医学遗传学11章肿瘤遗传

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肿瘤细胞多是非整倍性的改变。
如; 超二倍体、亚二倍体、假二倍体、
亚三倍体、超三倍体
亚四倍体、超四倍体 等。
肿瘤染色体数目畸变
实体瘤(良性)多在三倍体范围内变化。
肿瘤染色体数目增减并不是完全随机改变。
常见8、9、12、21增多和7、22、Y减少。 染色体非整倍体改变是肿瘤的主要标记之一。 肿瘤的恶性程度、发展速度、转移风险、复发率 与非整倍体细胞占的比例呈正相关。
白重链基因(IgH)附近。
免疫球蛋白基因功能活跃,有一非常强大的
启动子,致易位来的C-myc 转录活性明显提高,
产物增多,淋巴细胞恶变为Burkitt's淋巴瘤。
75%的Burkitt淋巴瘤14q+染色体
46,t(8;14)(q24;q32)
(2) 融合基因
9和22染色体之间
易位,组成一异常的
肿瘤细胞是积累了不同突变增殖失控的细胞群。
肿瘤有明显种族差异;不同种族好发肿瘤不同。
鼻咽癌发病率中国人:马来人:印度人13.3:3:0.4。
松果体瘤日本人发病率比其他民族高12倍。 肿瘤发生的种族差异不因民族混居或生活习惯、社 会环境改变而消失,说明遗传对肿瘤发生重要性。
恶性肿瘤(癌;Ca)一般都有遗传物质的突变。
abl
erb A erb B
Abelson鼠白血病病毒
鸡肉瘤病毒 猫肉瘤病毒 Harvey鼠肉瘤病毒 Kirsten鼠肉瘤病毒 鸟类成髓细胞血症病毒 鸟类骨髓细胞瘤病毒 猿猴肉瘤病毒 Rous肉瘤病毒
鼠 鸡
猫 鼠 鼠 鸡 鸡 猴 鸡
fes H-ras K-ras myb
myc sis src
原癌基因特点: ①广泛存在(800余种)基因组中。 ②基因的碱基序列高度保守, ③基因的作用经表达的产物体现。 ④调控正常细胞的生长、分化起重要
CML的特异标记染色体Ph1
Ph1染色体致病的分子机制
9q34的C-abl与22q11的bcr(酪氨酸激酶基因)易位后
在22上形成融合基因“abl/bcr ”,生产210kD多肽。
Igλ(含高活性启动子) bcr (酪氨酸激酶基因) c-cis
c-abl
9
原癌基因
22
c-cis
Igλ bcr c-abl
一、癌基因、原癌基因及其功能 能引发细胞癌变的DNA序列片段称癌基因。
首报Rous病毒(RNA病毒)基因组中。
长末端重 复 序列 LTR ψ 调节启 动转录
正常病毒基因
GAG POL ENV 病毒外 壳蛋白
癌基因
v-src 酪氨酸 激酶 LTR
病毒核 逆转录酶 心蛋白 和整合酶
鸡肉瘤病毒(RSV)基因组结构图
9
22
融合基因abl-bcr。
融合基因→210KD
异常蛋白致正常粒细胞
恶变→慢粒白血病。
原癌基因的激活机制
DNA
细胞增殖 精确调控 增殖平衡
原癌基因
异常激活 突变 易位 扩增
易位 (癌基因;启动子)
癌基因 细胞过度增殖
正常生长 分化凋亡
肿瘤
第三节 肿瘤抑制基因(抗、抑癌基因)
抑制细胞增殖和肿瘤形成的基因。
有的细胞则逐渐形成了增殖优势细胞群(干系)。 恶性肿瘤细胞群在选择和演变过程中,逐渐占据
主导地位(数量最多)的细胞(群)系称干系。
干系之外的细胞系称旁系。
干系细胞的染色体数称众数。
肿瘤在演变过程中,干系和旁系可相互转化。 有的肿瘤无明显干系,有的2或2个以上干系。
(二)肿瘤细胞的染色体畸变
1、肿瘤细胞染色体数目的畸变
基因重排→融合基因,产生异常的蛋白质 使细胞恶变→无限增殖。 (1) 启动子插入→原癌基因异常激活 (2) 基因融合→异常活性的杂合蛋白
(1)启动子的插入
易位致原癌基因内或附近插入强大启动子, 或原癌基因插入到强大启动子附近。
原癌基因被异常激活,高度表达致产物增多。
如:C-myc由8号染色体易位到14号免疫球蛋
空间构型改变,GTP→GDP过程失活,GTP始终维持
激活状态,不断传递分裂信号→细胞过度增殖。
据统计,15%~20%肿瘤患者有一个ras基因突变;
30%的肺腺癌、 50%的结肠癌、 90%的胰腺癌中有K-ras的突变。 急粒及骨髓异常增生综合征25%有N-ras突变。 多数甲状腺癌H-ras 、K-ras、N-ras 3种突变。 突变结果是ras具信号转导功能产物(Ras)增高。
CML核型(Ph1)
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
X Y
46,(9;22),t(9q34;22q11)
9
22
46,t(9;22)(9pter9q34::22q1122qter) (22pter22q11::9q349qter)
22 22q11
ph1
9q34
9/22
C-abl酪氨酸激酶基因
22q11 210kD蛋白
9q34
部分肿瘤常见的非随机特异性标记结构异常染色体
慢性髓细胞白血病 急性早幼粒细胞白血病 前列腺癌 视网膜母细胞瘤 t(9;22) t(15;7) del(10q-) del(13)(q14-)
恶性淋巴瘤(Burkitt)
软组织肉瘤 肾母细胞瘤(Wilms) 小细胞肺癌 肺腺癌 胃癌 卵巢乳头状腺癌
5、细胞凋亡调控因子
个体发育胚胎和正常组织,细胞增殖与死亡
(凋亡)受机体的精密调控,维持动态平衡。
凋亡是机体维持细胞平衡最重要的调节机制。
研究发现;不受凋亡调节的细胞易获得无限
增殖能力并形成肿瘤。
发现唯一与细胞凋亡有关的癌基因-C-bcl-2。
bcl-2异常高表达,B淋巴细胞凋亡程序破坏,
→B淋巴细胞瘤。
2、基因扩增
原癌基因的拷贝数增多(扩增),致产物增多。
如;肿瘤细胞C-myc基因可扩增数十-数百倍。 N-myc基因扩增导致神经细胞瘤。 原癌基因扩增→基因产物 过量表达。
胚胎神经组织的发生肿瘤
细胞内可见基因扩增后, 在分
裂期形成的均质染色区(HSR)
和双微体(DMs)。
3、染色体易位
染色体易位导致原癌基因的异常激活或
癌基因的命名原则
通用名:
病毒癌基因: V-onc;
细胞癌基因: C-onc 。
具体名:
病毒学名缩写,用3个斜体小写字母。
如;鸡Rous肉瘤病毒的癌基因;缩写src 。
其产物蛋白第一个字母用大写字母表示;
如;
src 基因的产物蛋白—Src 。
部分反转录病毒的癌基因
癌基因 野生型反转录病毒 来源动物
生长因子受体--成纤维肉瘤)。
3、信号转导因子(信号传递因子)类
基因产物多是蛋白质激酶(酪氨酸激酶、丝氨酸
/苏氨酸激酶),是级联信号转导通路的组成部分,
可把ATP的磷酸基转到其它氨基酸上(磷酸化作用),
引发系列信息转导通路(腺苷酸环化酶; ATP→cAMP)
改变,原癌基因→癌基因→细胞无限分裂。
与膜受体相关:src、abl、ros、yes、 fes、
t(8;14)(q24;q23)/ t(8;22)(q24;q11)
t(12;22)(q13;q12) del(11)(p13-14) del(3)(p14q23) del(6)(q23qter) del(7)(p15;q22)/t(1;3)(p11;q11) t(3;8)
染色体结构畸变易导致多种细胞癌变。
融合基因
杂合多肽酪氨酸激酶活性↑, 增强了C-abl基因转 录功能,致abl产物增多,血细胞分裂加快→癌变。
C-abl基因
9q 22q
1 2 3 4 5 1b 1a 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
断裂点 C-bcr基因
6 7 8 9 10 14 15 19 20
C-bcr原癌基因
融合基因
一、肿瘤细胞的克隆演进与染色体畸变 (一)肿瘤细胞的克隆演进
肿瘤多是具有染色体畸变的缺陷细胞。
有染色体畸变的缺陷细胞易演变成肿瘤。 由一个细胞分裂而来的细胞群称克隆。 同一肿瘤的恶性细胞群起源于一个突变细胞。
环境影响,细胞演化、变异成不同核型细胞系。
肿瘤细胞群是一个突变细胞克隆化发展的结果。
在肿瘤发展演变过程中,有的细胞被逐渐淘汰,
异常激活↑→产物增多↑→无限增殖。
2、生长因子受体类
生长因子与酪氨酸激酶受体结合,促细胞分裂。
一些癌基因产物即为类生长因子受体(酪氨酸激
酶活性)。
异常表达时,会自发激活酪氨酸激酶活性,不
断的给细胞传递分裂信号致靶细胞无限增殖。 原癌基因家族成员:
erbB、fms、kit、met、ert、ros、trk 。 如erbB; (鸟类溶血病毒癌基因,其产物类似
2、肿瘤染色体结构的畸变
在56种人类肿瘤中发现3152种染色体结构异常。
缺失、易位、倒位、重复、环状、双着丝粒 等。
不同类型的肿瘤细胞常有不同的染色体结构异常 称肿瘤标记性染色体。 标记染色体可分为特异性和非特异性两类。 经常出现在同一类肿瘤细胞内,对该肿瘤具有代 表性的标记染色体称特异性标记染色体。
三、原癌基因的激活机制 1、突变
原癌基因突变(置换、缺失、插入)→癌基因。
如;ras家族的不同成员均编码P21蛋白(信号
转导因子;G蛋白激酶,GTP→GDP)。
C-H-ras基因点突变→膀胱癌;
C-K-ras基因点突变→肺腺癌30%及结肠癌50%。
C-N-ras基因点突变→急粒25%等。
致癌的机理; 点突变致P21蛋白氨基酸类ຫໍສະໝຸດ Baidu改变,
病毒基因组中能致细胞癌变的核苷酸序列称
病毒癌基因(V-oncogene;V-onc)。 脊椎动物及人正常细胞内与V-onc相似的同源
DNA序列称原癌基因(proto-oncogne)。 原癌基因在胚胎发育阶段是细胞生长、繁殖、 发育、分化的必须基因。 发育成熟后原癌基因多处于无或低活性状态。 原癌基因被异常激活致细胞癌变时称细胞癌 基因(C-oncogne; C-onc )。
第十一章 肿瘤遗传学 学习要求 掌握:标记染色体、原癌基因、癌基因、抗癌基因
原癌基因的激活方式和机理。
熟悉:肿瘤发生的遗传因素。
细胞癌基因分类。
了解:肿瘤发生的二次突变学说。
肿瘤发生的单克隆起源假说。
多步骤遗传损伤学说。
概述
肿瘤遗传学-研究肿瘤发生与遗传的关系的学科。 肿瘤(tumor)泛指生长失控细胞群形成的赘生物。
ras 癌基因。
与胞质受体相关:有mos、raf 和pim 癌基因。
4、核内转录因子(核内癌基因)类
产物是核蛋白(DNA结合蛋白),促目的基因转录。
癌基因产物与目的基因结合,把细胞外信号转
换为调节基因表达转录的效应,称转录因子(AP)。 家族成员:erbA、ets、fos、jun、myc 等。 如;C-fos和C-jun合成转录因子-1 ,促进多种 目的基因表达,最终促进细胞分裂。 在造血系统,具转录因子功能的原癌基因常因 染色体易位被激活(ph1)→细胞癌变。
如;Bloom综合征(AR)患者染色体断裂、重排将
易患白血病;
Fanconi贫血(先天性全血细胞减少症, AR)染色
体自发断裂后可导致鳞状上皮瘤或白血病; 视网膜母细胞瘤-13q14-; 脑膜瘤------22q-或-22; 黑色素瘤-----+7/+22 等。
第二节 癌基因(oncogene;onc)
双着丝粒
双微体
无着丝 粒片段
肿瘤染色体的结构畸变
二、Ph1标记性染色体
(参P139)
1960年在慢性粒细胞白血病(CML)患者细胞
发现一个比22号还小的近端着丝粒染色体。
是22和9染色体间相互易位后,形成一条衍生
小染色体,称费城1号(Ph1) 。 两染色体的断裂点分别在9q34和22q11 。 (22Pter→cen→q11::9q34→qter) Ph1 是诊断 (CML)的特异性标记染色体。 约95%以上CML患者的染色体易位发生在9和22 之间,少数发生在22和其它染色体之间。
作用,是细胞必需基因。
⑤原癌基因→异常激活→癌基因
二、原癌基因的分类
1、生长因子类
(书141-142)
依基因产物的功能和生化特性分5类:
生长因子是细胞分泌的多肽,作为外源信号
促进靶细胞分裂。
生长因子不断分泌,靶细胞就不断分裂。
如;sis、int2、hst基因产物是类生长因子,
能与靶细胞生长因子受体结合,促细胞增殖。
抗癌基因丢失或突变,细胞癌变, 因此抗癌
基因也称隐性癌基因。如RB、P53等。 抗癌基因p53对myc和ras基因表达的影响
无 p53 时 有 p53 时
肿瘤的始动和发展涉及的遗传物质的改变主要
有染色体和基因两方面。
肿瘤细胞由永生性,分化差的细胞组成,一般
有良性、恶性之分。
恶性肿瘤几乎涉及所有类型的细胞、组织及器
官系统,约85%为癌,起源于上皮组织;2%为肉瘤,
来源于间叶组织;5%为淋巴瘤,来源于免疫
系统;3%为白血病,来源于骨髓造血细胞。
第一节 染色体畸变与肿瘤
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