分子生物学--癌症 PPT课件

What is the functions of
RB ?
2020/5/2
RB controlling cell cycle
2020/5/2
RB
控制细胞周期。 控制G1 S
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
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RB controlling cell cycle
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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
normal cells
cancerous cells
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4. 具有迁移性
The invasion of normal tissue by a
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growing tumor (in red)
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p53
• 53 kD protein • Single allele mutation: Li-
Fraumeni syndrome • 一种重要的肿瘤抑制因子
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The amino acid
residues most
frequently mutated in
p53 from human
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 raf
vav myc
myb fos 2020/5/2
非受体酪氨酸激酶
鲁斯氏肉瘤
MAPKKK，丝氨酸/苏 氨酸激酶
腮腺肿瘤
信号传导连接蛋白
白血病
转录因子 转录因子
Burkitt 淋巴瘤、肺癌、早幼 粒白血病
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。
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Somatic mutation generates a transformed cell by 2020/5/2 converting a proto-oncogene to an oncogene.
Cancer
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What’s the cancer?
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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。
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主要内容
• 癌细胞的主要特征 • 癌基因 • 抑癌基因
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一、癌细胞的主要特征
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（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传
导组分，如src、ras、 raf， • 转录因子，如myc、 fos、jun。
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原癌基因
sis erb-B
功能
生长因子
受体酪氨酸激酶， EGF受体
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tumors
What is the functions of
p53 ?
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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
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What is the
pathway ?
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一种转录因子
一种修复蛋白
5. 对生长因子需要量降低
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What is the molecular basis
for cancer biology ?
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• activating oncogenes and/or inactivating tumor suppressors.
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二、癌基因
（ oncogens）
accelerator
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（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。
结肠癌
转录因子
骨肉瘤
三、抑癌基因
（ Tumor-suppression genes）
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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。
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（一）抑癌基因的特点
RB
The first identified tumorsuppressor genes
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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
2020/5/2 1969年亨利.哈里斯和乔治.克莱因
• 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
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Example 1：
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• 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
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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。
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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.)
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④ 细胞从G1进入S
非磷酸化的RB 阻断细胞周期
神经母细胞瘤 GGT/Gly GCT/Ala AAA/Lys
肺 癌 GGT/Gly GCT/Ala CGA/Arg
图19- ras基因的点突变和肿瘤
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（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
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细胞
DNA损伤
P53
突变P53
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G1期停滞
无G1期停滞
细胞凋亡
修复
S期
复制受损DNA 变异
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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。
阻断细胞周期， 使其停留在G1期
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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： • （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。
an oncogene
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• 点突变 • LTR插入 • 基因重排 • 缺失 • 基因扩增
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（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，
• 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
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Example 2：
p53
Molecule of the year 1993
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• 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
抑癌基因是隐性的 !!
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（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)
百度文库
• 磷脂酶
– PTEN
• mRNA合成调控因子
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– VHL
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TSG研究的途径 细胞融合实验
• 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。
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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、
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
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effects of mutations
in oncogenes
原癌基因是显性的 !!
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Protooncogenes
become oncogenes,
how ?
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。
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（3）基因重排
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（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 。
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（5）基因扩增
• 基因拷贝数增加，导致基因表达水平提高。
• 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
2020/5/2
2020/5/2
(二)细胞癌基因（ cellular oncogene, c-onc ）或 原癌基因（proto-oncogene）
GAP （GTP酶激活蛋白）以及 SOS（鸟苷释放因 子）可调节Ras 蛋白活性。
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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。
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• ras终产物是P21，是一种G蛋白 • GAP能激活P21的GTPase活性，使P21-GTP
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（三）原癌基因激活的分子机制
1. Mutations in coding region 2. Mutations regulatory region 3. Chromosome rearrangement
causing both
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Activation of a proto-oncogene to
肺 癌 GGC/Gly GCC/Ala CTG/Leu
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
激 活 原 癌 基 因
负 责 膜 的 附 着
图 19-16R as蛋 白 的 结 构 。 (仿 B .L ew in:《 G E N E S》 Ⅵ ,1997,Fig.35.20)
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12 59
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c-Ha-ras 正常细胞 GGC/Gly GCC/Ala CAG/Glu
膀胱癌 GTC/Val GCC/Ala CAG/Glu
• 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
2020/5/2
effects of mutations in tumorsuppressor
genes
降解成P21-GDP。 • 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。
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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