分子病理學課件：生長因子及受體與腫瘤

生長因子及受體與腫瘤生長因子的特點1.為多肽或蛋白質，分子量小。2.作用距離短，鄰近或自身細胞。3.作用強,刺激細胞分裂。4.高度專一性，需要特殊受體介導，受體本質大都為酪氨酸激酶。GF作用方式生長因子的種類生長因子根據(jù)它們作用的靶細胞可分成兩大類：1.上皮、內皮和間葉細胞的生長因子，與實體瘤的形成有關。2.造血細胞生長因子，與血液及淋巴系統(tǒng)惡性腫瘤的形成有關。上皮細胞生長因子家族EGF,TGF-αTGF-βPDGFFGFs家族IGF-1,IGF-2VEGFHGF/SFEGF&TGF-αEGF對調節(jié)細胞生長、增殖和分化起著重要作用。EGF通過與細胞表面的EGFR起作用。EGFR廣泛分布于人體不同細胞，包括上皮細胞、間葉細胞和膠質細胞。TGF-α是一種胚胎性EGF，與EGF共享同一受體EGFR，因此作用與EGF類似。TGF-β超家族TGF-β(1～4)活化素(activin)NODAL骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMPs)抗穆勒氏激素(AMH)生長和分化因子(GDFs)TGF-β的主要功能1.抑制上皮細胞增殖2.誘導上皮-間充質細胞轉化(EMT)和肌成纖維母細胞(myofibroblast)形成3.促進細胞外基質的形成4.免疫抑制功能PDGF由多種細胞產(chǎn)生,能刺激多種細胞生長，趨化成纖維細胞、平滑肌細胞等遷移，具有廣泛的生物學功能。PDGFPDGF包含四種不同的多肽鏈：PDGF-A、PDGF-B、PDGF-C和PDGF-D。PDGF的兩條多肽鏈通過二硫鍵連接形成同源二聚體或異源二聚體,包括：PDGF-AA、PDGF-BB、PDGF-AB、PDGF-CC和PDGF-DD,PDGF-BB是PDGF的主要活性形式

。PDGFRPDGFR由α和β兩個鏈構成的二聚體,根據(jù)組成方式不同分三種形式：α和β同源二聚體以及α/β構成的異源二聚體,屬于RTK家族。PDGFR-ααPDGFR-αβPDGFR-ββPDGF與PDGFRPDGF與PDGFRFGF家族目前已發(fā)現(xiàn)23種FGFsaFGFbFGFFGF-3(int-2)FGF-4(hsk/K-FGF)FGF-7(KGF)FGF-8(AIGF)FGF-9(GAF)FGF的作用方式絕大多數(shù)FGFs成員經(jīng)旁分泌或自分泌方式發(fā)揮作用，但FGF19亞家族(FGF19、FGF21和FGF23)經(jīng)內分泌方式發(fā)揮作用。FGF的作用方式FGFRFGFRs有4種基因型(FGFR1-4)，是一受體酪氨酸蛋白激酶。FGF只有在輔助分子肝素硫酸糖蛋白(heparinsulfateproteoglycan,HSPG)的協(xié)同作用下，才能與FGFR作用。FGFRFGF+HSPG+FGFRIGF系統(tǒng)IGF-1和IGF-2IGF-1R和IGF-2RIGFBP1-6

IGF系統(tǒng)由3部分組成IGF-1幾乎人體所有細胞都表達IGF-1,能刺激全身不同細胞的生長，特別是軟骨細胞和間葉細胞的生長。IGF-1R人IGF-1R由兩條α和β鏈通過二硫鍵連接成的二聚體，與胰島素受體(IR)相似。IGF-1R既可以結合IGF-1，也能與IGF-2結合。許多腫瘤細胞都表現(xiàn)IGF-1分泌增加或IGF-1R表達增高。IGF系統(tǒng)由3部分組成IGF系統(tǒng)由3部分組成IGF-2IGF-2與胚胎的生長和胎兒的發(fā)育有密切關系。正常情況下，IGF-2表達受到基因組印記的調控。Wilms氏瘤和橫紋肌肉瘤與IGF-2基因印記丟失有關。IGF-2RIGF-2R，又稱為6-磷酸甘露糖受體(M6PR)。與IGF-1R不同，IGF-2R只結合IGF-2。與IR和IGF-1R不同，IGF-2R是一種截短的受體，缺乏胞內酪氨酸激酶結構域，因此不能傳遞生長信號。但也有實驗顯示IGF-2R可通過鞘氨醇激酶(SK)激活G蛋白偶聯(lián)的受體傳遞信號。IGF系統(tǒng)由3部分組成IGF-2R是清除受體IGF-2R是IGF-2清除受體(clearancereceptor)，二者的結合可降低細胞外IGF-2的水平，影響IGF-1R的激活，從而抑制IGF-2的功能。IGF-2R具有TSG功能IGF-2R是一種腫瘤抑制因子，肝癌、腎上腺皮質腫瘤、乳腺癌等多種腫瘤組織存在IGF-2R的LOH。HGF/SFHGF又稱分散因子(scatterfactor，SF),由α鏈和β鏈組成的異二聚體。HGF/SFHGF/SF主要生物學功能為刺激上皮細胞及內皮細胞生長和遷移。在正常組織中表達很低，而在多種腫瘤表達增高，引起腫瘤細胞的浸潤轉移。Met蛋白是HGF受體HGF受體由癌基因c-met編碼，c-Met蛋白屬于RTK。c-Met蛋白由α和β亞基構成，α亞基位于胞外，β亞基伸入膜內，且含有一個酪氨酸激酶區(qū)。Met蛋白在腫瘤細胞呈高表達許多腫瘤表面表達c-Met蛋白，c-Met的過表達是腫瘤惡性增高的一個標志。HGF-Met信號途徑抑制劑目前抑制HGF/c-Met信號途徑的方法大致有2種:1.治療性抗體

(AMG102、MetMAB、TAK-701等2.TKI(SU11274、PHA665752、ARQ197、PF-2341066等)HGF-Met信號途徑抑制劑造血細胞生長因子(細胞因子)粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)粒細胞集落刺激因子(G-CSF)巨噬細胞集落刺激因子，M-CSF(CSF-1)白細胞介素-3(IL-3)白細胞介素-6(IL-6)紅細胞生成素(EPO)干細胞因子(SCF，或稱c-Kit配體)IL-6vs

骨髓瘤IL-6是骨髓瘤細胞最主要的生長因子，骨髓瘤細胞可分泌IL-6，也可表達IL-6R，這樣就形成了腫瘤細胞的生長自分泌信號。IL-6也刺激頭頸部鱗癌、前列腺癌、肺腺癌和乳腺癌等腫瘤的生長。許多腫瘤存在自分泌信號體現(xiàn)了腫瘤的相對自主性生長。

表3-2自分泌信號生長因子受體1.膜外區(qū):具有特異性,與配體相結合。2.跨膜區(qū):錨定作用。對受體的變構起傳導作用。單跨膜受體和多跨膜受體。3.膜內區(qū):決定生長因子的胞內生物效應。根據(jù)作用底物不同，分酪氨酸激酶、絲氨酸/蘇氨酸激酶和組氨酸激酶。酪氨酸&蘇/絲氨酸常見的生長因子受體類型1.受體酪氨酸蛋白激酶(RTK)2.絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶受體,TGF-βR

3.細胞因子受體4.GPCR受體酪氨酸蛋白激酶(RTKs)RTKs是一類催化ATP之γ-磷酸轉移到蛋白質酪氨酸殘基上的激酶，能催化多種底物蛋白質酪氨酸殘基磷酸化。常見的RTK

EGF-RPDGF-RIGF-RNGF-RFGF-RHGF-RRTKs適配蛋白(adaptor)也稱接頭蛋白,本身并不具有任何催化活性,參與蛋白與蛋白的相互作用。適配蛋白含有一些特殊的結構，對胞內信號傳導發(fā)揮極其重要的作用。與信號傳導密切相關的典型的蛋白結合區(qū)域主要有:SH2區(qū)、SH3區(qū)、PH區(qū)和DD區(qū)等。SH2&SH3含SH2或SH3的蛋白有些為胞質非受體型酪氨酸激酶。SH2由100aa構成,與磷酸化的酪氨酸受體結合。SH3由60aa構成,與含有-PXXP-的氨基酸序列的蛋白結合。SH2

SH3

PHPH結構域PH(Pleckstrinhomologydomain)區(qū)。許多與信號傳導密切相關的一些蛋白都有PH區(qū)的結構,提示PH區(qū)很可能具有某些重要功能。表3-3一般認為PH區(qū)與PIP3或PIP2磷脂結合等有關。DD結構域DD(deathdomain)區(qū):死亡受體的胞內死亡結構域。表3-3DD在死亡受體不同適配蛋白的結合區(qū)表3-3RTK突變在腫瘤是很常見的Fms基因(CSF-1)突變:配體非依賴性ErbB變異與許多腫瘤:配體非依賴性c-kit基因突變與GIST:配體非依賴性PDGFR基因突變與GIST:配體非依賴性ret基因突變與與多發(fā)性內分泌腫瘤(MEN)RTK突變類型Fms突變Fms癌基因編碼的CSF-1的突變型受體。和正常CSF-1R相比，F(xiàn)ms蛋白缺失CSF-1R羧基端的40個氨基酸，又在羧基端加上了11個其它的氨基酸。Fms蛋白在無CSF-1作用的情況下持續(xù)激活，使細胞進入不受控的增生狀態(tài)。ErbB突變erbB癌基因編碼RTK，它可表現(xiàn)多種形式的異常：1.截短的生長因子受體，配體非依賴性。2.點突變(纈氨酸→谷氨酸)。3.過表達。圖3-5ErbB突變c-kit突變c-Kit是干細胞因子(SCF)的受體。研究發(fā)現(xiàn)幾乎所有的Cajal細胞都表達c-kit，黑色素細胞、生殖細胞及造血細胞也有表達。c-kit突變胃腸間質瘤(GIST）外顯子11最常見肥大細胞白血病無性細胞瘤急性髓樣白血病(AML)c-kit突變

在腫瘤PDGFR突變有10%GIST沒有c-kit基因突變，但存在PDGFRα基因突變,呈配體非依賴性的活化。PDGFRα基因和c-kit基因位于人4號染色體的相鄰位置，兩者的氨基酸序列有很高的同源性。大多數(shù)膠質母細胞瘤中存在PDGFRα基因放大，與PDGF形成自分泌環(huán)。Ret突變與MENRet基因編碼產(chǎn)物是GDNF受體。它在生殖細胞的突變經(jīng)常與多發(fā)性內分泌腫瘤(MEN)2A、2B型以及甲狀腺髓樣癌的發(fā)生有關。它的胞外結構域的突變可引起受體的二聚體化，導致受體的活化。受體絲氨酸/蘇氨酸激酶信號轉導的方式與受體酪氨酸激酶類似，但是不能通過SH區(qū)與其他蛋白發(fā)生聯(lián)系。屬于這類受體的主要是TGF-βR。TGF-βRTGF-βR存在著I、II、III型I、II型TGF-βR有激酶活性III型TGF-βR缺乏激酶活性TGF-β

receptorTGF-β是許多細胞的有效生長抑制因子。目前的觀點是在腫瘤發(fā)生早期，它抑制腫瘤生長,而在腫瘤發(fā)生后期，它促進腫瘤生長。TGF-βR突變是其喪失生長抑制的原因之一。TGF-βR突變TGF-β失活的原因II型TGF-βR突變Smad4失活TGF-βR表達下降II型TGF-βR突變在TGF-βRII胞外區(qū)的基因內有一段多腺嘌呤區(qū)，非常類似于微衛(wèi)星DNA。在結腸癌、胃癌和膠質瘤等腫瘤該區(qū)域常有一個或兩個腺嘌呤的插入或缺失,導致受體被切去頂端失活。圖3-8II型TGF-βR突變細胞因子受體1.免疫球蛋白超家族2.I類細胞因子受體(造血生長因子受體)3.II類細胞因子受體(干擾素受體家族)4.TNF受體超家族5.IL-17家族6.趨化因子受體，屬于GPCR細胞因子受體G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)是7次跨膜蛋白受體(7TMreceptor)，是人體內最大的一類細胞表面受體家族,有800多種。它們胞內不含酶的功能區(qū),都是通過G蛋白的中間作用來轉導信號。人GPCR分類按GRAFS分類法，人GPCR分5個家族:GlutamateC類Rhodopsin(成員最多)A類AdhesionB類Frizzled/Taste2F/O類SecretinB類人GPCR分類GPCR的組成7TM受體G蛋白效應器GPCRGPCRGPCRactivationGPCR異常與腫瘤1.GPCRs過表達與腫瘤2.Hedgehog和Wnt信號異常與腫瘤3.PGE2-EP2信號異常與腫瘤

GPCR高表達與腫瘤1.趨化因子受體2.蛋白酶激活受體(PARs)3.胃泌素釋放肽受體(GRPR)4.膽囊收縮素受體(CCKR)5.甲?；氖荏w(FPR)6.FSH受體表3-4趨化因子受體趨化因子受體高表達與腫瘤乳腺癌高表達CXCR4和CCR7(表10-3)CCR7的配體CCL21主要表達于周圍淋巴組織中,CXCR4的配體CXCL12主要表達于淋巴結、肺、肝及骨髓中,而在腦、腎和小腸中罕見表達,這與臨床上乳腺癌易轉移至淋巴結、肺等組織而罕見轉移至腦、腎、小腸相符合。PARsPARs:是一類獨特的GPCRs，可被不同蛋白酶水解其N-端后激活，故稱蛋白酶激活受體有PAR1~4四種亞型PAR1、PAR3和PAR4是凝血酶受體PAR2是胰蛋白酶受體PAR1和PAR4是凝血酶受體PAR4是凝血酶受體PARs高表達與腫瘤多種腫瘤中都有PARs表達,且強度高于周圍正常細胞,提示PARs與腫瘤的生長和轉移具有密切關系。目前認為腫瘤組織的血管生