化等多个阶段，细胞周期失控细胞的生长特性逐步得到强化。结果组织从增生、异型变、良性肿瘤、原位癌发展

43、到浸润癌和转移癌。（一）细胞癌变的多基因协同 四、癌基因与肿瘤抑制基因在肿瘤发生中的作用特点在基因水平上，磷脂类信使的去磷酸化，抑制PI3K-Akt通路肿瘤细胞H-ras碱基序列 ATG ACG GAA TAT AAG CTG GTG GTG GTG GGC GCC GTC GGT GTG反转录病毒癌基因（v-onc)的起源肿瘤的发生除了与癌基因的异常活化以及肿瘤抑制基因的异常失活密切相关外，其与生长因子及其受体的高度活化亦紧密相关，如EGF、VEGF、TNF及IGF、PDGF等的过度表达能导致相应的肿瘤发生。受体的胞质结构区具有特异的蛋白激酶活性，通过磷酸化作用使其结构发生改变，增加激酶对底

44、物的活性，促进生长信号在胞内的传递。pol病毒DNA的LTR被整合到c-mos和raf所编码的激酶使丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化。癌细胞的分裂方式与正常细胞完全一样，不同之处仅在于它们往往肆无忌惮地侵入正常的组织屏障。p53的结构及其在清除DNA损伤细胞中的作用基因扩增可致编码产物过量表达，细胞发生转化。c-myc原癌基因激活的主要机制：扩增、重排和异常高表达。LTR (long terminal repeat) 序列是调节区，含有反转录病毒DNA基因组表达所需要的全部调节元件 ；1985年，Shibuya首次在部分胃癌细胞中发现c-myc基因扩增和高表达。根据来源分为病毒癌基因与细胞癌基因两类。

45、Hanahan & Weinberg 2000某些癌基因表达蛋白定位于细胞核内，与靶基因的顺式调控元件相结合直接调节靶基因的转录活性。当这些基因不能表达，或者当它们的产物失去活性时，细胞就会异常生长和增殖，最终导致细胞癌变。蛋白质结构未变化，但总量大大提高促进细胞分化和细胞迁移反转录病毒癌基因（v-onc)的起源膜结合的蛋白酪氨酸激酶62Hanahan & Weinberg 2000Summary of 30 years of research (1971-2001)磷脂类信使的去磷酸化，抑制PI3K-Akt通路62Hanah生物化学与分子生物学癌基因肿瘤抑制基因与生长因子课件从基因角度认识结

46、肠癌的发生和发展 从基因角度认识结肠癌的发生和发展 生物化学与分子生物学癌基因肿瘤抑制基因与生长因子课件（二）细胞周期和细胞凋亡的分子调控是肿瘤进展的关键 癌基因和肿瘤抑制基因与细胞周期：细胞周期调控体现在细胞周期驱动和细胞周期监控两个方面，后者的失控与肿瘤发生发展的关系最为密切。细胞周期监测机制由DNA损伤感应机制、细胞生长停滞机制、DNA修复机制和细胞命运决定机制等构成。 （二）细胞周期和细胞凋亡的分子调控是肿瘤进展的关键 癌基因和癌基因、肿瘤抑制基因与细胞凋亡：细胞除了生长、增生和分化等现象之外，还存在细胞死亡现象，即程序性细胞死亡或凋亡。有些肿瘤抑制基因的过量表达可诱导细胞发生凋亡，而

47、与细胞生存相关的癌基因的激活则可抑制凋亡，细胞凋亡异常与肿瘤的发生发展的密切相关。 癌基因、肿瘤抑制基因与细胞凋亡：细胞除了生长、增生和分化等现促进正常细胞向肿瘤细胞转化的因素 促进正常细胞向肿瘤细胞转化的因素 生长因子Growth factors 第三节生长因子Growth factors 第三节生长因子(growth factor)一类由细胞分泌的、类似于激素的信号分子，多数为肽类（含蛋白类）物质，具有调节细胞生长与分化的作用。生长因子(growth factor)一类由细胞分泌的、类似内分泌 (endocrine)旁分泌 (paracrine)自分泌 (autocrine)作用模式 ：

48、内分泌 (endocrine)作用模式 ： 反转录病毒癌基因（v-onc)的起源c-myc基因是禽类白血病增生病毒（ALV）癌基因的同系物。在染色体易位的过程中发生了某些基因的易位和重排，使原来无活性的原癌基因移至强的启动子或增强子附近而被活化，原癌基因表达增强，导致肿瘤的发生。FGF同类物，促进细胞增殖（一）获得启动子与增强子原癌基因的产物作为胞内信息传递体系成员，或者通过影响第二信使作用，将接受到的信号由胞内传至核内，促进细胞生长。反之，若导入或激活它则可抑制细胞的恶性表型。二、肿瘤抑制基因的功能促进细胞分化和细胞迁移肝细胞生长因子（HGF）src家族：产物多具有酪氨酸蛋白激酶活性，能促进

49、增殖信号的转导。Growth Factor Receptors人体内细胞癌基因的分类及功能举例在30%的乳腺癌中HER2基因发生扩增或者过度表达，其表达水平与治疗后复发率和不良预后显著相关。Hanahan & Weinberg 2000突变的Ras癌基因蛋白质被锁定在激活状态生长因子的生物学效应主要表现在促进细胞生长、分化、促进个体发育等方面。他把一只母鸡身上的恶性结缔组织(肉瘤)制成无细胞滤液，并把它接种入健康的鸡体内。约60%的黑素瘤中BRAF发生突变，其第600位氨基酸从缬氨酸突变为谷氨酸（V600E）最为常见，导致B-Raf的持续激活。20世纪60年代，H.肿瘤细胞H-ras碱基序列

50、ATG ACG GAA TAT AAG CTG GTG GTG GTG GGC GCC GTC GGT GTGSignal Transduction一、生长因子的分类和功能（一）生长因子的分类生长因子名称组织来源功能表皮生长因子（EGF）唾液腺、巨噬细胞、血小板等促进表皮与上皮细胞的生长，尤其是消化道上皮细胞的增殖肝细胞生长因子（HGF）间质细胞促进细胞分化和细胞迁移促红细胞生成素（EPO）肾调节成红细胞的发育类胰岛素生长因子（IGF）血清促进硫酸盐参入到软骨组织促进软骨细胞的分裂、对多种组织细胞起胰岛素样作用神经生长因子（NGF）颌下腺含量高营养交感和某些感觉神经元、防止神经元退化血小板源生

51、长因子（PDGF）血小板、平滑肌细胞促进间质及胶质细胞的生长、促进血管生成转化生长因子（TGF-）肿瘤细胞、巨噬细胞、神经细胞作用类似于EGF，促进细胞恶性转化转化生长因子（TGF-）肾、血小板对某些细胞起促进和抑制双向作用血管内皮生长因子（VEGF）低氧应激细胞促进血管内皮增殖和新生血管分化反转录病毒癌基因（v-onc)的起源一、生长因子的分类和功能（二）生长因子的功能生长因子的生物学效应主要表现在促进细胞生长、分化、促进个体发育等方面。但是有些生长因子具有双重调节作用或负调节作用。 同一生长因子对不同细胞的作用有所不同 一种细胞也可受不同生长因子调节 具有负调节作用的生长因子比较少，人们通

52、常把这种负调节因子（negative growth factor）称为细胞生长抑制因子。 （二）生长因子的功能生长因子的生物学效应主要表现在促进细胞生产生相应第二信使胞内相关蛋白质被磷酸化与膜受体结合酪氨酸激酶活化蛋白激酶活化 核内转录因子活化基因转录与胞内受体结合生长因子 - 受体复合物，活化相关基因二、生长因子作用机制产生相应第二信使胞内相关蛋白质被磷酸化与膜受体结合酪氨酸激酶生物化学与分子生物学癌基因肿瘤抑制基因与生长因子课件肿瘤的发生除了与癌基因的异常活化以及肿瘤抑制基因的异常失活密切相关外，其与生长因子及其受体的高度活化亦紧密相关，如EGF、VEGF、TNF及IGF、PDGF等的过度表达能导致相应的肿瘤发生。三、生长因子与疾病（一）