肿瘤分子生物学

肿瘤分子生物学
肿瘤分子细胞生物学
肿瘤分子细胞生物学起源与演进、细胞分化与肿瘤、肿瘤生长的细胞生物学、肿瘤的侵袭与转移、血管生成与肿瘤、肿瘤的超微结构、肿瘤标记物、端粒和端粒酶与肿瘤、细胞凋亡与肿瘤、化学致癌因素及其致癌机制、物理性致癌因素及其致癌机制、病毒致癌因素及其致癌机制、免疫与肿瘤、激素与肿瘤、遗传与肿瘤、微卫星DNA与肿瘤、肿瘤基因及其调控机制、细胞周期与肿瘤、细胞信号转导与肿瘤和转基因动物技术及其在肿瘤研究中的应等www.ywnk120认为，细胞癌基因是人或动物细胞中固有的正常基因，参与调控细胞正常增殖、分化、凋亡及胚胎发育等重要的生物学功能，是维持细胞正常生命活动所必需的基因。

病毒癌基因来源于细胞癌基因，是经过拼接、截短和/或重排后形成的融合基因。

（三）原癌基因的激活
原癌基因在机体生长发育过程完成之后，多处于封闭状态或仅有低度表达。

当原癌基因的结构发生异常或表达失控时（原癌基因的激活），就会成为使细胞发生恶性转化能力的癌基因。

原癌基因可由以下几种方式被激活：1.点突变：RAS基因家族中经常发生点突变；2.基因扩增：MYC、ERBB基因家族在许多肿瘤中显示扩增；3.染色体重排：如85％的Buriktt淋巴瘤中发现有t（8；14）（q24；q32）易位，使c-myc的表达受到IgG重链启动子的调控而过量表达；而慢性髓性白血病（CML）中的t(9;22)(q34;q11)易位（费城染色体），使c-ABL和BCR融合，编码有较高的酪氨酸激酶活性的融合蛋白。

4.启动子插入，如病毒ALV插入到MYC的上游，其两端的LTR启动并增强了c-MYC的转录，从而诱导了淋巴瘤的产生。

一对细胞癌基因中只要有一个被激活，就可以以显性的方式发挥作用，使细胞趋于恶性转化。

此外，不同癌基因在癌变过程中具有协同作用。

（四）癌基因的分类和功能
根据癌基因在细胞内相应的正常同源－原癌基因蛋白产物的生物学功能和生化特性可将癌基因分为以下几类：
1．生长因子：生长因子可刺激细胞增殖，如SIS的产物为血小板生长因子(PDGF)?链，可促进间质细胞的有丝分裂；INT2的产物为成纤维细胞生长因子3（FGF3）；HST的产物为成纤维细胞生长因子2（FGF2）。

2．生长因子受体：生长因子受体与生长因子结合后形成蛋白质酪氨酸激酶，触发细胞的一系列反应。

如ERBB1的产物为表皮生长因子受体（EGFR）；FMS的产物为集落刺激因子受体（CSFR）；KIT的产物为干细胞生长因子受体。

3．信号转导分子：本类细胞癌基因可分为两个亚类，一类是膜结合型的，其产物为蛋白质酪氨酸激酶，细胞癌基因SRC、ABL、ROS 等均属此类。

另外一类是胞质型的，其产物为蛋白质丝氨酸/苏氨酸激酶，位于胞质中，细胞癌基因PIM、MOS、RAF等属于此类。

4．转录因子：定位于核内，可调节某些基因转录和DNA复制，促进细胞的增殖，如细胞癌基因MYC、JUN、FOS等的产物。

5．细胞周期相关蛋白：CyclinD、CyclinE、CDK4等。

6.细胞凋亡调节分子：Bcl-2。

七、抑癌基因
（一）抑癌基因及其生物学功能
抑癌基因泛指由于其存在和表达，使机体不能形成肿瘤的那一类基因，也可称作肿瘤抑制基因。

确定抑癌基因的三个必需条件：1）肿瘤相应的正常组织中此基因表达正常；2）肿瘤中此基因功能失活或结构改变，或表达缺陷；3）将此基因的野生型导入此基因异常的肿瘤细胞内，可部分或全部逆转恶性表型。

抑癌基因在控制细胞生长、增殖及分化过程中起着十分重要的负调节作用，并能潜在地抑制肿瘤生长。

点突变、缺失、启动子区CpG 岛甲基化等变异使其功能丧失可导致细胞恶性转化而发生肿瘤。

抑癌基因的变异通常是隐性的，只有两个等位基因的功能同时失活后才失去正常的抑癌功能。

（二）重要的抑癌基因
目前已知的重要的抑癌基因有p53、Rb、p16、BRCA1、BRCA2、APC、DCC、PTEN、VHL等。

其中，p53是细胞周期中的负调节因子，与细胞周期的调控、DNA修复、细胞分化、细胞凋亡等重要的生物学功能有关；Rb1是细胞周期的转录调节因子；INK4a编码的p16INK4a为CDK的抑制剂，而p19ARF与Mdm2结合，稳定p53；VHL调节蛋白水解；DCC、E-Cadherin为细胞粘附分子；APC参与?-catenin、Wnt信号通路的调节；MADR2、DPC4调节传导TGF??信号；PTEN为双特异性磷酸酶；BRCA1和BRCA2为转录调节因子，参
与DNA损伤修复；MSH2、MLH1、PMS1、PMS2、MSH6参与错配修复。

八、细胞周期与肿瘤
（一）细胞周期的调节机制
在细胞周期中起调节作用的重要蛋白包括：正向调节的细胞周期蛋白（Cyclins）和周期蛋白依赖性激酶（Cyclin-dependentkinases，CDKs）；负向调节的CDKs抑制蛋白（CDKinhibitor，CKI）。

CDKs 的活性表达和调控是细胞周期调控的核心机制，它们各自在细胞周期内特定的时间激活，磷酸化相应的底物，驱动细胞周期各时相的进程。

CDKs的时相性激活主要依赖于Cyclins的细胞周期时相性表达、积累和分解。

Cyclin与CDKs瞬时结合成活化的Cyclin-CDKs复合物，构成细胞周期的发动机。

义乌九三医院刘教授介绍，相应的CDK与Cyclins结合后，CDK的激活与否还受到CDK激活性蛋白激酶（CAK）、CDC25、CDK抑制剂（CKIs）、cyclin降解等多重复杂机制的严格调控，如CKIs可与Cyclin-CDK复合物结合并抑制其活性，使细胞周期停止或减缓。

人类细胞主要的CDKs有CDK1（Cdc2）、CDK2、CDK4、CDK6；主要的周期蛋白有cyclinB1、cyclinA、cyclinE、cyclinD1、D2和D3。

CKIs有两个主要的家族：一个是Cip/Kip家族，如p21Cip1、p27Kip1和p57Kip2，主要与CDK2的抑制有关。

另一个是INK4家族，包括p16INK4a、p15INK4b、p18INK4c、p19INK4d，它们主要与CDK4和CDK6的抑制密切相关。

（二）细胞周期的启动机制
细胞周期能否启动进行细胞增殖，主要的调控点在G1期，称为限制点（R点），它决定细胞是否通过G1期进入S期。

CyclinD-CDK4/6和CyclinE-CDK2驱动细胞周期通过R点，对G1/S时相转换有限速作用。

活化的CDK4/6和CDK2作用于pRb，使之磷酸化后释放转录因子E2F，启动DNA复制，细胞进入S期。

p15INK4b、p16INK4a、p18INK4c、p19INK4d、和p21Cip1可竞争结合CyclinD，p21Cip1和p27Kip1可竞争结合CyclinE，从而抑制CDK4和CDK2的活性，诱发G1/S期阻滞。

（三）细胞周期的监控机制
细胞中存在一套对细胞周期进行严密监视的监测机制，即细胞周期检测点机制，其功能是保证细胞复制的忠实性和基因组的完整性和稳定性。

检测点功能丧失或异常将导致遗传不稳定性，并增加细胞癌变的可能。

细胞周期内有两类检测点：时相次序检测点和DNA损伤检测点。

时相次序检测点可确保细胞周期时相的严格次序和不重复性。

在S 期检测点，CyclinE与CDK2结合，启动DNA复制。

CDK2和CyclinA 结合参与G2期的启动和进行。

G2/M检测点的核心是Cdc2（编码P34CDC2），激活后磷酸化在M期起关键作用的底物蛋白，使细胞进入M期。

CyclinB1在G2/M转换点与CDC2形成CyclinB1/Cdc2（即有丝分裂促进因子MPF）。

CyclinB1/Cdc2由CAK（Cdc2活化激酶，由CDK7和CyclinH组成）磷酸化激活。

P21CIP1可能抑制CyclinB1/Cdc2。

有丝分裂中期到后期转换过程中存在纺锤体装配检验点，以防止染色体分离过程中发生错误。

纺锤体装配检测点的成分包括Mad1-3，Bub1/BubR1和Bub3。

APC/C-Cdc20复合物控制姊妹染色体的分离及M期Cyclins的降解。

在DNA损伤的情况下，哺乳细胞可将细胞周期阻止于细胞周期的相应时相。

假如DNA损伤不能被修复，细胞将进入凋亡程序。

ARF-Mdm2-p53途径在DNA损伤诱导的G1期阻滞过程中起重要作用。

Cdc25途径在G2期监测点中起重要作用，DNA损伤使Cdc25失活，不能激活Cdc2，实现G2期阻滞。

（四）细胞周期与肿瘤
肿瘤细胞的最基本特征是细胞周期调控机制的破坏，导致细胞的失控性生长，因此肿瘤又被认为是细胞周期异常性疾病。

细胞增殖失控和遗传不稳定性是肿瘤细胞最明显的特征，反映其检测点机制和DNA修复系统存在功能性缺陷。

目前发现在人类肿瘤中，各细胞周期中的蛋白分子几乎都可出现不同程度的异常表达，它们或与癌基因和抑癌基因协同作用，或本身作为癌基因促进和维持转化。

G1期蛋白分子与细胞癌变的关系十分密切，例如CyclinD1的过度表达，常见于大多数肿瘤。

在不同的肿瘤细胞中，存在着不同的Cyclins和CDKs的过表达和基因的重排。

CKIs （p21Cip1）、Rb和p53的异常是对细胞周期驱动机制的更为常见、更为直接的破坏。

p16最常见的异常是突变和缺失。

（五）细胞凋亡与肿瘤
癌症发生的重要原因之一是细胞凋亡异常。

在恶性肿瘤的发病过程中，细胞凋亡异常的发生机制几乎涉及细胞凋亡信号途径的所有方面。

以选择性地诱导肿瘤细胞凋亡为目标的凋亡干预技术可能成为治疗恶性肿瘤的基本策略。

目前大多数化疗药物都是通过诱导细胞凋亡清除肿瘤细胞。

对细胞凋亡机制的深入研究可为抗癌药物的研发提供
新的靶点和思路。

许多细胞凋亡调节分子被用来作为抗肿瘤药物筛选及肿瘤基因治疗的的靶点。

获得FDA批准的Gleevec已成功用于治疗CML，是目前唯一能特异杀伤肿瘤细胞的小分子药物，其医药批发研发完全基于对细胞凋亡和信号转导的基础研究。

同时，在肿瘤细胞内导入凋亡活化基因或灭活凋亡抑制基因是肿瘤基因治疗的另一策略。

例如腺病毒介导的TRAIL基因转移，不但能介导肿瘤细胞的凋亡，而且产生旁观者效应，同时对正常成纤维细胞和肺上皮细胞不起作用，但可大量杀伤肝细胞。

而DR4和DR5的单克隆抗体不仅呈现抗肿瘤活性，而且对肝脏细胞没有毒性，相关临床研究正在进行中。