第二十章-癌基因抑癌基因与生长因子

第二十章癌基因、抑癌基因与生长因子(Oncogenes,Anti-oncogenesandGrowthFactors)细胞正常正调信号负调信号抑制增殖，促进分化、成熟、衰老和凋亡促进细胞生长增殖,阻止分化衰老退型性疾病等肿瘤心血管疾病等癌基因、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第一节癌基因oncogene癌基因(oncogene)：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。病毒癌基因（virusoncogene,v-onc）细胞癌基因（cellularoncogene,c-onc）癌基因的名称一般用3个斜体小写字母表示，如myc、ras、src等。病毒癌基因(virusoncogene,v-onc):存在于病毒基因组中，能使宿主细胞发生恶性转化的基因。它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。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，对维持细胞功能具有重要作用，当受到物理、化学或生物等因素作用时被活化并发生异常，可导致细胞癌变，或称原癌基因(proto-oncogenes，pro-onc)。一、病毒癌基因病毒癌基因(virusoncogene,v-onc):存在于病毒基因组中，能使宿主细胞发生恶性转化的基因。它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。•追踪研究逆转录病毒致癌的线索，Bishop等人于1980年提出了癌基因假说。•根据这一假说，引起Rous鸡肉瘤等的逆转录病毒的基因组中存在有致癌基因，即病毒癌基因（v-onc）。•该癌基因来源于正常细胞基因组中的部分序列，即逆转录病毒中的致癌基因序列是在进化过程中通过转导从宿主细胞基因组中获得的。•1911年ReytonRous报道了将鸡肉瘤的无细胞滤液注射给鸡后，可诱导发生肉瘤，说明无细胞滤液中的感染颗粒是引起Rous鸡肉瘤的原因，这种感染性颗粒后来被证实是逆转录病毒（RNA病毒）。病毒癌基因的发现RousPeyton：The1966NobelPrizeinPhysiologyorMedicineRous肉瘤反转录病毒颗粒的结构调节和启动转录LTRgagpolenvsrcLTR长末端重复序列癌基因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禽肉瘤病毒（RSV）基因组结构1911年ReytonRous发现，1966年获诺贝尔奖病毒癌基因与对应原癌基因的区别1.病毒癌基因内含子，原癌基因有内含子或插入序列；2.病毒癌基因具有较强的转化细胞功能；3.病毒癌基因常会出现碱基取代或碱基缺失等突变；4.病毒癌基因通常丢失了原癌基因两端的调控序列，在病毒高效启动子作用下有较高的转录活性。RNA病毒与宿主细胞基因组整合过程示意图二、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，对维持细胞功能具有重要作用，当受到物理、化学或生物等因素作用时被活化并发生异常，可导致细胞癌变，或称原癌基因(proto-oncogenes，pro-onc)。广泛存在于生物界中；基因序列高度保守；对维持正常生理功能，调控细胞生长分化起重要作用，对细胞发育、组织再生、创伤愈合是必需；在某些因素作用下，一旦被激活，发生数量和结构上的变化时，就会形成癌性的细胞转化基因。（一）细胞癌基因的特点（二）细胞癌基因的分类根据原癌基因家族分类：1.src家族—酪氨酸蛋白激酶（信号转导类蛋白）2.ras家族—P21（G蛋白类）3.myc家族—核内DNA结合蛋白（核内转录因子类）4.sis家族—P28(类人血小板源生长因子)（生长因子类）5.myb家族—核内转录因子（核内转录因子类）6.erb家族—生长因子及其受体和蛋白激酶按功能及定位的分类类别名称定位生物学功能生长因子c-sis分泌到胞外血小板源生长因子生长因子受体c-erbB细胞膜表皮生长因子受体c-fms细胞膜集落刺激因子-1受体c-trk细胞膜神经生长因子受体胞内传递蛋白c-src、c-abl细胞质酪氨酸蛋白激酶c-raf、c-mos细胞质Ser/Thr蛋白激酶c-ras细胞膜GTP/GDP结合蛋白转录调节因子c-myc细胞核内DNA结合蛋白c-jun、c-fos细胞核内转录因子（AP-1）c-erbA细胞核内甾体激素受体类蛋白目前认为广义的“癌基因”应当是：凡能编码生长因子、生长因子受体、细胞内生长信息传递分子，及与生长有关的转录调节因子的基因均应归属癌基因的范畴。三、癌基因活化机制（一）获得启动子与增强子（二）基因易位（三）原癌基因扩增（四）点突变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鸡白细胞增生病毒淋巴瘤病毒等的启动子或增强子插入到细胞癌基因的附近或内部而使其开放并异常转录。（一）获得启动子或增强子c-myc原癌基因的插入激活（二）基因易位由于染色体重排而导致细胞癌基因从正常位置转移到另一位置，常常是插入一启动子后而使其转录活性增加。c-abl原癌基因的易位激活9号染色体上c-abl原癌基因重排后插入到22号染色体bcr基因的启动子之后，而使其转录活性增加，引起慢性粒细胞性白血病的发生。（三）基因扩增基因数量或拷贝数目明显增加。乳腺癌：erbB-2基因；神经母细胞瘤：N-myc基因，扩增与疾病进展或临床阶段相关；小细胞肺癌：myc家族基因。Myc基因扩增形成双微核（黄色）的核型Myc基因扩增形成均染区（黄色）的核型（四）点突变常见的为ras原癌基因的点突变。ras原癌基因点突变后导致其GTPase活性下降，不能将其结合的GTP迅速水解，从而使其持续保持激活状态。突变的Ras癌基因蛋白质被锁定在激活状态GDPGDPGTPGTPPi无活性的Ras蛋白有活性的Ras蛋白输入的信号刺激GDP-GTP交换内源性GTP酶活性输出信号突变的Ras癌基因蛋白质被锁定在激活状态四、原癌基因的产物与功能（一）细胞外生长因子sis---P28（二）跨膜的生长因子受体c-src、c-abl、c-mos、c-raf（三）细胞内信号传导体c-src、c-abl、c-ras、c-mas、H-ras、K-ras、N-ras、crk（四）核内转录因子myc、fos第二节抑癌基因anti-oncogene一、抑癌基因的基本概念抑癌基因(cancersuppressivegene,anti-oncegene):存在于正常细胞中，抑制细胞过度生长、增殖，从而遏制肿瘤形成的基因。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二、常见的抑癌基因三、抑癌基因的作用机制（一）视网膜母细胞瘤基因（Rb基因）基因结构：200kb，27外显子，2.7kbmRNA，编码928残基，分子量为105kDa的蛋白（P105-Rb）。P105-Rb功能：参与调节E2F等多种转录因子来控制细胞周期，影响细胞增殖和分化。P105-Rb活性调节：高磷酸化无活性型和非或低磷酸化活性型，由Cyclin-CDK来调节。retinoblastoma•低磷酸化型的P105Rb可与转录因子E2F结合形成复合物，从而阻止E2F启动某些在细胞增殖过程中起主要作用的基因的转录，如c-myc基因等。•高磷酸化型的P105Rb则可促使其与E2F转录因子分离，从而使其呈现活性，细胞即由G1期进入S期。•Rb基因失活后，其表达产物不能与E2F形成复合物，E2F处于持续激活状态，导致细胞增殖。G0G1期Rb蛋白E-2FS期E-2FDNAmRNADNAPRb蛋白P105-Rb活性调节（二）p53基因——基因卫士P53蛋白解链酶复制因子AP21蛋白细胞停滞于G1期细胞自杀酸性区核心区碱性区P53蛋白DNA损伤P21基因P53蛋白抑制P53蛋白位于核内P53蛋白的生物学功能有：①转录调节及抑制细胞生长的作用：P53蛋白促进WAF1/CIP1基因表达产生一种分子量为21kD的蛋白质（p21WAF1/CIP1），诱导细胞生长停滞于G1期。②抑制DNA复制：P53蛋白可与复制蛋白A(RPA)结合，而RPA与解链状态的DNA单链的结合可能是DNA复制的起始步骤。P53蛋白与RPA结合后可抑制RPA与单链DNA的结合，从而抑制了RPA与DNA复制起始点的结合，阻止细胞进入S期。P53蛋白还可通过抑制解链酶的活性，以抑制DNA复制。③参与程序性细胞凋亡：P53蛋白使损伤细胞停留在G1期，以便使DNA损伤修复后再进入细胞周期。若损伤不能修复，则启动细胞进入程序性凋亡（细胞自杀）。肿瘤发生是多因素、多基因和多阶段相互协调作用的癌变过程•多种遗传缺陷：点突变、易位、基因重排、移码突变、缺失突变和插入突变等•癌基因产物之间协同：核内癌基因产物与胞浆癌基因产物发生协调作用，如Myc与Ras。•癌基因与抑癌基因以及其它相关基因之间的协调正常上皮过渡增生上皮早期腺瘤中期腺瘤晚期腺瘤腺瘤转移癌FAP、MCC基因突变或缺失DNA低甲基化k-ras基因突变dcc基因突变p53基因突变nm基因突变等结肠直肠癌发生发展过程中多种基因改变第三节生长因子growthfactor一、概述生长因子(growthfactor):一类由细胞分泌，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分化的多肽类物质。作用模式：内分泌(endocrine)旁分泌(paracrine)自分泌(autocrine)内分泌（endocrine）自分泌（autocrine）旁分泌（paracrine）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二、生长因子与疾病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，由基因调控的主动、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)（一）细胞凋亡细胞凋亡(apoptosis)：细胞凋亡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）心血管疾病概念：生物氧化氧化呼吸链氧化磷酸化（底物水平磷酸化）简述：1.两条氧化呼吸链的组成和排列顺序。2.氧化磷酸化的偶联机制。3.线粒体外NADH进入线粒体的方式。4.ATP在能量代谢中的核心位置。5.超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶的作用。