第五节-癌基因和抑癌基因-课件.ppt

1、l 1976 1976年年BishopBishop证明证明正常细胞正常细胞中存在与中存在与v-oncogenev-oncogene同源序列同源序列细胞癌基因细胞癌基因(cellular oncogene,c-onc)(cellular oncogene,c-onc)。与。与v-srcv-src对应者名为对应者名为c-srcc-src。l 8080年代初年代初Weinberg Weinberg 等几个实验室通过等几个实验室通过转染实验证明人体细胞中的癌基因转染实验证明人体细胞中的癌基因H-rasH-ras。l 现已发现现已发现100100多种的多种的oncsoncs。在致瘤病毒、人体和动物肿瘤中

2、发现的可以导致细胞恶性转化的核酸片断。称为癌基因癌基因。根据其来源可以分为两类。病毒癌基因、原癌基因（或者细胞癌基因）无论病毒癌基因还是细胞癌基因被激活后均有诱导肿瘤发生的作用，所以有时候我们又将肿瘤细胞中的癌基因称为肿瘤癌基因肿瘤癌基因。病毒癌基因病毒癌基因 (virus-oncogene；v-onco)指病毒核酸能够使细胞恶性转化的片断。原癌基因原癌基因(proto-oncogene，pro-onco)在人类、哺乳动物如大鼠、小鼠，乃至酵母、果蝇中发现的与肿瘤病毒癌基因的同源顺序。这种基因是正常的细胞基因，其表达产物的功能在于维持细胞的正常生长发育。但是，这种基因一旦被某些因素激活酒会转变

3、成有转化能力的癌基因。病毒癌基因与细胞癌基因非常相似，主要不同之处在于：细胞癌基因：含有内含子或者插入顺序。病毒癌基因：不含有内含子。二者在外显子序列中仅有非常微小的差别，他们的外显子在进化过程非常保守，这表明他们编码的蛋白质产物在进化上的重要性。根据癌基因编码蛋白质功能、性质进行分类。1.蛋白激酶类蛋白激酶类 酪氨酸蛋白激酶：src、fgr、yes。丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶：raf、mos、2.生长因子类生长因子类 sis PDGF-2；int-2 EGf 的相似物；erb-B EGf 受体3.GTP结合蛋白类结合蛋白类 产物具有GTP酶的活性 ras(H-ras；K-ras)4.核蛋白类核蛋

4、白类 产物与DNA 结合，与复制启动有关 myc；fos；jun；erb-A 原癌基因的分类与病毒癌基因一样，根据其蛋白质产物的功能、性质可以分为以下几类：蛋白质激酶类蛋白质激酶类：c-raf；c-mos；信息传递蛋白类信息传递蛋白类：c-ras 家族 生长因子类生长因子类：c-sis 核蛋白类核蛋白类：c-myc；c-fos癌基因的激活机制癌基因的激活机制突变原理：突变原理：在一些化学诱变剂，如亚硝胺甲脲(NMU)诱发乳腺癌细胞基因组，活化 Ha-ras 基因，推测 NMU 能够引起鸟嘌呤 O6 为甲基化。如不能被修复，则在复制时，鸟嘌呤被腺嘌呤取代，则其 p21 蛋白的序列发生点突变，导致

5、甘氨酸 天冬氨酸。12 位甘氨酸天门冬氨 酸GC GC GCGC AC ATCG CG CG O6 甲基化 复制 染色体的易位类似于启动子的插入。染色体的易位导致癌基因的重排，从而激活癌基因。最为典型的是 t (9q34；22q11)t (8q24；9q32)肿瘤抑制基因(Tumor Suppressor Gene)又称为抗癌基因(anti-oncogene)抗癌基因的功能是抑制细胞的生长和促进细胞的分化的基因，具体的功能有：诱导终末分化；维持基因的稳定。触发衰老，诱导细胞程序化死亡 调节细胞的生长，抑制蛋白酶活性。改变DNA甲基化酶的活性（甲基化酶可以打开、关闭、基因，甲基化酶也可以引起基因

6、的突变）促进细胞间的联系。原癌基因癌基因癌基因抗癌基因失去活性失去活性细胞生长失控细胞转化细胞生长分化失控增加细胞转化的可能性体内外各种因素激活体内外各种因素染色体突变、丢失、等 13q14；200kb；27 个外显子；948个氨基酸 改变方式：缺失、突变、甲基化。生物学功能：转录因子；RB 基因被麟酸化后将失去活性，不能抑制细胞的生长。G1 否 G1、S、M 是认识上的三个阶段：肿瘤抗原 癌基因 抗癌基因5个高度保守区：1319；117142；171192 234258；270286。生物学功能：转录因子，为将G1 期 DNA 损坏的检查点。正常的 P53 在细胞中易水解，半衰期为 20 分

7、钟突变的P53 在细胞中不易被水解，半衰期为 1.47 个小时。19831983年年CavaneeCavanee用用13q12-q1413q12-q14片段为探针，片段为探针，与与p7F12p7F12、MSP1 MSP1 片段杂交片段杂交,确证存在确证存在4.3kb4.3kb片段片段杂合性丢失时基因也缺失，证明杂合性丢失时基因也缺失，证明RBRB在在p7F12p7F12旁旁分子遗传学证据：分子遗传学证据：最小重叠区最小重叠区 RB1RB1基因基因19861986年年 Friend Friend 首先分离一首先分离一cDNA cDNA 克隆可与克隆可与 RB mRNARB mRNA杂交杂交 Le

8、e WHLee WH又克隆了三个重叠的又克隆了三个重叠的cDNAcDNA克克 隆，进行隆，进行 RBRB基因测序。基因测序。19881988年年 Su Huang HJSu Huang HJ用反转录酶为载体将用反转录酶为载体将 RBRB导入导入RBRB细胞系细胞系 基因表达并抑制肿瘤特征，证实基因表达并抑制肿瘤特征，证实RB1RB1 是一是一 个个TSGTSG。RB1 RB1 200kb200kb长，长，2727exons mRNA 4.7kbexons mRNA 4.7kb，编码，编码105kd105kd蛋白，有蛋白，有928928个氨基酸个氨基酸,是一与是一与DNADNA结合的结合的磷磷酸

9、化蛋白质酸化蛋白质，具有，具有-GGAAGTA-GGAAGTA元件，受元件，受p53p53调节。调节。从肿瘤细胞的某个染色体区域丢失一个等位基从肿瘤细胞的某个染色体区域丢失一个等位基因，而对于该个体正常细胞来说这一区域是杂合性因，而对于该个体正常细胞来说这一区域是杂合性的，肿瘤细胞的这种现象称的，肿瘤细胞的这种现象称杂合性丢失。杂合性丢失。可以用能可以用能区分两等位基因的多态标记来检测杂合性丢失。区分两等位基因的多态标记来检测杂合性丢失。DNADNA多态标记的杂合性丢失可有助于确定与其紧密多态标记的杂合性丢失可有助于确定与其紧密连锁的抑癌基因的存在并精确定位连锁的抑癌基因的存在并精确定位.家族

10、性癌综合征和相关的肿瘤抑制基因家族性癌综合征和相关的肿瘤抑制基因第六节第六节 肿瘤的发生的遗传学说肿瘤的发生的遗传学说一、体细胞突变一、体细胞突变(somatic mutation)或者单克隆起源假说或者单克隆起源假说二、二次突变论二、二次突变论三、肿瘤发生中的多步骤遗传损伤三、肿瘤发生中的多步骤遗传损伤假说假说 肿瘤可以看作是在个体的遗传物质基础上，尤其是在个体对肿瘤的遗传易感性的基础上，致癌因子引起细胞遗传物质结构和功能异常的结果。这种异常大多数不是由生殖细胞得来的，而是在体细胞中新发生的基因突变所致。发生突变的癌前细胞在一些促癌因素的作用下发展为肿瘤。因此有人认为大多数肿瘤可以看作一种体

11、细胞遗传病。肿瘤既然是体细胞突变的结果，这它应该是起源于单个细胞（单克隆）。许多肿瘤细胞具有相同的身体畸变和同工酶。说明肿瘤发生是单克隆起源的。致癌物质DNA损伤恢复正常突变、染色体畸变肿瘤发生继发染色体畸变损伤被修复损伤被修复损伤不能被修复损伤不能被修复肿瘤发生的单克隆起源肿瘤发生的单克隆起源 Kundson(1971)以视网膜母细胞瘤的遗传分析为基础提出了著名的“二次突变论二次突变论”。无论是遗传性肿瘤还是非遗传性肿瘤的发生均需要经过二次或二次以上的突变才能使细胞癌变。所不同的是遗传性肿瘤的第一次突变发生在生殖细胞，或者由亲代传来，第二次发生在体细胞中，从而使细胞癌变。而散发的肿瘤两次突变

12、都发生在体细胞。RB RBRB rbrbrb第一次第一次体细胞突变体细胞突变第二次体细胞突变散发型的散发型的 RB发生的二次突变图解发生的二次突变图解 该假说认为：一个细胞的恶性转化至少需要两次以上的遗传损伤的打击，对有的组织来说需要两次以上的遗传损伤的打击。正常的细胞以一种恰当的机制控制自身的生长，一次突变只能体引起细胞某种程度 的增殖，并不足以使细胞完全脱离正常的调控机制。该假说认为：一个细胞的恶性转化至少需要两次以上的遗传损伤的打击，对有的组织来说需要两次以上的遗传损伤的打击。正常的细胞以一种恰当的机制控制自身的生长，一次突变只能体引起细胞某种程度 的增殖，并不足以使细胞完全脱离正常的调

13、控机制。正常的细胞以一种恰当的机制控制自身的生长，一次突变只能体引起细胞某种程度 的增殖，并不足以使细胞完全脱离正常的调控机制。所以这样说有着令人信服的理由：据估计人体细胞总量约为 1014，而每个基因在复制过程中的突变率为 10-6，如果一次突变足以引起细胞癌变的话，那么癌变将每天发生。因此，带有单一突变的细胞将有完全正常的表型或者稍有一些生长优势。随着进一步遗传损伤的发展，细胞获得更大的自主性，其繁殖能力增强，最后再多次遗传性损伤影响下，细胞完全癌变，并侵犯邻近的组织，扩散到身体的其他部位。1st hit2nd hitMore hit正常细胞正常细胞可能促进生长可能促进生长单并非肿瘤单并非

14、肿瘤进一步促进生进一步促进生长甚至为良长甚至为良 性性肿肿 瘤瘤完全恶变的完全恶变的细细 胞胞rbRBRB RBRB RBRB RBRB rbRB RBrbRB第一次突变第一次突变（生殖细胞（生殖细胞）rbrb第二次突变第二次突变（视网膜母细胞）（视网膜母细胞）rb视网膜母细胞视网膜母细胞染色体缺失染色体缺失遗传型遗传型RB发生的二次突变图解发生的二次突变图解二次突变假说二次突变假说（Two-hit)1971年，年，Knudson在研究视网膜母细胞瘤在研究视网膜母细胞瘤时提出了时提出了“二次突变二次突变”假说。假说认为，在假说。假说认为，在有遗传倾向的的病人体内所有体细胞都存在有遗传倾向的的病

15、人体内所有体细胞都存在一种突变，在此基础上，出生后任何环境的一种突变，在此基础上，出生后任何环境的变化使得基因的另一个等位基因发生突变而变化使得基因的另一个等位基因发生突变而发生成肿瘤细胞。发生成肿瘤细胞。Knudson AG Jr.Mutation and cancer:statistical study of retinoblastoma.Proc Natl Acad Sci U S A.1971 Apr;68(4):820-3.二次突变假说 1971年，Knudson在研究视网膜母细胞瘤时提出了“二次突变”假说。假说认为，在有遗传倾向的的病人体内所有干细胞和体细胞都存在一种突变，在此基础

16、上，任一视网膜母细胞若再出现第二次突变，即可导致肿瘤发生。1、为解决遗传性和体细胞突变通过何种机 制在肿瘤发生过程中起作用提供了思路。2、肿瘤细胞发生过程中隐性遗传性决定因 素与体细胞表型连接起来。1、1980年有人提出用磷酸钙介导基因转移来治疗地中海贫血。2、80年代初建立逆转录病毒体系为基因治疗提供高效率的转移载体。3、1989年5月22日Rosenberg首次将外源基因-新霉素抗性基因用逆转录病毒导入肿瘤浸润淋巴细胞中。4、Anderson于1990年9月4日第一次用于人类疾病的基因治疗，两例由于腺苷脱氨酶缺失导致的免疫缺陷的女孩经逆转录病毒载体将该酶基因导入骨髓而获救，并且存活至今。两

17、年前在两年前在University of Pennsylvania,一名一名16岁男孩在基因治疗时死亡。岁男孩在基因治疗时死亡。美国的基因治疗陷入全面低潮。美国的基因治疗陷入全面低潮。2003年年12月，深圳，中国宣布基因治疗的合法性月，深圳，中国宣布基因治疗的合法性 一、遗传病的肿瘤易感性一、遗传病的肿瘤易感性遗传性癌前病变（遗传性癌前病变（Precancerious lesion）：）：染色体病和单基因遗传病的患者易于染色体病和单基因遗传病的患者易于并发或转化为肿瘤，这些遗传病被称为遗并发或转化为肿瘤，这些遗传病被称为遗传性癌前病变。传性癌前病变。（一）染色体病的癌变倾向（一）染色体病的癌

18、变倾向 染色体病患者的肿瘤发病率常高于正常群染色体病患者的肿瘤发病率常高于正常群体数倍至数十倍。体数倍至数十倍。Down综合征：综合征：易继发易继发ALL(1/3000-1/95)Klinefelter综合征：综合征：易继发乳腺癌易继发乳腺癌Turner 综合征：综合征：易继发卵巢癌易继发卵巢癌3、染色体不稳定综合征、染色体不稳定综合征（Chromsome unstable syndrome）Blooms 综合征综合征 Fanconi 贫血贫血 毛细血管扩张性共济失调毛细血管扩张性共济失调 着色性干皮病着色性干皮病共同特征：共同特征：AR，DNA修复系统异常修复系统异常，所以染，所以染色体色体

19、DNA 不稳定，易于发生断裂或重排，易患不稳定，易于发生断裂或重排，易患白血病或其他恶性肿瘤。白血病或其他恶性肿瘤。1）Blooms 综合征（综合征（bloom syndrome,BS）特征：染色体不稳定，免疫缺特征：染色体不稳定，免疫缺陷，身材矮小，面部微血管扩陷，身材矮小，面部微血管扩张性红斑。患者易患各种恶性张性红斑。患者易患各种恶性肿瘤，恶性白血病、淋巴瘤、肿瘤，恶性白血病、淋巴瘤、腺癌发病率特别高。姐妹染色腺癌发病率特别高。姐妹染色体交换（体交换（sister chromatid exchange，SCE）率高于正常率高于正常人十倍。人十倍。原因：原因：DNA修复酶系统有缺陷：修复酶系统有缺陷：致病基因致病基因BLM编码蛋白为编码蛋白为RecQ DNA解链酶家族成员。解链酶家族成员。小小 结结肿瘤的发生既有环境因素的作用，也有遗传因素肿瘤的发生既有环境因素的作用，也有遗传因素的作用。的作用。无论是原癌基因还是抑癌基因，都是调控细胞正无论是原癌基因还是抑癌基因，都是调控细胞正常生长、增殖与分化的基因。常生长、增殖与分化的基因。肿瘤的发生是一个多因素、多阶段、累计渐进的肿瘤的发生是一个多因素、多阶段、累计渐进的过程。过程。Normal cellsCancer cellsG1SG2MG0RBApoptosisE2FSurvival or Death