生物化学癌基因、抑癌基因

基因表达的调控——生理条件名词解释:管家基因及组成性表达，诱导表达及阻遏表达，转录衰减子，顺式作用元件，反式作用因子〔转录因子〕论述基因表达调控的根本性质；论述葡萄糖和乳糖存在或者缺乏时，乳糖操纵子的基因表达调控；简述色氨酸操纵子的粗调开关及精细调节方式；何谓转录衰减子及其意义；以乳糖操纵子和色氨酸操纵子为例说明原核生物基因表达的特点；简述真核生物与原核生物基因表达的区别；真核生物基因表达调控的特点〔从五种调控水平上进行论述〕；列举真核生物转录后初级产物的调控方式1Oncogene,TumorSuppressorGene

andGrowthFactors

癌基因、抑癌基因与生长因子2本章主要内容癌基因病毒癌基因和细胞癌基因

原癌基因的产物与功能原癌基因激活的机制

抑癌基因重要的抑癌基因及其功能

癌基因、抑癌基因与肿癌的发生

生长因子

生长因子的作用机制

生长因子与临床

3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增生分化凋亡45第一节癌基因Oncogenes6癌基因〔oncogene〕:具有增加癌源性或转化潜能，在一定条件下导致其编码区或调节区域遗传性状发生改变的基因。癌基因在细胞内控制细胞生长和分化，它的结构异常或表达异常，可以引起细胞癌变。癌基因可分为两大类：病毒癌基因和细胞癌基因(或称原癌基因)一、病毒癌基因和细胞癌基因〔一〕癌基因的概念7病毒癌基因〔viraloncogene,v-onc〕：是致瘤病毒中能在体内诱发肿瘤并在体外引起细胞转化的基因。原癌基因〔protooncogene，pro-onc〕或称细胞癌基因〔cellularoncogene，c-onc〕：是存在于细胞基因组中、正常情况下处于静止或低水平〔限制性〕表达状态，对维持细胞正常功能具有重要作用，当受到致癌因素作用被活化而导致细胞恶变的基因。癌基因名称用3个斜体小写字母表示，如myc、ras、src。8调节和启动转录LTRgagpolenv

srcLTR长末端重复序列癌基因V-src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鸡肉瘤病毒〔Roussarcomavirus,RSV〕基因组结构〔二〕病毒癌基因9PeytonRousUSARockefellerUniversityNewYork,NY,USAB:1879D:197010

RNA病毒与宿主细胞基因整合过程1112病毒癌基因和原癌基因比较病毒癌基因无内含子,而原癌基因通常有内含子或插入序列。病毒癌基因较原癌基因有较强的转化细胞功能，病毒癌基因与同源的原癌基因在外显子序列中存在着微小的差异。病毒癌基因常会出现碱基取代或碱基缺失等突变,而原癌基因则较少发现这类突变。病毒癌基因通常丧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。131.细胞癌基因〔原癌基因〕的特点广泛存在于生物界中；基因序列高度保守,称为持家基因；限制性表达产物，有促进细胞生长、增殖、分化和发育等生理功能；被激活后，形成癌性的细胞转化基因。〔三〕细胞癌基因142．癌基因的分类〔1〕src家族——酪氨酸蛋白激酶，src是最早被发现的癌基因，表达产物的氨基酸具有较高同源性，具有酪氨酸蛋白激酶活性和同细胞膜结合的性质，定位于胞膜内侧或跨膜分布。〔2〕ras家族——P21，小G蛋白，能结合GTP有GTP酶活性，并参与细胞内cAMP水平的调节。15〔3〕myc家族——定位于核内，表达产物为DNA结合蛋白，或为转录调控中的反式作用因子，直接调节其它转录因子的作用。〔4〕sis家族——P28(类人血小板源生长因子PDGF)。〔5〕erb家族——生长因子及其受体和蛋白激酶类。〔6〕myb家族——核内转录因子，能与DNA结合。16类别癌基因同源的细胞癌基因蛋白激酶类1．跨膜生长因子受体erbBneu（erb-2、HER-2）fms、ros、kit、ret、seaEGF受体EGF受体相似物M-CSF受体2．膜结合的酪氨酸蛋白激酶src族、abl3．可溶性酪氨酸蛋白激酶met、trk4．胞质丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶raf（mil、mht）、moscot、pl-15．非蛋白激酶受体maserb血管紧张素受体甲状腺激素受体信息传递蛋白类1．与膜结合的GTP结合蛋白H-ras、K-ras、N-ras2．生长因子类sisint-2PDGF-2FGF同类物3．核内转录因子c-myc、N-myc、L-mycfos、jun转录因子转录因子AP-1细胞癌基因的分类及功能17〔一〕生长因子及其类似物sis---P28〔二〕生长因子受体c-src、c-abl、c-mos、c-raf〔三〕胞内信号传导体c-src、c-abl、c-ras、c-mas、H-ras、K-ras、N-ras、crk〔四〕核内转录因子myc、fos二、原癌基因的产物18〔一〕生长因子及其类似物sis19〔二〕生长因子受体c-src、c-ablc-mos、raf20〔三〕胞内信号传导体非受体酪氨酸激酶〔c-src,c-abl〕、丝氨酸/苏氨酸激酶〔c-ras,c-mas〕，Ras蛋白〔H-Ras,K-Ras和N-Ras〕及磷脂酶〔crk产物〕21〔四〕核内转录因子c-fos2223原癌基因的产物24原癌基因的激活〔activationofprotooncogene〕：原癌基因在受到物理〔如射线〕、化学〔如致癌剂〕、和/或生物〔如DNA整合、病毒感染〕等因素的作用后，可局部或全部被活化，表达异常，使生长信号的转导偏离正常而引起细胞转化或肿瘤发生，此过程称为原癌基因的激活。三、原癌基因激活的机制25〔一〕原癌基因点突变〔二〕原癌基因获得启动子与增强子〔三〕原癌基因甲基化程度降低〔四〕原癌基因的扩增〔五〕原癌基因的易位或重排原癌基因激活的机制26〔一〕原癌基因点突变27癌基因点突变的激活机制点突变的原癌基因的表达产物活性可能大大增强，对细胞增殖的刺激也增强；点突变的蛋白质的稳定性增加，导致其在胞内的浓度增加，对增殖刺激的时间和强度也随之增加；点突变引起RNA的错误剪接，改变蛋白质的结构和功能。28正常细胞H-ras基因碱基序列

ATGACGGAATATAAGCTGGTGGTGGTGGGCGCCGGCGGTGTG肿瘤细胞H-ras基因碱基序列

ATGACGGAATATAAGCTGGTGGTGGTGGGCGCCGTCGGTGTG正常细胞P21蛋白氨基酸序列

MetThrGluTyrLysLeuValValValGlyAlaGlyAlaVal肿瘤细胞P21蛋白氨基酸序列

MetThrGluTyrLysLeuValValValGlyAlaValAlaValH-ras基因的点突变

Ras突变引起编码的蛋白质之间微小结构改变造成功能上的极大的差异，导致GTP酶活性的下降，使P21失去结合、水解GTP的作用。29〔二〕原癌基因获得启动子与增强子30调节和启动转录LTRgagpolenv

srcLTR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转染LTR插入到原癌基因临近位置，使该基因过度表达，导致肿瘤发生原癌基因获得启动子与增强子31〔三〕原癌基因甲基化程度降低原癌基因DNA分子中的甲基化对于保持其双螺旋结构的稳定，阻抑基因的转录具有重要作用。某些原癌基因可因甲基化程度降低而激活。32原癌基因甲基化程度降低33〔四〕原癌基因的扩增34原癌基因的扩增C-myc基因扩增形成均染区〔黄色〕的核型35〔五〕原癌基因的易位或重排36原癌基因的易位或重排慢性髓细胞性白血病染色体易位37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38第二节抑癌基因TumorSuppressorGene39抑癌基因〔tumorsuppressorgene〕是一类能抑制细胞过度生长、增殖从而遏制肿瘤形成的基因，其大多编码与细胞周期调控有关的抑制蛋白，可控制正常细胞的生长。抑癌基因表示：2或3个小写斜体字母，有时介入表达蛋白质的大小抑癌蛋白：加P或者第一个基因字母大写。rbRb；p53P53；rasRas或P21一、抑癌基因的概念40正常细胞肿瘤细胞非肿瘤型杂交细胞杂交融合细胞杂交试验肿瘤细胞1肿瘤细胞2杂交融合非肿瘤型杂交细胞正常细胞失去抑癌基因肿瘤细胞41表常见抑癌基因的一些生物学特性基因染色体 基因产物及作用 主要相关肿瘤apc 5q21 可能编码G蛋白 结肠癌brca1 17q21 含锌指蛋白的转录因子 乳腺癌、卵巢癌dcc 18q21 P192,细胞粘附分子 结肠瘤erbA 17q21 T3受体，含锌指结构 急性非淋巴细胞白血病 的转录因子nf-1 17p12 GTP酶激活剂 神经纤维瘤、嗜铬细胞瘤、 雪旺氏细胞瘤、神经纤维肉瘤p16 9p21 P16蛋白(CDK4、6抑制剂) 黑色素瘤等多种肿瘤p15 9q21 P16蛋白(CDK4、6抑制剂) 胶质母细胞瘤p21 6q21 P21蛋白(CDK4、6抑制剂) 前列腺癌p53 17p13 P53〔转录因子〕 星状细胞瘤、胶质母细胞瘤、 结肠癌、小细胞肺癌、胃癌pten 10q23 细胞骨架蛋白和磷酸酯酶 胶质母细胞瘤rb 13q14 P105〔转录因子〕视网膜母细胞瘤、成骨肉瘤、胃癌、 小细胞肺癌、乳癌、结肠癌wt-1 11p13 含锌指蛋白的转录因子 WT白血病、横纹肌肉瘤、肺癌、膀胱癌、乳癌、肝母细胞瘤42〔一〕视网膜母细胞瘤基因〔rb基因〕第一个被发现的抑癌基因G0G1期Rb蛋白E-2FS期E-2FDNAmRNADNA二、重要的抑癌基因及其功能PRb蛋白43123444P53蛋白的结构〔二〕p53基因转录激活结合DNA的特异序列定位、结合DNA及形成四聚体45野生型〔wildtype〕P53蛋白的生物学功能主要有：1.抑制细胞周期2.抑制某些癌基因对细胞的转化作用3.监测细胞DNA损伤4.诱发细胞凋亡46P53蛋白——基因卫士P53蛋白解链酶DNA复制复制因子AP21蛋白细胞停滞于G1期细胞程序性死亡DNA损伤p21基因P53蛋白抑制P53蛋白-P修复失败成功修复S期474849三、癌基因、抑癌基因与肿瘤的发生

现普遍认为肿瘤的发生是一多因素、多阶段、多步骤、累积渐进的过程。细胞癌变的多个基因协同假说被广泛接受。该假说认为细胞癌变是多步骤、多重异常变化的复杂过程，在肿瘤的发生开展的各阶段，至少需要两个或更多个不同的相关癌基因的异常激活和〔或〕抑癌基因的失活，才有可能引起细胞的癌变。50肿瘤的发生与癌基因和抑癌基因之间的关系原癌基因通过过量表达被激活，造成细胞异常分化和增殖；抑癌基因通过不表达或表达无活性蛋白使其功能失活，造成细胞异常分化和增殖；原癌基因参与细胞分化的调节，其表达呈现严格的组织特异性和时间特异性，在细胞分化过程的分支上发挥正性或负性调节作用，并调节细胞凋亡；抑癌基因调节细胞生长、维持基因稳定性等，并抑制细胞增殖；癌基因之间具有协同效应从而促进癌变；癌基因的激活和抑癌基因的失活需协同作用。51MSH2和MLH1基因失活染色体改变基因5q突变或缺失FAP、APC、MCC？12q突变K-ras18q缺失DCC?17q缺失和突变p53正常肠上皮高增殖肠上皮早期腺瘤中期腺瘤晚期腺瘤腺癌转移癌nm23突变DNA低甲基化其他基因的改变〔如TGF-βⅡ受体〕结直肠癌的基因改变模式图52抑癌基因的失活常见的几种途径：

①基因缺失或自身突变，不表达或表达产物失去活性；②表达蛋白质的磷酸化状态；③抑癌蛋白与癌蛋白相互作用，使活性相互抑制。53第三节生长因子Growthfactors54细胞因子(cytokine):由细胞分泌、具有调节细胞生长与分化作用，类似于激素的信号分子称为细胞因子。生长因子(growthfactor):通过质膜上的特异性受体，将信号传递至细胞内，作用于与细胞增殖有关的基因，以影响细胞的生长或分化，这类调节细胞生长与增殖的多肽类的细胞因子称为生长因子。生长因子属于细胞因子一、概述55生长因子作用模式内分泌〔endocrine〕旁分泌〔paracrine〕自分泌〔autocrine〕〔intracrine〕56 表人体内常见的某些生长因子生长因子 主要来源 主要功能表皮生长因子〔EGF〕 颌下腺、肾脏、 刺激多种细胞DNA合成， 十二指肠腺等 促进表皮和上皮细胞的生长红细胞生长素〔EPO〕 肾、肝等 调节成熟红细胞的发育肝细胞生长因子〔HGF〕 胎盘、再生肝等 促进细胞DNA合成干扰素-g(IFN-g) T细胞、NK细胞 抑制病毒RNA和蛋白质合成、 抗细胞增殖和免疫调节作用类胰岛素生长因子〔IGF〕 胎盘、胎肝、血浆等 促进硫酸盐参入到软骨组织、 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〕 神经元、颌下腺等 营养交感及某些感觉神经元血小板衍生生长因子 巨噬细胞、血小板、〔PDGF〕 平滑肌等 促进间质和胶质细胞的生长转化生长因子a〔TGFa〕 肿瘤细胞、转化细胞、 胎盘等 类似于EGF转化生长因子b〔TGFb〕 血小板、肾、胎盘等 对某些细胞呈促进和 抑制双向作用血管内皮细胞生长因子 平滑肌、肿瘤等 促进血管内皮细胞生长〔VEGF〕57生长因子的生物学作用促进细胞生长和分化作用：PDGF双重调节作用：TGF多功能性：HGF58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、生长因子的作用机制TPKPKAPKC直接作用59(1)生长因子(2)细胞外表受体细胞质受体胞内区酪氨酸激酶〔3〕胞内传导体(2)细胞内受体蛋白质蛋白质蛋白质p第二信使cAMP蛋白激酶活化的蛋白激酶(4)转录因子DNAmRNA转录mRNA蛋白质生长生长因子作用机制示意图TPKPKAPKC直接作用60癌基因表达产物定位功能abl细胞核DNA结合蛋白erbB质膜生长因子受体fms质膜生长因子受体fos细胞核转录因子jun细胞核转录因子myc细胞核转录因子raf胞质酪氨酸蛋白激酶ras胞质GTP结合蛋白sis由细胞分泌生长因子src胞质酪氨酸蛋白激酶trk质膜生长因子受体表某些原癌基因表达产物的定位和作用61细胞凋亡〔cellapoptosis〕在某些生理或病理条件下，机体通过特异信号转导途径，使细胞按一定程序缓慢死亡的过程。凋亡缺乏，诱发肿瘤和自身免疫病凋亡过度，诱发退行性病变或早衰三、生长因子与疾病〔一〕细胞凋亡62631.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64小结BriefSummary65癌基因病毒癌基因和细胞癌基因

原癌基因的产物与功能原癌基因激活的机制

抑癌基因重要的抑癌基因及其功能

癌基因、抑癌基因与肿癌的发生

生长因子

生长因子的作用机制

生长因子与临床

66病毒癌基因和原癌基因比较病毒癌基因无内含子,而原癌基因通常有内含子或插入序列。病毒癌基因较原癌基因有较强的转化细胞功能，病毒癌基因与同源的原癌基因在外显子序列中存在着微小的差异。病毒癌基因常会出现碱基取代或碱基缺失等突变,而原癌基因则较少发现这类突变。病毒癌基因通常丧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。67细胞癌基因的特点:广泛存在于生物界中；基因序列高度保守,称为持家基因；限制性表达产物有促进细胞生长、增殖、分化和发育等生理功能；被激活后，形成癌性的细胞转化基因。68原癌基因的产物69〔一〕原癌基因点突变〔二〕原癌基因获得启动子与增强子〔三〕原癌基因甲基化程度降低〔四〕原癌基因的扩增〔五〕原癌基因的易位或重排原癌基因激活的机制701234Rb71野生型〔wildtype〕p53蛋白的生物学功能主要有：1.抑制细胞周期2.抑制某些癌基因对细胞的转化作用3.监测细胞DNA损伤4.诱发细胞凋亡72P53蛋白——基因卫士P53蛋白解链酶DNA复制复制因子AP21蛋白细胞停滞于G1期细胞程序性死亡DNA损伤p21基因P53蛋白抑制P53蛋白-P修复失败成功修复S期73抑癌基因的失活常见的几种途径：①基因缺失或自身突变，不表达或表达产物失去活性；②表达蛋白质的磷酸化状态；③抑癌蛋白与癌蛋白相互作用，使