细胞异常增生性疾病的分子机制培训课件.ppt

1、细胞异常增生性疾病的分子机制关于分子生物学v课时：16学时理论课，16学时实验课v考核方式：网络作业10分，5分/次，占总成绩10%实验成绩20分，10分/次，占总成绩20%平时成绩10分，10分/次，占总成绩10%考 试100分，占总成绩60%细胞异常增生性疾病的分子机制22014年西医综合考研大纲v基因组学的概念，基因组学与医学的关系v基因表达调控的概念及原理，原核和真核基因表达 的调控。v基因重组的概念、基本过程及其在医学中的应用。v癌基因的基本概念及活化的机制。抑癌基因和生长 因子的基本概念及作用机制。v基因诊断的基本概念、技术及应用v基因治疗的基本概念及基本程序。v常用的分子生物学技

2、术原理和应用。细胞异常增生性疾病的分子机制3the molecular mechanisms of abnormal proliferation disease of cells第十一章细胞异常增生性疾病的分子机制细胞异常增生性疾病的分子机制4proliferationQuiescencedifferentiatioinApoptosisSenescenceNormal cell proliferation is subjected to the control of signals细胞异常增生性疾病的分子机制5第一节 肿瘤细胞增殖机制Tumor cell proliferation mech

3、anism细胞异常增生性疾病的分子机制6人类对肿瘤认识的过程 岩一捻之内如山岩，故名之。早治得生，迟则内溃肉烂而死癌-明代 肿疡-公元前中医-营卫不通，邪气居其中细胞异常增生性疾病的分子机制7西医对肿瘤的认识2500年前有癌的记载1918-1933年，日本、英国的科学家证实了环境致癌说。抽烟-肺癌黄曲霉素-肝癌物理性因素-阳光，X线病毒基因突变细胞异常增生性疾病的分子机制8全世界每年约有1000万人新患癌症，有600万人死亡。中国每年约有170万人新患癌症，有120万人丧生。癌症已分别成为城市和农村第一和第三位的死亡原因。人类面临着尽快征服肿瘤的艰巨任务。细胞异常增生性疾病的分子机制9Prol

4、iferationQuiescenceDifferentiatioinApoptosisSenescence肿瘤:细胞失去控制的异常增殖!一些基因：如编码细胞增殖、分化、凋亡信号及DNA损伤修复蛋白等发生改变。XXX细胞异常增生性疾病的分子机制10肿瘤（Cancer,Tumor,Carcinoma）Cancer-泛指恶性肿瘤Tumor-包括良性和恶性肿瘤Carcinoma-上皮来源的癌 细胞异常增生性疾病的分子机制11Oncogenes（癌基因/转化基因）促进细胞增殖 抑制细胞分化 抑制细胞凋亡抑制细胞增殖促进细胞分化促进细胞凋亡Tumor Suppressor Genes（抑癌基因）细胞异常

5、增生性疾病的分子机制12一、oncogenes 一类与癌的生成有关的基因，其过分活跃的特性造成细胞的致癌。c-oncogene 细胞癌基因proto-oncogene 原癌基因v-oncogene 病毒癌基因细胞异常增生性疾病的分子机制13 存在于反转录病毒中，可以引起宿主正常细胞发生恶性转化的基因。1.viral-oncogene 细胞异常增生性疾病的分子机制14typical retrovirus细胞异常增生性疾病的分子机制152.cellular oncogene,c-onc 正常的宿主细胞中与病毒癌基因同源的基因，又称为原癌基因。细胞的必需基因。编码生长因子及其受体、信号转导分子、转录

6、因子、Cyclin及CDK等。细胞异常增生性疾病的分子机制16Characteristics of proto-oncogene1.广泛存在于生物界中。2.2.基因序列高度保守，结构上与病毒癌基因相似。3.3.作用通过其产物蛋白质来体现。4.4.正常情况下表达水平很低，被激活后，形成致癌性的细胞转化基因。细胞异常增生性疾病的分子机制17Where are Viral oncogene come from?细胞异常增生性疾病的分子机制18One of the Sources of the Viral oncogenec-onc is the origin of v-onc细胞异常增生性疾病的分子

7、机制19The integration process between virus and c-oncogene细胞异常增生性疾病的分子机制20病毒癌基因细胞癌基因内含子无有突变点突变或缺失突变正常时无功能较强细胞转化活性正向调节细胞增殖3.细胞癌基因与病毒癌基因的差别细胞异常增生性疾病的分子机制21细胞异常增生性疾病的分子机制224.癌基因的功能与分类根据原癌基因在细胞中的位置：1.与膜结合的蛋白，如src基因产物2.可溶性蛋白，如mos基因产物3.核蛋白，如myc基因产物细胞异常增生性疾病的分子机制23根据原癌基因表达产物的功能：1.蛋白激酶类，如src家族（酪氨酸蛋白激酶类）2.生长因子

8、类 3.生长因子受体类 4.GTP结合蛋白类 5.核蛋白类（DNA结合蛋白），如myc家族 6.未知功能类细胞异常增生性疾病的分子机制24 The cellular oncogenes are inherent genes in cell and has its normal biological function,such as Stimulating normal cell growth,participating in the regulation of cell proliferation and differentiation,and meeting the requirements

9、 of cell renewal.The cell will continue to promote cell growth or the cells from death,and finally lead to carcinogenesis which not received the growth signals regulation when the proto-oncogene was mutated.The function of oncogene:细胞异常增生性疾病的分子机制255.细胞癌基因活化的机制 point mutation 放射线或化学致癌物引起的基因单个碱基的改变 ge

10、ne amplification 细胞通过增加基因拷贝数，使表达产物增多 DNA rearrangement 同一染色体上基因的重新排列组合 chromosomal translocation 不同染色体断裂后重新连接不正确 Virus gene promoter and enhancer insertion细胞异常增生性疾病的分子机制26Tumor Suppressor Gene 肿瘤抑制基因Tumor Susceptibility Gene肿瘤易感基因Recessive Oncogene 隐性癌基因二、anti-oncogene存在于正常细胞中，在被激活情况下具有抑制细胞增殖作用，当失活、

11、丢失、被抑制或表达产物丧失功能后可减弱甚至消除抑癌作用的基因。细胞异常增生性疾病的分子机制27抑癌基因与肿瘤1.在各种肿瘤的相应正常组织中能正常表达，在肿瘤组织中存在“失活”现象如：在所有肿瘤中，发现50%有p53的突变2.在恶性肿瘤细胞中导入野生型基因有利于抑制肿瘤细胞增殖3.可以是肿瘤特异性基因如：乳腺癌中的BRCA1/BRCA视网膜母细胞瘤中的RB 细胞异常增生性疾病的分子机制281.The discovery of the tumor suppressor gene It was Speculated the presence of tumor suppressor genes by

12、cell fusion.1969年，Henry等通过细胞融合实验，发现当一个正常细胞与一个肿瘤细胞融合成一个杂交细胞时，失去了恶性表型，融合后的子代细胞也失去了成瘤性。细胞异常增生性疾病的分子机制29Fusion between normal cells and tumor cells细胞异常增生性疾病的分子机制30进一步研究发现：当失去成瘤能力的杂合子细胞丢失来自正常细胞的某一染色体时，杂合子细胞恢复恶性生长能力。实验验证：Hela细胞与正常人成纤维细胞融合，杂合子细胞失去成瘤能力，而当杂合子细胞失去正常细胞的11号染色体时，又重新获得成瘤能力。Result:There exist a ge

13、ne which can Suppress tumor formation in normal cells chromosomes,that is:tumor suppressor gene.细胞异常增生性疾病的分子机制31Rb gene:The first tumor suppressor gene which was confirmed by cloning.上世纪70年代已经证明：某些遗传性肿瘤中染色体 的某些位点可发生专一的丢失。视网膜母细胞瘤：Rb基因突变缺乏 遗传性常为双侧多发性肿瘤（Wild/Mutant type gene）散发性常为单侧性肿瘤（Wild/Wild type g

14、ene）细胞异常增生性疾病的分子机制32为了证实Rb基因缺乏确实是导致Rb的原因，将正常Rb基因转入Rb基因缺乏的肿瘤细胞中，结果发现，正常的Rb基因可抑制该肿瘤细胞的成瘤能力。证实：Rb基因具有抑瘤能力，是名符其实的抑癌基因。细胞异常增生性疾病的分子机制33The discovery of the first human tumor suppressor geneFriendSH,BernardsR,RogeljS,WeinbergRA,RapaportJM,AlbertDM,DryjaTP.A human DNA segment with properties of the gene th

15、at predisposes to retinoblastoma and osteosarcoma.Nature.1986Oct16-22;323(6089):643-6.细胞异常增生性疾病的分子机制34原癌基因表达产物的负调控分子DNA 修复酶细胞周期抑制分子促进细胞凋亡的分子2.The function of tumor suppressor gene product The product functions of tumor suppressor gene mainly induce cell differentiation、maintain the stability of the

16、genome and trigger programmed cell death.细胞异常增生性疾病的分子机制353.Examples of tumor suppressor gene mechanism There are about 10 kinds of tumor suppressor gene to be found,however,most of their anti-tumor mechanism is not clear,Only Rb gene and P53 gene studied more clearly.细胞异常增生性疾病的分子机制36（1）RB基因 第一个发现的抑癌

17、基因，位于13q14，全长200 kb，含27个外显子，编码928个氨基酸。产物定位于细胞核，含有病毒蛋白和细胞蛋白的结合位点及磷酸化位点。Retinoblastoma,Rb遗传性RB第一次突变来自上一代生殖细胞，因此，当孩子的任何一个RB细胞发生第二次突变，则导致RB的发生，多发病早，常双眼发病。散发性RB必须是同一个细胞的两个等位基因都发生突变才能致病，多发病晚，常为单侧发病。细胞异常增生性疾病的分子机制37The twice mutations doctrine细胞异常增生性疾病的分子机制39The biological activity of Rb gene product1.调节细胞

18、周期2.控制G1和S期交界点3.与其磷酸化状态有关gatekeeper of the cell cycle细胞异常增生性疾病的分子机制40The phosphorylation of Rb protein influence cell cycle细胞异常增生性疾病的分子机制41E2F/DPCyclin ECyclin AOther genesDNA polymerasea核苷酸合成酶 DNA 修复酶(RAD51)复制起始复合物相关基因Cdk2DNA复制激活基因E2F 调控的靶基因细胞异常增生性疾病的分子机制42 Rb genetic abnormality mainly reflect all

19、elic loss and gene mutation,originally found in retinoblastoma,Laterly,found the abnormal gene in a variety of tumors:50%in SCLC，47%in osteogenic sarcoma，32%in breast cancer.In addition,Rb will lose the ability to combine E2F and cause Tumorigenesis when some oncoprotein combined Rb protein.Rb genet

20、ic abnormality and tumors细胞异常增生性疾病的分子机制43（2）p53 基因定位于人类染色体17p13.1，因编码一种分子质量为53kDa的蛋白质而得名，表达产物为一种同源四聚体转录因子。p53蛋白主要分布于细胞核，能与DNA特异结合，正常p53的生物功能好似“基因组卫士（guardian of the genome）”，在G1期检查DNA损伤点，监视基因组的完整性。细胞异常增生性疾病的分子机制44 There are more than 50%of the clinical tumor which p53 gene is abnormal.1979年，发现SV40转化

21、的细胞中与SV40-large T抗原结合而被误认为癌基因，直到1989年才被证实为抑癌基因。当DNA受到损伤时表达产物急剧增加，可抑制细胞周期进一步运转。一旦p53基因发生突变，p53蛋白失活，细胞分裂失去节制，发生癌变。细胞异常增生性疾病的分子机制45The tumor-suppressor protein p53 exhibits sequence-specific DNA-binding,directly interacts with various cellular and viral proteins,and induces cell cycle arrest in respons

22、e to DNA damage.In response to signals generated by a variety of genotoxic stresses,e.g,UV irradiation or DNA damage,p53 is expressed and undergoes post-translational modification that results in its accumulation in the nucleus.The p53-dependent pathways help to maintain genomic stability by elimina

23、ting damaged cells either by arresting them permanently or through apoptosis.细胞异常增生性疾病的分子机制46p53基因产物的生物学功能1.阻滞细胞周期:G1和G2/M期校正点监测 2.维持基因组稳定：DNA修复3.促进细胞凋亡4.抑制肿瘤血管生成细胞异常增生性疾病的分子机制47p53基因是研究最透彻，功能最强大的一种抑癌基因。野生型p53对细胞周期和凋亡起关键性作用，尤其是对受照射、细胞毒制剂、热疗打击的癌细胞，起更大的杀伤作用。其主要作用为：抑制并杀灭肿瘤细胞；与放、化疗手段协同，增强其杀灭癌细胞的功效，达到1+1

24、大于2的效果。抑制肿瘤血管生成有效防止肿瘤的复发、转移。提高人体自身的免疫功能。细胞异常增生性疾病的分子机制48p53基因治疗v重组人p53腺病毒是一种基因工程改造过的活病毒，在结构上由两部分组成：一是抑癌基因p53，二是载体。载体是改造过的无复制能力的腺病毒。就像火箭携带卫星上太空一样，这种携带p53的腺病毒特异感染肿瘤细胞，它能有效地将治病的p53基因转入肿瘤细胞内，而对正常细胞无害。v2003年10月16日，国家食品药品监督管理局批准重组人p53腺病毒注射液新药证书，意味着世界上第一个癌症基因治疗药物在中国诞生 细胞异常增生性疾病的分子机制49三、肿瘤发生是癌基因、抑癌基因和调节凋亡的基

25、因的协同作用肿瘤发生是多步骤过程。以多发性腺瘤样息肉转变为结肠癌为例：1.APC基因纯合子突变上皮细胞增生 2.DNA甲基化程度降低增生发展为早期腺瘤 3.原癌基因k-ras活化腺瘤生长加快 4.抑癌基因DCC丧失功能腺瘤进展到晚期 5.抑癌基因p53失活腺瘤转变为腺癌细胞异常增生性疾病的分子机制50肿瘤与细胞增生知识点一览表细胞异常增生性疾病的分子机制51Key point of chapter 11vThe concept and classify of oncogenevThe molecular mechanism C-onc activationvThe concept and function of anti-oncogenevThe anti-tumor mechanism of Rb genevThe biological function of p53 gene细胞异常增生性疾病的分子机制52