某基因管理知识与疾病医疗

第七章基因与疾病易发平第一页，共七十六页。基因结构与表达异常与疾病人类疾病如白血病、恶性肿瘤、糖尿病、神经退行性疾病、心脑血管、高血压等的发生和发展都涉及到有关蛋白质及其复合物的结构、功能和相互作用异常。

人体内蛋白质分子结构和功能的异常是疾病的发生和发展的主要原因。第二页，共七十六页。细胞微环境的变化，包括基因甲基化的变异以及各种特定基因表达的异常都和疾病发生有关。越来越多的证据显示基因表达的异常将导致各种疾病的发生，尤其是肿瘤形成。第三页，共七十六页。人的基因组中有相当一部分基因，甚至染色体片段，在精子或卵细胞形成过程中，会因某种结构修饰而不能表达，称为基因印迹（genetic

imprinting）。这种在生物进化中形成的、有规律而又受控的基因失活是机体中基因表达调节的一种重要方式。基因印迹的异常往往会导致多种遗传性疾病。第四页，共七十六页。几乎所有的疾病都是基因病1.所有的疾病都与人类的基因有关，都是人类基因组与病原基因组中的有关基因相互作用的结果。即使是非生物的病因，如中毒和外伤，其机体的最初反应、病情的发展与组织再生，都与相关的基因有关。

第五页，共七十六页。2.所有的药物都是通过基因起作用的，都是通过修饰基因的本身结构，改变基因的表达调控，影响基因产物的功能而起作用的。即使是非药物治疗手段，也都涉及到基因活动的改变。第六页，共七十六页。3.基因的表达受外界因素的调节。如地理气候、食物、药物、生活方式、运动方式、心理等因素的影响。4.基因的多态性。人与人之间本有不同，群体与群体之间也不相同。决定了不同人群对疾病的易感性。

第七页，共七十六页。基因结构和表达与疾病的研究策略1．通过结构分析确定基因变异

核糖核酸酶切分析、杂合双链分析、化学切割错配、酶促切割错配3．通过功能学研究确定致病基因转基因技术、基因敲除、反义技术、基因诱导超表达2．基因表达水平分析差异显示、抑制消减杂交、基因表达系列分析第八页，共七十六页。第一节基因结构异常的分子机制一、DNA一级结构变异的分子机制碱基和核苷类似物烷化剂抗生素染色剂亚硝酸盐电离辐射及紫外线照射诱变因素碱基类似物诱发突变改变DNA化学结构移码突变紫外线及其它辐射引起DNA

化学结构的变化作用机制第九页，共七十六页。突变类型点突变缺失插入倒位突变的遗传效应错义突变无义突变同义突变移码突变对mRNA形成的影响蛋白质肽链中的片段缺失遗传密码的改变第十页，共七十六页。基因突变影响hnRNA的剪接

基因突变发生在hnRNA的一级结构上特定的剪接位点上，导致hnRNA的剪接错误，产生异常的mRNA，最终产生异常的蛋白表达产物，改变生物性状。第十一页，共七十六页。第二节基因结构变异与

异常血红蛋白病一、概述血红蛋白病是比较常见的遗传病，主要有地中海贫血病和异常血红蛋白病，后者又可分为不稳定血红蛋白病，血红蛋白M病和伴有红细胞增生的异常血红蛋白病。第十二页，共七十六页。第十三页，共七十六页。聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）第十四页，共七十六页。血红蛋白基因PCR技术检测在分子水平上进行血红蛋白病的诊断和研究第十五页，共七十六页。二、血红蛋白变异的分子基础1.单个碱基的突变如HbS的链第6位的

GAAGUA（谷氨酸缬氨酸）。2.密码子的缺失与插入3.移码突变4.终止密码突变5.融合基因某些异常Hb的珠蛋白链由两种不同的肽链联结而成，如HbLepore的非链由和链连接而成。称为链。第十六页，共七十六页。血红蛋白病——镰刀形细胞贫血症第十七页，共七十六页。第十八页，共七十六页。(1)人α-珠蛋白基因簇及α珠蛋白基因结构第十九页，共七十六页。(2)人β-珠蛋白基因簇及β珠蛋白基因结构

第二十页，共七十六页。三、血红蛋白M病血红蛋白M病（hemoglobinMsyndrome）是由于血红素中的铁离子处于高铁状态，本病患者血中含有高铁血红蛋白（HbM）。当珠蛋白基因发生点突变，使87、92或58、63的组氨酸被酪氨酸取代时，酪氨酸侧链的-OH能与Fe2+形成稳定的配位键，使铁处于高铁状态，形成高铁血红蛋白，氧亲和能力下降，甚至失去带氧能力，产生紫绀。第二十一页，共七十六页。第三节基因结构变异与地中海贫血一、地中海贫血珠蛋白肽链合成受到抑制引起的溶血性贫血，叫地中海贫血（thalassemia),简称地贫,分为-地贫-地贫.第二十二页，共七十六页。二、β-地中海贫血β-地贫是因β珠蛋白链的合成明显减少或完全不能合成所致。根据珠蛋白链合成受到抑制的情况，又可分为β0地贫和β+地贫等。前者完全不能合成β链，后者尚能部分合成β链。β类地贫主要包括β-地贫，δβ地贫，γ-地贫，HPFH和HbLepore等。第二十三页，共七十六页。三、β珠蛋白基因β珠蛋白基因结构简单，只有l.8kb长，含有3个外显子，2个内含子，编码146个氨基酸。编码β类珠蛋白基因和类珠蛋白的基因一样也串联在一起，称为β珠蛋白基因家族，位于11号染色体短臂，基因排列顺序为5´-ε-Gγ-Aγ-Ψβ-δ-β-3´。ε珠蛋白为胚珠蛋白，γ珠蛋白为胎珠蛋白。第二十四页，共七十六页。β-地贫的基因缺陷，主要由于点突变或移码突变所致，单纯因β基因缺失不多。β珠蛋白基因的突变型约有100余种。突变对基因表达的影响大致可分为下列六种类型：四、突变对β珠蛋白基因表达的影响第二十五页，共七十六页。1.转录水平降低这类突变主要集中于起始位点上游约-30核苷酸（nt）处的TATA盒与-90及-105nt处的“CACACCC”序列。这些发生在顺式作用元件的突变导致基因转录水平降低，患者主要为β+，表型均较温和。2.RNA剪接异常几乎所有真核基因的每个内含子5´端开始的两个核苷酸均为GT，其3´端末尾的两个核苷酸均为AG（GT-AG规律）。前者为给位裂解信号，后者为受位裂解信号，已知在5´和3´端剪接位点所在之短序列（9个核苷酸）具有高度保守性，称为共用序列或通用序列.在这些序列发生的突变有四种不同情况。第二十六页，共七十六页。（1）点突变发生于剪接点上：使剪接点失活，使邻近裂解信号活化，产生异常mRNA，它通常不稳定，易被破坏，不能正常翻译出β链。至今发生在GT或AG裂解信号上突变有112种，均为β0。（2）点突变发生于共有序列上：激活内含子或外显子中的隐蔽剪接位点，已发现11种，除两种尚不清楚外，其余均为β+。第二十七页，共七十六页。（3）形成新裂解信号：在内含子中发生一碱基取代，形成新的裂解信号，此类已发现5种类型。（4）邻近裂解信号活化：编码区单碱基突变，使邻近裂解信号活化，影响IVS（interveningsequence）正常位点剪接，产生异常mRNA。如HbE，其26位谷氨酸的密码子G为A取代，激活了隐蔽的裂解信号，生成两种mRNA，其一是生成HbE的mRNA（第26位密码子突变），另一则是相邻部位剪接生成的异常mRNA。第二十八页，共七十六页。3.翻译缺陷该类型突变约40种，约占总突变的40%以上，绝大部分为β0。（l）无义突变（2）移码突变（3）起始密码突变。4.RNA修饰缺陷真核基因的3´端有一个AATAAA序列，是新生转录产物需要剪接和多聚A附加的识别信号。这一信号发生突变时，可引起β-地贫，已知5种，均为β+。第二十九页，共七十六页。5.生成不稳定的β珠蛋白有些单碱基取代导致的错义突变，可以生成极不稳定的β-珠蛋白，合成后即刻又降解，此后果很类似轻型β珠蛋白会成减少（β+）。6.基因缺失引起的β-地贫由于单纯β基因所引起

的β-地贫很少见，通常同时缺失β、δ基因。

第三十页，共七十六页。

常见单基因病：疾病名称发病频率(‰)遗传方式致病基因典型症状血友病A0.1X连锁凝血因子Ⅷ不规则出血血友病B0.03X连锁凝血因子Ⅸ不规则出血杜氏肌营养不良0.3X连锁肌营养因子肌萎缩贝氏肌营养不良0.05X连锁肌营养因子肌萎缩脆性X综合征0.5X连锁FMR1智力障碍舞蹈病0.5常染色体显性舞蹈病因子痴呆神经纤维0.4常染色体显性NF-1,2癌变珠蛋白生成障碍性贫血0.05常染色体隐性珠蛋白基因簇贫血镰刀细胞贫血0.1常染色体隐性β珠蛋白基因贫血,局部缺血苯丙酮酸尿0.1常染色体隐性苯丙氨酸羟基化酶无苯丙酮酸代谢能力囊性纤维化0.4常染色体隐性CFTR进行性肺损伤及其他第三十一页，共七十六页。基因突变类型异常Hb氨基酸变化临床特征

错义突变

HbShuangfengα27Glu→Lys(GAG→AAG)不稳定Hb病

HbSβ6Glu→Val(GAG→GUG)镰刀型细胞贫血

HbBibbaα136Leu→Pro(CUG→CCA不稳定Hb病

无义突变

HbMckeesRocksβ145Tyr→终止(UAU→UAA)不稳定Hb病

终止密码突变

HbConstantSpringα142UAA→CAAα-地贫

(延长：142Gln173UAA)

密码子缺失

HbGunHillβ91～95缺失不稳定Hb病

密码子插入

HbGradyα118与119间插入3个氨基酸无明显症状

移码突变

HbTakβ147UAA→ACUAA不稳定Hb病

158UAA(Thr)

融合突变

HbLepore-Bostonδ87(Gln)-β116(His)β-地贫

HbKenyaγ81(Leu)-β86(Ala)β-地贫第三十二页，共七十六页。

血友病甲或所谓“经典”血友病是一种X染色体连锁的出血性疾病，其临床表现主要是“自发性”出血，但实际上出血仍与创伤有关，只是创伤极轻微而不易觉察。血友病甲是最常见的遗传性出血性疾病；其病因是因子VIII活性缺乏，其分子病理基础是由于因子Ⅷ基因的缺陷。因子Ⅷ是一种在血液凝固机制中起重要作用的微量糖蛋白，血浆浓度为50~100ng／L。第四节基因结构变异与血友病甲第三十三页，共七十六页。一、因子Ⅷ的基因编码因子Ⅷ的基因位于X染色体长臂的末端，含26个外显子，25个内含子，因子ⅧmRNA的长度约为9029nt，编码一条含2351个氨基酸的前体多肽，包括由19个氨基酸组成的疏水信号肽和2332个氨基酸组成的成熟因子Ⅷ。第三十四页，共七十六页。1.基因缺失：基因缺失分布在整个因子Ⅷ基因，没有特别的区段更倾向于缺失突变。缺失的长度可自2bp到210kb以上。基因缺失引起的血友病甲一般均为重型，因子Ⅷ活性及其蛋白检测不到或非常低。可以推测这是因为不能转录而没有表达因子Ⅷ或表达的因子Ⅷ多肽有缺陷而被快速清除。二、因子Ⅷ基因缺陷第三十五页，共七十六页。2.插入突变：L1序列是一个广泛存在于人类基因组中的较长重复序列，这种序列的3´端具有多聚T尾，可能是一类非病毒性逆转录转座子。因子Ⅷ基因14外显子的A富集区与L1的多聚T尾部分的核苷酸互相配对，导致L1序列插入，形成插入突变，使得基因转录物不能翻译出正常的因子Ⅷ。第三十六页，共七十六页。3.点突变：限制性内切酶Taq1所识别的酶切位点TCGA是最多见的点突变位点，成为因子Ⅷ基因突变的“热点”。此类位点的突变易形成无义突变。使多处CGA突变为TGA（终止密码），在不同的血友病患者因子VIII基因中均有发现。这种无义突变导致因子Ⅷ的合成停止，形成不完整的因子Ⅷ，导致重型血友病甲。第三十七页，共七十六页。错义突变可导致重型、中间型和轻型血友病甲。4.基因重排：基因重排引起血友病甲也有报道，Kariya报道1例基因外显子重排而不能会成正常的因子Ⅷ的病例。第三十八页，共七十六页。第五节基因结构变异与血友病乙血友病乙：是一种性连锁遗传性出血性疾病，是由因子IX缺乏所致，其原因是因子Ⅸ基因的缺陷。与因子Ⅷ一样，因子Ⅸ是参与血液凝固内源途径的凝血因子，血浆浓度约3mg/L。第三十九页，共七十六页。因子Ⅸ在血液中以酶原的形式存在，经因子Ⅸa或因子Ⅷ和组织因子复合物激活后形成具有蛋白酶活性的活化因子Ⅸ（因子Ⅸa）。因子Ⅸ缺乏导致血友病乙。因子Ⅸ基因位于X染色体长臂末端，Xq27。基因全长约34kb，包括8个外显子（I-Ⅷ）和7个内含子（A~G）。第四十页，共七十六页。第六节癌基因与抑癌基因一、癌基因癌基因（oncogene，onc）是细胞内控制细胞生长的基因，具有潜在的诱导细胞恶性转化的特性。在癌基因异常表达时，其产物可使细胞无限制分裂。癌基因包括病毒癌基因（v-onc）和细胞癌基因（c-onc）。第四十一页，共七十六页。癌基因最初是在以Rous肉瘤病毒（RSV）为代表的一些逆转录病毒中发现的。这种存在于病毒基因组的基因不编码病毒的结构成分，对病毒的复制亦无作用，在正常情况下，这些病毒基因并无活性，但一旦受到外界刺激（如辐射、化学致癌剂等）的影响，就会全部或部分活化，而具有诱导肿瘤发生的作用。将这种病毒的核酸片段即病毒所携带着的致转化基因，称为病毒癌基因（virusoncogene，v-onc）。第四十二页，共七十六页。

正常细胞内也存在病毒癌基因的同源序列。在人正常细胞基因组中，这类基因不仅存在，而且是有表达的。这类基因被称为细胞癌基因（celloncogene,c-onc），因为这类基因是存在于正常细胞当中，并具有促进正常细胞生长、增殖、分化和发育等生理功能。为了与被激活后能使细胞恶性转化的癌基因区分开来，而将正常细胞内未激活的癌基因称为原癌基因（proto-oncogene）。第四十三页，共七十六页。c-onc与v-onc的比较

1.病毒癌基因与细胞癌基因相比，通常丢失了两端的某些序列。2.病毒癌基因没有内含子，而细胞癌基因中通常含有内含子或插入序列。细胞癌基因的外显子序列是极为保守的，这表明它们编码的蛋白质产物在进化上的重要性。第四十四页，共七十六页。3.病毒癌基因与同源的细胞原癌基因在外显子序列中也有微小的差别，例如v-H-ras基因与人的c-H-ras基因所编码蛋白质中的189个氨基酸中有3个不同，v-K-ras基因与人的c-K-ras基因所编码的蛋白质中有7个氨基酸不同。就是这些微小的差别导致它们的致转化性质的迥异：v-ras有强的转化细胞功能，而普通的c-ras却只有促进细胞正常增殖的作用。4.病毒癌基因常会出现碱基取代或碱基缺失等突变，而细胞癌基因则较少发现这一类突变。第四十五页，共七十六页。1.src癌基因家族包括abl、fgs、fgr、fps、fym、kck、lck、ros、src、tkl和yes等基因。src细胞癌基因是最早发现的细胞癌基因，其蛋白质产物多具有蛋白酪氨酸激酶活性以及同细胞膜结合的性质。二、癌基因家族第四十六页，共七十六页。2.ras癌基因家族包括三类密切相关的成员，即H-ras，K-ras及N-ras。其表达产物多属于信息传递分子。它们都能与GTP结合，并可使GTP水解，完成一系列生物学功能。3.myc癌基因家族包括c-myc，l-myc，m-myc，fos，ski等基因，与ras癌基因家族相反，尽管myc癌基因家族成员的核苷酸序列的同源性很高，但其编码的蛋白质中的氨基酸序列却相差很远。此类基因所表达的蛋白质产物定位在细胞核内，属于DNA结合蛋白类，或是转录调控中的反式作用因子，对其它多种基因的转录有直接的调节作用。第四十七页，共七十六页。4.sis癌基因家族包括sis等基因，sis癌基因编码血小板来源的生长因子（PDGF）的类似物，可以与PDGF的受体结合，对细胞的生长、分裂和分化有重要的调控作用。。5.erb癌基因家族包括erb-A，erb-B，fms，mas，trk等基因，其表达产物是细胞骨架蛋白类。6.myc癌基因家族包括myb和myb-ets复合物等基因，所表达的蛋白质产物也定位在细胞核内，是一类转录调节因子。第四十八页，共七十六页。三、癌基因表达产物在细胞增殖信号转导中的作用

癌基因编码产物是对细胞增殖起调控作用的，其编码物主要是生长因子、信号转导途径中的各种蛋白、各种反式作用因子等蛋白质，主要包括以下一些类型。第四十九页，共七十六页。1.生长因子（growthfactor，GF）及其类似物int-2的编码产物为成纤维细胞生长子（TGF）。sis癌基因编码血小板来源的生长因子（PDGF）的类似物，对细胞的生长、分裂和分化有重要的调控作用。但当生长因子类原癌基因异常表达时，产生许多与PDGF相似的癌基因产物，则使信号转导系统失调，导致细胞行为出异常。第五十页，共七十六页。2.受体类与细胞增殖调控有关的许多膜受体都是癌基因编码产物。（l）跨膜生长因子受体的蛋白酪氨酸激酶：如erb-B，表皮细胞生长因子（EGF）受体；fms，巨噬细胞集落刺激因子受体；neu（erb-2，HER-2），EGF受体相似物；另外有ros、kit、ret、sea等癌基因表达产物均属此类型。（2）可溶性蛋白酪氨酸激酶受体：met、trk。（3）非蛋白激酶受体：erb-A，甲状腺激素受体；mas，血管紧张素受体。第五十一页，共七十六页。3.低分子量G蛋白如H-ras、K-ras、N-ras等基因表达产物是低分子量G蛋白，参与细胞增殖信号的细胞内转导过程。4.胞内蛋白激酶蛋白激酶是细胞内的一大类信号转导分子，其中许多与细胞增殖号转导有关的蛋白都是癌基因编码产物。5.胞浆调节蛋白crk的产物是存在于胞浆中的调节蛋白，在信号转导中的作用机制还不十分清楚。第五十二页，共七十六页。6.核内转录因子有许多癌基因的编码产物本身就是反式作用因子，在生长因子调细胞增殖的过程中起重要作用。这些癌基因包括c-myc、l-myc、n-myc、lyl-1、myb、fos、jun（转录因子Ap-1）、rel（NF-κB相关的蛋白）、akt、B-lym、ets、ski、tcr。这些原癌基编码的产物是一些位于细胞核内的蛋白质，可与某些特定的DNA相结合，影响DNA制的启动过程，或对转录进行调控，从而实现其调节细胞生长、增殖、分化的目的。第五十三页，共七十六页。抑癌基因（tumorsuppressorgene）又称抗癌基因（anti-oncogene），是指存在于正常细胞内的一大类可抑制细胞生长并具有潜在抑癌作用的基因，当这类基因在发生突变、缺失或失活时可引起细胞恶性转化而导致肿瘤的发生。四、抑癌基因第五十四页，共七十六页。五、癌基因和抑癌基因在细胞周期调控中的作用（一）原癌基因在细胞周期控制中的作用生长因子促进或抑制细胞的增殖，必然是通过调节细胞周期而实现的。癌基因表达产物不仅在生长信号的转导过程中起重要作用，在细胞周期的控制中也有重要作用。第五十五页，共七十六页。有的原癌基因本身就是细胞周期蛋白的成员，如原癌基因PRAD1就是cyclinD1的基因。有的原癌基因产物可直接诱导cyclin的表达，如适量c-myc可诱导cyclinD1的表达，而过量的c-myc则相反地可抑制cyclinD1的表达，表明c-myc对cyclinD1的调节是双向的。有的原癌基因产物是Cdc2-cyclin激酶的底物，或本身具有蛋白酪氨酸激酶活性。如c-abl及c-src等基因的表达产物均为Cdc2-cyclinB底物，当Abl蛋白被磷酸化后，乃失去与DNA结合的功能。第五十六页，共七十六页。（二）抑癌基因与细胞周期调控中的作用抑癌基因产物的作用机制尚不完全清楚，但抑癌基因所表达的蛋白产物可能参与细胞的生长、分化、信息传递等多种重要的生物学过程。第五十七页，共七十六页。1.Rb基因在细胞周期调控中的作用视网膜母细胞瘤抑癌基因（Rb）是第一个分离到的抑癌基因。因为首先在视网膜母细胞瘤中发现，故称为Rb基因。它是一种存在于核内的蛋白质，有磷酸化与非磷酸化两种形式。RB蛋白在静止细胞中与E2F结合成复合物，抑制E2F的转录活性，cyclinD可通过其N端的LXCXE区段与RB结合，使RB失活，从而使细胞较早地进入S期。第五十八页，共七十六页。p53基因在细胞周期调控中的作用人的p53基因长约20kb，其基因产物是一个分子量约为53kD的蛋白质（p53），故称为p53基因。正常的P53功能受其总含量及是否磷酸化的影响。在细胞有丝分裂后，P53的水平很低，到G1期时才开始升高，而到S期时由Cdc激酶和酪氨酸激酶II催化P53不同的部位发生磷酸化反应而转变为磷酸化型。P53磷酸化以后，其抑制DNA复制的作用增强。第五十九页，共七十六页。P53抑制细胞生长的机制可能是多方面的：①P53蛋白可抑制cyclinA的表达，故p53基因的变异或缺失，可使cyclinA过量表达而促进细胞在DNA复制不完全时即进入M期而致癌，大约60%的肿瘤有p53的突变或缺失。第六十页，共七十六页。②P53能阻碍DNA聚合酶与DNA复制起始复合物的结合而抑制DNA复制的启动，进而阻止DNA的复制。③P53的酸性氨基末端结构区具有转录激活作用，它能激活一些抑制细胞分裂的基因而间接抑制细胞增殖。在肿瘤组织中常因P53的第135和第215位氨基酸发生突变而失去该调节转录的活性。可见P53既影响到正常的DNA复制，又影响到DNA的转录，从而抑制细胞的增殖。第六十一页，共七十六页。④正常的P53还能抑制c-myc、ras基因或腺病毒EIA对细胞的转化作用。一旦P53发生组成或结构改变时可能会失去上述一方面以致各方面的作用，最终失去抑制肿瘤发生的作用。第六十二页，共七十六页。五、癌基因和抑癌基因与肿瘤发生（一）癌基因恶性激活的机制（1）原癌基因点突变大量的研究资料表明，原癌基因在受到物理（如射线）、化学（如致癌剂）和生物（如DNA整合）等因素的作用后，其结构可发生相应的变化而转变为有活性的癌基因。第六十三页，共七十六页。（2）原癌基因获得外源启动子而激活在肿瘤细胞中癌基因的表达水平一般以其所转录的mRNA和翻译产物（蛋白质）的含量来表示。与正常细胞相比，恶性细胞中某些原癌基因的转录活性会明显增强，例如在多种人源性肿瘤的细胞株中常见c-myb和c-myc基因转录出的mRNA显著增多。（3）原癌基因甲基化程度降低而激活DNA分子中的甲基化（methylation）对于保持双螺旋结构的稳定，阻抑基因的转录具有重要作用。如结肠腺癌和小细胞肺癌细胞。第六十四页，共七十六页。（4）原癌基因的拷贝数增加原癌基因表达过量的蛋白会导致肿瘤的发生，而原癌基因表达过高的蛋白量可因其表达活性升高，也可源于原癌基因的拷贝数量增加。（5）基因易位或重排使原癌基因激活目前检测染色体的形态异常已成为某些肿瘤的临床辅助诊断指标。在很多肿瘤中均可见到有异常染色体存在，通过基因分部定位（genewalking）研究已证明在这些异常的染色体中某些部位发生了基因的易位或重排。在肿瘤中原癌基因的易位经常出现。基因易位可使原来无活性的原癌基因转移到某些强的启动子或增强子附近而被激活，从而使原癌基因表达产物显著增加并进一步导致肿瘤的发生。第六十五页，共七十六页。（二）癌基因激活与肿瘤的发生1.肿瘤发生学说肿瘤的发生是一个极其复杂的细胞恶变过程，可以是因内源性因素，也可以是外源性致癌因素，但更多是由这两类因素综合作用的结果。正常细胞中含有多种原癌基因，当细胞受到物理因素（如紫外线、电离辐射等）、化学因素（如联苯胺、黄曲霉毒素等）以及生物因素（如DNA、RNA致瘤病毒）等致癌因子作用后，还需要经过启动阶段（initiatingstage）、促癌阶段（promoingstage）和演进阶段（prpgressingstage）等才能转变成癌细胞，这就是目前较为公认的肿瘤发生的多阶段学说。第六十六页，共七十六页。（1）启动阶段此时在启动因子（initiator）作用下，细胞的DNA多已发生改变，但细胞的表型仍属正常。（2）促癌阶段即由表型正常但DNA已发生改变的癌前细胞转变成癌细胞的阶段，此时细胞的表型发生改变，表现出癌细胞的多种恶性表型。（3）演进阶段该阶段实际上是细胞恶变的巩固阶段或终末阶段，即已经发生恶变的细胞中的少数细胞能自主分裂增殖（大部分恶变细胞可逆转为正常细胞），在促癌阶段所形成的增生病灶边形成新的小病灶，成为进一步浸润、转移的基础。第六十七页，共七十六页。（三）癌基因激活与肿瘤发生ras基因变异与肿瘤发生早期人们用多种人类肿瘤中提取的DNA进行细胞转化，结果表明约10%-15%的肿瘤中至少有三种ras基因中的一种发生了点突变，其中K-ras基因更易成为突变的靶基因。K-ras点突变主要集中在第12位氨基酸残基，少数病例中也有第13位及61位点突变。以后采用PCR技术测定肿瘤中ras基因的点突变，肿瘤中ras癌基因突变仍以K-ras基因突变为多。ras基因在正常细胞中有重要作用。每一种ras基因都分别编码一种低分子量G蛋白，分子量为21kD（通常命名为P21）。第六十八页，共七十六页。Ras蛋白在细胞增殖分化信号从激活的跨膜受体传递到下游蛋白激酶的过程中起作用。突变的Ras蛋白降低了自身内源性GTP酶的活性，更重要的是还降低了它们与GTP酶活化蛋白的结合能力。其结果是导致Ras蛋白与GTP的持续结合并有促进细胞生长的作用。

目前对结肠和直肠肿瘤的发生发展与ras基因点突变间的关系已进行了较深入的研究。约50%的结、