第二章 肿瘤分子生物学与细胞生物学

1. 遗传性恶性肿瘤 （1）视网膜母细胞瘤(retinoblastoma)
发生率约1/21000～1/10000，多在4岁以前发病 早期为眼底灰白色肿块，多无自觉症状，肿瘤长入玻璃体，使瞳孔呈黄色光反 射时，称为“猫眼”。 可分遗传型和非遗传型两类 Rb基因
Knudson二次突变学说
（2）Wilm’s瘤(肾母细胞瘤，WT)
• 甲基化特异性PCR(Methylmion Specific PCR，MSP)
– 首先用亚硫酸氢钠修饰处理基因组DNA，所有 未发生甲基化的胞嘧啶都被转化为尿嘧啶，而 甲基化的胞嘧啶则不变。 – 然后设计针对甲基化和非甲基化序列的引物并 进行PCR扩增，最后通过琼脂糖凝胶电泳分析， 确定与引物互补的DNA序列的甲基化状态。
（1）点突变 Point mutation
– 是癌基因活化最常见的方式之一， – 常见形式有碱基替换、插入和缺失
• 化学致癌剂诱 发点突变
– 亚硝基甲环 脲(NMU)诱 发的鼠乳腺 癌中，H-ras 基因在NMU 的作用下， 第12 密码子 的GGC突变 为GAC
• 突变活化癌基因的机制
– 突变发生在编码区，
第二章 肿瘤分子生物学与细胞 生物学
李金龙 lijinlong75@
Figure 2.1a The Biology of Cancer (© Garland Science 2007)
Figure 11.7 The Biology of Cancer (© Garland Science 2007)
2. 癌基因的活化
• • • • • • （1）点突变 Point mutation （2）插入诱变 insertional mutagenesis （3）基因易位 translocation （4）基因扩增 amplification （5）癌基因缺失 gene deletion （6）基因甲基化 methylation
Myc基因扩增形成双微体（黄色）的核 型 引自Molecular Biology of the Cell. 4th ed. 2002
Myc基因扩增形成均染区（黄色）的核 型 引自Molecular Biology of the Cell. 4th ed. 2002
（5）基因甲基化
在DNA 甲基转移酶(DNA methyltransferase ,DMT) 的催化下,以s-腺苷甲硫氨酸(SAM) 为甲基供体,将甲基转移到特定的碱 基上的过程。在哺乳动物,DNA甲基化主要发生在5’-CpG-3’的C上.生成5-甲基胞嘧啶(5mC)
肿瘤分子生物学与细胞生物学
• 第一节 癌基因与细胞转化 • 第二节 细胞遗传学与肿瘤形成 • 第三节 细胞分化与肿瘤
第二节 细胞遗传学与肿瘤形成
肿瘤是一种体细胞遗传病。 各种环境因素直接或间接作用于体细胞的遗传物质， 引起染色体或DNA的改变， 经过促进和进展等过程，才能形成各种恶性肿瘤。
• 1. 遗传性恶性肿瘤 • 2. 遗传性癌前病变
肿瘤分子生物学与细胞生物学
• 第一节 癌基因与细胞转化 • 第二节 细胞遗传学与肿瘤形成 • 第三节 细胞分化与肿瘤
第一节 癌基因与细胞转化
• 1. 癌基因
– 肿瘤来源于正常细胞 – 肿瘤相关因素--致癌、促癌 – 致癌物主要是作用于DNA而非酶和蛋白质
• 2. 癌基因的活化方式
• 病毒和肿瘤的关系
• 调节细胞的发育和分化 ：mos、myc、src、raf和 rel • 调节细胞的生长和增殖 ：erb B 、p21、raf 、ras
细胞癌基因与病毒癌基因不同
• ①基因组成：细胞癌基因基因组成完整，但病毒 癌基因缺失调节转录的内含子序列，该部位为病 毒序列所取代，能有效地转录病毒mRNA； • ②转录控制：细胞癌基因的转录由正常细胞调节 转录序列控制，以低水平进行；病毒癌基因的转 录由病毒的长末端重复序列（LTR）控制，在高 水平上进行； • ③结构功能：大多数病毒癌基因与同源的细胞癌 基因比较，已发生改变（如点突变）而增强其转 录能力； • ④编码的蛋白：病毒癌蛋白常常缺失原癌蛋白的 羧基端（C端），而具有转录活性。
急性粒细胞白血病、急性淋巴细胞白血病、生殖泌尿道癌、甲状腺癌、肝癌、 黑素瘤
甲状腺癌 胃癌 星形细胞瘤、骨肉瘤、横纹肌肉瘤 肠癌、急性早幼粒细胞白血病 急性淋巴细胞白血病 甲状腺癌
点突变
重排 扩增 ？ ？ 易位 重排
思考题
• • • • 癌基因、病毒癌基因、原癌基因 癌基因的活化方式 基因领域效应 肿瘤细胞中DNA甲基化的特点
劳斯（Rous,Francis Peyton）美国内科医生
病毒癌基因
• viral oncogene, v-onc
– 病毒基因组中存在诱发肿瘤的核酸片段
• 特点
– 病毒癌基因具有诱发细胞转化恶变的能力 – 从进化观点看，病毒癌基因来源于细胞癌基因， 故两者序列十分相似。 – 形成的机制：病毒感染细胞过程中从细胞癌基 因捕获而得的 DNA片段。
常见原癌基因的激活方式和人类肿瘤
原癌基因 abl bcl-2 bcl-3 c-erb B c-erb B2 lym-1 pml 恶性肿瘤 慢性粒细胞白血病 B细胞淋巴瘤 慢性淋巴细胞白血病 激活方式 易位 易位 易位 扩增 扩增 易位 易位
（3）基因易位
• 基因领域效应（gene territorial effect）
– 真核细胞中，当两个位于同一DNA链上的基因 之间的距离小于规定长度时，其中一个基因转 录受抑制。
• 易位后，消除了基因领域效应而增强了转 录活性，造成易位基因的转录性激活。 • 基因易位造成的另一种后果是产生融合基 因，导致异常融合蛋白的表达。
婴幼儿恶性胚胎肿瘤，发病率约为1/10000， 3/4的肿瘤发生在4岁前，90％在20岁内发生 可分为遗传型和非遗传型 Wilms瘤基因(WT)是一种抑癌基因，其基因产物为一种有锌指结构的蛋白质
Role of WT1 during kidney development Formation of the kidneys is induced by the reciprocal interaction of the metanephric mesenchyme and the invading ureteric bud (A). WT1 is upregulated once the mesenchyme begins to form epithelial condensates around the ureteric bud tips (B). In the absence of WT1 the mesenchyme becomes apoptotic and invasion of the ureteric bud does not occur, suggesting that WT1 acts as a survival factor for populations of embryonic kidney cells. During the later stages of renal development, WT1 may inhibit mesenchymal cell proliferation, thereby allowing the formation of S-shaped bodies (C), which will elongate and eventually connect to the branching collecting duct tree to give rise to the mature nephrons (D).
myc
L-myc N-myc K-ras H-ras
Burkitt淋巴瘤、肺癌、乳腺癌、子宫癌
肺癌 神经母细胞瘤、视网膜母细胞瘤 肠癌、肺癌、胰腺癌、卵巢癌、胆囊癌、甲状腺癌、黑色素瘤 膀胱癌、胃癌、鼻咽癌、宫颈癌、黑素瘤
易位
扩增 扩增 点突变 点突变
N-ras
ret K-sam sis src、fes tal-1 trk
（4）基因扩增
• 是指细胞原癌基因在细胞基因组内拷贝数 的增加及其表达水平的提高，由于基因的 剂量效应，使细胞无控制地生长，并向异 常的方向分化。 • 基因扩增是癌基因活化的主要方式之一 • 多拷贝的DNA以游离形式存在称之为双微 体（double minute,DMs），也可再次整合 入染色体形成均染区(homogeneously staining region,HSRs)，
1 Ph
chromosome
Visual Evidence of
1 Ph
chromosome
This micrograph uses fluorescence in situ hybridization (FISH) to reveal the ABL DNA (red) and the BCR DNA (green) in the interphase nuclei of the leukemic cells of a patient with CML. The red dot at left center reveals the location of ABL on the normal chromosome 9; the green dot (top center) shows BCR on the normal chromosome 22. The combined dots (red + green = yellow) at the lower right reveal the fused BCRABL gene on the Philadelphia chromosome. [Micrograph courtesy of Douglas C. Tkachuk.]
（6）癌基因缺失
• 肿瘤细胞中常发现有癌基因DNA片断的缺失，这 种既可以是单个碱基对，也可以是一个片断，甚 至为整个基因的丢失。 • 癌基因内小的缺失，在正常情况下为抑癌蛋白活 化的部分。 • 在多形性神经胶质瘤，EGFR基因扩增是常见的 晚期事件，但多数病例不仅有基因扩增，而且在 扩增的基因内也有缺失现象出现，缺失常发生在 2～7密码子，这样就产生了较短的EGFR蛋白， 进一步使该蛋白活化 。