癌基因与抑癌基因14研

癌基因、抑癌基因与化学致癌第一节癌基因和抑癌基因癌基因(oncogene,onc)：是一类普遍存在于正常细胞内调控细胞增殖和分化的基因，当它受到物理、化学或病毒等生物因素的作用被“活化”而失控时，才会导致正常细胞恶性转化。病毒癌基因细胞癌基因（一）病毒癌基因病毒癌基因（VirusOncogene，v-onc）：存在于病毒基因组中的致恶性转化基因。是病毒从宿主细胞DNA中获得的特定细胞DNA序列，形成病毒-宿主重组的产物。它不编码病毒结构成分，对病毒无复制作用，但是当受到外界的条件激活时可产生诱导肿瘤发生的作用。1、逆转录病毒癌基因逆转录病毒是RNA病毒，含编码依赖RNA的DNA聚合酶（逆转录酶）基因。3个结构基因(5’-gag--pol--env--3’):gag---核心蛋白pol---逆转录酶env---病毒外壳蛋白长末端重复序列（longterminalrepeats,LTR）:含启动子、增强子和polyA添加信号逆转录病毒前病毒：指整合到细胞DNA中，两端带有LTR的DNA中间体。病毒基因组的复制和转录都需要经过DNA中间体，这种DNA中间体成为前病毒。前病毒→表达→组装成新病毒颗粒→细胞表面出芽逆转录病毒逆转录病毒DNA的整合是复制病毒RNA的必经阶段。只有当受感染细胞处于细胞分裂期间，逆转录病毒DNA基因组才能接触到宿主细胞的遗传物质。因此，逆转录病毒只能在分裂中的细胞内复制。急性转化性逆转录病毒AcuteTransformingRetrovirus感染特点：潜伏期短不能独立感染，需要辅助病毒具有体外恶性转化相应靶细胞能力结构特点：结构基因常常有不同类型缺损，是复制缺陷性非感染性病毒，它获得了特定基因序列，即外加基因（癌基因）取代了基因组的一部分。通常只含一种癌基因。非急性转化性逆转录病毒Non-acutetransformingretrovirus感染特点：需要经过较长的潜伏期才能致病。独立感染，无需辅助病毒。结构特点：完整，无插入的外加基因。不包含癌基因，在体外不能恶性转化相应靶细胞。致癌相关基因：300--1200bpLTR（含启动子增强子等调节信号）。LTR可能启动插入位点下游的基因（如原癌基因活化）。病毒癌基因来源从宿主细胞DNA中俘获的特定DNA序列：通过感染宿主细胞，俘获宿主srcDNA序列。如白血病病毒ALV(无V-src)→ASV(含V-src)V-src虽然来自真核细胞，但没有内含子。2．DNA肿瘤病毒DNA肿瘤病毒的研究证据：首先来自流行病学研究。某些病毒与人基因某些序列同源与某些蛋白同源（尤其癌基因蛋白产物）实验研究发现某些病毒引起细胞恶性转化的可能：整合后引起细胞癌基因紊乱表达癌基因样蛋白病毒蛋白与特定细胞癌基因蛋白之间存在互相作用2．DNA肿瘤病毒在自然状态下，DNA肿瘤病毒能够广泛地感染包括人类在内的许多动物，其中有一些注射动物后能诱发肿瘤，并能在体外使正常细胞转化为恶性表现型的细胞。目前，与动物和人类恶性肿瘤相关的DNA肿瘤病毒分为5个主要的科，包括乳头状瘤病毒科（如人类乳状瘤病毒）、多瘤病毒科（如猴病毒40―SV40、小鼠多瘤病毒、人类BKV和TCV等）、腺病毒科（如人类腺病毒）、疱疹病毒科（如人类单纯疱疹病毒Ⅰ、Ⅱ型、人类EB病毒）和乙型肝炎样病毒科（如人类乙型肝炎病毒）。(二)细胞癌基因细胞癌基因（CellularOncogene，c-onc）：在正常细胞中与病毒癌基因有同源的序列。是一类编码关键性调控蛋白的正常细胞基因，在细胞生存、生长、发育、分化中有重要功能。在正常细胞内未激活的细胞癌基因叫原癌基因，当其受到某些条件激活时，结构和表达发生异常，能使细胞发生恶性转化。原癌基因原癌基因(proto-onc)：细胞癌基因在正常细胞以非激活形式存在，称为原癌基因。在正常细胞表达水平低，也不会引起细胞恶性转化。结构特点：具有真核细胞结构基因的一般特性，即内含子和外显子。不同种生物其原癌基因内含子有较大差异，而外显子序列保守。(三)病毒癌基因与细胞癌基因的差别病毒癌基因通常丢失两端的某些序列。病毒癌基因没有内含子，细胞癌基因通常含有内含子和插入序列。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。(四)原癌基因的分类根据其蛋白产物的功能分类：src癌基因家族ras癌基因家族sis癌基因家族erb癌基因家族myc及其它核内癌基因家族1、src癌基因家族大都具有酪氨酸蛋白激酶（Tyrosineproteinkinase）活性。src,fos,fps,fgr,yes,ros,abl等2、ras癌基因家族ras癌基因家族编码21kD的GTP结合蛋白，即P21。H-ras来自大鼠肉瘤病毒Harvey株K-ras来自大鼠肉瘤病毒Kirsten株N-ras来自神经母细胞瘤(neuroblastoma)3、sis癌基因家族sis癌基因编码生长因子样活性物质。其表达产物第99--207氨基酸序列与血小板源生长因子（PDGF）B链同源。4、erb癌基因家族erb癌基因家族编码细胞骨架蛋白类。包括erb-A,fms,mas,trk等基因。5、myc及其它核内癌基因家族myc(c-myc,n-myc,等等)癌基因家族编码的蛋白质在细胞核内，属于DNA结合蛋白。C-fos族:Fos-Jun异二聚体，与DNA结合C-jun族:Jun-Jun同二聚体Jun-fos异二聚体Myb族：myb,myb-ets复合物二．抑癌基因tumorsuppressorgene概念：存在于正常细胞内的一大类可抑制细胞生长并有潜在抑制细胞癌变作用的基因。抑癌基因的确定依据在某特定恶性肿瘤的相应正常组织中有正常表达。在该恶性肿瘤细胞中发生变异或缺失，如点突变、DNA片段缺失等。将此基因导入该恶性肿瘤细胞中能部分或完全抑制其恶性表型。抑癌基因Rb基因是第一个被发现和鉴定的抑癌基因。第二个被鉴定的抑癌基因p53的突变可见于高达50%以上的人癌中，它是人类恶生肿瘤中最常见的基因改变。APCDCC…癌基因与抑癌基因的相互作用自20世纪80年代后期，癌症的研究开始注意癌基因与抑癌基因产物的相互作用，并提出每种生长调节基因通过反馈机制调节其他基因的概念。细胞的生长是推动细胞周期进行的基因产物与抑制其进行的基因产物之间微妙平衡的结果。任何一种产物的异常表达，如一种癌基因的过度表达，或一种抑癌基因的失活，都可能导致细胞生长的失控。第二节癌基因与抑癌基因在细胞增殖调控中的作用一．癌基因表达产物在细胞增殖信号转导中的作用表达生长因子样活性物质表达生长因子受体低分子量G蛋白细胞浆内蛋白激酶细胞浆调节蛋白核内转录因子1、表达生长因子样活性物质sis基因：表达产物与血小板源性生长因子（PDGF）B链具有同源结构。int-2,hst：表达产物与成纤维细胞生长因子（FGF）具有同源结构。2、表达生长因子受体具酪氨酸蛋白激酶活性的跨膜生长因子受体：C-erb-B：表皮生长因子（EGF）受体，缺少胞外结构域（掐头）C-fms：集落刺激因子（CSF－1）受体bit：PDGF受体ros：胰岛素受体可溶性酪氨酸激酶受体：met、trk非蛋白激酶受体：erb-A：甲状腺素或类固醇激素受体；mas:血管紧张素受体3.表达细胞内传导通路蛋白低分子量G蛋白H-ras、K-ras、N-ras等基因表达低分子量G蛋白参与细胞增殖信号的细胞内转导过程。胞内蛋白激酶与膜结合的蛋白酪氨酸激酶：abl、src家族胞浆丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶：cot、mos、pin-1、raf胞浆调节蛋白crk4.核内转录因子反式作用因子：能与DNA特异结合并调节其转录的蛋白质因子。特点：首先接受信息，被诱导合成，又进一步调节其它基因转录和表达。转录mRNA半衰期短，其蛋白产物半衰期也短Fos-Jun(AP-1)→TRE(Treactionelement)CREB-Jun→CREC-myc(碱性氨基酸)→单双链DNARel(NF-Κb相关蛋白)二．癌基因和抑癌基因在细胞周期调控中的作用细胞周期及其调控机制1、细胞周期细胞周期分两个阶段：有丝分裂期：前期、中期、后期、末期有丝分裂间期：G0、G1、S、G2G0：G1期细胞进入休止状态。暂时的或永久的—终末分化神经细胞G1：RNA和蛋白质合成，细胞增大，为DNA合成作准备，G1checkpoint。S：DNA复制G2:细胞继续增大，合成新蛋白质，G2checkpoint.2．细胞周期相关蛋白周期蛋白（cyclin）：有一类特殊蛋白质合成与降解与细胞周期同步，称为周期蛋白。有A-H8种。能组成周期蛋白依赖性激酶的调节亚单位，其二级结构有相似于“周期蛋白框”的一致性共有序列的一类蛋白质。周期蛋白框：含有约100氨基酸区域，包含α1-5共5个螺旋，是介导周期蛋白与其激酶催化亚基cdc2结合的关键部位。周期蛋白依赖性激酶cyclin-dependeproteinkinases,CDKs概念：必需与周期蛋白结合才具有活性，能催化特异蛋白底物的Ser/Thr磷酸化。周期蛋白依赖性激酶抑制物Cyclin-dependentinhibitorprotein,CDKIP21家族（P21、P27、Dacapo）：抑制所有CDKP16家族(P16、P15、P18、P19、PHO81)：抑制cyclinD－CDKP40、FAR1、Rum1周期蛋白-CDK-CDKI系统与肿瘤的关系Cyclin、CDK过度表达：细胞周期调控异常，减数分裂失控，导致肿瘤CDKI：抑制细胞增殖，在防止细胞转化和恶变中起关键作用。CDKI多是抑癌基因产物。原发性肿瘤多有p16或/和p15基因缺失和突变。抑癌基因p53基因染色体定位：17p13.1基因结构：长约20kb，11个外显子，转录产物2.5kb。第1个外显子不编码，2，4，5，7，8编码5个保守结构域。蛋白产物：长度393个氨基酸，分子量53kD。p53基因的功能与DNA结合，在G1期检查DNA损伤点，监视基因组完整性a.抑制cyclinA表达b.阻碍DNA聚合酶与DNA复制起始复合物结合c.其氨基末端区有转录激活作用，激活某些抑制细胞分裂的基因表达p53基因的功能细胞未受损伤时，p53与mdm2结合，运送到细胞浆，泛素化而降解。细胞受损伤时，p53被磷酸化，与mdm2解离，激活某些抑制细胞分裂的基因转录。Rb基因（视网膜母细胞瘤易感基因）染色体定位：13q14基因结构：≥200kb，27个外显子，转录产物4.7kb蛋白产物：长度928个氨基酸分子量：105kD(P105-RB)部位：核内功能：在G0，G1期与E2F结合，抑制E2F的转录活性，抑制多种原癌基因表达，控制细胞周期信息系统。去磷酸化形式是其活性形式。第三节、化学致癌的机制尚未彻底阐明，大体可分为遗传机制学说和非遗传机制学说。癌变的机制遗传（基因）机制表遗传（非编码）机制癌变机制—基因表达异常表现1.遗传（基因）机制染色体－DNA一级结构改变DNA序列突变、丢失、扩增、易位（不可逆性）肿瘤遗传学研究内容癌变机制—基因表达异常表现染色质－组蛋白DNA－胞嘧啶－鸟嘌呤2.表遗传（非编码）机制+C——GDNA－染色质空间结构改变表遗传学研究的内容肿瘤关闭提供有效手段解决耐药肿瘤预防、癌细胞逆转肿瘤易感基因抑癌基因DNA去甲基化去甲基化因子染色质构型改变5-脱氧杂氮胞苷去乙酰化CPG中C的甲基化可逆性双联体一、化学致癌的遗传机制学说该学说认为，化学致癌物进入细胞后作用于遗传物质，通过引起细胞基因的改变而发挥致癌作用。有关学说最主要的是多阶段学说和癌基因学说。目前认为：化学致癌是长期的、复杂的多阶段过程，至少涉及引发、促长和进展三个阶段。在引发阶段主要是细胞原癌基因和抑癌基因的突变在促长阶段主要是遗传外机制在进展阶段主要是增加核型不稳定性。正常细胞经过遗传学改变的积累才能转变为癌细胞。2、化学致癌