现代分子生物学-第九章

人类肺癌细胞系Hs242的转化基因与Ha-ras高 度相似，在这个基因中导致转化活性的遗传损 伤是第二个外显子中引起p21蛋白第61位谷氨 酰胺被亮氨酸所替代的一个点突变，进而引起 蛋白质构象的改变，使细胞获得转化活性。
第九章 疾病与人类健康 9. 1 肿瘤与癌症
癌（cancer）是一群不受生长调控而繁殖的细 胞，也称恶性肿瘤。与此相对应的良性肿瘤是 一群仅局限在自己的正常位置，且不侵染周围 其它组织和器官的细胞。因此，绝大多数癌是 由肿瘤细胞经过一系列突变转化而来的 。
经典单基因病。至今已发现6，000余种，主要 病因是某个基因位点上产生了缺陷等位基因。
该蛋白是514个氨基酸的磷酸化蛋白，其C端 250个氨基酸是活性区域，负责将磷酸基团移 到酪氨酸残基上，可使多个靶蛋白发生磷酸化 而影响其功能，加速细胞癌变的过程。
图9-5 劳斯氏肉瘤病毒基因结构及c-Src原癌基因的转变
V-onc基因的起源
研究发现，反转录病毒基因组中所带有的 onc基因并非来自病毒本身，而是这些病毒 在感染动物或人体之后获得的细胞原癌基因。
多基因病。涉及多个基因及调控这些基因表达 的环境因子之间的相互作用。大多数人类疾病， 特别是危害较大的高血压、糖尿病、骨质疏松、 精神及神经病等，都属于这一范畴。
获得性（acquired）基因病。主要是由病原微 生物感染引起的传染病，虽然不符合经典的 “世代遗传”方式，但基本上是病原微生物基 因组与人类基因组相互作用的结果，都涉及基
根据反转录病毒转化细胞的能力，可分为： 1、急性转化型 1）感染动物后，很短时间（几天或几周）
就出现实体瘤或白血病。 2）所带的癌基因一般位于病毒基因组内部，
也可位于基因组的3‘端，但不会插入结构 基因内部。 3）具有体外转化细胞的能力。
2、非急性转化型。感染寄主后，需要较长 时间（几个月，几年或数十年)才会致癌。
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图9-2 反转录病毒颗粒示意图
DNA病毒包括乙型肝炎病毒、SV40和多瘤病 毒、乳头瘤病毒、腺病毒、疱疹病毒和痘病毒。
RNA病毒主要是反转录病毒。反转录病毒致癌 基因（retrovirus onc）可能是研究最多的病毒 基因，它们能使靶细胞发生恶性转化。
反转录病毒的复制是由其自身基因组上pol基 因编码的反转录酶指导完成的。当该病毒感染 细胞时，pol基因就被宿主的RNA聚合酶II转录， 产生pol mRNA，并在宿主核糖体上合成包括 反转录酶、整合酶等多个病毒复制和整合所需 要的酶类。
图9-7 黄曲霉素（aflatoxin）导致细胞发生癌变的分子机制
根据原癌基因产物在细胞中的位置，分为3类：
1、与膜结合的蛋白，主要有erbB、neu、 fms、mas和Src基因产物；
2、可溶性蛋白，包括mos、sis和fps基因产 物；
3、核蛋白，包括myc、ets、jun和myb等。
根据这些蛋白的功能，它们又常被分为6大类， 即蛋白激酶类、生长因子类、生长因子受体 类，GTP结合蛋白类、核蛋白类和功能未知 类（表9-2）。
9. 1. 3 原癌基因的表达调控
原癌基因在正常细胞中通常以单拷贝形式存在， 只有低水平的表达或根本不表达。在很多情况 下，原癌基因的结构发生了点突变或插入、重 排、缺失及扩增等，改变其转录活性。
图9-8 细胞中原癌基因转变为癌基因的主要途径
1.点突变
研究发现，ras基因编码了一个分子量为 2.1×104癌蛋白（p21），从人类膀胱癌细胞 系T24 DNA中克隆的Ha-ras基因能够诱发 NlH/3T3细胞转化，而从正常细胞DNA中克 隆的该原癌基因没有这种功能。
培养时间（天）
图9-6 上表皮癌的发生过程示意图
9. 1. 2 原癌基因（细胞转化基因）产物及分类
除病毒感染诱发细胞癌变外，许多非病毒因子 （如放射性物质、化学试剂亚硝酸、烷化剂等） 也能诱导细胞转化。
这些因子没有把致癌基因或其他致癌的遗传信 息带入细胞，而通过某种激活机制改变了细胞 内原有的遗传信息，使细胞发生恶性转化。研 究证明，致癌因子导致基因突变 。
图9-3 反转录病毒基因结构示意图
该反转录酶再以病毒RNA为模板，转录出与 病毒RNA序列互补的单链DNA分子，并以此 为模板，利用宿主DNA聚合酶指导合成第二 条DNA链，以双链DNA形式整合到宿主细胞 基因组中。
图9-4 反转录病毒插
入引起c-myc基因活化
的几种可能途径 。
最早研究的致癌基因可能是劳斯氏（Rous）肉 瘤病毒中的V-Src基因，编码被称为p60Src的蛋 白质。
因结构与表达模式的改变。
癌基因（oncogene）：促进细胞增生，这类 基因往往常发生功能 突变。
抑癌细胞（tumor suppressor gene, TSGs）: 抑制细胞生长。抑癌 基因的活性下降（功 能缺失突变）是引起 癌变的另一个原因。
9. 1. 1 反转录病毒致癌基因
Rous在1910年发现带有单链RNA肉瘤病毒 （一种反转录病毒）的鸡肉瘤无细胞滤液能 在鸡体内诱发新的肉瘤。
该反转录酶再以病毒RNA为模板，转录出单链 DNA分子，利用宿主DNA聚合酶指导合成第 二条DNA链，以双链DNA形式整合到宿主细 胞基因组中。
被整合的反转录病毒DNA分子称为原病毒 （provirus），它能指导病毒mRNA的合成， 并利用宿主细胞中的蛋白质合成机器，翻译生 成病毒外壳蛋白等，最后组装成病毒颗粒。
研究发现，反转录病毒基因组中所带有的onc 基因并非来自病毒本身，而是这些病毒在感染 动物或人体之后获得的细胞原癌基因 。
在肿瘤细胞中，“生长控制点”不起作用，所 以瘤细胞一直处于细胞周期循环之中 。
癌细胞 +血清生长因子
癌细胞 -血清生长因子
细 正常细胞 胞 -血清生长因子 数 量
正常细胞 +血清生长因子
动物或人原癌基因经病毒修饰和改造后，成 为病毒基因组的一部分并具有了致癌性，其 作用的靶分子也往往发生改变。
癌基因（oncogene）可分为两大类：
一类是病毒癌基因（viral oncogene，V-onc）， 编码病毒癌基因的主要有DNA病毒和RNA病毒。
第二类是细胞转化基因（C-onc），它们能使正 常细胞转化为肿瘤细胞，这类基因与病毒癌基 因有显著的序列相似性。