分子生物学--癌症 PPT课件 共78页
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是一类广泛存在生物体中，高度保守的基因， 其产物具有调控细胞增生的重要功能，当其受 某些因素的影响，能发生突变（活化）成为癌 基因，导致细胞恶性转化。
原癌基因的特点
（1）广泛存在于生物体。是未激活的癌基因，是 人或动物细胞中的一类固有的正常基因。
（2）高度保守，功能相似。 （3）产物有重要功能。促进正常细胞生长、增殖、
人13 染色体14q 带 中两个拷贝的RB基 因丢失后，可导致 视网膜母细胞瘤。
What is the functions of
RB ?
RB controlling cell cycle
控制细胞周期。 控制G1 S RB
Rb基因
去磷酸化形式 P110蛋白
磷酸化形式
抑制细 胞分裂
促进细 胞分裂
复制受损DNA 变异
细胞死亡
恶化
正常情况下，P53蛋白很不稳定，在细胞中水 平非常低，但当细胞感觉到DNA损伤时，就会 放慢P53的降解，P53水平增加并起保护措施。
(1)当较高水平的P53存在时,阻断细胞周期,使其 停在G1期时,对DNA进行修复.
(2)如果这种损伤太严重,以至无法修复时,P53就 会起始细胞周期凋亡途径,将细胞剔除,将受损 的DNA永久的从生物体消除掉.
（一）抑癌基因的特点
正常细胞内，抑制细胞生长，抑癌作用的基因 在细胞生长中起负调控作用，抑制增殖，促进
分化、成熟和衰老。 此类基因突变、缺失或失活，引起细胞恶性转
化，导致肿瘤 大多数抑癌基因是隐性基因
effects of mutations in tumorsuppressor
genes
癌基因激活的机制：
1. 点突变
2.
Ras 是GTP结合蛋白，传导生长因子受体信号。 ras基因的点突变降低了GTPase活性， 使其放大了 对生长因子的反应，导致细胞过量生长。
ras终产物是P21，是一种G蛋白
GAP能激活P21的GTPase活性，使P21-GTP 降解成P21-GDP。
normal cells
cancerous cells
4. 具有迁移性
The invasion of normal tissue by a growing tumor (in red)
5. 对生长因子需要量降低
What is the molecular basis
for cancer biology ?
肿瘤细胞中原癌基因表达的特点
某些原癌基因具有高水平的表达或过度表达 原癌基因的表达程度和次序发生紊乱
effects of mutations
in oncogenes
原癌基因是显性的 !!
Protooncogenes
become oncogenes,
how ?
（三）原癌基因激活的分子机制
④ 细胞从G1进入S
非磷酸化的RB 阻断细胞周期
正常细胞：通过RB 被磷 酸化来解除对细胞增殖的 抑制
肿瘤抗原（如SV40 T抗原） 与RB结合，使RB不能与 E2F结合，细胞周期可以自 由地进入S 期
Example 2：
p53
Molecule of the yቤተ መጻሕፍቲ ባይዱar 1993
全长：20Kb 定位：17p13.1 外显子：11个 编码氨基酸：393个 分子量：53 kD 高度保守区：5 个
正常细胞中，P21几乎全部与GDP结合
点突变后，改变P21的构象，使GAP不能识别 和激活GTPase活性，使P21处于活性状态。
效 应 区
5 22 30 40
N
C ys
109 120 186aa
C
G D P /G T P结 合 区 ， 突 变 可 十 六 烷 酸
激 活 原 癌 基 因
负 责 膜 的 附 着
A model for the function of p53
p53 function at G0/G1 or G1/S
P53激活P21
P21抑制cyclinD活性，使细胞停在G0期 P21抑制CDK2活性 RB不被磷酸化
RB与E2F结合 细胞停在G1期
Regulation of p53 activity
What is the functions of
p53 ?
野生型的p53限制细胞生长
缺乏p53，细胞生长失去限制
突变的p53亚基， 阻止蛋白功能
细胞生长失去限制
What is the
pathway ?
一种转录因子
一种修复蛋白
阻断细胞周期， 使其停留在G1期
维持基因组 稳定性
细胞凋亡
P53作为一种转录因子可激活多种途径：
病毒癌基因（viral oncogene, v-onc）：病毒所携带的 致癌基因
细胞癌基因（ cellular oncogene, c-onc ）或原癌基因 （proto-oncogene）：细胞中与病毒癌基因同源的基因。
(二)细胞癌基因（ cellular oncogene, c-onc ）或 原癌基因（proto-oncogene）
腮腺肿瘤
vav
信号传导连接蛋白
白血病
myc
转录因子
Burkitt 淋巴瘤、肺癌、早幼
粒白血病
myb
转录因子
结肠癌
fos
转录因子
骨肉瘤
三、抑癌基因
（ Tumor-suppression genes）
Brakes
指存在于正常细胞内的一大类可抑制细胞生 长并具有潜在抑癌作用的基因，当这类基因 发生突变、缺失或失活时，可引起细胞恶性 转化而导致肿瘤的发生。
1. Mutations in coding region 2. Mutations regulatory region 3. Chromosome rearrangement
causing both
Activation of a proto-oncogene to
an oncogene
点突变 LTR插入 基因重排 缺失 基因扩增
Cancer
What’s the cancer?
癌症
多细胞器官性的疾病，这些器官的细胞生 长异常，失去调节，并常伴有异常分化，形成 瘤。在高等脊椎动物中及植物中都有发现。
主要内容
癌细胞的主要特征 癌基因 抑癌基因
一、癌细胞的主要特征
1. 能无限增殖 2. 接触抑制现象丧失 3. 癌细胞间粘着性减弱
图 19-16R as蛋 白 的 结 构 。 (仿 B .L ew in:《 G E N E S》 Ⅵ ,1997,Fig.35.20)
12 59
61
c-Ha-ras 正常细胞 GGC/Gly GCC/Ala CAG/Glu
膀胱癌 GTC/Val GCC/Ala CAG/Glu
肺 癌 GGC/Gly GCC/Ala CTG/Leu
杂交细胞由正常细胞得到某个特定基因 杂交细胞核型不稳定——传代过程中染色体
丢失 丢失该基因所在染色体——恶性表型恢复
实验结果说明在正常细胞染色体上存在有抑制 细胞恶性表型或阻止肿瘤形成作用的基因
Example 1：
RB
The first identified tumorsuppressor genes
（3）基因重排
（4）缺失
很多原癌基因5’端存在负调控序列，一旦该 序列缺失或突变，则其抑制基因表达能力丧 失。
（5）基因扩增
基因拷贝数增加，导致基因表达水平提高。
（四）原癌基因编码信号传导中的组分
生长因子，如sis， 生长因子受体，如fms、
erbB， 蛋白激酶及其它信号
肺 癌 GGT/Gly GCT/Ala CGA/Arg
图19- ras基因的点突变和肿瘤
（2） LTR插入
LTR是逆转录病毒基因组两端的长末端重复 序列。
LTR结构中含有强的启动子序列。 当病毒基因组整合到人的基因组中时，若
LTR插入到原癌基因启动子区域或邻近处， 可启动和促进基因转录，激活原癌基因的表 达。
Mdm2(p53拮抗蛋白质)可以拮 抗p53的活性，
进化保守基因，具有转录因子 功能
基因产物与P53结合,解除G1期 阻滞，进入细胞周期
p19 ARF拮抗Mdm2 活性， 增强p53的稳定性
What to do ?
Environment
Be careful
Bad habit
RB controlling cell cycle
①在G1期：RB与E2F结合， 抑制E2F的活性。 E2F是一种转录因子 它激活的靶基因的产物 为S 期所必需的。
②在G1/S期: RB被周期蛋 白/CDK2复合物磷酸化， 释放E2F
③ E2F被激活，引发基因表 达(DNA pol, histone etc.)
（1）最主要的途径是通过阻断细胞周期使其 停留在G1期， P53激活P21，P21是一种细胞 周期抑制因子，能阻止细胞通过G1期。
（2）P53能激活GADD45，它能识别维持基 因组稳定性的途径。
（3）可引起细胞凋亡。
细胞
DNA损伤
P53
突变P53
G1期停滞
无G1期停滞
细胞凋亡
修复
S期
RB基因的发现
第一个被鉴定和克隆的抑癌基因 儿童视网膜母细胞瘤（ retinoblastoma ）中发
现的 这类肿瘤中的40％具家族性，有遗传倾向 第13 染色体q14带缺失，RB 基因位于这个区域
全长：200 kb 定位：13q14.1 外显子：27 个 内含子：26 个 编码产物：928 个氨基酸 蛋白分子量：110 kD
（1）点突变
Example: ras
第一个被证实由于点突变而引发癌症的基因 （ 1982，Tabin C J and Reddy E P)。
带有GTP的Ras是活性的，而内在的GTPase活性使 GTP 水解成GDP，而结合GDP的Ras则失活，
GAP （GTP酶激活蛋白）以及 SOS（鸟苷释放因 子）可调节Ras 蛋白活性。
p53
53 kD protein Single allele mutation: Li-
Fraumeni syndrome 一种重要的肿瘤抑制因子
The amino acid residues most frequently mutated in p53 from human
tumors
Quit
Inheritance
Gene therapy
总结
名词解释（※） ：原癌基因（proto-oncogene） 、 抑癌基因（ Tumor-suppression genes）
activating oncogenes and/or inactivating tumor suppressors.
二、癌基因
（ oncogens）
accelerator
（一）癌基因（Oncogens）
Definition：
具有致癌能力或致癌潜能的基因
Discovery：
1976，Rous肉瘤病毒中，分离出src gene，这是人 类第一次真正在基因水平上证实和肿瘤相关的基因。
抑癌基因是隐性的 !!
（二）抑癌基因的表达产物
转录因子 p53, WT1
细胞周期因子 RB, p16
信号通路因子 NF1(一种ras GTPase活化蛋白)
磷脂酶 PTEN
mRNA合成调控因子 VHL
TSG研究的途径 细胞融合实验
1969年亨利.哈里斯和乔治.克莱因
传导组分，如src、ras、 raf， 转录因子，如myc、 fos、jun。
原癌基因
sis erb-B
功能
生长因子
受体酪氨酸激酶， EGF受体
相关肿瘤
Erwing网瘤
乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃 癌、唾腺癌
ras
G-蛋白
肺癌、结肠癌、膀胱癌、直
肠癌
src
非受体酪氨酸激酶
鲁斯氏肉瘤
raf MAPKKK，丝氨酸/苏 氨酸激酶
发育等。 （4）正常成人组织中原癌基因的表达水平很低或
不表达 （5）在致癌因素作用下，可转化为癌基因，引起
细胞癌变。
Somatic mutation generates a transformed cell by converting a proto-oncogene to an oncogene.
Ki-ras 正常细胞 GGT/Gly GCA/Ala CAA/Glu
肺 癌 TGT/Cys GCA/Ala CAA/Glu
结肠癌 GGT/Gly GCA/Ala CAT/His
N-ras 正常细胞 GGT/Gly GCT/Ala CAA/Glu
神经母细胞瘤 GGT/Gly GCT/Ala AAA/Lys
原癌基因的特点
（1）广泛存在于生物体。是未激活的癌基因，是 人或动物细胞中的一类固有的正常基因。
（2）高度保守，功能相似。 （3）产物有重要功能。促进正常细胞生长、增殖、
人13 染色体14q 带 中两个拷贝的RB基 因丢失后，可导致 视网膜母细胞瘤。
What is the functions of
RB ?
RB controlling cell cycle
控制细胞周期。 控制G1 S RB
Rb基因
去磷酸化形式 P110蛋白
磷酸化形式
抑制细 胞分裂
促进细 胞分裂
复制受损DNA 变异
细胞死亡
恶化
正常情况下，P53蛋白很不稳定，在细胞中水 平非常低，但当细胞感觉到DNA损伤时，就会 放慢P53的降解，P53水平增加并起保护措施。
(1)当较高水平的P53存在时,阻断细胞周期,使其 停在G1期时,对DNA进行修复.
(2)如果这种损伤太严重,以至无法修复时,P53就 会起始细胞周期凋亡途径,将细胞剔除,将受损 的DNA永久的从生物体消除掉.
（一）抑癌基因的特点
正常细胞内，抑制细胞生长，抑癌作用的基因 在细胞生长中起负调控作用，抑制增殖，促进
分化、成熟和衰老。 此类基因突变、缺失或失活，引起细胞恶性转
化，导致肿瘤 大多数抑癌基因是隐性基因
effects of mutations in tumorsuppressor
genes
癌基因激活的机制：
1. 点突变
2.
Ras 是GTP结合蛋白，传导生长因子受体信号。 ras基因的点突变降低了GTPase活性， 使其放大了 对生长因子的反应，导致细胞过量生长。
ras终产物是P21，是一种G蛋白
GAP能激活P21的GTPase活性，使P21-GTP 降解成P21-GDP。
normal cells
cancerous cells
4. 具有迁移性
The invasion of normal tissue by a growing tumor (in red)
5. 对生长因子需要量降低
What is the molecular basis
for cancer biology ?
肿瘤细胞中原癌基因表达的特点
某些原癌基因具有高水平的表达或过度表达 原癌基因的表达程度和次序发生紊乱
effects of mutations
in oncogenes
原癌基因是显性的 !!
Protooncogenes
become oncogenes,
how ?
（三）原癌基因激活的分子机制
④ 细胞从G1进入S
非磷酸化的RB 阻断细胞周期
正常细胞：通过RB 被磷 酸化来解除对细胞增殖的 抑制
肿瘤抗原（如SV40 T抗原） 与RB结合，使RB不能与 E2F结合，细胞周期可以自 由地进入S 期
Example 2：
p53
Molecule of the yቤተ መጻሕፍቲ ባይዱar 1993
全长：20Kb 定位：17p13.1 外显子：11个 编码氨基酸：393个 分子量：53 kD 高度保守区：5 个
正常细胞中，P21几乎全部与GDP结合
点突变后，改变P21的构象，使GAP不能识别 和激活GTPase活性，使P21处于活性状态。
效 应 区
5 22 30 40
N
C ys
109 120 186aa
C
G D P /G T P结 合 区 ， 突 变 可 十 六 烷 酸
激 活 原 癌 基 因
负 责 膜 的 附 着
A model for the function of p53
p53 function at G0/G1 or G1/S
P53激活P21
P21抑制cyclinD活性，使细胞停在G0期 P21抑制CDK2活性 RB不被磷酸化
RB与E2F结合 细胞停在G1期
Regulation of p53 activity
What is the functions of
p53 ?
野生型的p53限制细胞生长
缺乏p53，细胞生长失去限制
突变的p53亚基， 阻止蛋白功能
细胞生长失去限制
What is the
pathway ?
一种转录因子
一种修复蛋白
阻断细胞周期， 使其停留在G1期
维持基因组 稳定性
细胞凋亡
P53作为一种转录因子可激活多种途径：
病毒癌基因（viral oncogene, v-onc）：病毒所携带的 致癌基因
细胞癌基因（ cellular oncogene, c-onc ）或原癌基因 （proto-oncogene）：细胞中与病毒癌基因同源的基因。
(二)细胞癌基因（ cellular oncogene, c-onc ）或 原癌基因（proto-oncogene）
腮腺肿瘤
vav
信号传导连接蛋白
白血病
myc
转录因子
Burkitt 淋巴瘤、肺癌、早幼
粒白血病
myb
转录因子
结肠癌
fos
转录因子
骨肉瘤
三、抑癌基因
（ Tumor-suppression genes）
Brakes
指存在于正常细胞内的一大类可抑制细胞生 长并具有潜在抑癌作用的基因，当这类基因 发生突变、缺失或失活时，可引起细胞恶性 转化而导致肿瘤的发生。
1. Mutations in coding region 2. Mutations regulatory region 3. Chromosome rearrangement
causing both
Activation of a proto-oncogene to
an oncogene
点突变 LTR插入 基因重排 缺失 基因扩增
Cancer
What’s the cancer?
癌症
多细胞器官性的疾病，这些器官的细胞生 长异常，失去调节，并常伴有异常分化，形成 瘤。在高等脊椎动物中及植物中都有发现。
主要内容
癌细胞的主要特征 癌基因 抑癌基因
一、癌细胞的主要特征
1. 能无限增殖 2. 接触抑制现象丧失 3. 癌细胞间粘着性减弱
图 19-16R as蛋 白 的 结 构 。 (仿 B .L ew in:《 G E N E S》 Ⅵ ,1997,Fig.35.20)
12 59
61
c-Ha-ras 正常细胞 GGC/Gly GCC/Ala CAG/Glu
膀胱癌 GTC/Val GCC/Ala CAG/Glu
肺 癌 GGC/Gly GCC/Ala CTG/Leu
杂交细胞由正常细胞得到某个特定基因 杂交细胞核型不稳定——传代过程中染色体
丢失 丢失该基因所在染色体——恶性表型恢复
实验结果说明在正常细胞染色体上存在有抑制 细胞恶性表型或阻止肿瘤形成作用的基因
Example 1：
RB
The first identified tumorsuppressor genes
（3）基因重排
（4）缺失
很多原癌基因5’端存在负调控序列，一旦该 序列缺失或突变，则其抑制基因表达能力丧 失。
（5）基因扩增
基因拷贝数增加，导致基因表达水平提高。
（四）原癌基因编码信号传导中的组分
生长因子，如sis， 生长因子受体，如fms、
erbB， 蛋白激酶及其它信号
肺 癌 GGT/Gly GCT/Ala CGA/Arg
图19- ras基因的点突变和肿瘤
（2） LTR插入
LTR是逆转录病毒基因组两端的长末端重复 序列。
LTR结构中含有强的启动子序列。 当病毒基因组整合到人的基因组中时，若
LTR插入到原癌基因启动子区域或邻近处， 可启动和促进基因转录，激活原癌基因的表 达。
Mdm2(p53拮抗蛋白质)可以拮 抗p53的活性，
进化保守基因，具有转录因子 功能
基因产物与P53结合,解除G1期 阻滞，进入细胞周期
p19 ARF拮抗Mdm2 活性， 增强p53的稳定性
What to do ?
Environment
Be careful
Bad habit
RB controlling cell cycle
①在G1期：RB与E2F结合， 抑制E2F的活性。 E2F是一种转录因子 它激活的靶基因的产物 为S 期所必需的。
②在G1/S期: RB被周期蛋 白/CDK2复合物磷酸化， 释放E2F
③ E2F被激活，引发基因表 达(DNA pol, histone etc.)
（1）最主要的途径是通过阻断细胞周期使其 停留在G1期， P53激活P21，P21是一种细胞 周期抑制因子，能阻止细胞通过G1期。
（2）P53能激活GADD45，它能识别维持基 因组稳定性的途径。
（3）可引起细胞凋亡。
细胞
DNA损伤
P53
突变P53
G1期停滞
无G1期停滞
细胞凋亡
修复
S期
RB基因的发现
第一个被鉴定和克隆的抑癌基因 儿童视网膜母细胞瘤（ retinoblastoma ）中发
现的 这类肿瘤中的40％具家族性，有遗传倾向 第13 染色体q14带缺失，RB 基因位于这个区域
全长：200 kb 定位：13q14.1 外显子：27 个 内含子：26 个 编码产物：928 个氨基酸 蛋白分子量：110 kD
（1）点突变
Example: ras
第一个被证实由于点突变而引发癌症的基因 （ 1982，Tabin C J and Reddy E P)。
带有GTP的Ras是活性的，而内在的GTPase活性使 GTP 水解成GDP，而结合GDP的Ras则失活，
GAP （GTP酶激活蛋白）以及 SOS（鸟苷释放因 子）可调节Ras 蛋白活性。
p53
53 kD protein Single allele mutation: Li-
Fraumeni syndrome 一种重要的肿瘤抑制因子
The amino acid residues most frequently mutated in p53 from human
tumors
Quit
Inheritance
Gene therapy
总结
名词解释（※） ：原癌基因（proto-oncogene） 、 抑癌基因（ Tumor-suppression genes）
activating oncogenes and/or inactivating tumor suppressors.
二、癌基因
（ oncogens）
accelerator
（一）癌基因（Oncogens）
Definition：
具有致癌能力或致癌潜能的基因
Discovery：
1976，Rous肉瘤病毒中，分离出src gene，这是人 类第一次真正在基因水平上证实和肿瘤相关的基因。
抑癌基因是隐性的 !!
（二）抑癌基因的表达产物
转录因子 p53, WT1
细胞周期因子 RB, p16
信号通路因子 NF1(一种ras GTPase活化蛋白)
磷脂酶 PTEN
mRNA合成调控因子 VHL
TSG研究的途径 细胞融合实验
1969年亨利.哈里斯和乔治.克莱因
传导组分，如src、ras、 raf， 转录因子，如myc、 fos、jun。
原癌基因
sis erb-B
功能
生长因子
受体酪氨酸激酶， EGF受体
相关肿瘤
Erwing网瘤
乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃 癌、唾腺癌
ras
G-蛋白
肺癌、结肠癌、膀胱癌、直
肠癌
src
非受体酪氨酸激酶
鲁斯氏肉瘤
raf MAPKKK，丝氨酸/苏 氨酸激酶
发育等。 （4）正常成人组织中原癌基因的表达水平很低或
不表达 （5）在致癌因素作用下，可转化为癌基因，引起
细胞癌变。
Somatic mutation generates a transformed cell by converting a proto-oncogene to an oncogene.
Ki-ras 正常细胞 GGT/Gly GCA/Ala CAA/Glu
肺 癌 TGT/Cys GCA/Ala CAA/Glu
结肠癌 GGT/Gly GCA/Ala CAT/His
N-ras 正常细胞 GGT/Gly GCT/Ala CAA/Glu
神经母细胞瘤 GGT/Gly GCT/Ala AAA/Lys