癌基因和抑癌基因专业知识培训专家讲座

第十三章癌基因和抑癌基因本章我们讨论1.癌基因（细胞癌基因.病毒癌基因.原癌基因）和抗癌基因（抑癌基因）概念2.癌基因分类3.癌基因产物作用4.癌基因激活机理5.抑癌基因表示失效机理第一节概述

正常细胞转化为恶性肿瘤（tumor）细胞是一个复杂而漫长过程。从分子生物学角度来看，这是细胞分子生物调控机制从量变到质变长久积累后果。人们认为，正常细胞原癌基因和抑癌基因以正负信号调整细胞增殖分化。而人癌细胞中原癌基因和抑癌基因异常改变失去了对细胞调控能力，从而造成了细胞恶性转化，无控制生长，侵袭和转移。正常细胞增生受到严格调控和制约，而肿瘤细胞是一个恶性增生细胞。癌基因和抑癌基因专业知识培训第1页一、肿瘤细胞恶性增殖特征

（一）肿瘤细胞失去了生长调整反馈抑制

正常细胞受损,一旦恢复原状，细胞就会停顿增殖，不过肿瘤细胞不受这一反馈机制抑制。

（二）肿瘤细胞失去了细胞分裂接触抑制。

正常细胞体外培养，相邻细胞相接触，长在一起，细胞就会停顿增殖，而肿瘤细胞生长满培养皿后，细胞能够重合起生长。

（三）

肿瘤细胞表现出比正常细胞更低营养要求。（四）肿瘤细胞生长有一个自分泌作用，自己分泌生长需要生长因子和调控信号,促进本身恶性增殖。癌基因和抑癌基因专业知识培训第2页二、癌基因定义癌基因（oncogene,onc）是细胞内控制细胞生长基因，在异常表示时，这些基因不受体内各种调整原因影响，可连续表示或过高表示，其产物能够使细胞连续增殖。三、病毒癌基因（virusoncogene，v-oncogene，v-onc）

是存在于病毒基因组中癌基因，这种基因不编码结组成份，对病毒复制无作用，但可使细胞连续增殖。癌基因和抑癌基因专业知识培训第3页（二）病毒本身含有完整转录开启成份，当病毒进入细胞，其结组成份逆转录酶将病毒逆转录成cDNA，cDNA重组插入到细胞基因组，病毒基组可利用细胞内由各种调控蛋白进行转录和表示，病毒癌基因也随之表示，无需特殊激活机制。1________1________1________1__

gagpolenvsrc

逆转录插入RNAcDNA宿主细胞基因组→利用宿主酶和调控蛋白→病毒癌基因表示

（一）病毒癌基因最先是在劳氏肉瘤病毒（Roussarccmavirus，RSV）中发觉

1

、

Rsv是致癌RNA逆转录病毒（也称RNA肿瘤病毒）.

2、RNA肿瘤病毒基因组基本结构包含了3个基因区，除此之外，还有第四个基因：Src病毒癌基因不编码结组成份，对病毒复制亦无作用但可使细胞增殖。

3

、不一样肿瘤病毒v-onc是不一样，但共同特点是能够使细胞增殖。

4、不一样肿瘤病毒深入研究,不但对病毒致癌机制有了较深入了解，更主要是促使人们发觉了细胞癌基因，为探索肿瘤发生根本原因及肿瘤发生机制研究开创了新纪元癌基因和抑癌基因专业知识培训第4页四、细胞癌基因

近年来，利用重组DNA和核酸探针技术，证实了在正常真核细胞基因组，包含人正常有与v-onc同源次序基因，其功效是控制细胞生长，这就是细胞癌基因。

细胞癌基因（cellularoncogene,c-onc）是在正常真核细胞基因组中存在有与v-onc同源序列基因，其功效是控制细胞生长。这就是细胞癌基因。（一）细胞癌基因在进化过程中是高度保守，很多c-onc见于节肢动物（假如蝇），甚至见于酵母。（二）c-onc是生命活动基础，与细胞增殖分化亲密相关，其表示与个体发育相关，受到严格程序调控，但并不含有致癌性。癌基因和抑癌基因专业知识培训第5页（三）c-onc也称为原癌基因（proto-oncgene）有两层含义：

1.原癌基因是不发挥致癌作用c-onc，正常情况是与细胞增殖相关基因。2.v-onc起源于原癌基因，当前所知v-onc，在哺乳动物都能够找到与之相对应c-onc，含有相同核苷酸序列，编码结构和功效相同产物，反之则不然，当前发觉几个c-onc没有对应v-onc。另首先，细胞含有c-onc，但没有与之相关癌基因成份。现在普通认为v-onc源于c-onc，是病毒基因组与细胞基因组发生重组而形成。癌基因和抑癌基因专业知识培训第6页第二节

癌基因分类

当前对癌基因尚无统一分类方法，普通有下面3种分类方法：一、按结构特点分（6）类（一）src癌基因家族（二）ras癌基因家族（三）sis癌基因家族（四）myc癌基因家族（五）myb癌基因家族（六）其它：如fos，erb－A等。癌基因和抑癌基因专业知识培训第7页二、按产物功效分（8）类（一）生长因子类（二）酪氨酸蛋白激酶（三）膜相关G蛋白（四）受体，无蛋白激酶活性（五）胞质丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶（六）胞质调控因子（七）核反式调控因子（八）其它:db1、bcl－2三、按细胞增殖调控蛋白特征分成（4）类（一）生长因子（二）受体类（三）细胞内信号转换器（四）细胞核因子癌基因和抑癌基因专业知识培训第8页

第三节

癌基因产物作用一、癌基因产物作用普通特点（一）当前发觉c-onc都是单拷贝基因，且均为结构基因.（二）癌基因产物可分布在膜质核也可分泌至胞外.癌基因产物生成后，往往需要经过修饰，加工方能取得与其细胞成份亲和特征，其对细胞增殖分化普通是增强作用.（三）研究较多猴肉瘤病毒（simiansarccmavirus，SSV）v-sis二、癌基因产物本身是生长因子

人c-sis位于22号染色体，编码产物P28sis氨基酸次序与PDGF（血小板生长因子）B链相同，P28sisBB二聚体化，就有刺激生长活性（它结合并激活纤维母细胞PDGF受体，刺激DNA合成）（PDGF是杂二聚体，也有A-A/B-B同源二聚体)

单抗能够封闭PDGF，P28sisD’NA合成刺激生长活性

癌基因编码产物（结构）与生长因子不一样，但可发挥一样刺激作用，而且是连续刺激.癌基因和抑癌基因专业知识培训第9页三、癌基因产物作用于细胞信号转导系统,加强信号转导作用

生物信号是怎样从胞外传至胞内？即生物信息跨膜传递机制怎样？这一直是细胞生物学研究热点和前沿课题。

胞外信号作用于膜表面受体→胞内信使物质生成便意味着胞外信号跨膜传递完成。胞内信使最少有：cAMP（环磷酸腺苷）IP3（三磷酸肌醇）PG（前列腺素）cGMP（环磷酸鸟苷）DG（二酰基甘油）Ca2＋（钙离子）CAM（钙调素）它们是怎样激发细胞内一系列复杂反应其主要机制是经过蛋白激酶活化引发底物蛋白一连串磷酸化生物信号反应过程,

跨膜机制包括到：

（一）质膜上cAMP信使系统（二）质膜上肌醇脂质系统

这两个系统都是由受体鸟苷酸调整蛋白（GTP-regulatoryprotein，G蛋白）和效应酶（腺苷酸环化酶磷脂酶等）组成，有相同信号转导过程：即受体活化后引发GTP与不一样G蛋白结合活化和抑制效应酶从而影响胞内信使产生而发生不一样调控效应。（三）受体操纵离子通道系统（四）受体酪氨酸蛋白激酶转导（五）受体内部化信息传导路径

与本章关系亲密是（二）肌醇脂质系统（四）Tyr激酶本身转导

癌基因和抑癌基因专业知识培训第10页1、受体型酪氨酸蛋白激酶（TyrosineproteinkinaseTyr-pk）是蛋白激酶一个，能特异催化由ATP向蛋白质或多肽底物Tyr残基转移磷酸基团而命名，该酶普通性质是：（1）只能特异地使Tyr残基磷酸化；（2）反应需要Mn2＋存在和ATP掺入；（3）癌基因产物蛋白激酶均能使其催化区同源Tyr残基磷酸化，即自我磷酸化；（4）

除生长因子外，当前还未发觉Tyr-pk活性受任何因子直接影响，它既不受c-AMP/cGMP，也不依赖Ca2＋、磷脂钙调素蛋白。在分布上，Tyr-pk不能作为1个独立物质分泌于胞外，而是与生长因子受体，癌基因产物相伴，或在胞核或在胞浆，以可溶形式出现，而质膜则与Tyr-pk有亲密联络。

Tyr残基磷酸化可能与淋巴因子刺激，发育分化及致癌病毒诱导肿瘤过程相关。（全部动物含少许Tyr残基，量处于平衡，说明体内有Tyr-pk，还有水解磷酸酪氨酸酶存在）

EGF与受体结合有TPK（Tyr-pk）活性（EGF-R）erb-B2癌基因与EGF-R膜内分布有82%同源（互补性）缺乏膜外部分（图14-1，P302）其产物是TPK使Tyr磷酸化开启信号转导膜开关erb-B2和v-erb-B同源性非常高，在（唾液，胃）腺癌，乳腺癌该onc检出率高，表明erb-B2可造成上述细胞恶变。癌基因和抑癌基因专业知识培训第11页2、非受体型酪氨酸蛋白激酶研究较早是src，其产物为P60-src与P60csrc比较，P60v-src①分布广泛②作用底物更多使许多蛋白质磷酸化造成：①

代谢加紧↑如糖酵解↑产物↑②

Tyr磷酸化水平↑③

本身含有肌醇磷脂激酶作用，使PI磷酸化，致DG和IP3前体物和PIP2增加④

体外试验用E26-myb（白血病毒）Ok10V-myc（白血病毒）鸡骨髓细胞；但被有Src基因逆转录病毒超感染后，能够不依赖cMGF（myelomonayticgrowthfactor，骨髓单核细胞生长因子）使该细胞连续增殖。肌醇脂质（inositollipids）是肌酸磷脂（inositolphosphollipids）和肌酸磷酸脂（inasphates）总称。肌醇磷酸脂存在于胞浆，肌醇磷酯是生物磷脂组分，共同特征是含有肌醇（myoincsitol）。哺乳动物膜含有①磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol，PI）②磷脂酰肌酸-4-磷酸（（PI（4）P或PIP）③磷脂酰肌醇4，5二磷酸（PIP2），IP3特指肌醇1，4，5三磷酸，是环己六醇与磷酸戊酯即为肌酸磷酸酯和DG(二酰基甘油）含有第二信使作用。转化cMGF癌基因和抑癌基因专业知识培训第12页3、GTP和GDP结合蛋白G蛋白（全称GTP结合蛋白或GTP结合调整蛋白)是广泛存在于各种组织细胞膜上，在受体与效应酶之间起主要调整作用，是G蛋白偶联受体与效应酶（或离子通道）之间中介物质，是一个酶（P187）。

Ras蛋白是G蛋白家族新组员

P21ras有GTP酶活性，能够结合水解GTP→GDP、EGF-R可刺激P21rasGTP结合活性。

异常情况下，P21ras（如ras点突变激活）水解GTP能力↓结合GTP能力↑→连续处于激活状态→使磷脂酶C水解，PIP2→IP3↑+DG，连续增高，造成细胞激活。（P21ras水解GTP→GDP，本身失活，也解除对磷脂酶作用）癌基因和抑癌基因专业知识培训第13页四、核反式调控因子————影响基因表示调控反式调控因子（trans-actingfactor）是蛋白质，是基因产物，是含大量，序列特异性（DNA）结合蛋白，可与RNApol相互作用，影响基因表示调控。顺式调控元件（cis-actingelement）是核酸，是DNA，是那些对结构，基因表示有调控作用序列如启，序列如启动子和增强子。核酸。基因表示调控从化学本质来说是核酸蛋白质相互作用来完成。癌基因产物是核反式调控因子，且基因本质上是调控因子，癌基因编码反式作用因子引发细胞转化机制不清楚，如新近发觉：47KDC-myc与异二聚体→促进细胞DNA合成↑max蛋白配对若c-myc连续过高表示，则使细胞增殖，分化↑癌基因和抑癌基因专业知识培训第14页五、癌基因产物协同作用试验证实，用ras或myc同时转染细胞，可使细胞长久增殖，但不能转化成癌细胞，在裸鼠体内也不能形成肿瘤。但用ras+myc同时转染细胞，则使细胞转化成癌细胞。

说明：致癌最少需要2种或以上onc协同作用，2种onc在2条通路上发挥作用，因为细胞增殖调控是多因子，多阶段影响结果。而影响增殖分化onc达几十种之多，所以大多数人认为：癌发生是多阶段多步骤。癌基因和抑癌基因专业知识培训第15页第四节

癌基因激活癌基因不表示→表示受控制→不受控制不致癌→致癌

称癌基因激活（恶性激活）

（maligantactivation）机理以下：癌基因和抑癌基因专业知识培训第16页一、前病毒插入

前病毒

整合到宿主染色体中去病毒DNA（不论是源于DNA还是RNA病毒）称之为前病毒。这段DNA可随宿主DNA一起复制传给子细胞。1、转录激活

1987年Hayward和Astrin等同时发觉鸡蛋白血病毒（aviancellkemiavirusALV）感染细胞后，能够激活细胞c-myc原癌基因，诱发鸡B细胞淋巴瘤。5′ALV11c-myc3′

ALV本身没有转化基因，即v-onc，但其病毒两端LTR（长末端重复序列longterminalrepeatsequence，即反向倒转重复次序，如ACTGA-TGAGT/TGACT-AGTCA

开启子开启c-myc转录，该开启子不受细胞调控，连续转录，造成细胞癌变。LTR增强子能够强化开启子这一作用。

另外可促进c-myc本身开启子发挥作用带有v-onc病毒插入基因组后，也可归于这一类。癌基因和抑癌基因专业知识培训第17页2、翻译激活

试验证实，翻译效率与起始密码前5′-非编码区AUG相关，该AUG称5′-AUG，去掉5′-AUG，翻译效率就提升。（比如，1988MarthJD发觉病毒引发LCK原癌基因激活就属此例。LCR编码TPK，P56lck。）

在LAStRA淋巴瘤细胞中，因为lck编码TPK（酪氨酸蛋白激酶LCR）激活而造成白血病发生。酶激活原因是：

前病毒Mo-MLV（moloney小鼠白血病病毒）插入使宿主基因发生了重排，重排LCK基因转录本（transcript）起始于前病毒LTR，使LAStRALCKmRNA转录提升了7倍，翻译产物提升了50多倍。

宿主所以失去了（正常LCKmRNA5′非编码区）177bp，取而代之是病毒LTR240bp癌基因和抑癌基因专业知识培训第18页正常LCKmRNA起始密码（AUG）前有3个5′AUG5′LCKAUGAUGAUGAUG3′①

点突变使第2个AUG变为CUG，翻译效率增加3-4倍②

使5′端138bp核苷酸颠倒而去除3个AUG翻译效率增加7倍③

缺失138bp核苷酸序列而消除3个AUG，翻译效率增加9-10倍。

正常情况下，含5′-AUG基因在哺乳类基因中仅占10%，而在原癌基因中表示65%，可见原癌基因受到严密调控，这是一个调控机制。

trsanscript(转录本)-每一个基因都有特定阅读框，阅读框要求了那3个核苷酸成为1组读做1个密码子，这是由起始密码子AUG决定，阅读从第一个字母开始到最终一个字母结束，阅读方向5′→3′，翻译方向是N→C，这么才能合成一个正常多肽。（RNApol作用起始位与终止点之间DNA次序（称转录单位）产物，即mRNA））。癌基因和抑癌基因专业知识培训第19页二、癌基因突变1.突变使原癌基因产物激活

前面提到（ras）P21ras是G蛋白家族新组员，能够结合水GTP，有GTP酶活性。但当c-ras第12，13，59，61位密码子中任何1个发生突变时，P21ras能够结合靶分子，但GTP酶活性降低了10倍左右，与正常P21蛋白比较，GTP酶活性低1000倍左右。突变后P21ras不能快速水解GTP-GDP，连续保持对磷脂酶C刺激→使第二信使DG，IP3连续↑→细胞连续增殖，造成肿瘤发生。癌基因和抑癌基因专业知识培训第20页2.突变或缺失使原癌基因产物功效改变

正常情况下，c-src蛋白Tyr527被磷酸化→并以头尾本身缔结折叠到其同源（互补）结构SH-2区，使TPK隐匿，TPK活性下降↓若：Tyr527脱磷酸或被其它激活SH-2区隐形结合→则src蛋白SH-2区结合→激酶TPK暴露→使各种底物Tyr磷酸化，其中包含细胞信号转导中主要酶和调整蛋白被活化→信息分子↑→细胞增生转化。癌基因和抑癌基因专业知识培训第21页三、染色体易位与基因重排染色体易位——染色体一部分跑到（易位）另一染色体上去了

基因重排——DNA分子一部分断链，新部位重接，然后基因发生重新排列组合过程。（按照达尔文进化观点，没有突变，没有变异，没有易位和重排，就没有进化，进化对于个体是不幸，造成癌症和分子病。染色体85%不活跃，15%活跃）。

染色体易位往往造成基因重排对原癌基因造成两种后果：①表示融合蛋白——易位使1个原癌基因与1个基因重排在一起，产生1个融合基因，表示1个融合蛋白，这个蛋白含有转化活性

②原癌基因异常异位表示——将原癌基因置于另一个旺盛表示基因控制之下，就会使之异常异位表示癌基因和抑癌基因专业知识培训第22页（一）易位基因融合造成原癌基因产物功效激活如CML存在染色体易位和基因融合①易位t9。22：

c-sis断裂点bcr←断裂点c-abl融合→c-sis9c-abl22922ph染色体②融合：“bcr-ab1”融合，融合基因有原癌基因c-abl。③原癌基因产物功效激活c-abl是TPK类癌基因，非受体型，体外试验表明该基因编码产物不含有激酶活性，而“bcr+c-abl”产生P210bcr+abl含有较高TPK↑活性。Ph（philadelphia）染色体，在费城首次发觉。癌基因和抑癌基因专业知识培训第23页（二）染色体易位造成原癌基因转录激活

大家知道抗体是人类在分子水平上抵抗外来侵袭一个主要物质人能够产生106-108个免疫球蛋白（Ig）而人基因只有2.8×104个为何能产生106Ig？用普通蛋白质合成理论不能解释，现有3个理论认为：①（胚系）基因重排（成为功效基因）；②不准确剪切造成Ig多态性；①

基因（主要是V区）突变造成抗体多样性；癌基因和抑癌基因专业知识培训第24页与我们今天相关内容是①。免疫球蛋白（Ig）由轻重链组成，在形成Ig多态性上，重链所起作用更大，重链由4个不连续基因簇组成：①

VH可变区②DH多变区③JH：结合区④CH恒定区重链基因于14q32（14染色体长臂3区2带），所谓类型转换区，是B细胞在分化过程中，Ig分子会发生类型转换，是经过重排结合VHDHJH与Cμ和CgCH基因重排过程。在Cμ、Cr3、Cr1、Cr2b、Cr2a、Cε、Cα5‘约1-4kb处有一段特殊次序，叫做转换区（switchregion）对应转换区为Sμ、Sr3、。。。。。。Sα。（Sμ长2-3kb，含有[（GAGCT）nGGGGGT]m特殊重复次序n能够是1-7，常见是3，m约为150。重链类型转换也叫S-S重组，其机制不清楚。）

c-myc位于8号染色体上，易位至14号染色体上，表示增加，原因是可能是移至1个非常活动基因位置（Ig基因）被激活。激活机制参p309，3种可能（自学）。易位c-myc基因重排参p309图14-5。癌基因和抑癌基因专业知识培训第25页四、癌基因扩增普通癌基因多为单拷贝（copy，单拷贝，即1份）基因。（拷贝数（copynumber细胞所含按每一基因组计算某种质粒或基因数目）

癌基因扩增造成癌基因过分表示，原因是：

（一）转录过程↑（二）基因拷贝数增加↑如：人早幼粒白血病HL-60细胞比对应细胞c-myc多20多倍，已发觉许多癌细胞中有癌基因扩增，结果造成癌基因过剩。癌基因扩增常伴有染色体易位。癌基因和抑癌基因专业知识培训第26页第五节

抑癌基因一、抑癌基因定义抗癌基因（antioncogene）是最初叫法，大约能够追溯到1985年左右，现多称为抑癌基因（tumorsuppressorgene），这是一类可抑制细胞生长并有潜在抑癌作用基因，当它失活后，可能使癌基因充分发挥作用而造成癌发生发展。

假如要确定某一特定组织或细胞恶性肿瘤抗癌基因，需满足以下三个条件：①在癌对应正常组织中必须有正常表示；②在恶性肿瘤中。对应基因应有所改变，包含点突变，片断缺失或表示缺点；③

导入该基因缺点恶性肿瘤细胞中将部分或全部抑制恶性表型。癌基因和抑癌基因专业知识培训第2