分子生物學(xué)癌癥專家講座

Cancer分子生物學(xué)癌癥第1頁(yè)What’sthecancer?分子生物學(xué)癌癥第2頁(yè)癌癥

多細(xì)胞器官性疾病，這些器官細(xì)胞生長(zhǎng)異常，失去調(diào)整，并常伴有異常分化，形成瘤。在高等脊椎動(dòng)物中及植物中都有發(fā)覺(jué)。分子生物學(xué)癌癥第3頁(yè)主要內(nèi)容癌細(xì)胞主要特征癌基因抑癌基因分子生物學(xué)癌癥第4頁(yè)一、癌細(xì)胞主要特征分子生物學(xué)癌癥第5頁(yè)能無(wú)限增殖接觸抑制現(xiàn)象喪失癌細(xì)胞間粘著性減弱normalcellscancerouscells分子生物學(xué)癌癥第6頁(yè)Theinvasionofnormaltissuebyagrowingtumor(inred)4.含有遷移性分子生物學(xué)癌癥第7頁(yè)5.對(duì)生長(zhǎng)因子需要量降低分子生物學(xué)癌癥第8頁(yè)分子生物學(xué)癌癥第9頁(yè)Whatisthemolecularbasisforcancerbiology?分子生物學(xué)癌癥第10頁(yè)activatingoncogenesand/orinactivatingtumorsuppressors.分子生物學(xué)癌癥第11頁(yè)二、癌基因（

oncogens）accelerator分子生物學(xué)癌癥第12頁(yè)（一）癌基因（Oncogens）Definition：含有致癌能力或致癌潛能基因Discovery：1976，Rous肉瘤病毒中，分離出srcgene，這是人類第一次真正在基因水平上證實(shí)和腫瘤相關(guān)基因。病毒癌基因（viraloncogene,v-onc）：病毒所攜帶致癌基因細(xì)胞癌基因（cellularoncogene,c-onc）或原癌基因（proto-oncogene）：細(xì)胞中與病毒癌基因同源基因。分子生物學(xué)癌癥第13頁(yè)分子生物學(xué)癌癥第14頁(yè)是一類廣泛存在生物體中，高度保守基因，其產(chǎn)物含有調(diào)控細(xì)胞增生主要功效，當(dāng)其受一些原因影響，能發(fā)生突變（活化）成為癌基因，造成細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化。(二)細(xì)胞癌基因（cellularoncogene,c-onc）或原癌基因（proto-oncogene）分子生物學(xué)癌癥第15頁(yè)（1）廣泛存在于生物體。是未激活癌基因，是人或動(dòng)物細(xì)胞中一類固有正常基因。（2）高度保守，功效相同。（3）產(chǎn)物有主要功效。促進(jìn)正常細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、發(fā)育等。（4）正常成人組織中原癌基因表示水平很低或不表示（5）在致癌原因作用下，可轉(zhuǎn)化為癌基因，引發(fā)細(xì)胞癌變。原癌基因特點(diǎn)分子生物學(xué)癌癥第16頁(yè)Somaticmutationgeneratesatransformedcellbyconvertingaproto-oncogenetoanoncogene.分子生物學(xué)癌癥第17頁(yè)腫瘤細(xì)胞中原癌基因表示特點(diǎn)一些原癌基因含有高水平表示或過(guò)分表示原癌基因表示程度和次序發(fā)生紊亂分子生物學(xué)癌癥第18頁(yè)effectsofmutationsin

oncogenes原癌基因是顯性!!分子生物學(xué)癌癥第19頁(yè)P(yáng)roto-oncogenesbecomeoncogenes,how?分子生物學(xué)癌癥第20頁(yè)（三）原癌基因激活分子機(jī)制MutationsincodingregionMutationsregulatoryregionChromosomerearrangementcausingboth分子生物學(xué)癌癥第21頁(yè)Activationofaproto-oncogenetoanoncogene分子生物學(xué)癌癥第22頁(yè)點(diǎn)突變LTR插入基因重排缺失基因擴(kuò)增分子生物學(xué)癌癥第23頁(yè)Example:

ras

第一個(gè)被證實(shí)因?yàn)辄c(diǎn)突變而引發(fā)癌癥基因（1982，TabinCJandReddyEP)。

帶有GTPRas是活性，而內(nèi)在GTPase活性使GTP水解成GDP，而結(jié)合GDPRas則失活，

GAP（GTP酶激活蛋白）以及SOS（鳥(niǎo)苷釋放因子）可調(diào)整Ras蛋白活性。（1）點(diǎn)突變分子生物學(xué)癌癥第24頁(yè)

癌基因激活機(jī)制：點(diǎn)突變

Ras是GTP結(jié)合蛋白，傳導(dǎo)生長(zhǎng)因子受體信號(hào)。

ras基因點(diǎn)突變降低了GTPase活性，使其放大了對(duì)生長(zhǎng)因子反應(yīng)，造成細(xì)胞過(guò)量生長(zhǎng)。分子生物學(xué)癌癥第25頁(yè)ras終產(chǎn)物是P21，是一個(gè)G蛋白GAP能激活P21GTPase活性，使P21-GTP降解成P21-GDP。正常細(xì)胞中，P21幾乎全部與GDP結(jié)合點(diǎn)突變后，改變P21構(gòu)象，使GAP不能識(shí)別和激活GTPase活性，使P21處于活性狀態(tài)。分子生物學(xué)癌癥第26頁(yè)分子生物學(xué)癌癥第27頁(yè)分子生物學(xué)癌癥第28頁(yè)LTR是逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組兩端長(zhǎng)末端重復(fù)序列。LTR結(jié)構(gòu)中含有強(qiáng)開(kāi)啟子序列。當(dāng)病毒基因組整合到人基因組中時(shí)，若LTR插入到原癌基因開(kāi)啟子區(qū)域或鄰近處，可開(kāi)啟和促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄，激活原癌基因表示。（2）LTR插入分子生物學(xué)癌癥第29頁(yè)（3）基因重排分子生物學(xué)癌癥第30頁(yè)（4）缺失

很多原癌基因5’端存在負(fù)調(diào)控序列，一旦該序列缺失或突變，則其抑制基因表示能力喪失。分子生物學(xué)癌癥第31頁(yè)（5）基因擴(kuò)增基因拷貝數(shù)增加，造成基因表示水平提升。分子生物學(xué)癌癥第32頁(yè)（四）原癌基因編碼信號(hào)傳導(dǎo)中組分生長(zhǎng)因子，如sis，生長(zhǎng)因子受體，如fms、erbB，蛋白激酶及其它信號(hào)傳導(dǎo)組分，如src、ras、raf，轉(zhuǎn)錄因子，如myc、fos、jun。分子生物學(xué)癌癥第33頁(yè)表16-1一些原癌基因功效原癌基因功效相關(guān)腫瘤sis生長(zhǎng)因子Erwing網(wǎng)瘤erb-B受體酪氨酸激酶，EGF受體星形細(xì)胞瘤、乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃癌、唾腺癌fms受體酪氨酸激酶，CSF-1受體髓性白血病rasG-蛋白肺癌、結(jié)腸癌、膀胱癌、直腸癌src非受體酪氨酸激酶魯斯氏肉瘤Abl-1非受體酪氨酸激酶慢性髓性白血病rafMAPKKK，絲氨酸/蘇氨酸激酶腮腺腫瘤vav信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)連接蛋白白血病myc轉(zhuǎn)錄因子Burkitt淋巴瘤、肺癌、早幼粒白血病myb轉(zhuǎn)錄因子結(jié)腸癌fos轉(zhuǎn)錄因子骨肉瘤jun轉(zhuǎn)錄因子

erb-A轉(zhuǎn)錄因子急性非淋巴細(xì)胞白血病bcl-1cyclinD1B細(xì)胞淋巴瘤表16-1一些原癌基因功效原癌基因功效相關(guān)腫瘤sis生長(zhǎng)因子Erwing網(wǎng)瘤erb-B受體酪氨酸激酶，EGF受體星形細(xì)胞瘤、乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃癌、唾腺癌fms受體酪氨酸激酶，CSF-1受體髓性白血病rasG-蛋白肺癌、結(jié)腸癌、膀胱癌、直腸癌src非受體酪氨酸激酶魯斯氏肉瘤Abl-1非受體酪氨酸激酶慢性髓性白血病rafMAPKKK，絲氨酸/蘇氨酸激酶腮腺腫瘤vav信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)連接蛋白白血病myc轉(zhuǎn)錄因子Burkitt淋巴瘤、肺癌、早幼粒白血病myb轉(zhuǎn)錄因子結(jié)腸癌fos轉(zhuǎn)錄因子骨肉瘤jun轉(zhuǎn)錄因子

erb-A轉(zhuǎn)錄因子急性非淋巴細(xì)胞白血病bcl-1cyclinD1B細(xì)胞淋巴瘤原癌基因功效相關(guān)腫瘤sis生長(zhǎng)因子Erwing網(wǎng)瘤erb-B受體酪氨酸激酶，EGF受體乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃癌、唾腺癌rasG-蛋白肺癌、結(jié)腸癌、膀胱癌、直腸癌src非受體酪氨酸激酶魯斯氏肉瘤rafMAPKKK，絲氨酸/蘇氨酸激酶腮腺腫瘤vav信號(hào)傳導(dǎo)連接蛋白白血病myc轉(zhuǎn)錄因子Burkitt淋巴瘤、肺癌、早幼粒白血病myb轉(zhuǎn)錄因子結(jié)腸癌fos轉(zhuǎn)錄因子骨肉瘤分子生物學(xué)癌癥第34頁(yè)三、抑癌基因

（

Tumor-suppressiongenes）Brakes分子生物學(xué)癌癥第35頁(yè)指存在于正常細(xì)胞內(nèi)一大類可抑制細(xì)胞生長(zhǎng)并含有潛在抑癌作用基因，當(dāng)這類基因發(fā)生突變、缺失或失活時(shí)，可引發(fā)細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化而造成腫瘤發(fā)生。分子生物學(xué)癌癥第36頁(yè)正常細(xì)胞內(nèi)，抑制細(xì)胞生長(zhǎng)，抑癌作用基因在細(xì)胞生長(zhǎng)中起負(fù)調(diào)控作用，抑制增殖，促進(jìn)分化、成熟和衰老。這類基因突變、缺失或失活，引發(fā)細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化，造成腫瘤大多數(shù)抑癌基因是隱性基因（一）抑癌基因特點(diǎn)分子生物學(xué)癌癥第37頁(yè)effectsofmutationsintumor-suppressorgenes抑癌基因是隱性!!分子生物學(xué)癌癥第38頁(yè)（二）抑癌基因表示產(chǎn)物轉(zhuǎn)錄因子p53,WT1細(xì)胞周期因子RB,p16信號(hào)通路因子NF1(一個(gè)rasGTPase活化蛋白)磷脂酶PTENmRNA合成調(diào)控因子VHL分子生物學(xué)癌癥第39頁(yè)分子生物學(xué)癌癥第40頁(yè)1969年亨利.哈里斯和喬治.克萊因TSG研究路徑細(xì)胞融合試驗(yàn)分子生物學(xué)癌癥第41頁(yè)雜交細(xì)胞由正常細(xì)胞得到某個(gè)特定基因雜交細(xì)胞核型不穩(wěn)定——傳代過(guò)程中染色體丟失丟失該基因所在染色體——惡性表型恢復(fù)試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明在正常細(xì)胞染色體上存在有抑制細(xì)胞惡性表型或阻止腫瘤形成作用基因分子生物學(xué)癌癥第42頁(yè)RBThefirstidentifiedtumor-suppressorgenesExample1：分子生物學(xué)癌癥第43頁(yè)RB基因發(fā)覺(jué)第一個(gè)被判定和克隆抑癌基因兒童視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤（retinoblastoma）中發(fā)覺(jué)這類腫瘤中40％具家族性，有遺傳傾向第13染色體q14帶缺失，RB基因位于這個(gè)區(qū)域分子生物學(xué)癌癥第44頁(yè)全長(zhǎng)：200kb定位：13q14.1外顯子：27個(gè)內(nèi)含子：26個(gè)編碼產(chǎn)物：928個(gè)氨基酸蛋白分子量：110kD分子生物學(xué)癌癥第45頁(yè)人13染色體14q帶中兩個(gè)拷貝RB基因丟失后，可造成視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤。分子生物學(xué)癌癥第46頁(yè)分子生物學(xué)癌癥第47頁(yè)WhatisthefunctionsofRB?分子生物學(xué)癌癥第48頁(yè)RBRBcontrollingcellcycle控制細(xì)胞周期?？刂艷1S分子生物學(xué)癌癥第49頁(yè)Rb基因P110蛋白去磷酸化形式磷酸化形式促進(jìn)細(xì)胞分裂抑制細(xì)胞分裂分子生物學(xué)癌癥第50頁(yè)①在G1期：RB與E2F結(jié)合，抑制E2F活性。E2F是一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子它激活靶基因產(chǎn)物為S期所必需。②在G1/S期:RB被周期蛋白/CDK2復(fù)合物磷酸化，釋放E2F③E2F被激活，引發(fā)基因表示(DNApol,histoneetc.)④細(xì)胞從G1進(jìn)入SRBcontrollingcellcycle分子生物學(xué)癌癥第51頁(yè)非磷酸化RB阻斷細(xì)胞周期正常細(xì)胞：經(jīng)過(guò)RB被磷酸化來(lái)解除對(duì)細(xì)胞增殖抑制腫瘤抗原（如SV40T抗原）與RB結(jié)合，使RB不能與E2F結(jié)合，細(xì)胞周期能夠自由地進(jìn)入S期分子生物學(xué)癌癥第52頁(yè)p53Moleculeoftheyear1993Example2：分子生物學(xué)癌癥第53頁(yè)全長(zhǎng)：20Kb定位：17p13.1外顯子：11個(gè)編碼氨基酸：393個(gè)分子量：53kD高度保守區(qū)：5個(gè)分子生物學(xué)癌癥第54頁(yè)p5353kDproteinSingleallelemutation:Li-Fraumenisyndrome一個(gè)重要腫瘤抑制因子分子生物學(xué)癌癥第55頁(yè)Theaminoacidresiduesmostfrequentlymutatedinp53fromhumantumors分子生物學(xué)癌癥第56頁(yè)Whatisthefunctionsofp53?分子生物學(xué)癌癥第57頁(yè)野生型p53限制細(xì)胞生長(zhǎng)缺乏p53，細(xì)胞生長(zhǎng)失去限制突變p53亞基，阻止蛋白功效細(xì)胞生長(zhǎng)失去限制分子生物學(xué)癌癥第58頁(yè)Whatisthepathway?分子生物學(xué)癌癥第59頁(yè)阻斷細(xì)胞周期，使其停留在G1期維持基因組穩(wěn)定性細(xì)胞凋亡一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子一個(gè)修復(fù)蛋白分子生物學(xué)癌癥第60頁(yè)P(yáng)53作為一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子可激活各種路徑：（1）最主要路徑是經(jīng)過(guò)阻斷細(xì)胞周期使其停留在G1期，P53激活P21，P21是一個(gè)細(xì)胞周期抑制因子，能阻止細(xì)胞經(jīng)過(guò)G1期。（2）P53能激活GADD45，它能識(shí)別維持基因組穩(wěn)定性路徑。（3）可引發(fā)細(xì)胞凋亡。分子生物學(xué)癌癥第61頁(yè)細(xì)胞DNA損傷P53G1期停滯突變P53無(wú)G1期停滯分子生物學(xué)癌癥第62頁(yè)復(fù)制受損DNA變異細(xì)胞死亡惡化細(xì)胞凋亡修復(fù)S期分子生物學(xué)癌癥第63頁(yè)正常情況下，P53蛋白很不穩(wěn)定，在細(xì)胞中水平非常低，但當(dāng)細(xì)胞感覺(jué)到DNA損傷時(shí)，就會(huì)放慢P53降解，P53水平增加并起保護(hù)辦法。(1)當(dāng)較高水平P53存在時(shí),阻斷細(xì)胞周期,使其停在G1期時(shí),對(duì)DNA進(jìn)行修復(fù).(2)假如這種損傷太嚴(yán)重,以至無(wú)法修復(fù)時(shí),P53就會(huì)起始細(xì)胞周期凋亡路徑,將細(xì)胞剔除,將受損DNA永久從生物體消除掉.分子生物學(xué)癌癥第64頁(yè)Amodelforthefunctionofp53分子生物學(xué)癌癥第65頁(yè)p53functionatG0/G1orG1/SP53激活P21P21抑制CDK2活性RB不被磷酸化RB與