细胞分化与基因表达调控课件

第二节癌细胞

比喻：动物体（人）—一个特殊的“社会”（society）;细胞—“社会”中的个体（individuals）;原则—“个体”的自我牺牲（self-sacrifice）;癌细胞—“社会”中的“不轨分子”（违反上述原则，“疯狂增殖”）。相关事件：基因突变；DNA复制；DNA修复；细胞周期；细胞凋亡；细胞分化；基因调控；……第二节癌细胞比喻：动物体（人）—一个特殊的1

过程：致癌因子（carcinogens）：环境的，遗传的，内源的，……相关基因（cancer-criticalgenes）的突变基因突变的积累基因表达谱式的改变细胞活动的异常（周期，粘附性，凋亡，移动性，……）癌细胞的产生过程：致癌因子（carcinogens）：环境的，遗传的2

本质：体细胞基因组的改变（突变的积累）；癌症是由众多因素引发的“基因病”（genedisorder）（体细胞）；有别于通过性细胞传递的“遗传病”（geneticdisorder）复杂性：美国“攻克癌症”的十年计划的失败，……本质：体细胞基因组的改变（突变的积累）；3一、癌细胞的特征

肿瘤（tumor）良性肿瘤（benign）：不转移（分裂失控）恶性肿瘤（malignant）:转移、侵润上皮组织：癌（carcinoma）癌（cancer）结缔组织和肌肉：肉瘤（sarcoma）其他（血液）：白血病等（leukemia)一、癌细胞的特征4

特征：1，生长和分裂失控“永生”细胞（immortal）；细胞核增大；

分裂快；低分化，……宫颈癌细胞特征A:normal;B:precancerous;C:invasivecarcinoma特征：宫颈癌细胞特征5正常和癌细胞的分裂增殖肿瘤的生长正常和癌细胞的分裂增殖肿瘤的生长62，侵润性和扩散性侵润性(invasive)；扩散性（diffusible）；转移性（metastasis）良性肿瘤（benign）和恶性肿瘤（malignant）2，侵润性和扩散性良性肿瘤（benign）和恶性肿瘤（7恶性肿瘤的转移（metastasis）恶性肿瘤的转移（metastasis）83，细胞表面特性的改变细胞表面膜蛋白（e.g.,受体蛋白）改变，引起细胞间相互作用的改变（如：粘附性改变，易于附着生长，逃避免疫系统的监视和杀伤，etc.）。3，细胞表面特性的改变94，蛋白质表达谱系和蛋白活性改变

主要特征：•出现胚胎细胞中的蛋白（与低分化程度有关）；•端粒酶活性增高（与无限分裂增殖有关）；•异常表达与癌的发生发展相关的蛋白（e.g.,细胞周期调控、凋亡、粘附、细胞扩散和移动性等）；•癌蛋白和抑癌蛋白的表达及活性的变化（见下）。4，蛋白质表达谱系和蛋白活性改变105，mRNA表达谱系的改变

目的：比较分析癌细胞和正常细胞中mRNA表达谱系的不同（种类、丰度等），体现其基因表达的差异。采用的手段：SAGE（serialanalysisofgeneexpression）；microarray,subtractivehybridization,differentialdisplay,etc.5，mRNA表达谱系的改变116，遗传的不稳定性（geneticinstability）DNA损伤修复能力降低DNA复制中纠错能力降低异常高的突变率染色体畸变发生机率增加6，遗传的不稳定性（geneticinstabilit12癌细胞的遗传不稳定性和肿瘤发生发展癌细胞的遗传不稳定性和肿瘤发生发展13乳腺癌细胞中染色体数目和结构的异常乳腺癌细胞中染色体数目和结构的异常14染色体-9和染色体-22之间的易位与骨髓性白血病有关染色体-9和染色体-22之间的易位与骨髓性白血病有关157，培养癌细胞的特性培养的癌细胞系：是研究癌的重要材料。恶性转化（malignanttransformation）：培养细胞能象在体内一样不断分裂生长；不断继代，建立癌细胞系。

特征：•无限增殖，永生化；•贴壁性下降或不贴壁（悬浮）；•接触抑制性（contactinhibition）丧失。7，培养癌细胞的特性16培养的癌细胞接触抑制性的丧失培养的癌细胞接触抑制性的丧失17二、癌基因和抑癌基因（cancer-criticalgenes）1，原癌基因（proto-oncogenes）和癌基因（oncogenes）•原癌基因：为细胞的正常基因，多编码控制细胞周期、细胞凋亡、细胞增殖的各种调控因子和活性蛋白，是细胞正常功能所必需；•癌基因：为原癌基因的突变形式，或改变了表达方式（过量、产物活性的改变，等），其结果是引起正常细胞的癌变。二、癌基因和抑癌基因（cancer-criticalgen18发现：Roussarcomavirus(携带Src基因），能引起鸡癌变；鸡的细胞中发现也有Src的同源基因，编码一种调控细胞分裂的蛋白激酶。以后发现众多的逆转录病毒中均有细胞中相应的癌基因；分别称为：病毒癌基因（v-oncogenes）和细胞癌基因（c-oncogenes）现已知v-oncogenes是逆转录病毒从宿主细胞中拷贝过来的。种类：生长因子及其受体；信号转导通路中的蛋白；转录因子；细胞周期调控蛋白；细胞凋亡相关蛋白，etc.发现：19原癌基因转变为癌基因原癌基因转变为癌基因202，抑癌基因（tumor-suppressorgenes）

发现：有一类基因的失活也能引起癌变。e.g.,a.视网膜母细胞瘤是由于Rb基因突变失活而引起的；b.p53基因：50％的肿瘤中发现p53的突变；作用：细胞周期调控；促进细胞凋亡；维持遗传稳定性（p53突变使细胞逃脱DNA损伤的监控系统而进入分裂）2，抑癌基因（tumor-suppressorgenes）21Rb基因的突变引起视网膜母细胞瘤（retinoblastoma）Rb基因的突变引起视网膜母细胞瘤（retinoblastom223，小结癌基因和抑癌基因的对比：________________________________________________癌基因抑癌基因————————————————————————细胞增殖的正调控因子细胞增殖的负调控因子

gain-of-functionloss-of-function

显性（dominant）隐性（recessive）________________________________________________3，小结23癌基因（gain-of-function）和抑癌基因（loss-of-function）癌基因（gain-of-function）和抑癌基因（los24癌发生中癌基因和抑癌基因产物作用的途径癌发生中癌基因和抑癌基因产物作用的途径25三、基因突变积累—癌的发生癌的发生是由多个相关基因(cancer-criticalgenes)突变的共同作用引起的；并不是基因组的每一次突变都被积累下来，细胞中有DNA损伤修复机制，及复制纠错机制，阻止突变细胞继续分裂；当细胞逃脱了纠错机制的监控进入分裂，就有可能转变为癌细胞；而癌细胞的快速增殖助长了有害突变的积累；环境中的各种诱变因素（辐射、化学诱变剂、病毒……）增加突变几率，诱发癌症。这种作用也是可积累的。三、基因突变积累—癌的发生26结肠癌的发生过程（基因突变的积累）结肠癌的发生过程（基因突变的积累）27事实：移民群体中（各种）癌的发生率接近居住国的平均水平，而不是其本民族的水平。暗示癌症发生中，环境因素的作用大于遗传因素。据认为，80－90％的癌症是可以避免的，至少是可以延迟的！建议：始终注意避免环境中能够诱发，或促进癌症发生的因素。（积累！）事实：28肿瘤诱发因子（tumorinitiator）：DNA诱变（mutagenic）肿瘤促进因子（tumorpromoter）：非DNA诱变（non-mutagenic）（增加诱变剂活性、促进突变积累、伤口长期不愈、接触刺激，etc.）肿瘤诱发因子（tumorinitiator）：DNA诱变（29第二节癌细胞

比喻：动物体（人）—一个特殊的“社会”（society）;细胞—“社会”中的个体（individuals）;原则—“个体”的自我牺牲（self-sacrifice）;癌细胞—“社会”中的“不轨分子”（违反上述原则，“疯狂增殖”）。相关事件：基因突变；DNA复制；DNA修复；细胞周期；细胞凋亡；细胞分化；基因调控；……第二节癌细胞比喻：动物体（人）—一个特殊的30

过程：致癌因子（carcinogens）：环境的，遗传的，内源的，……相关基因（cancer-criticalgenes）的突变基因突变的积累基因表达谱式的改变细胞活动的异常（周期，粘附性，凋亡，移动性，……）癌细胞的产生过程：致癌因子（carcinogens）：环境的，遗传的31

本质：体细胞基因组的改变（突变的积累）；癌症是由众多因素引发的“基因病”（genedisorder）（体细胞）；有别于通过性细胞传递的“遗传病”（geneticdisorder）复杂性：美国“攻克癌症”的十年计划的失败，……本质：体细胞基因组的改变（突变的积累）；32一、癌细胞的特征

肿瘤（tumor）良性肿瘤（benign）：不转移（分裂失控）恶性肿瘤（malignant）:转移、侵润上皮组织：癌（carcinoma）癌（cancer）结缔组织和肌肉：肉瘤（sarcoma）其他（血液）：白血病等（leukemia)一、癌细胞的特征33

特征：1，生长和分裂失控“永生”细胞（immortal）；细胞核增大；

分裂快；低分化，……宫颈癌细胞特征A:normal;B:precancerous;C:invasivecarcinoma特征：宫颈癌细胞特征34正常和癌细胞的分裂增殖肿瘤的生长正常和癌细胞的分裂增殖肿瘤的生长352，侵润性和扩散性侵润性(invasive)；扩散性（diffusible）；转移性（metastasis）良性肿瘤（benign）和恶性肿瘤（malignant）2，侵润性和扩散性良性肿瘤（benign）和恶性肿瘤（36恶性肿瘤的转移（metastasis）恶性肿瘤的转移（metastasis）373，细胞表面特性的改变细胞表面膜蛋白（e.g.,受体蛋白）改变，引起细胞间相互作用的改变（如：粘附性改变，易于附着生长，逃避免疫系统的监视和杀伤，etc.）。3，细胞表面特性的改变384，蛋白质表达谱系和蛋白活性改变

主要特征：•出现胚胎细胞中的蛋白（与低分化程度有关）；•端粒酶活性增高（与无限分裂增殖有关）；•异常表达与癌的发生发展相关的蛋白（e.g.,细胞周期调控、凋亡、粘附、细胞扩散和移动性等）；•癌蛋白和抑癌蛋白的表达及活性的变化（见下）。4，蛋白质表达谱系和蛋白活性改变395，mRNA表达谱系的改变

目的：比较分析癌细胞和正常细胞中mRNA表达谱系的不同（种类、丰度等），体现其基因表达的差异。采用的手段：SAGE（serialanalysisofgeneexpression）；microarray,subtractivehybridization,differentialdisplay,etc.5，mRNA表达谱系的改变406，遗传的不稳定性（geneticinstability）DNA损伤修复能力降低DNA复制中纠错能力降低异常高的突变率染色体畸变发生机率增加6，遗传的不稳定性（geneticinstabilit41癌细胞的遗传不稳定性和肿瘤发生发展癌细胞的遗传不稳定性和肿瘤发生发展42乳腺癌细胞中染色体数目和结构的异常乳腺癌细胞中染色体数目和结构的异常43染色体-9和染色体-22之间的易位与骨髓性白血病有关染色体-9和染色体-22之间的易位与骨髓性白血病有关447，培养癌细胞的特性培养的癌细胞系：是研究癌的重要材料。恶性转化（malignanttransformation）：培养细胞能象在体内一样不断分裂生长；不断继代，建立癌细胞系。

特征：•无限增殖，永生化；•贴壁性下降或不贴壁（悬浮）；•接触抑制性（contactinhibition）丧失。7，培养癌细胞的特性45培养的癌细胞接触抑制性的丧失培养的癌细胞接触抑制性的丧失46二、癌基因和抑癌基因（cancer-criticalgenes）1，原癌基因（proto-oncogenes）和癌基因（oncogenes）•原癌基因：为细胞的正常基因，多编码控制细胞周期、细胞凋亡、细胞增殖的各种调控因子和活性蛋白，是细胞正常功能所必需；•癌基因：为原癌基因的突变形式，或改变了表达方式（过量、产物活性的改变，等），其结果是引起正常细胞的癌变。二、癌基因和抑癌基因（cancer-criticalgen47发现：Roussarcomavirus(携带Src基因），能引起鸡癌变；鸡的细胞中发现也有Src的同源基因，编码一种调控细胞分裂的蛋白激酶。以后发现众多的逆转录病毒中均有细胞中相应的癌基因；分别称为：病毒癌基因（v-oncogenes）和细胞癌基因（c-oncogenes）现已知v-oncogenes是逆转录病毒从宿主细胞中拷贝过来的。种类：生长因子及其受体；信号转导通路中的蛋白；转录因子；细胞周期调控蛋白；细胞凋亡相关蛋白，etc.发现：48原癌基因转变为癌基因原癌基因转变为癌基因492，抑癌基因（tumor-suppressorgenes）

发现：有一类基因的失活也能引起癌变。e.g.,a.视网膜母细胞瘤是由于Rb基因突变失活而引起的；b.p53基因：50％的肿瘤中发现p53的突变；作用：细胞周期调控；促进细胞凋亡；维持遗传稳定性（p53突变使细胞逃脱DNA损伤的监控系统而进入分裂）2，抑癌基因（tumor-suppressorgenes）50Rb基因的突变引起视网膜母细胞瘤（retinoblastoma）Rb基因的突变引起视网膜母细胞瘤（retinoblastom513，小结癌基因和抑癌基因的对比：________________________________________________癌基因抑癌基因————————————————————————细胞增殖的正调控因子细胞增殖的负调控因子

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