第10讲基因与癌症

• 接着又分离到一个30Kb的cDNA片段，用此 片段可检测到13q14带70Kb区域的基因。 • 同年眼科专家Dryja发现Rb失活时可以致瘤， 杂合子（Rb+/Rb-）易被诱变而失活； • 他还发现经眼球摘除手术能存活下来的患 儿长大后易患成骨肉瘤，乳腺癌和小细胞 肺癌。 • 1986年Friend将13q14位点的Rb经cDNA克 隆制成各种探针，检查很多例骨肉瘤和组 织肉瘤患者发现约50%的患者Rb基因纯合 缺失。
正常细胞与癌细胞比较
体外细胞培养
原代培养细胞（血清依赖,接触
极限(大部分细胞 死亡，少数存活) 确立细胞系 (永生化) 转化(失去血清依
赖、接触抑制；形 态改变、聚集，长 成病灶)
抑制 ,有限寿命）
生 长 转 化 过 程
转移癌细胞转移
到别的组织，产 生新的克隆
癌细胞
• 确立细胞系:
• （1）贴壁依赖性（Anchorage dependence）细 胞附着在固体基质或薄膜的表面。 • （2）血清（或生长因子）依赖性（serum or growth facto dependence）： • （3）密度制约抑制 （Density-dependent inhibition）： • (4） 细胞骨架的形成 （cytoskeletal organization）。细胞是扁平 的，而且延着附着基质的表面沿伸。
RB E2F P
Phosphorylation of
Fig . 19- p21 and p27 inhebit assembly and activity of cdk4,6-cyclin D and cdk2-cyclinE by CAK. They also inhibit cycle progression independent of RB activity. P16 inhibits both assembly and activity of cdk4,6-cyclin D.
1） 2） 3） 4） 5） 6） 7） 8）
无限繁殖 接触抑制现象丧失 癌细胞间粘着性减弱 易被凝集素凝集 粘壁性下降 细胞骨架结构紊乱 产生新的膜抗原 对生长因子需要量降低
(1)无限生长（Immortalization），此和生长 控制发生改变有关。 (2)转化（transformation），失去了生长的 正常抑制，例如不受生长因子的支配。 (3)转移（metastasis）
2 . 癌症的发生பைடு நூலகம்因
外因：物理致癌因子（ 高能辐射）
化学致癌因子（ 环状化合物，亚硝酸等） 生物致癌因子（肿瘤病毒,黄曲霉素） 内因： 蛋白质功能水平上的病毒活性， 重要的生长调节基因的突变，如激素 控制细胞生长的机制被破坏。
第二节 癌基因和抗癌基因
• 癌基因（oncogene） • 转化基因（transforming gene） • 细胞癌基因（cellular orcogene,c-onc）， 未活化的c-onc称为原癌基因（protooncogene） • 病毒基因组中癌基因的同源序列称为病 毒癌基因（virus oncogene,v-onc）。
在细胞周期中Rb磷酸 化受到调控 G0/G1 去磷酸化， G1末至G2末被细胞周 期蛋白CDK复合物磷 酸化。
非磷酸化的Rb可 结合转录因子E2F及 许多肿瘤抗原。
肿瘤抗原(SV40T,Ad E1A)和Rb结合
RB
位于13q14，编 码视网膜母细胞瘤 蛋白 Rb，能结合肿 瘤抗原,（SV40 T抗 原）调控细胞周期， 抑制细胞增殖，最 早在视网膜母细胞 瘤的研究中被发现。
一.癌基因
• 癌基因是有潜在的促发肿瘤
发生活性的基因，最早在肿
瘤病毒中发现。到目前为止，
发现的癌基因己有100多个。 • 1911年P.Rous发现了Rous肉瘤病毒,（Rous sarcoma virus）。 • 1969年美国的Huebner,R.I.和Todaro,G.I提出了癌基 因假说。
P53
p53蛋白是一种肿瘤抑制 物，一半以上的癌变都与P53的 缺失或突变有关。 p53蛋白是四 聚体， 突变具有显性失活的效应
• p53的功能: （1）一种可能是野生型p53与细胞中某些T抗 原的类似物结合，抑制了它们的活性; （2）p53也是一种DNA结合蛋白，它能识别长 10bp两侧对称的模体，并激活含多拷贝这 种基序的启动子的转录。 (3)在有的座位上它可能阻遏其靶基因。 (4) p53通过调节基因的表达来控制细胞周 期，缺乏这种调节就会导致细胞无限制生 长。 (5) p53突变具有显性失活的效应。
辐射
晚期： 引发细胞凋亡。
p53蛋白与 抑制有关 的各功能 区的活性
第三节 癌基因产物的结构，功 能和细胞癌变。
• 一 . src基因 • src的产物p60src具有TPK（酪氨酸蛋白激酶） 活性，与细胞的增殖和转化有关。Src蛋白有 四个结构域： （1）N端十四烷基化位点是和膜结合的位点 （2）SH2（src homology region-2）结构域。 (3) 416位Tyrh和自身磷酸化有关。 (4) 而527位Tyr的磷酸化位点。
几种和G0/G1或G1/S期控制有关的蛋白是肿瘤抑制物
p16 , p21 , p27可结合cyclin-CDK复合物使其失活
P cdk4,6 cdk4,6 cyclin D cyclin D Assembly RB cdk 2 c cylinE cdk 2 cylinE p21,p27 p16 CAK P cdk 2 cylinE p21,p27 p21,p27 cdk4,6 P cyclin D p16 P
• 1970 年 H.Temi 和 Dulbecco 发 现 致 癌 的 RNA病毒中存反转录酶，提出了原病毒 假设，认为RNA病毒通过反向转录和正 向转录以及与宿主细胞DNA发生交换或 重组，能形成癌基因。 • 1976年H.Evarmus和J.M.Bishop发现鸟类 肉瘤病毒中含有致癌基因。被命名为病 毒癌基因(Virus oncogene V-onc). • 80年代初通过很多实验证实了癌基因的 存在。
P53等位基因的缺失或突变 都可使细胞生长不受限制
野生型限制细胞 生长
缺乏p53细胞生长 不受控制
突变亚基因阻碍 四聚体功能，细 胞生长不受限制
DNA的损伤激活 p53,在细胞周期不同阶 段引起不同结果： 早期： 通过诱导p21
对CDK-cyclin 激酶的抑制， 激活限制点，阻止细胞周 期前进直到损伤修复。
• 1987年Stanbridge等分离了人类13号染色 体，将它注入培养的成骨肉瘤细胞中， 结果导致了癌细胞逆转， • 同年李文华把Rb转化到培养的癌细胞中 使其逆转。 • 更进一步证明了Rb的抑癌作用。他克隆 了Rb全长的cDNA，发现其产物是一种长 928氨基酸，分子量为105Kda的蛋白质。
在下游插入的 ALV其增强子激 活c-myc的启动子
RNA肿瘤病毒在反转录酶的催化下，复制和整合 到核基因组中
肿瘤病毒基因结构
癌基因起源于动物。
• (1)各种动物的c-onc其数目和位置比较固定， 而反转录病毒中的v-onc数目和位置是不固 定的。 • (2)线虫（C.elegans）和果蝇等动物并不被反 转病毒所感染，但这些动物的基因组中也 具有与高等动物癌基因同源的基因； • (3) c-onc中发现有内含子，而反转录病毒的癌 基因（v-onc）则无内含子。 • (4)动物的c-one可为反转病录病毒所转导。
与RNA 病毒不同，DNA 病毒癌蛋白在细胞中没有对 应物。 它通过合成病毒癌蛋 白，作用并抑制宿主TSG蛋 白而引起细胞转化。 许多新的肿瘤抑制基因 是在病毒癌蛋白与TSG蛋白 相互作用的研究中被发现的。
RNA反转录病毒
• RNA反转录肿瘤病毒分为急性和漫性两种。 • 慢性肿瘤病毒是野生型反转录病毒，不 带有癌基因。 • 急性肿瘤病毒是缺陷型反转录病毒，在 其基因组中带有来源于动物的癌基因(v0nc)。需助病毒的存在才能复制与表达。 • V-onc的功能和突变的原癌基因相似。 • 漫性肿瘤病毒是依赖LTR中的强启动子作 用细胞癌基因，诱发癌变。
DNA肿瘤病毒
• 转化病毒多为ssDNA病毒，癌基因是编码病 毒本身所需的蛋白， 如:SV40的T抗原; 人乳头瘤病毒 (human papillomavirus ，HPV) 的E6E7; 腺病毒的E1A，E1B • 转化病毒带有癌基因其产物可使肿瘤抑制物 失活。即减弱抗癌基因的功能
一些DNA病毒 感染宿主细胞后不发 生裂解， 而是潜伏 在细胞中，并整合到 宿主基因组中，表达 病毒癌蛋白， 引起 宿主细胞转化。如： 多瘤病毒家族 （SV40)，人乳头瘤 病毒家族，腺病毒家 族。
癌基因被慢性肿瘤病毒激活
与急性转化反转录病毒直接转导一 高活性病毒癌基因到宿主基因组中不同， 慢性RNA肿瘤病毒通过整合到正常原癌 基因附近， 使其被病毒中长末端重复序 列所激活。 感染较长时间后病毒才启动肿瘤发 生。 延长的时间反映了反转录病毒的多 轮复制和整合， 直到在某一位置激活附 近的原癌基因 。
增加转录
•
病毒转染使正常原癌基因受病毒强启动 子调节，如c-moc, 或被整合在附近的反转录病 毒反式激活, 如 c-myc, c-myb , c-ref.
插入c-myc 基因不同位 置的 鸟类白血病病毒 (avian leukosis, ALV)通 过通读来打开编码的外 显子 病毒增强子偶尔 作为启动子，录转 编码区
生长因子
分泌蛋白
癌 基 因 的 类 型
生长因子受体
各种受体激酶，受体
G-蛋白/ 信号传导
GTP结合蛋白
胞内Tyr激酶
膜结合蛋白，胞液蛋白
Ser/Thr激酶
胞液蛋白
信号分子
调节物
转录因子
Leu拉链蛋白，转录 因子，甲状腺激素受体
二．原癌基因
• 1、原癌基因产物及其分类 • 原癌基因指存在于细胞基因组中的在一 定条件下可以被激活改变了细胞原有的 遗传信息，使细胞发生了恶心转化的基 因。 • 根据原癌基因产物在细胞的位置分为 第一类是与膜结合的的蛋白，如 erbB,neu,fins,mas ,src基因产物。
第十讲 基因与癌
产物活性改变 结构改变 产物失活 调控区的突变 癌基因 产物数量 染色体重排 的改变 扩增 均染区 易位－改变了调控 插入－插入致癌病毒，引入强启动子 缺失－缺失抗癌基因和负调控序列 双微体
第一节 肿瘤细胞的特点
1. 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。癌细胞与正常细胞相比呈 现以下特征:
• (1)p53是一种DNA结合蛋白(转录因子)，可识 别10bp的回文模体，其第120-290位氨基酸的 区域负责这种与特定靶顺序的结合。 • (2)可激活含多拷贝模体启动子转录。p53还可 以阻遏某些不含有以上模体的基因，其机制不 明。 • (3) p53也 能和损 伤的 DNA结合 （第 310-390 位），此C-端的功能区可以识别单链DNA区。 • (4) p53是四聚体，其突变体具有的显性失活调 控的作用。
• 第二类是可溶性蛋白，包括mos,sis,fps 基因产物。 第三类是核蛋白，如myc,ets,jun,myb等基因 的产物。
•
2，原癌基因的表达调控
• • • • •
点突变 LTR插入 基因重排 缺失 基因扩增
3、基因互作与癌基因表达
染色体构象对原癌基因表达的影响 原癌基因终产物对基因表达的影响 抑癌基因产物对对原癌基因表达的影响 外源信号对原癌基因表达的影响
• Kundson早在1971年提出著名的 “ 二次突 变假设（two mutation hypothsis）”。 • 后来遗传学家发现家族性患儿的体细胞中13 号染色体存在缺失（13q14），表明该区域可 能存在与视网膜母细胞瘤发生有关的基因Rb。 • Sparkes(1980)将Rb基因定位于13q14。 • Benedict（1983）提出位于13q14的Rb的一对 等位基因均失活才会产生该肿瘤。表明Rb是 以隐性方式起作用。 • Stephe等（1986）开始构建了人的13号染色 体的λ噬菌体文库，其中1.5Kb的DNA片段和 Rb有关。