癌基因與腫瘤抑制基因OncogeneandTumorsuppressorgene2正調控信號：促進細胞生長和增殖，并且阻止其發生終末分化——癌基因負調控信號：促進細胞成熟，向終末分化，最后凋亡——腫瘤抑制基因兩種信號保持著動態平衡，對正常細胞的生長、增殖、死亡精確地調控當平衡被破壞，正調控信號基因功能過盛或負調控信號基因失活，導致細胞增殖調控的混亂而使細胞惡變正常細胞的生長增殖由兩大基因調控3癌基因與腫瘤抑制基因的關系癌基因腫瘤抑制基因細胞生長因子類正調控負調控產物生長抑制因子類產物癌基因和腫瘤抑制基因在細胞增殖中的作用4在基因水平上促使細胞增殖及凋亡失衡，

導致細胞惡性變的原因有：①控制細胞增殖的原癌基因活化或腫瘤抑制基因失活；②促細胞凋亡的基因失活或抑制凋亡的基因功能增強；③DNA修復基因失活，使突變在細胞內積累，并且累及到調節細胞增殖及細胞凋亡的基因。56腫瘤發生學說多種致癌因素綜合作用的結果

物理因素(如紫外線、電離輻射等)

化學因素(如黃曲霉毒素)

生物因素(DNA或RNA病毒)

腫瘤是經多次打擊、多步驟、多階段變化而發生的疾病7initiationprogresssionpromotion8人類結直腸癌的發展需要5～6個步驟、多階段或多次打擊而發生的APC腫瘤抑制基因突變K-ras癌基因的突變腫瘤抑制基因DCC的失活c-myc基因的過度表達p53基因的失活是這些變化的積累，多次打擊促進了腫瘤的形成9癌基因PartⅠ11腫瘤標志物的研究歷史第1階段(1978以前)：癌胚性抗原1963年AbelevAFP1965年Gold&FreemanCEA第2階段(1979-1989)：糖鏈抗原為主1980年Koprowski

CA19-91981年Bastetal

CA125第3階段(1990以后)：腫瘤基因標志121911Rous

腫瘤病毒雞肉瘤上清1966Nobel1960Huebner病毒腫瘤基因1970MartinRous肉瘤src基因(v-src)1976

Bishop

原癌基因

1989Nobel1984

Murphree抑制腫瘤生長基因Rb1987Lee

腫瘤抑制基因1988Steeg腫瘤轉移抑制基因nm23

鼠黑色素瘤1989Verbalize腫瘤轉移基因mts1

鼠乳腺肉瘤腫瘤基因標志物研究簡史13癌基因的發現1911年Rous發現雞肉瘤病毒(RSV)——RNA逆轉錄病毒1963年Dulbecco發現正常細胞感染病毒可惡變為癌細胞1970年Baltimore發現病毒感染宿主時，RNA經逆轉錄酶合成cDNA并整合到宿主DNA，從而導致宿主細胞的惡性轉化1970年Martin證明細胞惡性轉化與RSV基因組中一個特定的基因src相關，該基因被命名為病毒癌基因(v-oncogene,v-onc)，即v-src141977年Bishop證明正常細胞中存在與v-oncogene同源序列——細胞癌基因(cellularoncogene,c-onc)；與v-src對應者名為c-src80年代初Weinberg等幾個實驗室通過轉染實驗證明人體細胞中的癌基因H-ras現已發現100多種的細胞癌基因15癌基因(oncogene)基因組內正常存在的基因，其編碼產物通常作為正調控信號，促進細胞的增殖和生長。癌基因結構異常或表達異常是細胞惡性轉化（癌變）的重要原因。一、癌基因的基本概念16癌基因最早在可導致腫瘤發生的病毒中被鑒定；后來的研究發現，這些基因原本就存在于大部分生物的正常基因組中。所以癌基因包括細胞癌基因(cellularoncogene，c-onc)或原癌基因(proto-oncogenes，pro-onc)，以及存在于病毒中的被稱為病毒癌基因(virusoncogene，v-onc)。癌基因的名稱一般用斜體字母表示：myc、ras、src等凡能編碼生長因子、生長因子受體、細胞內生長信號轉導分子以及與生長有關的轉錄調節因子等的基因。廣義的“癌基因”1718(一)細胞癌基因(c-onc)/原癌基因

(proto-onc)

存在于生物正常細胞基因組中的癌基因也稱細胞癌基因(cellularoncogene,c-onc)將存在于正常細胞內未被激活的癌基因，即與病毒癌基因具有同源性的細胞癌基因也稱為原癌基因(proto-oncogene)19廣泛存在于生物界基因序列高度保守是基因的正常版本，是活化的癌基因的前體，表達產物對細胞正常生長、繁殖、發育和分化起著精確的調控作用，是生長發育過程中所不可缺少的。基因結構發生異常或表達失控，導致細胞生長增殖和分化異常。概念20細胞癌基因/原癌基因在發育過程中的一定時間、一定組織中定量的表達，產生生命活動中所必需的蛋白質，促進某些生命過程的進行，使生長發育得以實現。正常情況下，這些細胞癌基因/原癌基因在機體生長發育過程完成后多處于關閉狀態，即不表達或低表達。一旦在錯誤的時間，不恰當地點，不適量表達即可能導致細胞無限制的增長而趨于惡性轉化。類別癌基因名稱作用生長因子類SISPDGF-2INT-2FGF同類物，促進細胞增殖蛋白酪氨酸激酶類生長因子受體EGFREGF受體，促進細胞增殖HER-2EGF受體類似物，促進細胞增殖FMS、KITM-CSF受體、SCF受體，促增殖膜結合的蛋白酪氨酸激酶SRC、ABL與受體結合轉導信號細胞內蛋白酪氨酸激酶TRK在細胞內轉導信號細胞內蛋白絲/蘇氨酸激酶RAFMAPK通路中的重要分子與膜結合的GTP結合蛋白RASMAPK通路中的重要分子核內轉錄因子MYC促進增殖相關基因表達FOS、JUN促進增殖相關基因表達人體內細胞癌基因的分類及功能舉例

21功能上相關的癌基因家族分類SRC家族：產物多具有酪氨酸蛋白激酶活性，能促進增殖信號的轉導。

RAS家族：編碼小G蛋白p21，參與cAMP水平的調節。

MYC家族：編碼核內DNA結合蛋白，調節其他基因轉錄的作用。SIS家族：編碼的p28，能刺激間葉組織的細胞分裂繁殖。MYB家族：核內轉錄因子2223原癌基因一類編碼關鍵性調控蛋白質的正常細胞基因，發生惡變后轉變為癌基因的基因序列。生長因子

生長因子受體

GTP酶

蛋白激酶

核蛋白

DNA合成siserbAmosablerbByesfmssrcrasmycmybfosjunskiros2425(二)病毒癌基因(virusoncogene,v-onc)癌基因最早發現于逆轉錄病毒中。1911年，Rous醫生首次提出病毒引起腫瘤，但直到上一世紀50年代才得到實驗證實，命名為羅氏肉瘤病毒(RousSarcomaVirus，RSV)。病毒癌基因序列在病毒基因組中不編碼病毒的結構成分，對病毒的復制也沒有作用。在正常情況下，病毒癌基因無活性，一旦受到外界刺激如輻射或化學致癌劑的影響，就會全部或部分活化，產生轉化作用，可以使細胞持續增殖，誘導腫瘤的發生。

調節和啟動轉錄LTR

gag

pol

env

srcLTR

長末端重復序列癌基因正常的病毒基因產生病毒核心蛋白產生逆轉錄酶和整合酶

產生病毒外膜蛋白產生酪氨酸激酶26病毒基因組結構27逆轉錄病毒如何獲得細胞癌基因病毒癌基因v-src來源于宿主細胞的c-src基因2829病毒癌基因在其名稱前冠以前綴“v”，如v-ras；細胞癌基因在其名稱前冠以前綴“c”，如c-rasv-onc是病毒基因組中特殊的核苷酸序列，能引起細胞轉化；

c-onc是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的狀態，不僅對細胞無害，而且對維持細胞正常功能具有重要作用，但在異常表達時，其產物可使細胞無限制分裂。

病毒癌基因(v-onc)與細胞癌基因(c-onc)30病毒癌基因與細胞癌基因細胞癌基因與病毒癌基因核酸序列有同源性(即它們的DNA序列是相對應的)，表達產物也基本相同但二者的同源序列有一定程度的差異病毒癌基因在兩端通常有序列的丟失病毒癌基因無內含子，細胞癌基因通常有內含子或插入序列病毒癌基因常會出現堿基取代或堿基缺失3132正常細胞腫瘤細胞逆轉錄病毒感染細胞后，病毒基因組所攜帶的長末端重復序列（LTR內含較強的啟動子和增強子）插入到細胞原癌基因附近或內部,啟動下游鄰近基因的轉錄和影響附近結構基因的轉錄水平，使原癌基因過度表達或由不表達變為表達，從而導致細胞發生癌變。33(一)獲得啟動子與增強子二、癌基因活化的機制34獲得強啟動子增強子插入至關鍵基因在染色體易位的過程中發生了某些基因的易位和重排，使原來無活性的原癌基因移至強的啟動子或增強子附近而被活化，原癌基因表達增強，導致腫瘤的發生。35(二)染色體易位原癌基因可通過基因擴增基因拷貝數可升高幾十甚至上千倍不等，發生擴增的機制目前尚不清楚。基因擴增可致編碼產物過量表達，細胞發生轉化。36(三)基因擴增原癌基因在射線或化學致癌劑作用下，發生單個堿基的替換——點突變，從而改變了表達蛋白的氨基酸組成，造成蛋白質結構的變異。37(四)點突變癌基因活化的4種機制示意圖3839獲得強啟動子與增強子染色體易位：調控原件丟失基因擴增點突變調控差異導致產物過表達結構差異導致產物活性和功能發生改變原癌基因活化為癌基因40癌基因被激活的結果出現過量的正常表達產物出現新的或截短的異常的表達產物41根據逆轉錄病毒癌基因整合部位的分析DNA轉染和轉化實驗根據染色體易位根據同源性分析：基因擴增、突變、DNA甲基化等三、癌基因的鑒定方法42DNA轉染和轉化實驗4344在染色體易位的過程中發生了某些基因的易位和重排，使原來無活性的原癌基因易位到強的啟動子或增強子附近而被活化，或與其他高表達基因形成融合基因，原癌基因表達增強，導致腫瘤的發生。CML：t(9;22)9q+和22q-(Ph1)BL：t(8;14)8q-和14q+染色體易位45染色體易位使位于9q34的c-abl基因轉移到第22對染色體上，重排形成bcr-abl融合基因該融合基因使表達增高，蛋白質產物也由p145變成p210，其酪氨酸蛋白激酶活性大為增加，導致慢性粒細胞白血病的發生46人c-myc基因定位于8q24，可易位到IgH(定位于14q32)、Igκ(定位于2p12)、Igλ(定位于22q11)基因的高活性轉錄區，從而組成一個c-myc基因的高轉錄活性的重排基因，啟動c-myc轉錄，使c-myc基因表達增強，促進細胞惡變，最終導致腫瘤的發生。47Chromosomaltranslocationscommonly

occurringinhumantumors48細胞周期中DNA復制數次，導致原癌基因拷貝數量的增加超出了正常細胞原癌基因的拷貝數基因產物的增加，從而使細胞正常功能紊亂原癌基因擴增49細胞學：均質染色區(HSR)——染色體某個節段相對解旋，淺染區，染色體增長雙微體(DM)——擴增的DNA脫離染色體，分散、成雙的染色質小體分子水平：基因拷貝數倍增(相應的mRNA和蛋白質產物也都大量增加)50均質染色區(HSR)和雙微體(DM)5152Oncogenamplificationinhumantumors53點突變54K-ras、N-ras、H-ras：12、61codon突變55PointmutationsidentifiedinhumantumorsDNA分子中的甲基化(methylation)對阻抑基因的轉錄具有重要作用56原癌基因甲基化程度降低而激活與腫瘤診斷有關的癌基因在腫瘤中較普遍表達：c-myc、c-fos、H-ras在腫瘤中特異性表達：白血病：abl、ras多發性結腸息肉：c-myc結腸癌，胰腺癌，肺癌：ras乳腺癌，卵巢癌：brcA1、erbB-2臨床意義尚不明確：c-mos、cyes、cfps、c-sac等57原癌基因的產物及其功能PartⅡ原癌基因在細胞內的分布59參與細胞生長調控的原癌基因的產物編碼產物分布于細胞的不同部位，依其編碼產物功能分類細胞的生長信號——生長因子：sis、PDGF生長因子受體：erbB、EGFR細胞內信號轉導體：Src、Ras、Raf、PKC核內轉錄因子：erbA、Jun、Fos、myc、NF-κB其他6061概念：通過質膜上特異的受體，將信息傳遞至細胞內部，調節細胞生長與增殖的多肽類物質作用：通過細胞膜上的受體系統或直接被傳遞至細胞內，介導蛋白激酶活化轉錄因子，引發一系列基因的轉錄激活例如：

c-sis和PDGFB鏈高度同源，sis基因表達的蛋白p28和PDGF一樣能促進血管的生長一、細胞外生長因子生長因子(growthfactor)sis家族定位：人類第22號染色體，5個外顯子編碼：241個氨基酸的蛋白質(p28)特點：與人類的血小板衍生生長因子(PDGF)有87%的同源性，可與PDGF受體(PDGFR)結合62作用：PDGF能促進結締組織細胞及神經膠質細胞的增殖，故Sis作用于PDGFR，可刺激細胞的生長及增殖。Sis636465生長因子作用機制示意圖作用：接受細胞外的生長信號而被激活，通過激酶活性、結構改變等方式促進生長信號在細胞內的傳遞。例如：

erbB和EGFR基因產物的氨基酸序列幾乎相同二、跨膜生長因子受體生長因子受體

(growthfactorreceptor)66與野生型受體相比，跨膜區域無變化，但受體的兩端變短，尤其是缺失全部胞外結構區域67erbB家族蛋白質酪氨酸激酶類受體：EGFR、IGFR、HGFR非酪氨酸蛋白質激酶受體：如絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶G蛋白偶聯受體分類68蛋白質酪氨酸激酶類受體69EGFR作用機制70HER2是表皮生長因子受體家族成員，具有蛋白酪氨酸激酶活性，能激活下游信號通路，從而促進細胞增殖和抑制細胞凋亡。在30%的乳腺癌中HER2基因發生擴增或者過度表達，其表達水平與治療后復發率和不良預后顯著相關。71G蛋白偶聯受體72原癌基因的產物或者由其作用產生的第二信使作為胞內轉導體，將接受到的生長信號由胞內傳至核內，促進細胞生長。胞內轉導體的原癌基因的產物非受體酪氨酸激酶：c-Src、c-Abl絲氨酸/蘇氨酸激酶：c-RafG蛋白(三聚體及Ras蛋白：H-ras，K-ras和N-ras)三、細胞內信號轉導分子73(一)非受體酪氨酸激酶Src亞家族——非受體型PTK的結構定位：c-src定位于第20號染色體，17個外顯子編碼：60kDa的蛋白質，具蛋白酪氨酸激酶(proteintyrosinekinase,PTK)活性作用：通過激酶的磷酸化作用，使底物的結構發生改變，增加激酶對底物的活性，加速生長信號在胞內的傳遞，與細胞無限生長關系密切74Src蛋白的結構簡圖及其活性調控P調控區催化區SH3SH2416Tyr527Tyr-催化區SH3調控區SH2527Tyr催化區SH3調控區SH2P失活狀態激活狀態激活狀態527TyrP416Tyr-416Tyr416Tyr-75蛋白相互作用結構域縮寫識別模體Srchomology2SH2含磷酸化酪氨酸模體Srchomology3SH3富含苯丙氨酸模體pleckstrinhomologyPH磷脂衍生物ProteintyrosinebindingPTB含磷酸化酪氨酸模體WWWW富含脯氨酸模體蛋白相互作用結構域及其識別模體76蛋白激酶BtkPHTHSH3SH2催化區銜接蛋白Grb2SH3SH2SH3轉錄因子statDNA結合區SH2TA細胞骨架蛋白tensin//SH2PTB信號轉導分子中的蛋白相互作用結構域的分布和作用77慢性粒細胞白血病患者的9號染色體與22號染色體之間發生易位，從而融合產生了癌基因BCR-ABL，編碼的蛋白質Bcr-Abl具有持續活化的蛋白酪氨酸激酶活性，能促進細胞增殖，并增加基因組的不穩定性。在95%的慢性粒細胞白血病患者中都伴隨有BCR-ABL融合基因的產生，在一些急性淋巴白血病患者中也有發現。78BCR-ABL(二)絲氨酸/蘇氨酸激酶絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶：Raf、PKC、MosRaf蛋白：N端結合Ras，C端結合并磷酸化MEK、MAPK、MAPKKPKC蛋白：N端調控區，結合Ca2+和DG后被激活；C端活性區Mos蛋白：只在生殖細胞內表達，不含調節區域，下游底物也是MAPK等79催化結構域Ca2+DG磷脂酰絲氨酸調節結構域催化結構域底物Ca2+DG磷脂酰絲氨酸調節結構域假底物結合區DG活化PKC的作用機制示意圖8081原癌基因BRAF所編碼的蛋白質屬于絲/蘇氨酸激酶，是MAPK信號通路的重要組成分子，在調控細胞增殖、分化等方面發揮重要作用。約60%的黑素瘤中BRAF發生突變，其第600位氨基酸從纈氨酸突變為谷氨酸（V600E）最為常見，導致B-Raf的持續激活。82BRAFα亞基(Gα)β,γ亞基(Gβγ)具有多個功能位點α亞基具有GTP酶活性與受體結合并受其活化調節的部位βγ亞基結合部位GDP/GTP結合部位與下游效應分子相互作用部位主要作用是與α亞基形成復合體并定位于質膜內側；在哺乳細胞，βγ亞基也可直接調節某些效應蛋白。(三)G蛋白1.三聚體G蛋白83RＲHACγαβGDPαGTPβγ腺苷酸環化酶ACATPcAMP84ＲRHACγαβGDPαGTPACcAMPβγ腺苷酸環化酶85862.Ras蛋白低分子量G蛋白或稱為單體G蛋白ras家族成員：H-ras、K-ras、N-ras(H-ras、K-ras分別來自大鼠肉瘤病毒Harvey、Kirsten株；N-ras從人神經母細胞瘤中獲得)

編碼特點：4個外顯子組成，編碼的氨基酸順序有85%的同源性，主要位于細胞膜的內側面，蛋白質大小為21kD功能：參與細胞增殖信號的細胞內轉導過程，是維持細胞生長和分化的重要信號轉換器87Ras蛋白的活性調控8889Grb2及Sos在Ras蛋白激活途徑中的作用90MAPKKKMAPKKMAPK

ThrTyrThrTyrPPphosphataseoffonMAPK91

MAPK級聯激活是多種信號通路的中心環節92調控基因表達的最為直接的因子是核內轉錄因子，位于核內，屬反式作用因子，可與某些特定的靶基因的順式調控元件相結合，調控基因的復制、轉錄某些轉錄因子其活性水平的變化可直接影響細胞的生長、分化和增殖，從而使細胞發生轉化、誘發腫瘤例如：類固醇類激素受體基因、c-jun、c-fos、c-myc、NF-κB四、核內轉錄因子核受體結構及作用機制示意圖93Jun和Fos對基因活化的調控94NF-

B信號轉導通路95細胞外生長因子跨膜的生長因子受體細胞內信號傳導體核內轉錄因子96細胞周期調節因子促進腫瘤新生血管形成的基因抗凋亡基因腫瘤轉移相關基因端粒酶染色質修飾基因97其他腫瘤相關基因腫瘤抑制基因PartⅢ腫瘤抑制基因也是調節細胞正常生長和增殖的基因，其生物學功能與癌基因相反：其基因表達產物對細胞的生長和增殖起負調控作用，并能抑制細胞的轉化。當腫瘤抑制基因出現純合缺失、突變等異常不能表達，或者其表達產物失去活性時，細胞就會異常生長和增殖，最終導致細胞惡性轉化而發生腫瘤。反之，若導入或激活腫瘤抑制基因則可抑制細胞的惡性表型。腫瘤抑制基因(tumorsuppressorgene)99又稱為隱性癌基因(recessiveoncogenes)

抑癌基因或抗癌基因(anti-oncegene)腫瘤易感基因(tumorsusceptibilitygenes)100該惡性腫瘤的相應正常組織中該基因必須正常表達該惡性腫瘤中這種基因應有結構改變或表達缺陷、或功能失活將這種基因的野生型導入基因異常的腫瘤細胞內，可部分或全部改變其惡性表型腫瘤抑制基因理論上的三個基本條件101正常細胞腫瘤細胞非腫瘤型雜交細胞雜交融合腫瘤細胞1腫瘤細胞2雜交融合非腫瘤型雜交細胞腫瘤細胞導入染色體腫瘤細胞惡性表型抑制102一、腫瘤抑制基因的發現細胞雜交試驗正常細胞失去某些基因腫瘤細胞

基因1基因2原癌基因

MW

腫瘤腫瘤抑制基因MW

MM腫瘤103二次打擊假設二、遺傳性視網膜母細胞瘤三、腫瘤抑制基因的雜合性丟失104腫瘤抑制基因的產物及其功能PartⅣ腫瘤抑制基因的產物及其功能腫瘤抑制基因的表達產物：主要包括結構蛋白，跨膜受體，胞質信號轉導因子，轉錄因子，轉錄調節因子，細胞周期因子，DNA損傷修復因子等等。功能：主要參與細胞生長增殖的負調控，即可抑制細胞生長并具有潛在抑癌作用。106常見的腫瘤抑制基因107名稱染色體定位相關腫瘤編碼產物及功能TP5317p13.1多種腫瘤轉錄因子p53，細胞周期負調節和DNA損傷后凋亡RB13q14.2視網膜母細胞瘤、骨肉瘤轉錄因子p105RbPTEN10q23.3膠質瘤、膀胱癌、前列腺癌、子宮內膜癌磷脂類信使的去磷酸化，抑制PI3K-Akt通路P169p21肺癌、乳腺癌、胰腺癌、食道癌、黑素瘤p16蛋白，細胞周期檢查點負調節P216p21前列腺癌抑制Cdk1、2、4和6APC5q22.2結腸癌、胃癌等G蛋白，細胞黏附與信號轉導DCC18q21結腸癌表面糖蛋白（細胞黏附分子）NF17q12.2神經纖維瘤GTP酶激活劑NF222q12.2神經鞘膜瘤、腦膜瘤連接膜與細胞骨架的蛋白VHL3p25.3小細胞肺癌、宮頸癌、腎癌轉錄調節蛋白WT111p13腎母細胞瘤轉錄因子108一、腫瘤抑制基因失活促進腫瘤發生發展G0G1期Rb蛋白E2F-1S期E2F-1mRNADNAPRb蛋白(一)視網膜母細胞瘤基因(RB基因)109RB基因的生物學功能Rb磷酸化與細胞周期控制110Rb蛋白與病毒的結合作用SV40病毒大T抗原腺病毒5型E1A癌蛋白均能與磷酸化的Rb蛋白結合形成穩定的復合物Rb蛋白失活抑制細胞正常生長的作用喪失111位于17p13.1，DNA20kb，含有11個外顯子(exon1不編碼，exon2、4、5、7、8分別編碼5個進化上高度保守的結構域)，mRNA2.5kb112(二)TP53基因p53蛋白：393個氨基酸組成的核蛋白，分子量53kD，定位于核內，能與DNA特異性結合，具有轉錄因子的作用N端酸性區——激活轉錄區中間疏水區——DNA結合區C端堿性區——寡聚化區p53蛋白的結構113p53蛋白解鏈酶復制因子Ap21蛋白細胞停滯于G1期細胞調亡酸性區核心區堿性區p53蛋白DNA損傷p21基因p53蛋白抑制p53蛋白成功修復修復失敗p53蛋白的生物學功能114p53的結構及其在清除DNA損傷細胞中的作用115TP53基因突變不僅失去野生型p53抑制腫瘤增殖的作用，而且突變本身又使該基因具備癌基因功能。突變的p53蛋白與野生型p53蛋白相結合，形成的這種寡聚蛋白不能結合DNA，使得一些癌變基因轉錄失控導致腫瘤發生。116117DNAdamage

p53Inhibitionofcyclin/Cdkcomplexes

PCNA

bax

fas

bcl-2ReactiveoxygenspeciesCell-cyclearrestatG1ApoptosisInhibitionofDNArepl