分子生物学癌基因与抑癌基因

第二十章癌基因、抑癌基因与生长因子Oncogenes,Anti-oncogenesandGrowthFactorsThebiochemistryandmolecularbiologydepartmentofBMU当前第1页\共有128页\编于星期五\17点正调节信号：促进细胞生长与增殖、阻止细胞发生终末分化，支持细胞存活。调控失常则表现为肿瘤的恶性生长。是多数癌基因的作用。负调节信号：抑制增殖、促进分化、成熟和衰老及凋亡（apoptosis）。抑癌基因的作用。正常情况下细胞的增殖受到多种因素的调控，调控的失衡可能引起异常的增殖和持续的分裂。肿瘤的发生是由于细胞增殖与分化失常所导致的恶性生长现象。细胞正常生长与增殖受两大类基因编码产物调控当前第2页\共有128页\编于星期五\17点①控制细胞增殖的原癌基因活化或肿瘤抑制基因失活；②促细胞凋亡的基因失活或抑制凋亡的基因（抑癌基因）功能增强；③DNA修复基因失活，使突变在细胞内积累，并且累及到调节细胞增殖及细胞凋亡的基因。

这些基因中某一基因的单一突变所致肿瘤发生的几率较小，数种相关基因突变的积累最终将导致肿瘤发生、发展与转移。

在基因水平促使细胞增殖及凋亡失衡导致细胞恶变的原因有

当前第3页\共有128页\编于星期五\17点癌基因抑癌基因细胞增殖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

当前第4页\共有128页\编于星期五\17点癌基因和肿瘤抑制基因在细胞增殖中的作用当前第5页\共有128页\编于星期五\17点癌基因

Oncogenes第一节当前第6页\共有128页\编于星期五\17点

癌基因的发现及概念

最早发现于可导致肿瘤发生的病毒中，被称为病毒癌基因(virusoncogene,v-onc)。后来的研究发现，癌基因是基因组内正常存在的基因，是细胞内总体遗传物质的一部分，人们把这类存在于生物正常组织细胞基因组中的癌基因称为原癌基因（protooncogenes，pro-onc）或细胞癌基因（cellular-oncogene，c-onc），存在于病毒中的被称为病毒癌基因。

癌基因(oncogene)

及其表达产物是细胞正常生理功能的重要组成部分，癌基因所编码和表达的蛋白质在正常条件下并不具有致癌活性。当前第7页\共有128页\编于星期五\17点癌基因(oncogene)的概念：是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。

指凡能编码生长因子、生长因子受体、细胞内信号转导分子以及与生长有关的转录调节因子等的基因。广义的癌基因：(oncogene）癌基因包括：

病毒癌基因（v-onc）存在于病毒中细胞癌基因（c-onc）正常细胞具有致癌潜力的基因当前第8页\共有128页\编于星期五\17点肿瘤细胞形态结构发生变化

培养中的正常的成纤维细胞呈扁平梭形（左），当这种细胞转化成癌细胞后就变成球形了（右）。当前第9页\共有128页\编于星期五\17点一、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癌基因（c-onc），在正常情况下处于静止或低水平表达状态，其表达产物参与调节正常细胞的生长与分化。由于细胞癌基因在正常细胞中以非激活的形式存在，不致癌，故又称原癌基因(proto-oncogenes，pro-onc)。当前第10页\共有128页\编于星期五\17点原癌基因癌基因细胞癌变物理、化学、生物突变、扩增、激活被转导入反转录病毒而活化病毒癌基因v-con当前第11页\共有128页\编于星期五\17点广泛存在于生物界中；基因序列高度保守；作用通过其产物蛋白质来体现；表达产物对正常细胞无害，而且对细胞正常生长、繁殖、发育和分化起精确调控。在某些因素作用下被激活（基因结构或表达水平异常）后形成癌性的细胞转化基因。细胞癌基因/原癌基因的特点当前第12页\共有128页\编于星期五\17点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，能刺激间叶组织的细胞分裂繁殖。myb家族：核内转录因子细胞癌基因的分类及其产物当前第13页\共有128页\编于星期五\17点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促进增殖相关基因表达人体内细胞癌基因的分类及功能举例

当前第14页\共有128页\编于星期五\17点当前第15页\共有128页\编于星期五\17点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（RousSarcomaVirus，RSV）。二、病毒癌基因当前第16页\共有128页\编于星期五\17点

一类能使敏感宿主细胞产生肿瘤或者使培养细胞转化成癌细胞的动物病毒。肿瘤病毒有DNA病毒和RNA病毒之分。病毒癌基因最初发现于RNA病毒（鸡Rous肉瘤病毒）肿瘤病毒当前第17页\共有128页\编于星期五\17点存在于肿瘤病毒（多数属于逆转录病毒）基因组中，可以使靶细胞发生恶性转化的基因。目前已发现的病毒癌基因有30多种，主要是RNA病毒，大多数是逆转录病毒。也可以是DNA病毒，如乙型肝炎病毒。病毒癌基因(virusoncogene,v-onc)当前第18页\共有128页\编于星期五\17点存在于病毒（DNA肿瘤病毒或RNA反转录病毒）基因组中的癌基因，通常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，从而导致宿主细胞发生恶性转化。如，最早鉴定的禽类肉瘤病毒(RSV)基因组中的src基因当前第19页\共有128页\编于星期五\17点

调节和启动转录LTRgagpolenv

srcLTR

长末端重复序列癌基因正常的病毒基因病毒核心蛋白逆转录酶和整合酶病毒外膜蛋白酪氨酸蛋白激酶禽肉瘤病毒(RSV)基因组结构促进增殖信号的转导，细胞恶化病毒复制所需要当前第20页\共有128页\编于星期五\17点病毒癌基因v-src来源于宿主细胞的C-SRC基因当前第21页\共有128页\编于星期五\17点RNA病毒和宿主细胞基因组整合过程示意图v-oncc-onc病毒（RNA）RNADNA（逆转录酶）DNA（前病毒）DNARNA病毒粒子新RNA病毒粒子宿主细胞细胞癌基因宿主细胞的细胞癌基因导入RSV基因组内，使RSV转变为携带src基因的病毒，获得致癌能力。虽然病毒癌基因来源于宿主细胞，但整合过程中，其结构发生变化（内含子缺失、编码区截短、突变），病毒癌基因对细胞的恶性转化明显强于细胞中的原癌基因。正常宿主细胞存在在scr基因无癌基因的RSV当前第22页\共有128页\编于星期五\17点细胞癌基因与病毒癌基因的差别1、病毒癌基因没有内含子；2、病毒癌基因编码序列有点突变或缺失突变；3、病毒癌基因表达的蛋白质有较强的细胞转化活性；4、细胞原癌基因的产物正性调节细胞增殖。当前第23页\共有128页\编于星期五\17点三、癌基因活化的机制

癌细胞基因在物理、化学因素的作用下发生突变，表达产物的质和量的变化、表达方式在时间及空间上的改变，都有可能使细胞脱离正常的信号控制，获得不受控制的异常增殖能力而发生恶性转化。从正常的原癌基因转变为具有使细胞转化功能的癌基因的过程，称原癌基因的活化，是功能获得的过程。

通常情况下，原癌基因是细胞正常生长分裂、生长和增殖所必需的，只不过其表达受到细胞的严格控制。当前第24页\共有128页\编于星期五\17点（1）基因低甲基化修饰（2）基因扩增（3）染色体易位（4）DNA重排（5）病毒基因启动子与增强子的插入（6）点突变（7）癌基因的协同作用

癌基因激活的方式当前第25页\共有128页\编于星期五\17点（一）基因低甲基化修饰DNA分子中碱基的甲基化修饰状态在真核基因表达调控中发挥重要作用。真核细胞中胞嘧啶C常被甲基化修饰成5-甲基胞嘧啶，发生在基因转录调控区的CpG富集区（CpG

岛）。通常甲基化水平与基因表达程度呈反比，处于转录激活状态的基因CpG岛一般低甲基化修饰。

在肿瘤细胞中发现癌基因的低甲基化或去甲基化可导致癌基因的大量表达，如胃癌细胞中的c-H-ras癌基因的低甲基化可导致其过度表达，是细胞癌变的一个重要特征。

当前第26页\共有128页\编于星期五\17点（二）基因扩增（geneamplification)

指基因组上个别基因的额外复制。在许多转化细胞和肿瘤细胞中，可见原癌因扩增现象。发生扩增的机制目前不清。基因扩增常见于实体瘤，在肿瘤细胞中

基因扩增涉及的癌基因主要有c-myc,c-abl,N-ras,及neu等。

当前第27页\共有128页\编于星期五\17点

原癌基因数量的增加或表达活性的增强，产生过量的表达蛋白质。

肿瘤扩增可能预示肿瘤演进的改变或是癌变的晚期，代表该肿瘤自主性和侵袭性的增强，故对其检测可能有助于预后的判断。当前第28页\共有128页\编于星期五\17点

逆转录病毒基因组中的长末端重复序列（LTR）内含较强的启动子或增强子，感染细胞时，LTR可随机整合到宿主细胞的基因组中，如果病毒LTR恰好整合到细胞原癌基因附近或内部，则LTR所含的强启动子或增强子可启动或促进原癌基因的过度表达，导致细胞癌变。（三）获得启动子与增强子当前第29页\共有128页\编于星期五\17点1、启动子插入当前第30页\共有128页\编于星期五\17点2、增强子插入当前第31页\共有128页\编于星期五\17点（四）染色体易位（chromosometranslocation）

染色体的一部分基因断裂脱离，并与其他染色体连接的重排过程。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转位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。

当前第32页\共有128页\编于星期五\17点

使原来无活性的原癌基因移至某些强的启动基因或增强子附近而被活化。

肿瘤细胞中的染色体是不正常的。肿瘤细胞中常见的染色体异常是易位。

染色体易位是指一条染色体的某一片段断下之后再连接到另一条染色体上。

例如：正常细胞中c-myc基因在转录水平上是低水平的，而易位的c-myc则转录频率升高，导致癌变。当前第33页\共有128页\编于星期五\17点急性髓系白血病(AML)患者6;9染色体易位DEK-CAN融合基因表达。4例急性髓系白血病患者为t(6;9)(p23;q34)易位；4例初诊、再发及完全缓解期患者均不同程度检出DEK-CAN融合基因，占100%；DEK-CAN基因是AML发病的分子基础，检测DEK-CAN融合基因对于AML的诊断、疗效观察及预后判断有重要意义。当前第34页\共有128页\编于星期五\17点（五）点突变（pointmutation）

原癌基因在射线或化学致癌剂作用下，可能发生点突变，导致编码蛋白中单个氨基酸的替换，改变了蛋白质的氨基酸组成，造成蛋白质结构和功能异常，活性改变。30%的肿瘤组织都带有ras基因家族（H-ras、K-ras、N-ras）的点突变，从各种不同的人类肿瘤细胞系分离到的ras癌基因中，c-ras原癌基因都是由一个单碱基突变而激活成癌基因的。当前第35页\共有128页\编于星期五\17点

例如，正常H-ras中的第12号密码子为GGC，从各种不同的人类肿瘤细胞系分离到的ras癌基因中，c-ras原癌基因都是由一个单碱基突变而激活成癌基因的。当前第36页\共有128页\编于星期五\17点当前第37页\共有128页\编于星期五\17点当前第38页\共有128页\编于星期五\17点癌基因活化的4种机制示意图当前第39页\共有128页\编于星期五\17点核内癌基因易与胞浆癌基因产物发生协同作用(前者使细胞永生,后者改变细胞形态,降低对生长因子和贴壁的要求).如myc与ras协同致癌癌基因的激活与抑癌基因的失活协同致癌

（六）癌基因的协同作用当前第40页\共有128页\编于星期五\17点当前第41页\共有128页\编于星期五\17点

癌基因的活化是肿瘤发生过程中的关键步骤，不同的癌基因在不同的情况下，可通过不同的途径被激活。一种癌基因在同一癌变过程中可通过不同的机制活化，同一个致癌因素可通过不同的方式、不同的致癌因素可通过现一种方式来激活癌基因，因此癌基因激活是个复杂、相互协调的过程，癌基因被激活的结果可能是：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被激活的结果当前第42页\共有128页\编于星期五\17点

癌基因编码的蛋白质称为癌蛋白，癌基因的生物学功能即是由癌蛋白执行的。

癌蛋白多数是作为传递生长信号的因子参与肿瘤细胞增殖过程。四、原癌基因的产物与功能当前第43页\共有128页\编于星期五\17点癌基因编码的蛋白质与细胞生长调控的许多因子有关，参与细胞生长、增殖、分化途径各个环节的调控，依据其在细胞信号转导途径中的作用分为以下几类：癌蛋白的分类当前第44页\共有128页\编于星期五\17点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。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：当前第45页\共有128页\编于星期五\17点（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。当前第46页\共有128页\编于星期五\17点非受体酪氨酸激酶(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：当前第47页\共有128页\编于星期五\17点（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(immediateearlygene，IEG)。作为传递信息的第三信使。当前第48页\共有128页\编于星期五\17点当前第49页\共有128页\编于星期五\17点

主要介绍几种结构及功能了解较为清楚的癌基因。1、sis等生长因子类癌基因

v-sis首先发现于猿猴肉瘤病毒中，sis基因的蛋白产物位于细胞质，分子量为28kD，称为p28sis,它与血小板源性生长因子β链具有同源性。几种癌基因的特性及其作用当前第50页\共有128页\编于星期五\17点

如果PDGF被不断产生，则细胞即可持续分裂，所以sis癌基因产物可以通过自分泌或旁分泌的形式刺激自身或其邻近细胞的分裂增殖。当前第51页\共有128页\编于星期五\17点erbB原癌基因产物是分子量为170kD的糖蛋白，由配体结合区，跨膜区及酪氨酸蛋白激酶区三个结构域组成。２、erbB等生长因子受体类癌基因当前第52页\共有128页\编于星期五\17点ras基因家族包括三个相关的成员：K-ras、H-ras和N-ras。

c-ras及v-ras基因产物分子量为21kD，称为p21ras。

p21蛋白有结合GTP和GTP酶活性。

p21与其他G蛋白具有同源性，它们在信号转导过程中发挥作用。

ras原癌基因的激活主要是通过点突变及过量表达方式。３、ras及src等信号转导因子类癌基因当前第53页\共有128页\编于星期五\17点src基因首先是从禽类Rous肉瘤病毒中分离得到的。v-src基因产物为分子量60kD的磷蛋白，称为pp60v-src,它是逆转录病毒从宿主细胞中转导而来的。c-src基因编码的蛋白质亦为分子量为60kD的磷蛋白，称为pp60c-src。二者具有很高的同源性。

src基因产物酪氨酸蛋白激酶活性表现之一为肌醇磷脂激酶活性→催化底物产生第二信使分子如DG和IP3→参与生长因子信号转导。当前第54页\共有128页\编于星期五\17点４、myc等核转录因子类癌基因

myc基因家族包括三个成员：c-myc、N-myc、L-myc，三者之间具有很高的同源性，编码的蛋白质亦具有相似的生物学作用。

myc基因产物与另一反式作用因子Max(21kD)结合形成复合物，与DNA结合，调节下游基因的表达以刺激细胞分裂或抑制细胞的终末分化。当前第55页\共有128页\编于星期五\17点当前第56页\共有128页\编于星期五\17点细胞外生长因子

跨膜的生长因子受体细胞内信号传导体核内转录因子

当前第57页\共有128页\编于星期五\17点原癌基因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。五、癌基因表达产物促进肿瘤发生发展约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：当前第58页\共有128页\编于星期五\17点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）HER2例如：当前第59页\共有128页\编于星期五\17点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：当前第60页\共有128页\编于星期五\17点第二节

抑癌基因

Anti-oncogenes当前第61页\共有128页\编于星期五\17点肿瘤抑制基因(tumorsuppressorgene)一、肿瘤抑制基因的概念抑癌基因也称肿瘤抑制基因或抗癌基因（anticancergene）或抑癌基因（Anti-oncogenes），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。当前第62页\共有128页\编于星期五\17点抑癌基因(cancersuppressivegene,anti-oncogene)抑制细胞过度生长、增殖从而遏制肿瘤形成的基因。当前第63页\共有128页\编于星期五\17点早在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,肿瘤细胞因失去某种抑制性染色体而能无限增殖。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（retinoblastoma，Rb）的流行病学中发现RB基因二、抑癌基因的发现当前第64页\共有128页\编于星期五\17点杂合细胞的致癌性研究将小鼠的恶性肿瘤细胞与正常细胞杂交融合，得到杂合细胞，失去恶性表型；将杂交细胞接种在动物体内，不产生肿瘤；导入正常细胞染色体的肿瘤细胞接种动物，通常不产生肿瘤提示正常细胞中有抑制肿瘤的基因，即肿瘤抵制基因！当前第65页\共有128页\编于星期五\17点二次打击学说家族性Rb患者的肿瘤常在婴幼儿早发，且双侧多发性（散发患者刚发病较晚，且单发），遗传性和散发性的肿瘤都与RB基因的失活有关。早发性患者从父母获得的一对等位RB基因，一个是正常（野生型）基因，另一个是的，如野生型RB基因再发生突变失活，其功能就会全部丧失，导致早期发生Bb.散发性患者从父母获得的一对等位RB基因都是正常的，只有它们各自都突变失活，才可能使RB基因的功能丧失，肿瘤发生较晚。据此提出“二次打击学说，即肿瘤的发生需要该基因位点发生两次突变”当前第66页\共有128页\编于星期五\17点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当前第67页\共有128页\编于星期五\17点

抑癌基因编码产物的功能主要有诱导细胞分化、维持基因稳定、触发或诱导细胞凋亡等。总体上抑癌基因对生长起负调控作用，能抑制细胞的恶性生长。目前公认的肿瘤抑制基因有10余种，抑癌基因的变异构成某些共同的致癌途径。已鉴定的一些抑癌基因产物及功能如下：三、常见抑癌基因及其功能当前第68页\共有128页\编于星期五\17点名称染色体定位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p105RbPTEN10q23.3胶质瘤、膀胱癌、前列腺癌、子宫内膜癌磷脂类信使的去磷酸化，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抑癌基因及其功能当前第69页\共有128页\编于星期五\17点名称相关肿瘤TP53tumorproteinp53,肿瘤蛋白p53

RBPTENP16P21APCadenomatouspolyposis多发性结肠腺癌DCCDeletedincolorectalcarcinoma结肠癌缺失基因NF1

neurofibromatosis神经纤维瘤NF2VHLVonHippel-Lindau综合征，血管母细胞瘤合并肾或胰腺等多种肿瘤WT1Wilmstumor威尔姆肿瘤常见抑癌基因及其功能当前第70页\共有128页\编于星期五\17点四、抑癌基因失活的机制（一）基因高甲基化修饰近年表观遗传学研究表明，DNA甲基化修饰在真核基因的转录调控中发挥重要作用，主要由甲基化酶和去甲基化酶调节。抑癌基因启动子区CpG岛高甲基化修饰，阻碍转录因子蛋白与启动子结合，不能形成转录复合体，从而影响基因转录活性。当前第71页\共有128页\编于星期五\17点（一）基因高甲基化修饰在许多肿瘤中常检测到p16、p53、BRCA-1、VHL等抑癌基因启动子区CpG岛高甲基化修饰变化，而且往往是肿瘤发生的早期事件。如，约70%的散发性肾癌患者中，因启动子的甲基化而存在VHL的失活。启动子区的高甲基化可使p16表达水平降低，导致细胞周期异常从而促进细胞增殖。当前第72页\共有128页\编于星期五\17点人类体细胞属于二倍体细胞，其基因组的大多数区域是杂合的，即这些区域往往含有两个不同的等位基因（父母各一个）。某些情况下，会丢失等位基因的一个拷贝，从而丧失其杂合性，该现象称杂合性缺失（lossofheterozygosity,LOH）。LOH是肿瘤细胞中常见的异常遗传现象，发生杂合缺失的区域往往是抑癌基因所在的区域。如Rb（二）杂合性缺失当前第73页\共有128页\编于星期五\17点

两个等位基因纯合性缺失不可能表达相应的蛋白质。（三）纯合性缺失（四）基因突变

基因突变是导致抑癌基因失活，甚至转变为癌基因的主要机制之一。当前第74页\共有128页\编于星期五\17点

抑癌基因在细胞增殖、生长、分化过程中发挥重要作用，其功能缺失会导致肿瘤等相关疾病的发生。以TP53、RB、PTEN三个肿瘤抑制基因为例说明：五、抑癌基因失活与肿瘤当前第75页\共有128页\编于星期五\17点

Rb基因（人视网膜母细胞瘤易感基因，retinoblastomasusceptibilitygene基因,是第一个被克隆和完成全序列测定的抑癌基因。它控制许多肿瘤的遗传易感性，最明显的是视网膜母细胞瘤，（小细胞肺癌、乳腺癌、膀胱癌和前列腺癌中都发现有Rb基因）

Rb基因位于人类染色体13q14.12，含有27个外显子全长180388bp，其mRNA长度为4.7kb，编码的蛋白质属于磷蛋白，分子量105000。Rb蛋白的磷酸化状态及其与其他蛋白质结合，与它的功能密切相关。（一）视网膜母细胞瘤基因（Rb基因）当前第76页\共有128页\编于星期五\17点磷酸化的Rb（pRb）蛋白是一种核磷蛋白，位于核内，为DNA结合蛋白，作为转录因子调节基因转录。磷酸化和去磷酸化是调节Rb蛋白活性的重要形式，其磷酸化程序在细胞周期中发生周期性变化：

G0、G1期:Rb蛋白去磷酸化/低磷酸化(为活性型，能促进细胞分化，抑制细胞增殖)；G2、S期、M期:Rb蛋白磷酸化。调节Rb蛋白磷酸化状态重要的过程是发生在G1/S期交界处。当前第77页\共有128页\编于星期五\17点磷酸化和去磷酸化是调节Rb蛋白活性的重要形式，其磷酸化程序在细胞周期中发生周期性变化：Rb磷酸化的程度，受细胞周期中增殖调控蛋白（细胞周期蛋白,cyclin、细胞周期蛋白依赖性激酶cyclin-dependentkinase,CDK)的直接控制。

G0、G1期:Rb蛋白去磷酸化/低磷酸化(为活性型，能促进细胞分化，抑制细胞增殖)；G2、S期、M期:Rb蛋白磷酸化。调节Rb蛋白磷酸化状态重要的过程是发生在G1/S期交界处。当前第78页\共有128页\编于星期五\17点当前第79页\共有128页\编于星期五\17点当前第80页\共有128页\编于星期五\17点G0G1期Rb蛋白E-2FS期E-2FDNAmRNADNAPRb蛋白低磷酸化的Rb在G1期特异的磷酸化，是细胞从G1期进入S期的关键。当前第81页\共有128页\编于星期五\17点细胞进入G1期时Rb蛋白处于低磷酸化状态，使细胞不能通过G1–

S期关卡。低磷酸化Rb蛋白对G1期–

S期的负调节作用，是通过与转录因子E2F结合而实现的。在细胞增殖信号通过依赖于cyclinD1的激酶CDK4的活化，导致Rb磷酸化，高磷酸化的Rb不能与E2F结合，E2F启动基因转录，促进细胞G1–

S转化。当前第82页\共有128页\编于星期五\17点Rb蛋白分子量为110kD，称为p110Rb，Rb蛋白的磷酸化水平对其功能具有重要影响，且与细胞周期密切相关。在G1/S期，Rb表达增高并从非磷酸化状态转化为磷酸化状态，前者可阻断细胞进入Ｓ期，后者则失去这种作用。视网膜母细胞瘤中发现有Rb基因的失活。野生型Rb基因导入Rb－肿瘤细胞可抑制其在裸鼠中的致癌能力。表明其有抑癌作用。当前第83页\共有128页\编于星期五\17点

在G1期低磷酸化的Rb与E2F形成蛋白复合物，抑制E2F的转录激活性，阻止E2F启动的基因转录，造成S期必需的基因产物（如，二氢叶酸还原酶、胸苷激酶、DNA聚合酶等）合成受阻，细胞周期的进展受到抑制，从而抑制细胞增殖。高磷酸化的Rb不能与E2F结合，E2F启动基因转录，促进细胞G1–S转化。当前第84页\共有128页\编于星期五\17点Rb磷酸化与细胞周期控制G1-S限制点当前第85页\共有128页\编于星期五\17点p53基因是人类恶性肿瘤中最常涉及到的抑癌基因，与人类肿瘤相关性最高，其功能与细胞周期的控制有密切关系。p53基因定位于人类染色体17p13.1，全长16-20kb，由11个外显子及10个内含子组成。

野生型p53蛋白质在维持细胞正常生长、抵制恶性增殖中起着重要作用，因此称“基因卫士”。正常情况下，野生型p53蛋白含量低，半衰期短（易被蛋白酶水解），不易检测出来，但在细胞增殖与生长时，可升高5-100倍以上。（二）野生P53蛋白—基因卫士当前第86页\共有128页\编于星期五\17点

人野生型p53蛋白属核内磷蛋白，由393个氨基酸残基组成，在体内以四聚体形式存在，分子量为53kD，含有三个结构域：①N端酸性区：第1-80位aa残基组成，含有一些特殊的磷酸化位点。具有反式作用因子活性；②中段核心区：第102-290位aa残基组成,包含能结合DNA的特异性氨基酸序列；该区在进化上高度保守，乃突变热点，与突变型p53蛋白的致癌作用有关；③C端碱性区：第319-393位aa残基组成,可独立发挥转化活性，起癌基因作用。多个磷酸化位点可被多种蛋白激酶识别。具有核定位功能，且可与特异性DNA序列结合。野生P53蛋白当前第87页\共有128页\编于星期五\17点

p53在细胞内监控着染色体DNA的完整性，一旦DNA遭到损害，p53立即与特定的DNA序列结合，起转录因子的作用，激活p21等相关基因转录，使细胞停滞于G1期。抑制解链酶的活性，并与复制因子A(replicationfactorA)相互作用，参与DNA的复制与修复。若修复失败，p53启动凋亡过程，诱导细胞自杀，阻止有癌变倾向的突变细胞的生成，从而防止细胞恶变。当前第88页\共有128页\编于星期五\17点P53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当前第89页\共有128页\编于星期五\17点当前第90页\共有128页\编于星期五\17点

如果DNA损伤较为严重而细胞修复机制难以将其修复时，p53则通过细胞凋亡途径清除受损的细胞，维持基因组的稳定。当前第91页\共有128页\编于星期五\17点

估计约有50%的人类肿瘤中具有p53基因的突变，突变形式包括点突变、缺失、插入以及重排。突变型p53蛋白各不相同，它们与野生型p53蛋白在构型，细胞内定位以及转化潜力方面亦均有差异。突变型p53蛋白半衰期明显延长，肿瘤细胞中p53蛋白含量明显增加，甚至可增加100倍。在肿瘤组织中应用免疫组织化学的方法检出p53蛋白的存在，可能具有诊断及估计预后的价值。肿瘤细胞中p53基因突变当前第92页\共有128页\编于星期五\17点突变型p53蛋白丧失与癌蛋白结合的能力，从而使癌蛋白得以发挥致癌作用。突变型p53基因可能通过如下两种模式导致肿瘤发生：①显性致癌模式：突变型p53蛋白丧失原有功能，而获得增殖、转化及致癌的能力。推测这些突变体具有协助其他癌基因如ras的致癌作用。３、p53基因突变与肿瘤的发生当前第93页\共有128页\编于星期五\17点突变型p53基因产物与野生型p53基因产物通过蛋白质－蛋白质结合方式形成无功能的异源二聚体。②显性阴性致癌模式：当前第94页\共有128页\编于星期五\17点P53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）P53蛋白——基因卫士当前第95页\共有128页\编于星期五\17点p53的结构及其在清除DNA损伤细胞中的作用

当前第96页\共有128页\编于星期五\17点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。当前第97页\共有128页\编于星期五\17点（三）PTENPTEN基因（phosphataseandtensinhomologdeletedonchromosometen，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。当前第98页\共有128页\编于星期五\17点PTEN通过阻断PI3K/AKT信号通路抑制细胞的生长当前第99页\共有128页\编于星期五\17点六、肿瘤抑制基因与疾病RBAPCVHL肿瘤抑制基因在细胞增殖、生长、分化过程中发挥重要作用，其功能缺失会导致肿瘤等相关疾病的发生，研究肿瘤抑制基因发挥作用的相关分子机制能够为分子靶向治疗策略提供理论依据，也为攻克癌症等顽疾带来曙光。当前第100页\共有128页\编于星期五\17点

、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、原位癌发展到浸润癌和转移癌。（一）细胞癌变的多基因协同当前第101页\共有128页\编于星期五\17点从基因角度认识结肠癌的发生和发展当前第102页\共有128页\编于星期五\17点（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。

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。

当前第103页\共有128页\编于星期五\17点促进正常细胞向肿瘤细胞转化的因素

当前第104页\共有128页\编于星期五\17点第三节

生长因子

Growthfactors

当前第105页\共有128页\编于星期五\17点生长因子(growthfactor)

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质。一、概述当前第106页\共有128页\编于星期五\17点作用模式

内分泌

(endocrine)旁分泌

(paracrine)自分泌

(autocrine)当前第107页\共有128页\编于星期五\17点当前第108页\共有128页\编于星期五\17点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–

受体复合物二、生长因子作用机制活化相关基因当前第109页\共有128页\编于星期五\17点当前第110页\共有128页\编于星期五\17点当前第111页\共有128页\编于星期五\17点在某些生理或病理条下，细胞接受到某种信号所触发的并按一定程序缓慢死亡的过程。诱导因素：野生型p53基因抑制因素：突变型p53基因

神经生长因子(NGF)三、生长因子与疾病（一）细胞凋亡细胞凋亡(apoptosis)当前第112页\共有128页\编于星期五\17点1.原发性高血压myc、fos的激活促平滑肌细胞增生p53低表达或突变2.动脉粥样硬化PDGF过量产生3.心肌肥厚ras、myb、myc、fos等过量表达IGF、TGF、FGF（二）心血管疾病当前第113页\共有128页\编于星期五\17点①

具有生长因子功能的癌蛋白：肿瘤细胞通过这种自身分泌生长因子的方式刺激自身的分裂和增殖。②具有生