《分子診斷第4章》PPT課件

第四章腫瘤相關(guān)基因,江蘇大學(xué)錢暉,腫瘤的發(fā)生是細胞生長和細胞分化紊亂所致的細胞無節(jié)制增殖的結(jié)果。,原癌基因細胞正增殖信號抑癌基因細胞負增殖信號轉(zhuǎn)移相關(guān)基因腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移,第四章腫瘤相關(guān)基因,一類能使敏感宿主產(chǎn)生腫瘤或使體外培養(yǎng)細胞轉(zhuǎn)化成癌細胞的動物病毒，分為DNA腫瘤病毒和RNA腫瘤病毒（逆轉(zhuǎn)錄病毒）。,1966年獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎發(fā)現(xiàn)了勞斯肉瘤病毒（RSV）,PeytonRous,HowardMartinTemin從勞斯肉瘤病毒（RSV）中發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶1975年獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎,發(fā)現(xiàn)細胞癌基因創(chuàng)立腫瘤發(fā)生的癌基因理論1989年獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎,J.MichaelBishop,第四章腫瘤相關(guān)基因,第一節(jié)癌基因,第二節(jié)抑癌基因,第三節(jié)腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)基因,第四節(jié)腫瘤發(fā)生中的基因變化,第五節(jié)腫瘤相關(guān)基因的檢測及評價,第一節(jié)癌基因,癌基因（oncogene,onc）病毒癌基因（virusoncogene，v-onc）細胞癌基因（cellularoncogene，c-onc）,第一節(jié)癌基因,病毒癌基因（virusoncogene，v-onc）,病毒基因組中特殊的核苷酸序列，是一類存在于病毒中，能使敏感宿主產(chǎn)生腫瘤或使體外培養(yǎng)細胞轉(zhuǎn)化的基因。,第一節(jié)癌基因,細胞癌基因（cellularoncogene，c-onc）,存在于正常細胞基因組中的癌基因，在正常情況下處于靜止或低表達狀態(tài)，對維持細胞正常功能具有重要作用；但在異常表達時，其產(chǎn)物可使細胞無限分裂。,第一節(jié)癌基因,第一節(jié)癌基因,二、細胞癌基因,三、原癌基因的激活機制,一、病毒癌基因,一、病毒癌基因,RNA病毒的癌基因絕大多數(shù)能使分裂信號旁路發(fā)生改變，通過破壞正生長調(diào)節(jié)而起作用。DNA病毒的癌基因主要通過與抑癌基因相互作用而破壞細胞的負生長調(diào)節(jié)。,一、病毒癌基因,二、細胞癌基因,正常細胞中一類編碼關(guān)鍵性調(diào)控蛋白的基因，在細胞正常的生長、發(fā)育、分化過程中具重要生理功能以非激活形式存在，不會自發(fā)誘導(dǎo)腫瘤當(dāng)其被異常激活時，可使正常細胞發(fā)生轉(zhuǎn)化而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生,二、細胞癌基因,細胞癌基因又稱原癌基因,正常情況下細胞癌基因并不致瘤病毒癌基因來源于細胞癌基因,二、細胞癌基因,細胞癌基因的特點：,生物界普遍存在進化上高度保守單拷貝基因，均為結(jié)構(gòu)基因異常時可導(dǎo)致細胞惡性增生,二、細胞癌基因,細胞癌基因的分類及表達產(chǎn)物,二、細胞癌基因,二、細胞癌基因,癌基因產(chǎn)物的細胞定位,二、細胞癌基因,1.sis家族,2.erb家族,3.src家族,4.ras家族,5.myc家族,二、細胞癌基因,1.sis家族人的c-sis定位于第22號染色體，與血小板衍生生長因子(PDGF)基因有很高的同源性（達87%）編碼產(chǎn)物P28是含241個氨基酸殘基的PDGF-鏈，能與PDGF受體結(jié)合,二、細胞癌基因,2.erb家族c-erb-B編碼表皮生長因子(EGF)受體c-fms編碼集落刺激因子受體c-bit編碼PDGF受體,二、細胞癌基因,3.src家族編碼蛋白激酶類產(chǎn)物c-src是第一個被發(fā)現(xiàn)的細胞癌基因人的c-src定位于第20號染色體具酪氨酸蛋白激酶(TPK)活性mos、raf等基因編碼產(chǎn)物為胞漿絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,二、細胞癌基因,4.ras家族主要包括H-ras、K-ras和N-ras，編碼的氨基酸順序之間有85%的同源性。,編碼產(chǎn)物為P21的Ras蛋白，大多位于細胞膜的內(nèi)側(cè)面，屬低分子量G蛋白，是MAPK途徑中的重要成員細胞外信號通過受體結(jié)合G蛋白，作用于不同的靶蛋白，參與細胞增殖信號的細胞內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程,二、細胞癌基因,二、細胞癌基因,5.myc家族(人c-myc基因)定位于8q24，由3個外顯子組成，第一外顯子不編碼產(chǎn)物位于核內(nèi)的Myc蛋白，屬DNA結(jié)合蛋白類編碼核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子，通過與某些特定DNA相結(jié)合，影響DNA復(fù)制的啟動過程或?qū)D(zhuǎn)錄進行調(diào)控，調(diào)節(jié)細胞生長、增殖和分化,三、原癌基因的激活機制,激活的機制：病毒誘導(dǎo)的活化，如病毒基因組內(nèi)一個強大啟動子插入到細胞癌基因的附近或內(nèi)部，使原癌基因激活非病毒誘導(dǎo)的活化，如原癌基因突變、擴增和染色體重排等,三、原癌基因的激活機制,（二）原癌基因獲得外源啟動子而激活,（三）原癌基因甲基化程度降低,（四）原癌基因的擴增,（五）染色體易位或基因重排,（一）原癌基因點突變,（六）基因偶聯(lián),三、原癌基因的激活機制,核苷酸突變導(dǎo)致編碼產(chǎn)物P21蛋白中氨基酸被置換，表達異常產(chǎn)物。P21蛋白自身的GTPase活性明顯下降，在傳遞生長信號時，難以催化GTP快速水解，從而不能適時從活化狀態(tài)改變?yōu)榉腔罨癄顟B(tài)，導(dǎo)致與GTP持續(xù)結(jié)合，促進細胞增殖。,（一）原癌基因點突變,三、原癌基因的激活機制,三、原癌基因的激活機制,（二）原癌基因獲得外源啟動子而激活原癌基因的上游插入外源性啟動子或增強子，可激活原癌基因，使其表達產(chǎn)物增多。,例：ALV感染細胞后誘發(fā)雞B細胞淋巴瘤ALV本身不含病毒癌基因，其病毒兩端的長末端重復(fù)序列可作為啟動子啟動c-myc的轉(zhuǎn)錄。該啟動子使c-myc基因持續(xù)轉(zhuǎn)錄，比正常表達增高幾十甚至上百倍。,三、原癌基因的激活機制,三、原癌基因的激活機制,（三）原癌基因甲基化程度降低DNA分子中的甲基化對阻抑基因的轉(zhuǎn)錄具有重要作用。例：在結(jié)腸腺癌和小細胞肺癌的細胞中ras基因的DNA甲基化水平比其鄰近的正常細胞明顯偏低，提示某些原癌基因是由于甲基化程度降低而激活。,三、原癌基因的激活機制,（四）原癌基因的擴增原癌基因擴增使基因拷貝數(shù)增加，產(chǎn)物過量表達。例：人視網(wǎng)膜母細胞瘤中N-myc擴增了10200倍，相應(yīng)的mRNA和蛋白質(zhì)產(chǎn)物大量增加。腫瘤細胞中的雙微體和染色體上的均染區(qū)就是原癌基因DNA片段擴增的表現(xiàn)。,三、原癌基因的激活機制,（五）染色體易位或基因重排染色體易位往往導(dǎo)致基因重排，可導(dǎo)致原癌基因序列缺失或表達異常蛋白。,1表達融合蛋白慢性粒細胞性白血病:bcr-abl融合基因2異常異位表達Burkitt淋巴瘤:定位于8號染色體的myc基因與14號染色體的免疫球蛋白重鏈基因融合而激活，啟動c-myc轉(zhuǎn)錄，使c-myc基因表達增強。,三、原癌基因的激活機制,三、原癌基因的激活機制,三、原癌基因的激活機制,（六）基因偶聯(lián)ras或myc轉(zhuǎn)染細胞，可使細胞增殖，但不能轉(zhuǎn)化成癌細胞ras和myc同時轉(zhuǎn)染細胞，能使細胞轉(zhuǎn)化成癌細胞提示至少需要2種或以上的原癌基因在不同通路上發(fā)揮協(xié)同作用,第二節(jié)抑癌基因,第二節(jié)抑癌基因,腫瘤抑制基因(tumor-suppressinggene)存在于正常細胞內(nèi)的一類可抑制細胞過度生長與增殖的基因，從而有潛在抑癌作用。當(dāng)這類基因發(fā)生突變、缺失或失活時，可引起細胞惡性轉(zhuǎn)化而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。,抑癌基因的功能:,誘導(dǎo)終末分化維持基因穩(wěn)定觸發(fā)衰老，誘導(dǎo)細胞程序性死亡抑制蛋白酶活性或改變DNA甲基化酶活性調(diào)節(jié)血管形成促進細胞間聯(lián)系,第二節(jié)抑癌基因,在腫瘤的相應(yīng)正常組織中必須有正常的表達在惡性腫瘤中相應(yīng)基因應(yīng)有所改變，包括點突變、片段缺失或表達缺陷導(dǎo)入該基因缺陷的惡性腫瘤細胞中可部分或全部抑制惡性表型,第二節(jié)抑癌基因,抑癌基因的生物特性：,第二節(jié)抑癌基因,一、抑癌基因與腫瘤,二、抑癌基因失活機制,一、抑癌基因與腫瘤,第二節(jié)抑癌基因,二、抑癌基因失活機制,抑癌基因突變?nèi)旧w丟失同源性重組基因重排,第二節(jié)抑癌基因,（一）視網(wǎng)膜母細胞瘤基因（Rb基因）,第一個分離到的抑癌基因人Rb基因定位于13號染色體，編碼P105蛋白，定位于核內(nèi)。具有結(jié)合DNA的活性，有序調(diào)控細胞分裂周期，控制細胞的生長Rb蛋白有磷酸化和非磷酸化兩種形式，活性型為非磷酸化形式,第二節(jié)抑癌基因,抑癌基因隱性癌基因,只有一個等位基因發(fā)生突變時，未突變的另一個等位抑癌基因仍能產(chǎn)生足夠量的野生型蛋白質(zhì)產(chǎn)物，故通常不會引起致癌效應(yīng)只有兩個等位基因都發(fā)生突變才能引發(fā)抑癌基因的失活，失去對細胞增殖的監(jiān)控作用，引起致癌效應(yīng),第二節(jié)抑癌基因,(二)抑癌基因p53基因,幾乎所有人類腫瘤中都存在p53基因的突變?nèi)祟恜53基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為P53核蛋白，屬反式作用因子，在體內(nèi)以四聚體形式存在，活性受磷酸化/非磷酸化的調(diào)節(jié),第二節(jié)抑癌基因,P53蛋白主要功能：抑制細胞增殖，可阻斷細胞進入S期促進DNA損傷的修復(fù)誘導(dǎo)細胞凋亡,第二節(jié)抑癌基因,顯性陰性(dominantnegative),一個p53等位基因發(fā)生突變時，突變的P53蛋白可與野生型蛋白結(jié)合，使其不能結(jié)合DNA而失活。,顯性致癌（dominantcarcinogenesis）,突變后的p53基因具有癌基因的作用，能協(xié)助ras基因致癌。,第二節(jié)抑癌基因,（三）其它抑癌基因,WT1(11p13):腎母細胞瘤易感基因，編碼鋅指蛋白DCC(18q21):編碼與細胞粘附作用有關(guān)的表面蛋白分子APC(5q21):突變后與直腸癌的發(fā)生相關(guān),第二節(jié)抑癌基因,BRCA1和BRCA2乳腺癌易感基因，產(chǎn)物含鋅指結(jié)構(gòu)，以轉(zhuǎn)錄因子形式起作用，與遺傳性高發(fā)乳腺癌和卵巢癌的發(fā)生緊密相關(guān)NF-1（17q11.2）編碼GTP酶激活劑，失活可致神經(jīng)纖維增生,第二節(jié)抑癌基因,第三節(jié)腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)基因,!,腫瘤浸潤轉(zhuǎn)移是一個復(fù)雜而有序的過程，包括腫瘤細胞從原發(fā)腫瘤脫落，進入細胞外基質(zhì)，游走至血管、淋巴管，與之產(chǎn)生粘附并進入管腔，再至遠端適宜組織中克隆生長。,第三節(jié)腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)基因,第三節(jié)腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)基因,腫瘤細胞轉(zhuǎn)移基因的激活和轉(zhuǎn)移抑制基因的失活，可誘發(fā)腫瘤細胞轉(zhuǎn)移表型而導(dǎo)致轉(zhuǎn)移。原發(fā)部位腫瘤組織中具有轉(zhuǎn)移潛在性的細胞群是腫瘤轉(zhuǎn)移的細胞生物學(xué)基礎(chǔ)。,一、腫瘤轉(zhuǎn)移基因,促進或?qū)е履[瘤轉(zhuǎn)移的基因：mts1(metastasin1)mts1蛋白可能通過S100蛋白家族中的Ca2+結(jié)合蛋白發(fā)揮作用兩者對細胞的微管聚合有抑制作用mts1基因可作為預(yù)測某些腫瘤是否會發(fā)生轉(zhuǎn)移的指標(biāo),二、腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因,主要抑制腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移表型目前發(fā)現(xiàn)的有wdnm1、wdnm2、金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMP)基因、nm23基因等人類基因組中存在兩個nm23基因，即nm23-H1和nm23-H2，均定位于17q,第四節(jié)腫瘤發(fā)生中的基因變化,腫瘤的發(fā)生是一個多基因多步驟的基因變化效應(yīng)，是多階段或多次打擊而發(fā)生的疾病。,第四節(jié)腫瘤發(fā)生中的基因變化,1啟動階段：細胞的DNA分子已發(fā)生改變，但表型仍正常2促癌階段：癌前細胞在啟動因子和促癌因子的協(xié)同作用下，細胞表型發(fā)生變化，表現(xiàn)出癌細胞的特征3轉(zhuǎn)化階段：已惡變的細胞進入自主分裂增殖狀態(tài)并發(fā)生病灶浸潤、轉(zhuǎn)移,第四節(jié)腫瘤發(fā)生中的基因變化,腫瘤發(fā)展的典型模式人結(jié)腸直腸癌,家族性多發(fā)性腺癌FAP基因發(fā)生突變，變?yōu)檫^度增生性上皮，并逐漸發(fā)展為腺瘤DNA甲基化程度降低，k-ras發(fā)生突變，早期腺瘤發(fā)展為中期腺瘤抑癌基因DCC發(fā)生缺失、c-myc基因過度表達，使腺瘤進入晚期抑癌基因p53丟失，使晚期腺瘤發(fā)展為腫瘤在適宜條件下可繼發(fā)腫瘤的轉(zhuǎn)移,腫瘤發(fā)展的典型模式人結(jié)腸直腸癌,第五節(jié)腫瘤相關(guān)基因的檢測及評價,第五節(jié)腫瘤相關(guān)基因的檢測及評價,二、常用檢測方法,三、原癌基因與抑癌基因的檢測,一、基因診斷策略與主要檢測技術(shù),一、基因診斷策略與主要檢測技術(shù),常用的腫瘤基因診斷策略包括：染色體異位及融合基因的檢測原癌基因或抑癌基因的檢測腫瘤相關(guān)病毒的檢測腫瘤標(biāo)志物基因的檢測等,腫瘤的基因分析包括：基因結(jié)構(gòu)、