第四章抑癌基因（tumorsuppressorgene)概述：抑癌基因：在正常情況下，細胞內的一類基因產物能抑制細胞生長并能潛在抑制細胞癌變，當通過純合缺失或失活可引起惡性轉化的基因群,又稱為隱性癌基因、抗癌基因或腫瘤易感基因。抑癌基因的作用：在調控細胞生長、增殖及分化過程中起負調控作用，并能潛在地抑制腫瘤的生長。如果其功能失活或出現基因缺失、突變等異常，可導致細胞惡性轉化而發生腫瘤。抑癌基因的生物學功能與癌基因相反。

第4章抑癌基因抑癌基因理論上的三個基本條件：1.該惡性腫瘤的相應正常組織中該基因必須正常表達2.該惡性腫瘤中這種基因應有功能失活或結構改變或表達缺陷3.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第4章抑癌基因抑癌基因的功能：1、誘導終末分化2、維持基因穩定3、觸發衰老，誘導細胞程序性死亡。4、調節細胞生長5、抑制蛋白酶活性6、改變DNA甲基化酶活性負性生長因素的信息傳導調節基因第4章抑癌基因7、調節組織相容性抗原8、調節血管形成9、促進細胞間聯系第4章抑癌基因第一節

抑癌基因研究的歷史回顧1.細胞融合試驗是抑癌基因存在的最早依據。當正常細胞與腫瘤細胞融合形成雜交細胞時，能抑制癌細胞的致癌性，表明正常細胞具有抑制細胞癌變的基因成分。2.Knudson根據對視網膜母細胞瘤的遺傳學分析，提出了腫瘤發生的“兩次突變假說”。發現腫瘤形成時，13號染色體（13q1.4）的兩個等位基因常常同時缺乏或失活，表明這類基因具有抑制腫瘤形成作用。第4章抑癌基因3.在腫瘤細胞中常發現有等位基因的雜合型丟失，據此以發現新的抑癌基因

但是不能把所有能抑制細胞生長作用的因素都稱為抑癌基因，如干擾素、生長抑素等。第4章抑癌基因1989年以來，抑癌基因的分離和鑒定已取得很大進展，發現二十多種，已克隆出十幾種抑癌基因，目前最受關注的是Rb,P53基因。而且新的抑癌基因還在不斷出現。第4章抑癌基因第二節

Rb基因

Rb(retinoblastomagene,Rb)是第一個被克隆的抑癌基因。1971年Knudson系統地研究了有明顯顯性遺傳的兒童視網膜母細胞瘤，提出了著名的腫瘤“兩次突變”的假說，認為在有遺傳傾向的病人體內所有干細胞及體細胞都存在一種突變，在此基礎的發育過程中任一視網膜母細胞再出現第二次突變，即可導致腫瘤發生。Rb基因是源于父母雙方的兩個視網膜母細胞瘤相關的等位基因

第4章抑癌基因1988年，Huang等用逆轉錄病毒感染的方法將Rb基因導入視網膜母細胞瘤WERI-Rb27,發現Rb基因可完全抑制WERI-Rb27細胞在裸鼠體內的致癌性。應用同樣的方法導入前列腺癌、膀胱癌、乳腺癌，結果Rb基因都可不同程度地抑制癌細胞在裸鼠體內的致癌性。這些結果為Rb基因的抗癌性提供了直接的證據。第4章抑癌基因Rb基因可以完全抑制視網膜母細胞瘤的致瘤性，表明Rb基因功能失活是視網膜母細胞瘤發生的重要機制。而Rb基因只能部分抑制前列腺癌、膀胱癌、乳腺癌的致瘤性，說明Rb基因失活在這些腫瘤的發生、發展中起著一定作用，這些腫瘤的發生還存在其他基因的改變。第4章抑癌基因一、Rb基因結構Rb結構：全長約200kb，含27個外顯子，26個內含子，由4757個核苷酸組成，3’端有AATAA加尾信號序列和polyA，轉錄產物為4.7kbmRNA,可編碼928個氨基酸組成的蛋白質，分子量約為1.1*105，生物化學的分離技術和免疫熒光技術研究表明，85%的Rb蛋白質產物存在于細胞核中，約10%在細胞膜上，在胞漿和間質中幾乎沒有Rb蛋白質。第4章抑癌基因細胞分裂周期圖第4章抑癌基因二、Rb蛋白的磷酸化和細胞周期1、Rb蛋白的磷酸化和細胞周期Rb蛋白定位于核內，為核磷酸蛋白，具有結合DNA特性，并有轉錄調節因子的功能；Rb蛋白的功能受自身磷酸化程度的調節，而其磷酸化與脫磷酸化過程呈現細胞周期依賴性，Rb的狀態隨著細胞周期以磷酸化和去磷酸化而不同。在細胞周期的G1期，Rb蛋白為去磷酸化狀態，而在G2,S,M期為磷酸化狀態。磷酸化發生在G1/S期之間，主要為M期。第4章抑癌基因

Rb蛋白磷酸化受細胞周期調節因子cdc2、蛋白激酶p34的調節，此外Rb蛋白與轉錄因子E2F結合形成的復合物調節和控制S期的轉錄及復制。在對細胞生長的調控中，Rb的非磷酸化狀態是維持細胞處在G0或G1期的活化形式，控制和抑制細胞生長和增殖，而磷酸化的Rb蛋白將細胞由這種控制中釋放出來，使細胞進入DNA合成及有絲分裂期。因此，非磷酸化的Rb蛋白為活化形式，它具有促進細胞分化，抑制生長和增殖的負調節因子的作用。第4章抑癌基因Rb蛋白磷酸化失去抑制作用進入細胞分裂周期去磷酸化+E2F停留在G0/G1期SG2M期第4章抑癌基因2、Rb蛋白與病毒的結合作用

SV40病毒大T抗原腺病毒5型EIA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。第4章抑癌基因3、

Rb基因異常與某些腫瘤發生的相關性（1）15-40%視網膜母細胞瘤有Rb基因的缺失，如果Rb基因缺失一個或兩個拷貝（2)有時可發生片斷的部分缺失(3)有基因結構異常視網膜母細胞瘤檢測不到正常Rb基因的mRNA，Rb蛋白表達水平極低下。除視網膜母細胞瘤中發現異常外，在其他類型腫瘤，如：成骨肉瘤、乳腺癌、小細胞肺癌、膀胱癌、前列腺癌、鼻咽癌等中也有Rb基因結構及表達異常。第4章抑癌基因4、Rb基因的抗癌性有兩層含義：（1）、一是在正常細胞中Rb基因具有抑制細胞生長的作用（2）、二是在腫瘤細胞內Rb基因具有抑制其生長及致瘤性作用利用Rb基因探針和抗Rb蛋白的抗體檢測正常人體組織及其相應的腫瘤組織，發現正常人體組織Rb基因的結構及表達均正常，而相應的腫瘤組織中的基因常常有缺失突變，缺乏正常的蛋白。

第4章抑癌基因第三節

P53基因P53基因是迄今發現與人類腫瘤相關性最高的基因，自1979年P53基因命名以來，人們對P53基因的認識經歷了癌蛋白抗原、癌基因到抑癌基因的多次轉變。導致細胞轉化或腫瘤形成的P53是P53基因突變的產物，是一種腫瘤促進因子，它可以消除正常P53的功能，而野生型P53是一種抑癌基因。人類腫瘤中約50%以上與P53基因變化有關，僅1991-1998年6月的有關論文就超過6000篇，P53基因也被Science雜志評為1993年的明星分子。

第4章抑癌基因一、P53基因的結構及特點

人P53基因定位于17號染色體短臂1區3帶（17p1,3）分布于200kbDNA區段內，含11個外顯子和10個內含子。其轉錄產物2.5kbmRNA。P53基因編碼393個氨基酸組成的核磷蛋白，分子量為53*103，稱P53蛋白，定位于核內，能與DNA特異性結合，具有轉錄因子的作用。正常P53蛋白在細胞中易水解，半衰期為20分鐘，突變性P53蛋白的半衰期為1.5-7h.第4章抑癌基因二、P53蛋白的生物學功能1、

對細胞增殖的抑制作用

P53蛋白是一個細胞周期相關蛋白，參與細胞增殖的調節。正常細胞中P53蛋白控制著靜止期細胞從G0到G1期的轉變，并且在G1期的生長限制性位點（Rpoint）控制細胞進入細胞周期后的增殖。腫瘤細胞中，突變的P53過量表達，具有增殖正調控作用。野生型P53則是一個細胞生長負調控因子，P53蛋白的磷酸化與細胞周期有關，非磷酸化的P53蛋白為其活性形式，發揮對細胞生長和增殖的負調節作用。第4章抑癌基因2、

P53蛋白與病毒的結合作用3、

為DNA損傷的檢查站4、

誘導細胞分化5、

影響細胞調亡6、

P53基因調節細胞內基因轉錄

P53除可以與某些病毒癌蛋白結合外，還可與細胞內的轉錄因子結合，起到活化和調節的作用。其中最重要的兩個基因為Mdm2和P21WAF1/CIPIMdm2基因產物與野生型P53結合阻止P53抑制細胞增殖和誘導凋亡的功能第4章抑癌基因第四節INK4基因家族一、p1６基因結構和生物學特性（一）、基因結構位于9p21，全長8.5kb，由二個內含子和三個外顯子組成。編碼CDK4抑制蛋白。（二）、生物學特性（如下圖）

第4章抑癌基因CDK4+Rb蛋白磷酸化Rb蛋白Rb蛋白失活P16蛋白抑制cyclinD促進第4章抑癌基因（三）、調控主要受Rb、p16、cyclinD、CDK的反饋調節。（四）、基因異常與腫瘤１、基因異常方式（１）基因缺失（２）點突變２、相關腫瘤黑色素瘤、食管癌、肺癌、肝癌、結直腸癌、胰腺癌、膀胱癌、卵巢癌、乳腺癌、骨肉瘤、間皮肉瘤、淋巴造血系統腫瘤。第4章抑癌基因二、p15基因結構和生物學特性（一）、基因結構全長460kb，位于9p21，編碼１３７個AA，分子量為14.7kD的胞漿蛋白，與p16有９５％的序列相同，含２個外顯子。（二）、生物學特性結合CDK4、CDK6，抑制CDK4－cyclinD，CDK6－cyclinD，從而抑制細胞增殖。第4章抑癌基因（三）、基因異常與腫瘤１、基因異常方式（１）基因缺失（２）突變（３）高甲基化２、相關腫瘤多種實體瘤和腫瘤細胞株。如間皮瘤、白血病、非小細胞肺癌第4章抑癌基因三、p18和p19基因１、p18被命名為CDKN2C,p19被命名為CDKN2D或INK4D,均為單拷貝基因，分別定位于定位于染色體1p32和19p13.2。２、兩者在結構、功能上有許多相似之處，都具有５個錨蛋白重復序列，每個重復序列含有３２個氨基酸。主要功能為特異性抑制CDK4/6的活性３、兩者在許多正常組織中均有表達，具有周期依賴性，G1中期表達最低，S期達高峰。４、p18基因突變和缺失之見于少數腫瘤，如乳腺癌、非小細胞肺癌。P19基因在腫瘤中的突變率更低。第4章抑癌基因第五節CIP-KIP基因家族一、p21基因１、基因結構位于染色體6q21.2，為單拷貝基因，長85kb，含有３個外顯子，cDNA長約2.1kb。編碼包含164個氨基酸殘基的蛋白，分子量21kD。２、功能（１）結合p53、SP1、MyoD（２）抑制多種Cyclin-CDK復合物（３）抑制細胞增殖核抗原（proliferatingcellnuclearantigen,PCNA)與DNA多聚酶８結合。（４）抑制應激激活蛋白激酶（stressactivatedproteinkinase,SAPK)的活性，使C-Jun不能磷酸化。（５）參與p53介導的細胞DNA損傷反應。第4章抑癌基因３、與腫瘤的關系與其他相關基因起協同作用，大多數腫瘤未發現p21突變，但存在基因的多態性改變。第4章抑癌基因二、p27基因１、基因結構位于染色體12p13，編碼含198個氨基酸殘基的多肽，分子量27kD２、功能抑制Cyclin-CDKs和H1組蛋白酶活性；抑制Cyclin-CDKs復合物在Thr-160磷酸化能力。３、與腫瘤關系基因突變罕見，但有些實驗證明p27功能異常確實與腫瘤的發生有關。第4章抑癌基因三、p57基因１、基因結構位于染色體11p11.5，其開放讀碼框948bp。編碼含316個氨基酸殘基的多肽，分子量57kD。２、功能（１）抑制CDK活性（２）與G1期Cyclin-CDK復合物結合并抑制之（３）于正常組織中表達３、與腫瘤關系認為p57基因的LOH與乳腺癌、膀胱癌、腎癌、卵巢癌等多種腫瘤有關，但缺失率不高；結腸癌、胰腺癌、肝癌中p57蛋白高表達。第4章抑癌基因第六節PTEN基因一、基因結構和生物學特性１、基因結構位于10q23.3，由９個外顯子組成，相應蛋白質包含４０３個AA。２、生物學特性拮抗酪氨酸激酶。第4章抑癌基因二、基因異常與腫瘤１、基因異常方式（１）基因純合性丟失（２）突變包括（３）甲基化２、相關腫瘤膠質母細胞瘤、前列腺癌、子宮內膜癌、腎癌、卵巢癌、乳腺癌、肺癌、膀胱癌、甲狀腺癌、頭頸部鱗狀細胞癌、黑色素瘤、淋巴瘤等。另外也與Cowden病、Bannayan-Zonana或Bannayan-Ruvalcaba綜合征有關。缺失突變錯義突變無意義突變mRNA剪接突變第4章抑癌基因第七節FHIT基因一、基因結構

FHIT基因位于人類染色體3p14.2。cDNA全長約1.1kb，含１０個外顯子，編碼含１４７個氨基酸的分子量為16.8kD的蛋白質。二、功能及與腫瘤關系所編碼的蛋白質是一典型的Ap3A水解酶（5’,5’’’-pl,p3-triphosphatehydrolase),基因發生突變后，Ap3A水解酶活性喪失，導致Ap3A或類似的復合物水平升高并促進腫瘤發生。主要異常為基因的缺失。與多種腫瘤發生有關。如消化道腫瘤、呼吸道腫瘤等。第4章抑癌基因第八節BRCA基因一、基因結構

BRCA1基因位于染色體17q21，基因全長100kb,含２３個外顯子，２２個內含子。BRCA2基因位于染色體13q12編碼含３４１８個氨基酸殘基的蛋白質。二、基因異常與腫瘤１、基因異常方式（１）等位基因雜合性缺失（２）基因突變。包括終止碼突變、錯義突變、移碼突變。２、與腫瘤關系主要與乳腺癌、卵巢癌有關。第4章抑癌基因第九節其他抑癌基因一、DCC基因(deletedi