第4章 抑癌基因课件

第四章抑癌基因（tumorsuppressorgene)概述：抑癌基因：在正常情况下，细胞内的一类基因产物能抑制细胞生长并能潜在抑制细胞癌变，当通过纯合缺失或失活可引起恶性转化的基因群,又称为隐性癌基因、抗癌基因或肿瘤易感基因。抑癌基因的作用：在调控细胞生长、增殖及分化过程中起负调控作用，并能潜在地抑制肿瘤的生长。如果其功能失活或出现基因缺失、突变等异常，可导致细胞恶性转化而发生肿瘤。抑癌基因的生物学功能与癌基因相反。

第4章抑癌基因抑癌基因理论上的三个基本条件：1.该恶性肿瘤的相应正常组织中该基因必须正常表达2.该恶性肿瘤中这种基因应有功能失活或结构改变或表达缺陷3.将这种基因的野生型导入基因异常的肿瘤细胞内，可部分或全部改变其恶性表型第4章抑癌基因抑癌基因的功能：1、诱导终末分化2、维持基因稳定3、触发衰老，诱导细胞程序性死亡。4、调节细胞生长5、抑制蛋白酶活性6、改变DNA甲基化酶活性负性生长因素的信息传导调节基因第4章抑癌基因7、调节组织相容性抗原8、调节血管形成9、促进细胞间联系第4章抑癌基因第一节

抑癌基因研究的历史回顾1.细胞融合试验是抑癌基因存在的最早依据。当正常细胞与肿瘤细胞融合形成杂交细胞时，能抑制癌细胞的致癌性，表明正常细胞具有抑制细胞癌变的基因成分。2.Knudson根据对视网膜母细胞瘤的遗传学分析，提出了肿瘤发生的“两次突变假说”。发现肿瘤形成时，13号染色体（13q1.4）的两个等位基因常常同时缺乏或失活，表明这类基因具有抑制肿瘤形成作用。第4章抑癌基因3.在肿瘤细胞中常发现有等位基因的杂合型丢失，据此以发现新的抑癌基因

但是不能把所有能抑制细胞生长作用的因素都称为抑癌基因，如干扰素、生长抑素等。第4章抑癌基因1989年以来，抑癌基因的分离和鉴定已取得很大进展，发现二十多种，已克隆出十几种抑癌基因，目前最受关注的是Rb,P53基因。而且新的抑癌基因还在不断出现。第4章抑癌基因第二节

Rb基因

Rb(retinoblastomagene,Rb)是第一个被克隆的抑癌基因。1971年Knudson系统地研究了有明显显性遗传的儿童视网膜母细胞瘤，提出了著名的肿瘤“两次突变”的假说，认为在有遗传倾向的病人体内所有干细胞及体细胞都存在一种突变，在此基础的发育过程中任一视网膜母细胞再出现第二次突变，即可导致肿瘤发生。Rb基因是源于父母双方的两个视网膜母细胞瘤相关的等位基因

第4章抑癌基因1988年，Huang等用逆转录病毒感染的方法将Rb基因导入视网膜母细胞瘤WERI-Rb27,发现Rb基因可完全抑制WERI-Rb27细胞在裸鼠体内的致癌性。应用同样的方法导入前列腺癌、膀胱癌、乳腺癌，结果Rb基因都可不同程度地抑制癌细胞在裸鼠体内的致癌性。这些结果为Rb基因的抗癌性提供了直接的证据。第4章抑癌基因Rb基因可以完全抑制视网膜母细胞瘤的致瘤性，表明Rb基因功能失活是视网膜母细胞瘤发生的重要机制。而Rb基因只能部分抑制前列腺癌、膀胱癌、乳腺癌的致瘤性，说明Rb基因失活在这些肿瘤的发生、发展中起着一定作用，这些肿瘤的发生还存在其他基因的改变。第4章抑癌基因一、Rb基因结构Rb结构：全长约200kb，含27个外显子，26个内含子，由4757个核苷酸组成，3’端有AATAA加尾信号序列和polyA，转录产物为4.7kbmRNA,可编码928个氨基酸组成的蛋白质，分子量约为1.1*105，生物化学的分离技术和免疫荧光技术研究表明，85%的Rb蛋白质产物存在于细胞核中，约10%在细胞膜上，在胞浆和间质中几乎没有Rb蛋白质。第4章抑癌基因细胞分裂周期图第4章抑癌基因二、Rb蛋白的磷酸化和细胞周期1、Rb蛋白的磷酸化和细胞周期Rb蛋白定位于核内，为核磷酸蛋白，具有结合DNA特性，并有转录调节因子的功能；Rb蛋白的功能受自身磷酸化程度的调节，而其磷酸化与脱磷酸化过程呈现细胞周期依赖性，Rb的状态随着细胞周期以磷酸化和去磷酸化而不同。在细胞周期的G1期，Rb蛋白为去磷酸化状态，而在G2,S,M期为磷酸化状态。磷酸化发生在G1/S期之间，主要为M期。第4章抑癌基因

Rb蛋白磷酸化受细胞周期调节因子cdc2、蛋白激酶p34的调节，此外Rb蛋白与转录因子E2F结合形成的复合物调节和控制S期的转录及复制。在对细胞生长的调控中，Rb的非磷酸化状态是维持细胞处在G0或G1期的活化形式，控制和抑制细胞生长和增殖，而磷酸化的Rb蛋白将细胞由这种控制中释放出来，使细胞进入DNA合成及有丝分裂期。因此，非磷酸化的Rb蛋白为活化形式，它具有促进细胞分化，抑制生长和增殖的负调节因子的作用。第4章抑癌基因Rb蛋白磷酸化失去抑制作用进入细胞分裂周期去磷酸化+E2F停留在G0/G1期SG2M期第4章抑癌基因2、Rb蛋白与病毒的结合作用

SV40病毒大T抗原腺病毒5型EIA癌蛋白均能与磷酸化的Rb蛋白结合形成稳定的复合物Rb蛋白失活抑制细胞正常生长的作用丧失。第4章抑癌基因3、

Rb基因异常与某些肿瘤发生的相关性（1）15-40%视网膜母细胞瘤有Rb基因的缺失，如果Rb基因缺失一个或两个拷贝（2)有时可发生片断的部分缺失(3)有基因结构异常视网膜母细胞瘤检测不到正常Rb基因的mRNA，Rb蛋白表达水平极低下。除视网膜母细胞瘤中发现异常外，在其他类型肿瘤，如：成骨肉瘤、乳腺癌、小细胞肺癌、膀胱癌、前列腺癌、鼻咽癌等中也有Rb基因结构及表达异常。第4章抑癌基因4、Rb基因的抗癌性有两层含义：（1）、一是在正常细胞中Rb基因具有抑制细胞生长的作用（2）、二是在肿瘤细胞内Rb基因具有抑制其生长及致瘤性作用利用Rb基因探针和抗Rb蛋白的抗体检测正常人体组织及其相应的肿瘤组织，发现正常人体组织Rb基因的结构及表达均正常，而相应的肿瘤组织中的基因常常有缺失突变，缺乏正常的蛋白。

第4章抑癌基因第三节

P53基因P53基因是迄今发现与人类肿瘤相关性最高的基因，自1979年P53基因命名以来，人们对P53基因的认识经历了癌蛋白抗原、癌基因到抑癌基因的多次转变。导致细胞转化或肿瘤形成的P53是P53基因突变的产物，是一种肿瘤促进因子，它可以消除正常P53的功能，而野生型P53是一种抑癌基因。人类肿瘤中约50%以上与P53基因变化有关，仅1991-1998年6月的有关论文就超过6000篇，P53基因也被Science杂志评为1993年的明星分子。

第4章抑癌基因一、P53基因的结构及特点

人P53基因定位于17号染色体短臂1区3带（17p1,3）分布于200kbDNA区段内，含11个外显子和10个内含子。其转录产物2.5kbmRNA。P53基因编码393个氨基酸组成的核磷蛋白，分子量为53*103，称P53蛋白，定位于核内，能与DNA特异性结合，具有转录因子的作用。正常P53蛋白在细胞中易水解，半衰期为20分钟，突变性P53蛋白的半衰期为1.5-7h.第4章抑癌基因二、P53蛋白的生物学功能1、

对细胞增殖的抑制作用

P53蛋白是一个细胞周期相关蛋白，参与细胞增殖的调节。正常细胞中P53蛋白控制着静止期细胞从G0到G1期的转变，并且在G1期的生长限制性位点（Rpoint）控制细胞进入细胞周期后的增殖。肿瘤细胞中，突变的P53过量表达，具有增殖正调控作用。野生型P53则是一个细胞生长负调控因子，P53蛋白的磷酸化与细胞周期有关，非磷酸化的P53蛋白为其活性形式，发挥对细胞生长和增殖的负调节作用。第4章抑癌基因2、

P53蛋白与病毒的结合作用3、

为DNA损伤的检查站4、

诱导细胞分化5、

影响细胞调亡6、

P53基因调节细胞内基因转录

P53除可以与某些病毒癌蛋白结合外，还可与细胞内的转录因子结合，起到活化和调节的作用。其中最重要的两个基因为Mdm2和P21WAF1/CIPIMdm2基因产物与野生型P53结合阻止P53抑制细胞增殖和诱导凋亡的功能第4章抑癌基因第四节INK4基因家族一、p1６基因结构和生物学特性（一）、基因结构位于9p21，全长8.5kb，由二个内含子和三个外显子组成。编码CDK4抑制蛋白。（二）、生物学特性（如下图）

第4章抑癌基因CDK4+Rb蛋白磷酸化Rb蛋白Rb蛋白失活P16蛋白抑制cyclinD促进第4章抑癌基因（三）、调控主要受Rb、p16、cyclinD、CDK的反馈调节。（四）、基因异常与肿瘤１、基因异常方式（１）基因缺失（２）点突变２、相关肿瘤黑色素瘤、食管癌、肺癌、肝癌、结直肠癌、胰腺癌、膀胱癌、卵巢癌、乳腺癌、骨肉瘤、间皮肉瘤、淋巴造血系统肿瘤。第4章抑癌基因二、p15基因结构和生物学特性（一）、基因结构全长460kb，位于9p21，编码１３７个AA，分子量为14.7kD的胞浆蛋白，与p16有９５％的序列相同，含２个外显子。（二）、生物学特性结合CDK4、CDK6，抑制CDK4－cyclinD，CDK6－cyclinD，从而抑制细胞增殖。第4章抑癌基因（三）、基因异常与肿瘤１、基因异常方式（１）基因缺失（２）突变（３）高甲基化２、相关肿瘤多种实体瘤和肿瘤细胞株。如间皮瘤、白血病、非小细胞肺癌第4章抑癌基因三、p18和p19基因１、p18被命名为CDKN2C,p19被命名为CDKN2D或INK4D,均为单拷贝基因，分别定位于定位于染色体1p32和19p13.2。２、两者在结构、功能上有许多相似之处，都具有５个锚蛋白重复序列，每个重复序列含有３２个氨基酸。主要功能为特异性抑制CDK4/6的活性３、两者在许多正常组织中均有表达，具有周期依赖性，G1中期表达最低，S期达高峰。４、p18基因突变和缺失之见于少数肿瘤，如乳腺癌、非小细胞肺癌。P19基因在肿瘤中的突变率更低。第4章抑癌基因第五节CIP-KIP基因家族一、p21基因１、基因结构位于染色体6q21.2，为单拷贝基因，长85kb，含有３个外显子，cDNA长约2.1kb。编码包含164个氨基酸残基的蛋白，分子量21kD。２、功能（１）结合p53、SP1、MyoD（２）抑制多种Cyclin-CDK复合物（３）抑制细胞增殖核抗原（proliferatingcellnuclearantigen,PCNA)与DNA多聚酶８结合。（４）抑制应激激活蛋白激酶（stressactivatedproteinkinase,SAPK)的活性，使C-Jun不能磷酸化。（５）参与p53介导的细胞DNA损伤反应。第4章抑癌基因３、与肿瘤的关系与其他相关基因起协同作用，大多数肿瘤未发现p21突变，但存在基因的多态性改变。第4章抑癌基因二、p27基因１、基因结构位于染色体12p13，编码含198个氨基酸残基的多肽，分子量27kD２、功能抑制Cyclin-CDKs和H1组蛋白酶活性；抑制Cyclin-CDKs复合物在Thr-160磷酸化能力。３、与肿瘤关系基因突变罕见，但有些实验证明p27功能异常确实与肿瘤的发生有关。第4章抑癌基因三、p57基因１、基因结构位于染色体11p11.5，其开放读码框948bp。编码含316个氨基酸残基的多肽，分子量57kD。２、功能（１）抑制CDK活性（２）与G1期Cyclin-CDK复合物结合并抑制之（３）于正常组织中表达３、与肿瘤关系认为p57基因的LOH与乳腺癌、膀胱癌、肾癌、卵巢癌等多种肿瘤有关，但缺失率不高；结肠癌、胰腺癌、肝癌中p57蛋白高表达。第4章抑癌基因第六节PTEN基因一、基因结构和生物学特性１、基因结构位于10q23.3，由９个外显子组成，相应蛋白质包含４０３个AA。２、生物学特性拮抗酪氨酸激酶。第4章抑癌基因二、基因异常与肿瘤１、基因异常方式（１）基因纯合性丢失（２）突变包括（３）甲基化２、相关肿瘤胶质母细胞瘤、前列腺癌、子宫内膜癌、肾癌、卵巢癌、乳腺癌、肺癌、膀胱癌、甲状腺癌、头颈部鳞状细胞癌、黑色素瘤、淋巴瘤等。另外也与Cowden病、Bannayan-Zonana或Bannayan-Ruvalcaba综合征有关。缺失突变错义突变无意义突变mRNA剪接突变第4章抑癌基因第七节FHIT基因一、基因结构

FHIT基因位于人类染色体3p14.2。cDNA全长约1.1kb，含１０个外显子，编码含１４７个氨基酸的分子量为16.8kD的蛋白质。二、功能及与肿瘤关系所编码的蛋白质是一典型的Ap3A水解酶（5’,5’’’-pl,p3-triphosphatehydrolase),基因发生突变后，Ap3A水解酶活性丧失，导致Ap3A或类似的复合物水平升高并促进肿瘤发生。主要异常为基因的缺失。与多种肿瘤发生有关。如消化道肿瘤、呼吸道肿瘤等。第4章抑癌基因第八节BRCA基因一、基因结构

BRCA1基因位于染色体17q21，基因全长100kb,含２３个外显子，２２个内含子。BRCA2基因位于染色体13q12编码含３４１８个氨基酸残基的蛋白质。二、基因异常与肿瘤１、基因异常方式（１）等位基因杂合性缺失（２）基因突变。包括终止码突变、错义突变、移码突变。２、与肿瘤关系主要与乳腺癌、卵巢癌有关。第4章抑癌基因第九节其他抑癌基因一、DCC基因(deletedi