肿瘤与癌基因.ppt

肿瘤与癌基因肿瘤与癌基因9.1 肿瘤与癌症肿瘤与癌症 肿瘤的发生是一个肿瘤的发生是一个多因素诱导多因素诱导和和多基因参与多基因参与的的多阶段多阶段发展过程发展过程细胞分化（cell differentiation）:个体发育中，由一种相同的细胞类型经细胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产生不同的细胞类群的过程。细胞分化是基因选择性表达的结果细胞分化是基因选择性表达的结果 转分化（trans-differentiation）:一种类型的分化细胞转变成另一种类型的分化细胞的现象。转分化经历去分化（dedifferentiation）和再分化（redifferentiation）的过程。去分化（脱分化）：指分化细胞失去特有的结构与功能变成具有未分化细胞特征的过程。如：植物体细胞在一定条件下形成未分化的细胞群的细胞团，即愈伤组织。愈伤组织可以被诱导再分化形成根、茎基因突变的结果可能导致某些分化细胞的生长与分裂失控，脱离了衰老和死亡的正常途径而成为癌细胞。癌细胞与正常分化细胞不同：癌细胞的细胞类型与特征相近，但基因组发生了不同形式的突变。正常分化细胞虽然分化为不同类型细胞，但基因组不发生突变。癌症发生与发展过程中涉及的三类基因：癌基因抑癌基因DNA修复基因肿瘤最显著的特征：肿瘤最显著的特征：具有具有自主性生长自主性生长能力，不受体内生长调节系能力，不受体内生长调节系统的控制，生长调节系统的控制最关键是统的控制，生长调节系统的控制最关键是分子调分子调控系统控系统，而，而基因是主导基因是主导。因此，因此，癌基因癌基因的研究成为的研究成为肿瘤分子生物学肿瘤分子生物学的的里程碑。里程碑。1976年第一个癌基因被克隆年第一个癌基因被克隆，开创了肿，开创了肿瘤分子生物学的新纪元。瘤分子生物学的新纪元。肿瘤的发生是由于细细胞胞增增殖殖和分分化化失常所导致的恶恶性性生生长长现象。在正常情况下，细胞的增殖受到多种因素的调控，调控失衡可能引起异常的增殖和持续的分裂。细胞的正常生长与增殖主要由两两大大类类基基因因调调控控，一类是正正调调节节信信号号，如癌癌基基因因（oncogenes），促进细胞生长和增殖，并阻止其发生终终末末分分化化，调控失常时表现为细胞的恶性生长。另一类为负负调调控控信信号号，抑制细胞增殖，促进分化、成熟、衰老及凋亡，抑抑癌癌基基因因（cancer suppressor genes),也称肿瘤抑制基因(tumor suppressor genes)或抗癌基因(anti-oncogenes）发挥该作用。两类基因产生的效应相互拮抗，维持平衡，对正常细胞的生长、增殖和衰亡进行精确地调控。这些基因发生突变或表达变化引起细胞增殖失控导致肿瘤的发生。9.1.1 9.1.1 肿瘤发生的因素肿瘤发生的因素 (1)(1)化学因素化学因素 (2)(2)物理因素物理因素 (3)(3)生物学因素生物学因素 (4)(4)体内防御体系的减退体内防御体系的减退 (5)(5)遗传因素遗传因素 (6)(6)其他其他（1 1）化学因素化学因素 200200多种，都是多种，都是DNADNA诱变剂诱变剂 包括直接致癌物，间接致癌物和促癌物包括直接致癌物，间接致癌物和促癌物 例如例如:多环芳香烃（多环芳香烃（PAHPAH）肺癌肺癌 黄曲霉素（黄曲霉素（AFAF）肝癌肝癌 亚硝胺类亚硝胺类 消化道肿瘤消化道肿瘤 芳香胺和偶氮染料芳香胺和偶氮染料 膀胱癌膀胱癌 EB EB DNADNA的损伤的损伤烷化剂（氮芥）、烷化剂（氮芥）、碱基类似物（碱基类似物（5-BrU）、甲烷磺酸甲酯、甲烷磺酸甲酯、SDS等。等。脱氨基试剂：脱氨基试剂：羟胺、亚硫酸盐等，其中羟胺、亚硫酸盐等，其中亚硝酸盐亚硝酸盐不仅将单链不仅将单链 DNA分分 子中子中C变为变为U，而且使，而且使A、G脱氨基。脱氨基。嵌入剂、染料：溴化乙锭、吖啶橙等使嵌入剂、染料：溴化乙锭、吖啶橙等使DNA 双螺旋发生扭曲，从而导致插入或双螺旋发生扭曲，从而导致插入或 缺失缺失 的移码突变。的移码突变。急性急性亚硝酸盐中毒：青紫病、肠源性紫绀亚硝酸盐中毒：青紫病、肠源性紫绀 可视黏膜发绀、血液呈酱油色、呼吸困难、神经紊乱可视黏膜发绀、血液呈酱油色、呼吸困难、神经紊乱机理机理:亚硝酸盐将血红蛋白氧化为高铁血红的蛋白，导致机体缺氧而引起中毒亚硝酸盐将血红蛋白氧化为高铁血红的蛋白，导致机体缺氧而引起中毒治疗：特效药美篮（亚甲蓝）、甲苯胺蓝，配合使用治疗：特效药美篮（亚甲蓝）、甲苯胺蓝，配合使用VC和和Glucose.盐硝酸盐的强致癌性：食品（腌制、熏制、饲料）盐硝酸盐的强致癌性：食品（腌制、熏制、饲料）实验：实验：2.59.0mg/kg.bw，致实验动物诱发胃、皮肤、脑、脊髓及皮下组织瘤。，致实验动物诱发胃、皮肤、脑、脊髓及皮下组织瘤。DNA 损伤由烷基化损伤由烷基化(alkylation)、氧化氧化(oxidation)、脱氨基、脱氨基(Deamination)Nitrosamine(亚硝胺亚硝胺)Reactive oxygen species(O2-,H2O2,OH)Deamination(脱氨基脱氨基)Agents causing oxidative deaminationIntercalating Agents（2 2）物理因素物理因素l紫外线、紫外线、X射线、射线、射线、电离辐射等引起射线、电离辐射等引起DNA突变，突变，它们是高能量射线，可它们是高能量射线，可直接损伤直接损伤DNA或在细胞中或在细胞中产生产生自由基自由基，自由基再损伤，自由基再损伤DNA。l 可破坏细菌可破坏细菌DNA，用于灭菌，用于灭菌Uv（ultraviolet radiation）辐射辐射:ltrvailit与紫外线的波长有关与紫外线的波长有关 UV-C(180-290nm)-“germicidal d:misaid”具有杀菌作用具有杀菌作用,被大气被大气层臭氧层吸收。层臭氧层吸收。UV-B(290-320nm)：majorlethal/mutagenicfractionofsunlightUV-A(320nm-visible)：alsohasdeleteriousdeltri:s有害的effects，butitproducesveryfewpyrimidinepairimidi:ndimers.Real-worldbiochemistryIn 1997,NASA developed a Prototype pruttaip UV garment for children with XP,Porphyria：p:friand other sun Related Disorders to have a Quality of life and Freedom.This NASA UV Protective Project designed for XP was completed in 1998 and the UV garments are being supplied to children of parents that have requested them.着色性干皮病着色性干皮病（xeroderma pigmentosum,XP）是第一个发）是第一个发现的现的 DNA 修复缺陷性遗传病，患者的皮肤和眼睛对太阳光特别修复缺陷性遗传病，患者的皮肤和眼睛对太阳光特别是紫外线十分敏感，身体暴光部位的皮肤是紫外线十分敏感，身体暴光部位的皮肤干燥脱屑干燥脱屑、色素沉着色素沉着、皮肤溃疡皮肤溃疡、皮肤癌等皮肤癌等发病率高，常伴有发病率高，常伴有神经系统功能障碍神经系统功能障碍，智智力低下力低下等。等。卟啉症、紫质症（卟啉症、紫质症（Porphyria）：红细胞生成性卟啉症和肝性卟）：红细胞生成性卟啉症和肝性卟啉症。共同特点是尿和啉症。共同特点是尿和/或大便中大量排出多种卟啉、卟啉原和或大便中大量排出多种卟啉、卟啉原和卟啉的前身物质。卟啉的前身物质。英国的英国的“疯子国王疯子国王”乔治三世：受害者之一乔治三世：受害者之一最严重的卟啉症是先天红血球生成卟啉症最严重的卟啉症是先天红血球生成卟啉症(CEP)卟啉症通常是由于卟啉症通常是由于基因突变基因突变所导致所导致但饮酒过度和环境污染也会诱发此病但饮酒过度和环境污染也会诱发此病最臭名昭著的事例发生在上个世纪最臭名昭著的事例发生在上个世纪50年代的土耳其。大约有年代的土耳其。大约有4000人在食用了喷洒过人在食用了喷洒过除真菌剂六氯苯除真菌剂六氯苯的小麦后患上了一种类的小麦后患上了一种类型的卟啉症，上百人因此丧生。在此之后不久，六氯苯除真菌型的卟啉症，上百人因此丧生。在此之后不久，六氯苯除真菌剂就在全世界范围内被禁用。剂就在全世界范围内被禁用。HumanXerodermapigmentosum(XP)extreme sensitivity to sunlight(by age 2),and 1000X higher risk of skin cancer(by age 8)Defect is in repair of UV damageGene mapping identified severalrepair proteins(called XP proteins)XP-C and XP-A recognize pyrimidine dimers（TT）XP-B and XP-D have helicase activityXP-G and XP-F have nuclease activityXP-C recognizes pyrimidine dimersXP-B and XP-D are helicases thatseparate the DNA strands aroundthe damage.RPA keeps the strands apartXP-G and XP-F are endonucleases that cut the DNA on either side ofthe damageXP-A binds to the pyrimidine dimerand helps to recruit other proteinsto a complex The cut fragment is removed and the gap is filled in by DNAP d d or e e（3 3）生物学因素生物学因素 肿瘤病毒肿瘤病毒 生物性致癌因素包括生物性致癌因素包括病毒、细菌、霉菌病毒、细菌、霉菌等。其中以病毒与等。其中以病毒与人体肿瘤的关系最为重要，研究也最深入。人体肿瘤的关系最为重要，研究也最深入。许多病毒可引起动物肿瘤，但引起人体肿瘤的不多。只有少数病许多病毒可引起动物肿瘤，但引起人体肿瘤的不多。只有少数病毒可诱发人体肿瘤。例如毒可诱发人体肿瘤。例如:乙肝病毒（乙肝病毒（HBV）原发性肝癌原发性肝癌 巨细胞病毒（巨细胞病毒（CMV）前列腺癌、宫颈癌前列腺癌、宫颈癌 EB病毒（病毒（EBV）鼻咽癌、儿童鼻咽癌、儿童Burkitt 淋巴瘤淋巴瘤 乳头瘤病毒（乳头瘤病毒（HPV）皮肤癌、宫颈癌皮肤癌、宫颈癌 人人T细胞白血病病毒（细胞白血病病毒（HTLV）人类人类T淋巴细胞白血病淋巴细胞白血病 巨细胞病毒（巨细胞病毒（CMV）前列腺癌、宫颈癌前列腺癌、宫颈癌 巨细胞病毒(Cytomegaoviyns,CMV)是一种疱疹病毒组疱疹病毒组DNA病毒病毒。分布广泛,人与其他动物皆可遭受感染，引起以生殖泌尿系统，中枢神经系统和肝脏疾患为主的各生殖泌尿系统，中枢神经系统和肝脏疾患为主的各系统感染系统感染，从轻微无症状感染直到严重缺陷或死亡。EB病毒（病毒（EBV）鼻咽癌、儿童鼻咽癌、儿童Burkitt 淋巴瘤淋巴瘤 EB病毒（epstein-barr virus,EBv），又称人类疱疹病毒（Human herpesvirus 4(HHV-4)）。Epstein和Barr 1964年首先从非洲儿童Burkitt淋巴组织中分离出EB病毒。EB病毒常引起儿童传染性单核细胞增生症。三个典型症状为发热、咽炎和颈淋巴结肿大发热、咽炎和颈淋巴结肿大。主主要通过唾液传播，也可经输血传染。要通过唾液传播，也可经输血传染。单纯疱疹病毒单纯疱疹病毒（herpes simplex virus 简称HSV）是人类最常见的病原体，人是其唯一的自然宿主。此病毒存在于病人、恢复者或者是健康带菌者的水疱疤液、唾液及粪便中，传播方式主要是直接接触传染，亦可通过被唾液污染的餐具而间接传染。HSV感染现已成为世界上第第四大传染病四大传染病。HSV-2侵及躯体腰以下部位，主要是生殖器，它是引起性病的主要病原体之一引起性病的主要病原体之一。乳头瘤病毒乳头瘤病毒（HPV）皮肤癌、宫颈癌皮肤癌、宫颈癌人类乳头状瘤病毒（Human papillomavirus，HPV）是一种嗜上皮性病毒，在人和动物中分布广泛，有高度的特异性，可引起人类良性的肿瘤和疣，如生长在生殖器官附近皮肤和粘膜上的人类寻常疣、尖锐湿疣以及生长在粘膜上的乳头状瘤。HPV是一种具有种属特异性的嗜上皮病毒，属双链闭环的小DNA病毒，约8kb.人人T细胞白血病病毒细胞白血病病毒（HTLV）人类人类T淋巴细胞白血病淋巴细胞白血病人类嗜T细胞病毒(HTLV)，是20世纪70年代后期发现的第一个人类逆转录病毒第一个人类逆转录病毒，有型(HTLV-)和型(HTLV-)之分，分别是引起T细胞白血病和毛细胞白血病(属B细胞恶性增殖、呈慢性过程的特殊类型白血病)的病原体。属逆转属逆转录病毒科的录病毒科的RNA肿瘤病毒亚科肿瘤病毒亚科。HTLV-可通过输血、注射或性接触等途径传播，也可经胎盘、产道或哺乳等垂直传播。肿瘤启动因子（肿瘤启动因子（tumor initiator）:引起细胞引起细胞DNADNA改变即改变细胞遗改变即改变细胞遗 传状况的一些因子。传状况的一些因子。肿瘤促进因子（肿瘤促进因子（tumor promoters）：）：本身并非诱变剂，但能促进本身并非诱变剂，但能促进肿瘤发生和发展的过程。不同肿瘤因子可选择性地加速某种肿瘤的肿瘤发生和发展的过程。不同肿瘤因子可选择性地加速某种肿瘤的发生。发生。如：佛波酯类物质（如：佛波酯类物质（phorbol ester）,具有激活蛋白激酶具有激活蛋白激酶C作用作用。波佛酯是抗菌素的一种，是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破波佛酯是抗菌素的一种，是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素。坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素。十四烷酸和佛波醇形成的酯。能十四烷酸和佛波醇形成的酯。能激活导致细胞增殖或分化的信号通路激活导致细胞增殖或分化的信号通路而具有而具有促进促进细胞癌变细胞癌变的作用。的作用。蛋白激酶蛋白激酶C(PKC)是重要的细胞信号转导因子之一是重要的细胞信号转导因子之一,作为肿瘤促进子作为肿瘤促进子佛波酯佛波酯(phorbol ester)(phorbol ester)受体受体,在细胞的在细胞的增殖调控、恶性转化以及癌变增殖调控、恶性转化以及癌变过程中起重要作用。在佛波酯类物质促癌变过程中过程中起重要作用。在佛波酯类物质促癌变过程中,PKC,PKC 处在激活处在激活状态状态,说明说明PKC PKC 活性的异常升高与某些癌症的发生与转移密切相关活性的异常升高与某些癌症的发生与转移密切相关,因此因此PKC PKC 可以作为抑制肿瘤生长和转移的作用靶点可以作为抑制肿瘤生长和转移的作用靶点。（4 4）遗传因素）遗传因素 A.A.对致癌物的敏感性不同对致癌物的敏感性不同 例如例如:抽烟抽烟 低致癌性芳香烃低致癌性芳香烃 高致癌性芳香烃高致癌性芳香烃 芳香烃羟化酶（芳香烃羟化酶（AHHAHH）AHH AHH 升高升高 敏感性增加敏感性增加 B.B.许多肿瘤如许多肿瘤如视网膜母细胞瘤视网膜母细胞瘤、结肠癌、乳腺癌等与遗传有关。、结肠癌、乳腺癌等与遗传有关。（5 5）防御体系的减退）防御体系的减退 A.抗氧化体系抗氧化体系 氧化剂氧化剂 自由基、自由基、过氧化氢。过氧化氢。抗氧化物质抗氧化物质外源性抗氧化剂外源性抗氧化剂：VE,VC 内源性抗氧化剂内源性抗氧化剂 GSH 抗氧化酶类抗氧化酶类 SOD B.DNA 修复机制修复机制 光修复、切除修复、重组修复、光修复、切除修复、重组修复、SOS修复等修复等 C.免疫功能减退免疫功能减退 l 免疫功能减退免疫功能减退/免疫抑制免疫抑制肿瘤发生增加。肿瘤发生增加。l 机体存在免疫监视作用。机体主要通过细胞免疫杀伤肿瘤机体存在免疫监视作用。机体主要通过细胞免疫杀伤肿瘤 细胞细胞.主要的免疫效应细胞有：主要的免疫效应细胞有：细胞毒细胞毒T细胞（细胞（CTL)、NK细胞细胞、巨噬细胞等。巨噬细胞等。（6 6）其他）其他u 食物食物:动物实验动物实验 u 激素：激素：雄激素和雄激素和雌激素雌激素等等 总之：总之：致癌因素致癌因素 防御功能的减退防御功能的减退 DNA突变突变 基因变异的积累基因变异的积累 正常细胞正常细胞参与细胞生长参与细胞生长,分化分化,凋亡的基因发生突变凋亡的基因发生突变癌细胞癌细胞9.1.2 9.1.2 癌细胞和细胞转化癌细胞和细胞转化（1 1）癌细胞的主要特点）癌细胞的主要特点 A.永生性：细胞生长与分裂失控，成为永生性：细胞生长与分裂失控，成为“不死不死”的永生细的永生细胞胞 B.侵润性：恶性肿瘤侵润性：恶性肿瘤 C.转移性：细胞失去贴壁生长的能力转移性：细胞失去贴壁生长的能力,细胞间黏着性降低细胞间黏着性降低 D.产生肿瘤特异抗原：端粒酶表达高、纤连蛋白减少产生肿瘤特异抗原：端粒酶表达高、纤连蛋白减少E.染色体畸变染色体畸变 F.代谢改变代谢改变（2 2）细胞转化）细胞转化 细胞转化至少分为两个阶段细胞转化至少分为两个阶段;（NIH/NIH/3T33T3细胞细胞:鼠成纤维细胞鼠成纤维细胞 ）正常细胞正常细胞 永生化细胞永生化细胞 癌细胞癌细胞 （具有永生化，无致癌作用）（具有永生化，无致癌作用）细胞转化：细胞转化：细胞发生遗传性改变而导致细胞永生化的转变方式细胞发生遗传性改变而导致细胞永生化的转变方式,由限由限定性细胞系转变成连续性传代细胞系定性细胞系转变成连续性传代细胞系,获得了永生化。获得了永生化。只是遗传特性、生长特性、生物学性状改变只是遗传特性、生长特性、生物学性状改变,但无致瘤性。但无致瘤性。（3 3）克隆进展学说）克隆进展学说 第一个癌细胞的产生是由于基因突变积累的结果，第一个癌细胞的产生是由于基因突变积累的结果，癌组织中的所有癌细胞是由第一个癌细胞克隆而来。癌组织中的所有癌细胞是由第一个癌细胞克隆而来。正常细胞正常细胞癌细胞癌细胞9.1.3 9.1.3 肿瘤发生的多阶段过程：肿瘤发生的多阶段过程：3个个阶段阶段（1）启动）启动/激发阶段：致癌物致激发阶段：致癌物致DNA突变，细胞增殖突变，细胞增殖（2）促癌阶段：表型正常，而）促癌阶段：表型正常，而DNA已发生改变，在肿瘤启动因子已发生改变，在肿瘤启动因子和肿瘤促进因子的协同作用下，基因进一步突变，细胞和肿瘤促进因子的协同作用下，基因进一步突变，细胞过度增殖过度增殖，第一个癌细胞产生第一个癌细胞产生。（3）转化阶段：抑癌基因等突变恶性程度增加，与转移相关基因）转化阶段：抑癌基因等突变恶性程度增加，与转移相关基因的参与，癌细胞转移性增加。是细胞癌变的终末阶段，的参与，癌细胞转移性增加。是细胞癌变的终末阶段，癌变细胞进癌变细胞进入自主分裂增生状态，癌变病灶浸润、转移。入自主分裂增生状态，癌变病灶浸润、转移。如：人的结肠癌如：人的结肠癌 正常肠上皮细胞正常肠上皮细胞原癌基因的激活原癌基因的激活抑癌基因的丢失抑癌基因的丢失腺瘤或息肉腺瘤或息肉结肠癌结肠癌转移转移9.1.4 癌基因（癌基因（Oncogene）1.癌基因（癌基因（Oncogene nkdi:n）一类一类与肿瘤发生和发展密切相关的基因，与肿瘤发生和发展密切相关的基因，在在体外可促进细胞转化体外可促进细胞转化，在，在体内可诱导肿体内可诱导肿瘤的发生瘤的发生，其，其蛋白产物可促进细胞的增殖蛋白产物可促进细胞的增殖。病毒癌基因和细胞癌基因病毒癌基因和细胞癌基因A.病毒癌基因（病毒癌基因（virus oncogene,v-onc）首先在病毒中发现：首先在病毒中发现：1911 年年Rous 发现鸡肉瘤无细胞滤液发现鸡肉瘤无细胞滤液能诱发鸡新的肉瘤。能诱发鸡新的肉瘤。Rous 肉瘤病毒（肉瘤病毒（Rous Sarcoma Virus,RSV），），第一个癌基因第一个癌基因 src 的发现的发现。肉瘤病毒基因组是单链。肉瘤病毒基因组是单链RNA，69kb。基因组结构见图。基因组结构见图。目前发现的病毒癌基因有目前发现的病毒癌基因有30多种，而且认为他们最初来自多种，而且认为他们最初来自 细胞癌基因。细胞癌基因。逆转录病毒：逆转录病毒：19701970年年TeminTemin和和BaltimoreBaltimore在在RSV和和MLV发现逆发现逆转录酶（转录酶（reverse transcriptase,RT)，1975年获得诺贝尔奖。年获得诺贝尔奖。逆转录病毒基因组结构简图逆转录病毒基因组结构简图 正常的非转化病毒正常的非转化病毒 LTR gag (pro)pol env LTR LTR gag (pro)pol env LTR 长末端重复序列长末端重复序列 变异的转化病毒变异的转化病毒 LTR gag (pro)pol env LTR gag (pro)pol env srcsrcsrcsrc 外膜糖蛋白外膜糖蛋白SUSU和跨膜蛋白和跨膜蛋白TMTM基质蛋白，衣壳蛋白，核酸结合蛋白基质蛋白，衣壳蛋白，核酸结合蛋白逆转录酶和整合酶逆转录酶和整合酶蛋白酶蛋白酶 病毒癌基因病毒癌基因SrcSrc基因表达基因表达基因表达基因表达p60srcp60src蛋白，使多个靶蛋白磷酸化蛋白，使多个靶蛋白磷酸化蛋白，使多个靶蛋白磷酸化蛋白，使多个靶蛋白磷酸化mjurain 鼠科的，鼠科的，lu:ki:mi:白血病白血病哈维哈维B 细胞癌基因（细胞癌基因（cellular oncogene,c-onc）：）：100多种多种 通过分子杂交和细胞转染实验等技术发现细胞癌基因。目通过分子杂交和细胞转染实验等技术发现细胞癌基因。目前发现的前发现的细胞癌基因有细胞癌基因有100多种多种，其中部分在病毒中存在。，其中部分在病毒中存在。C 原癌基因（原癌基因（protooncogene）（1）概念：）概念：正常细胞中存在癌基因，在正常情况下它们不正常细胞中存在癌基因，在正常情况下它们不具有致癌作用，但在一定条件下被激活后可变成具有致癌作用具有致癌作用，但在一定条件下被激活后可变成具有致癌作用的癌基因。的癌基因。原癌基因是与细胞增殖相关的正常基因，在正常情况下这些基原癌基因是与细胞增殖相关的正常基因，在正常情况下这些基因处于静止或低表达状态，不但无害，而且对细胞的发育、生因处于静止或低表达状态，不但无害，而且对细胞的发育、生长和分化起重要的调节作用。只有当原癌基因发生结构改变或长和分化起重要的调节作用。只有当原癌基因发生结构改变或过度表达时，才有可能导致细胞癌变。过度表达时，才有可能导致细胞癌变。控制细胞生长的控制细胞生长的7 7类蛋白质类蛋白质生长因子生长因子 生长因子受体生长因子受体 细胞内信号转导子细胞内信号转导子 核转录因子核转录因子 参与参与DNA修复的蛋白或酶修复的蛋白或酶 细胞周期调控因子细胞周期调控因子 凋亡和抗凋亡蛋白凋亡和抗凋亡蛋白2.原癌基因的特点原癌基因的特点广泛存在于自然界广泛存在于自然界在进化上高度保守在进化上高度保守 是调节细胞生长、发育和分化的重要蛋白质是调节细胞生长、发育和分化的重要蛋白质 在结构上与病毒癌基因相近在结构上与病毒癌基因相近正常情况下表达水平很低正常情况下表达水平很低在一定条件下可被激活成癌基因在一定条件下可被激活成癌基因原癌基因表达的特点：原癌基因表达的特点：A 正常细胞中原癌基因的表达水平一般较低，而且是正常细胞中原癌基因的表达水平一般较低，而且是受生长调节的，其表达主要有三个特点：受生长调节的，其表达主要有三个特点：具有分化阶段特异性；具有分化阶段特异性；细胞类型特异性；细胞类型特异性；细胞周期特异性。细胞周期特异性。B 肿瘤细胞中原癌基因的表达有肿瘤细胞中原癌基因的表达有2个比较普遍和突出个比较普遍和突出的特点：的特点：一些原癌基因具有一些原癌基因具有高水平的表达，呈过度表达高水平的表达，呈过度表达。原癌基因的表达程度和次序发生紊乱，原癌基因的表达程度和次序发生紊乱，不再具有细不再具有细胞周期特异性胞周期特异性。3.原癌基因的激活原癌基因的激活原癌基因原癌基因 癌基因（癌基因（基因结构改变基因结构改变/过度表达过度表达）（物、化、生物学因素）（物、化、生物学因素）活性持续异常活性持续异常 细胞恶性增殖，癌变。细胞恶性增殖，癌变。原癌基因激活的主要机制：原癌基因激活的主要机制：1.1.点突变点突变 2 2启动子启动子/增强子的插入增强子的插入 3.3.染色体易位染色体易位 4.4.基因扩增基因扩增 5 DNA5 DNA的去甲基化的去甲基化 结果：出现新的表达产物结果：出现新的表达产物 出现过量的正常表达产物出现过量的正常表达产物 出现异常、截短的表达产物出现异常、截短的表达产物激活激活A.A.点突变（点突变（point mutationpoint mutation）单个碱基的改变单个碱基的改变 一个密码子的改变一个密码子的改变 一个氨基酸一个氨基酸的改变，蛋白质结构变异，功能异常。的改变，蛋白质结构变异，功能异常。首先在首先在RasRas癌基因中发现，癌基因中发现，1010的肿瘤和的肿瘤和5050的结肠癌都的结肠癌都有有RasRas基因基因的点突变。的点突变。RasRas癌基因的点突变常发生在第癌基因的点突变常发生在第1212、1313和和6161位密码子中。位密码子中。例如例如 人膀胱癌细胞中人膀胱癌细胞中c-H-Rasc-H-Ras的点突变：的点突变：12 12 12 12 GCC GCC GTC GTC 甘氨酸甘氨酸 缬氨酸缬氨酸 RasRas蛋白是一种很重要的信号转导蛋白蛋白是一种很重要的信号转导蛋白，点突变后使其可，点突变后使其可以持续地传递生长信号，导致细胞恶性生长和癌变。以持续地传递生长信号，导致细胞恶性生长和癌变。B B启动子启动子/增强子的插入增强子的插入（Insertion of promoter/enhancer）逆转录病毒逆转录病毒DNA整合插入到宿主细胞整合插入到宿主细胞DNA后，后，其其LTR中的启动子中的启动子/增强子可激活附近的原癌增强子可激活附近的原癌基因使之过表达。基因使之过表达。C.C.染色体易位染色体易位（translocation of chromosometranslocation of chromosome）是染色体的一部分因断裂脱离，并与其它染色体联结的重是染色体的一部分因断裂脱离，并与其它染色体联结的重排过程。排过程。在肿瘤细胞中常发现在肿瘤细胞中常发现染色体断裂和染色体易位染色体断裂和染色体易位。染色体易染色体易位是一个染色体的一部分与另一个染色体发生交换位是一个染色体的一部分与另一个染色体发生交换原癌基因的位置改变原癌基因的位置改变过表达过表达/基因融合基因融合 1.Burkitt1.Burkitts s淋巴瘤细胞中淋巴瘤细胞中8 8号染色体和号染色体和1414号染色体的易号染色体的易位使位使癌基因癌基因c-mycc-myc过表达。过表达。2.2.慢性粒细胞白血病细胞中慢性粒细胞白血病细胞中9 9号染色体和号染色体和2222号染色体的易号染色体的易位使位使c-ablc-abl与与bcrbcr基因融合，产生具有致癌活性的融合蛋白基因融合，产生具有致癌活性的融合蛋白P210P210蛋白。蛋白。D.D.基因扩增基因扩增 （gene amplification）原癌基因是单拷贝基因，可通过特殊的复制方式增加原癌基因是单拷贝基因，可通过特殊的复制方式增加基因的拷贝数几十至几百倍。从而使基因的表达增加基因的拷贝数几十至几百倍。从而使基因的表达增加几十至几百倍，基因扩增后可形成双微体或均染区。几十至几百倍，基因扩增后可形成双微体或均染区。双微体（双微体（DMS）和均染区（）和均染区（HSR）在肿瘤细胞中出现）在肿瘤细胞中出现的频率比正常细胞高的频率比正常细胞高1000倍。倍。基因扩增可作为肿瘤预后和分期的指标基因扩增可作为肿瘤预后和分期的指标。例如，例如，乳乳腺癌细胞中原癌基因腺癌细胞中原癌基因HER/NEU的扩增。的扩增。D基因扩增基因扩增 在某些造血系统恶性肿瘤中，癌基因扩增是一个极常在某些造血系统恶性肿瘤中，癌基因扩增是一个极常见的特征，如前髓细胞性白血病细胞系和这类病人的白血见的特征，如前髓细胞性白血病细胞系和这类病人的白血病细胞中，病细胞中，c-myc扩增扩增832倍。倍。癌基因扩增的染色体结构主要有：癌基因扩增的染色体结构主要有：双微体双微体（double minutes DMS），无着丝粒，成对分布），无着丝粒，成对分布于细胞中的微小染色体；于细胞中的微小染色体；整合到线性染色体整合到线性染色体DNA内形成内形成均匀染色区均匀染色区(homogenously stained region，HSR)；在具有；在具有DMS或或HSR的直肠癌患者中的直肠癌患者中c-myc mRNA含量是正常人的含量是正常人的30倍倍。PagelastmodifiedonAugust21,1998ForcommentscontactWebmaster基因扩增基因扩增E.E.DNA的去甲基化的去甲基化（demethylation of DNA）致癌物质的作用下，使致癌物质的作用下，使原癌基因的甲基化程度降低而导致肿瘤原癌基因的甲基化程度降低而导致肿瘤发生发生，这是因为致癌物质降低甲基化酶的活性。，这是因为致癌物质降低甲基化酶的活性。DNA的甲基化主要发生在的甲基化主要发生在GC富集区中的富集区中的C上，许多基因的启上，许多基因的启动子中含有一个动子中含有一个GC岛，其甲基化程度愈高，基因表达水平愈岛，其甲基化程度愈高，基因表达水平愈低，反之，甲基化程度愈低，基因表达水平愈高。低，反之，甲基化程度愈低，基因表达水平愈高。在许多肿瘤细胞中发现在许多肿瘤细胞中发现癌基因（如癌基因（如c-myc、c-ras等）的低甲基等）的低甲基化化和和抑癌基因（如抑癌基因（如Rb、p16等）的高甲基化等）的高甲基化。GCGCGCGCGCG GCGCGCGCGCG CGCGCGCGCGCG CGCGCGCGCGCG-G-mC-G-mC-mC-G-mC-G-基因基因GC岛+14.4.癌基因蛋白产物的作用及癌基因的分类癌基因蛋白产物的作用及癌基因的分类 癌细胞最大的特点是无限增殖，癌细胞最大的特点是无限增殖，癌基因的蛋白产物的癌基因的蛋白产物的主要作用是促进细胞的增殖和癌变主要作用是促进细胞的增殖和癌变。生长信号的传递过程是：生长信号的传递过程是：GF GF-R GF GF-R 信号转递蛋白信号转递蛋白 转录因子转录因子 基因表达基因表达 细胞增殖。细胞增殖。癌基因蛋白产物是以上过程的重要组成成分。癌基因蛋白产物是以上过程的重要组成成分。GFGFRRasRaf-1丝丝/苏氨酸蛋白激酶苏氨酸蛋白激酶细胞核细胞核基因基因生长信号的传递生长信号的传递转录因子转录因子转录因子转录因子 e.g.,Myc(myc)6蛋白激酶类蛋白激酶类细胞周期调控蛋白细胞周期调控蛋白 e.g.,Cyclin D(bcl1)细胞凋亡调控蛋白细胞凋亡调控蛋白 e.g.,Bcl2(bcl2)54321Src(src)Ras(ras)Raf(raf)Cyclin Cdk 生长因子受体类生长因子受体类 e.g.,EGF receptor(erbB)生长因子类生长因子类 e.g.,PDGF(sis)癌基因表达产物的特点癌基因表达产物的特点*与细胞原癌基因正常表达产物相似，产生相同或与细胞原癌基因正常表达产物相似，产生相同或相似、但却更强的效应，导致细胞恶性转化；相似、但却更强的效应，导致细胞恶性转化；*某些重要的调控元件缺失，其作用不受正常调控某些重要的调控元件缺失，其作用不受正常调控系统的控制；系统的控制；*发挥作用不依赖于生长因子或其他信号分子。发挥作用不依赖于生长因子或其他信号分子。A A.生长因子生长因子(growth factor,GF)(growth factor,GF)类癌基因类癌基因生长因子生长因子 多肽，通过与其受体结合后促进细胞分多肽，通过与其受体结合后促进细胞分裂增殖，裂增殖，如如 EGFEGF、FGFFGF、PDGFPDGF、NGF IGF-1 NGF IGF-1 等。等。原癌基因原癌基因 int-2int-2、hpthpt、fgf fgf FGF FGF SIS SIS PDGF PDGF 有致癌能力无致癌能力有致癌能力无致癌能力 如：如：SIS SIS 蛋白产物蛋白产物P28P28与与PDGFPDGF的的B B链高度同源，链高度同源，SISSIS蛋白蛋白可识别结合可识别结合PDGF-R,PDGF-R,产生与产生与PDGFPDGF相同的生物学效应，促相同的生物学效应，促 进细胞分裂增殖。进细胞分裂增殖。sissis基因基因过表达可使生长刺激信号加过表达可使生长刺激信号加强或作用延长，导致细胞的恶性增殖和癌变。强或作用延长，导致细胞的恶性增殖和癌变。B.B.生长因子受体（生长因子受体（GF-RGF-R）类癌基因）类癌基因GF-R GF-R 是跨膜蛋白，有是跨膜蛋白，有3 3部分构成，一些癌基因产物与部分构成，一些癌基因产物与GF-RGF-R同源。同源。胞外区胞外区-GF-GF结合部位结合部位 跨膜区跨膜区 胞内区胞内区-具有酪氨酸蛋白激酶活性具有酪氨酸蛋白激酶活性 例如：表皮生长因子（例如：表皮生长因子（EGFEGF）与其受体（）与其受体（EGFREGFR）结合后，）结合后，EGFREGFR构象改变并二聚体化，胞内酪氨酸蛋白激酶活性激活构象改变并二聚体化，胞内酪氨酸蛋白激酶活性激活-向下向下游传递生长信号。游传递生长信号。c-erb Bc-erb B 癌基因的蛋白产物（癌基因的蛋白产物（P65)P65)与与EGF-REGF-R同源，但缺乏胞外同源，但缺乏胞外区，不能结合区，不能结合EGFEGF，可自动形成二聚体，可自动形成二聚体具有持续的酪氨具有持续的酪氨酸蛋白激酶活性，持续转递生长信号酸蛋白激酶活性，持续转递生长信号细胞恶性生长和癌细胞恶性生长和癌变。变。c-erb Bc-erb B在鳞状上皮细胞癌和乳腺癌中过表达，与这些癌症的在鳞状上皮细胞癌和乳腺癌中过表达，与这些癌症的发生和发展密切相关，而且发生和发展密切相关，而且c-erbBc-erbB表达愈高，预后愈差。表达愈高，预后愈差。Ras基因的变异与肿瘤发生的关系基因的变异与肿瘤发生的关系 Ras基因激活的主要方式是基因激活的主要方式是点突变点突变。Ras是一种很重要的原癌基是一种很重要的原癌基因，因，10的肿瘤和的肿瘤和50的结肠癌都有的结肠癌都有Ras 基因的点突变。正常基因的点突变。正常的的Ras蛋白参与生长信号的传递，基因突变后使其失去蛋白参与生长信号的传递，基因突变后使其失去GTPase的活性，可以的活性，可以持续地传递生长信号持续地传递生长信号，导致细胞的恶性转化。，导致细胞的恶性转化。（1 1）G G蛋白类癌基因蛋白类癌基因 Ras Ras 家族家族 a a 小分子蛋白，包括小分子蛋白，包括:K-ras,N-ras,H-ras:K-ras,N-ras,H-ras 等。等。b b 可结合可结合GTP/GDPGTP/GDP，具有具有GTPase GTPase 活性活性。c c 具有两种形式具有两种形式 Ras-GTP Ras