【图文】肿瘤分子生物学

(三) 癌基因的活化机制
原癌基因正常情况下行使正常的调控功能,在某 些特定因素作用下,其结构或调控发生异常,使之激活 才具有致癌活性 活化机制： 1.基因突变 膀胱癌细胞株EJ和T24中, 点突变激活 C-rasH癌基因,造成细胞癌基因大量表达 2.基因重排 染色体异位 burkitt淋巴瘤 t(8;14) 8q24→14q32 C-myc被激活
以氧化过程为主，形成的终致癌物具 有亲电子性，能与DNA结合，造成DNA 损伤，引起突变，诱发肿瘤。
2.物理致癌分子机制
（1）离子辐射:x、γ射线→染色体易位点 突变→白血病.
（2）紫外线照射:形成嘧啶二聚体，皮肤癌
3.病毒致癌
（1）DNA致瘤病毒：人乳头状病毒（HPV） 生殖器区域鳞癌 EBV:淋巴瘤、鼻咽癌 HBV:肝细胞性肝癌
不需体内代谢活化而直接与细胞生物大分子（DNA， RNA，蛋白质）作用而诱导细胞癌变。 各种致癌性烷化剂和金属致癌物
间接致癌物（indirect carcinogen） 这类化合物进入机体后需经细胞内微粒 体混合功能氧化酶代谢活化后才具有致癌性。
多环芳烃类、芳香胺类、亚硝胺类、 致癌性霉菌毒素和某些食物的热裂解产物等。
细胞癌基因是指真核细胞中存在的一段核苷酸 序列，这段核苷酸序列在正常细胞中以非激活形式 存在，故又称原癌基因(proto-onc)。
细胞癌基因在正常情况下的表达有时间、空间限 制，表达产物参与细胞分化、增殖。
在某些特定条件下激活可致癌变。 原癌基因具有内含子和外显子
3. 癌基因的命名
用3个斜体小写字母表示，如、src、abl、 ras等
这一理论突破的重要意义
1、证明克努森提出二次突变假说的正确性。 2、为肿瘤易感基因的染色体定位提供了理论 与实验依据 3、开创了抑癌基因参与肿瘤发生研究的先例 4、使Rb疾病预防、预测和早期诊断成为可能

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（2） 通过插入激活而致癌 小鼠乳腺肿瘤病毒（MMTV）原本不含癌基因。 MMTV的癌基因（V-src）序列的两端含有重复
调控序列（LTR）,具有增强子样功能。 当其插入宿主细胞DNA分子中后，可促进宿主细
胞基因（ int ）过表达。
MMTV的插入→生长因子int基因过表达 →促进细胞过度增殖。
DNA分子中的鸟嘌呤是最易遭受致癌剂攻击的部位 ：
在N1、N3、N OH 6、3N7、C8 位上发生加N 合反应，使DN NA
O HN1 6
CH
3
分子发生损伤N 突变。N H2 N N
H
N 7 HN C 8 H N H
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（2）癌基因被异常激活和抑癌基因失活
癌基因受化学致癌物异常激活： 类型：点突变：
体内因素（遗传性/先天性）： 是指遗传性缺陷DNA修复机制或细胞周期调控缺陷。
体外因素（后天性）： 是指外界的一些理化因素和生物致癌因素。
※在肿瘤发生过程中，体外的环境因素往往是启动 因素，而个人的遗传特性决定肿瘤的易感性。
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肿瘤易感个体：
1）可能通过遗传，获得了突变的、易致癌的关键基因 2）这种突变基因对环境变化很敏感 3）这种突变基因易发生癌变生长
由于上述原因，使这类个体发生癌变的机率增高。
基因，称为Proto-onc，对细胞无害。
当原癌基因在理化因素刺激下发生基因 突变而被过度激活，引起细胞过度增殖、转 化为癌细胞，此时称为癌基因。
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已发现有多种病毒与人类肿瘤有关，例如：
C型KNA病毒：与白血病有关 人类疤疹病毒Ⅱ型（HSV-2）：与子宫颈癌有关 EB病毒：是一种人群感染率较高的致癌性疱疹病毒, 与儿童 的Burkitt淋巴瘤、成人的鼻咽癌有关， 乙型肝炎病毒（HBV）与原发性肝癌有关， 艾滋病病毒的感染：与淋巴瘤、卡波奇肉瘤的发生也有关.

• 肿瘤中整体的低甲基化 ：
肿瘤中整体的低甲基化
• 肿瘤组织相对于正常组织整体呈现低甲基 化状态
• 目前有3种机制解释基因组整体的低甲基化在肿瘤中所 扮演的作用： 1.低甲基化导致原癌基因的去甲基化失活，导致癌基 因的大量 表达 （Myc 基因） 2.整体的低甲基化是细胞染色体不稳定的易感因素 3.低甲基化使肿瘤转移增加, DNA甲基化水平愈低 肿 瘤的浸润 能力就越高，临床分期也愈晚
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3.反转录病毒癌基因（v-onc)的起源
反转录病毒癌基因起源于细胞内的原癌基因
研究发现，反转录病毒基因组中所带有的onc基因并非 来自病毒本身，而是这些病毒在感染动物或人体之后获得 的细胞原癌基因。
动物或人原癌基因经病毒修饰和改造后，成为病毒基 因组的一部分并具有了致癌性，其作用的靶分子也往往发 生改变。
• 在真核生物DNA中，5-甲基胞嘧啶是唯一存 在的化学性修饰碱基
• 在人类基因组DNA中，约3％～4%的胞 嘧啶碱基以5-甲基胞嘧啶形式存在
• 大约70％～80％的5-甲基胞嘧啶存在于 CpG序列中，CpG二核苷酸集中的区域 称之为CpG岛
• 限制性内切酶HapII 和MspI 均能识别 CCGG, 但不能识别 Cm CmGG
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异常生长的肿瘤细胞
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癌症：严峻的现实
WHO报道： • 全球每年约有1000多万人新患癌症， • 每年约有670多万人死于癌症， • 几乎每5-6秒钟就有一名癌症患者死亡。 我国目前: • 每年平均约有150万人新患癌症， • 每年约有80万人死于癌症， • 癌症的死亡从1949年占总死亡原因的第十位
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• 原病毒(provirus)： 被整合的反转录病毒DNA分子 • 它能指导病毒mRNA的合成， • 并利用宿主细胞中的蛋白质合成机器，翻 译生成病毒外壳蛋白等，最后组装成病毒 颗粒。

v-onc基因的起源
研究发现，反转录病毒基因组中所带有的onc基因并非来自病毒本身，而是这些 病毒在感染动物或人体之后获得的细胞原癌基因。这些动物或人原癌基因经病毒修 饰和改造后，成为病毒基因组的一部分并具有了致癌性，其作用的靶分子也往往发 生改变。已经证实，各种脊椎动物染色体DNA上都有与Src相类似的DNA序列， 说明它是正常细胞所固有的。因为正常细胞中这些基因是不表达的，只有在细胞发 生癌变时才有活性，所以称为原癌基因。一般说来，细胞原癌基因大都是断裂基因， 带有插入序列，而病毒的致癌基因往往是一个完整的没有断裂的可读框。
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举例
通过杂合缺失鉴定的一个抑癌基因，在星形细胞癌、乳
癌、肺癌、肠癌及骨肉癌中都有高频率缺失现象。
p53基因的保守序列区有单一位点的突变，推测：可能
p53
由于这一突变导致p53基因产物结构与功能的改变，失去抑
癌活性。另外，在一些人体某些肿瘤细胞中也可观察到p53 等位基因的缺失。（这种缺失同样影响肿瘤的发生） 抑癌作用：（可能）通过其蛋白与DNA的结合（这种
与bcr基因相融合， 图 abl原癌基因通过选择性染色体重排转变成细胞癌基因
表达量大为提高。
癌基因的缺失与扩增
很多原癌基因5' 上游区存在负调控序列， 一旦该序列发生缺失或突变、就丧失抑制
基因表达调控的能力。如Brukitt 淋巴瘤 中c-myc可因负调控序列的缺失或LTR 插 入破坏其结构而增强表达。
ras基因的点突变及转化活性分析
某某单位、公司是一家专注于某产品及服务的 综合性公司，在行业内拥有领先地位。在此录入上 述图表的综合描述说明，在此录入上述图表的综合 描述说明。在此录入上述图表的综合描述说明。 在此录入上述图表的综合描述说明，在此录入 上述图表的综合描述说明。在此录入上述图表的综 合描述说明。

2021/1/10
（一）肿瘤细胞的特征
1、肿瘤是一种基因异常的疾病，也是细胞疾病 肿瘤细胞表型能稳定遗传 病因：DNA异常、发生多基因突变。 DNA诱变剂都是致癌物 体外转染癌基因可引起正常细胞变异为癌细胞
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（二）肿瘤细胞体外培养中的特征
1、原代细胞 脊椎动物的正常细胞 临界现象，生长数代后死亡 帖壁依赖性 生长因子依赖性 接触抑制
DCC
P53
乳腺癌相关的抑癌基因
• BRCA-1：转录因子。乳腺癌和卵巢癌50%突变 • BRCA-2：早发性乳腺癌
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第三节 原癌基因和抑癌基因调控细 胞增殖
一、参与信号转导 编码生长因子或其类似物
sis编码PDGF的类似物 编码生长因子受体
erbB编码EGF受体
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Visrus RNA
逆转录
不含癌基因 整合、重排、插入
LTR 2021/1/10
癌基因
突变 病毒癌基因
整合、恶性转化
LTR 癌基因
逆转录病毒转导原癌基因的三种模型
• 直接包装 • 整合重排剪接 • 在反转录中突变
1、直接包装了癌基因成为急性转化型 2、整合时，插入突变激活了原癌基因，或使抑癌基因失活
二、参与细胞周期调控
细胞周期调控机制 • 细胞周期蛋白Cyclin Cyclin有8类11种，含量随细胞周期而变化 • 细胞周期蛋白依赖性激酶CDK 与Cyclin结合后表现蛋白激酶活性，含量稳定，催
化不同的Cyclin磷酸化，启动调控细胞周期 • 细胞周期蛋白依赖性激酶抑制蛋白CDKI 和CDK 或Cyclin -CDK结合，抑制CDK
• ras基因:信号转导蛋白中的小G蛋白 H-ras,K-ras,N-ras

第十二章 肿瘤的分子生物学
第一节 肿瘤和肿瘤细胞
一肿瘤的特征和分类
癌：上皮细胞 肉瘤：结缔组织/肌肉组织（间叶组织） 神经瘤：神经系统 白血病/淋巴瘤：白细胞和循环细胞
肿瘤细胞与正常细胞的区别
1.血清生长因子 2.锚定不依赖性 3.接触抑制 4.形态 5.生命周期 6.分化程度
三体外转化
细胞转化：P356 体外转化的分析方法：
• P368
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第五节 癌基因和抑癌基因的功能
一、 生长因子（growth factor）
• 生长因子：是一类调节细胞生长的多肽类物质，是
导致细胞生长的信息分子。
•
内分泌
•
作用形式： 旁分泌 （主）
•
自分泌
•
种类：组织特异性
•
•
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一、 生长因子（growth factor）
• 功能:
•
1．促细胞生长、分化
A.能不间断的进行分裂 B.限于原发部位 C.能转移并侵犯新的组织 D.能分裂产生相同的细胞
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• 2.良性肿瘤细胞的特点是：
（C ）
• A.能产生无数与自己相同的肿瘤细胞
• B.能不间断的进行分裂
• C.能局限于原发部位
• D.肿瘤细胞能转移并侵犯新的组织
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3.与降低恶性肿瘤的发病率关系不大的是 (B ) A.改变吸烟、偏食等不良习惯 ： B.少食用含高蛋白的食物 . C.不食用含黄曲霉素的霉变食物 D.少食用烧烤烟熏的食物
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4.癌是身体中某部分细胞所形成的，这种 细胞是( A ) A.上皮细胞 B.肌肉细胞 C.神经细胞 D.血细胞
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5.癌使人死亡的原因是（ D） A.癌细胞本身有毒，使人中毒死亡 B.癌细胞能释放毒素，使人中毒死亡 C.癌细胞能破坏人的组织，使之坏死而造成 人死亡 D.癌细胞不断恶性增殖，耗尽患者的营养， 使人衰竭而死亡

Apoptosis versus Necrosis
细胞凋亡的激发因素
生理性因素 损伤刺激
肿瘤坏死因子家族 FasL、TNF P53 、PTEN 转化生长因子
神经递质 谷氨酸、多巴胺 去除细胞生长因子 基质失去粘附特性
病毒感染 细胞毒素 细胞抑癌基因 自由基
治疗因素 化疗药物 紫外线 中草药
细胞凋亡的抑制因素
②在遗传方式上，原癌基因是显性的，而抑癌基因在
细胞水平上是隐性的，
③在突变发生的细胞类型上，抑癌基因突变可以发生
在体细胞中，也可能发生在生殖细胞中并通过生殖
细胞得到遗传。原癌基因突变只发生在体细胞中。
p53直接作用于细胞周期
p53通过DNA修复酶进行DNA修复 或凋亡，维持基因组可塑性和基 因组稳定性。
癌细胞的特点:
1） 无限繁殖，癌细胞不受海弗利克界限 （Hayflick limit）的影响。 2） 接触抑制现象丧失 3） 癌细胞间粘着性减弱 4） 易被凝集素凝集 5） 粘壁性下降 6） 细胞骨架结构紊乱 7） 产生新的膜抗原 8） 对生长因子需要量降低
癌的多种类型
图 1997年美国不同癌症的发病率和死亡率 （引自 S.Simmons,2003）
视网膜 母细胞瘤
Rb(retinoblastoma)
三 细胞周期调节基因 2001年诺贝尔医学奖
Leland H. Hartwell
(1939-) Fred Hutchinson Cancer Research Center 1973年发现了控制细 胞周期的特定基因
R. Timothy Hunt
(1943 ) Royal Foundation for Cancer Research 1987年确认、克隆了 控制细胞周期基因

正调控作用； ②在遗传方式上，原癌基因是显性的，而抑癌基因在
细胞水平上是隐性的， ③在突变发生的细胞类型上，抑癌基因突变可以发生
在体细胞中，也可能发生在生殖细胞中并通过生殖 细胞得到遗传。原癌基因突变只发生在体细胞中。
p53直接作用于细胞周期
p53通过DNA修复酶进行DNA修复 或凋亡，维持基因组可塑性和基 因组稳定性。
形成致癌性的细胞转化基因。
原癌基因的分类：
根据原癌基因产物在细胞中的位置，可分为： ●与膜结合的蛋白，如src基因产物； ●可溶性蛋白，如mos基因产物； ●核蛋白，如myc基因产物。
根据原癌基因表达产物的功能，可分为： ●蛋白激酶类，如Src家族（酪氨酸蛋白激酶类） ●生长因子类 ●生长因子受体类 ● GTP结合蛋白类，如Ras家族 ●核蛋白类（DNA结合蛋白），如Myc家族 ●未知功能类
1966年，85岁的劳斯获得诺贝尔奖。
1、反转录病毒颗粒结构
2、反转录病毒的复制
3、反转录病毒基因组结构
长末端 重复序列
正常的病毒基因
癌基因
LTR gag
pol
env src LTR
调节和 产生病毒 产生逆转录 产生病毒 产生p60src蛋白质，
启动转录
表面糖蛋白 酶和整合酶
垮膜蛋白
磷酸化蛋白。靶蛋 白磷酸化
癌细胞的特点:
1） 无限繁殖，癌细胞不受海弗利克界限 （Hayflick limit）的影响。 2） 接触抑制现象丧失 3） 癌细胞间粘着性减弱 4） 易被凝集素凝集 5） 粘壁性下降 6） 细胞骨架结构紊乱 7） 产生新的膜抗原 8） 对生长因子需要量降低
癌的多种类型
图 1997年美国不同癌症的发病率和死亡率 （引自 S.Simmons,2003）

③染色体易位和基因重排
Ⅲ体外不能使培养的细胞发生转化。
C-myb：白血病，淋巴瘤，卵巢癌
易位是指某一段基因从染色体正常位置转移到另 若等为基因中一个基因突变与腺瘤形成有关，另一个也突变，则发生结肠癌。
主要通过阻止细胞生长繁殖，抑制瘤细胞进入S期，是细胞周期固有的抑制成分，一旦异常，引发多种肿瘤。 ⑥表达调控细胞凋亡的Bcl-2癌蛋白
中，C-sis的活性蛋白PDGF对C-myc表达起协同作用。
，重排后形成bcr-abl融合基因，使P145变为P210 ⑴与肿瘤细胞锚定黏附能力有关的分子机制
通过GTP到GDP的转换释放磷酸和能量，可将细胞表面的刺激信号（生长因子、激酶或神经递质）传到细胞内效应器上。
，表达酪氨酸激酶，从而异常激活。（ ⒊细胞寿命长，有的在体外可长期培养、传代建系
④GTP酶类的癌蛋白
H-rab、K-rab、N-ras、C-gip2、C-gsp的表达产物 为GTP酶、信号传递蛋白。通过GTP到GDP的转换 释放磷酸和能量，可将细胞表面的刺激信号（生 长因子、激酶或神经递质）传到细胞内效应器上 。
GTP转换成GDP需与GAP结合，上述原癌基因点突 变后的产物p21含改变GAP与GTP结合，影响GTP向 GDP转换，使细胞刺激信号传递到效应器的时间大 为延长而致癌。
⑤表达核内转录调控的癌蛋白
C-enbA、C-ets-1、C-ets-2、C-fos、C-jun 、C-mgc等这些基因有一些区域具有与蛋 白质结合的功能结构域，其基因产物可 与DNA结合，也可先与蛋白质结合形成 二聚体后，再与DNA结合，然后调控下 游靶基因转录。如C-myc产物在核内与 DNA结合后，可调控DNA复制，使细胞 持续增生，不能进入终末分化，呈幼稚 类型，即癌。

肿瘤分子生物学的历史与发展
肿瘤分子生物学的发展始于20世纪50年代，随着基因组学、蛋白质组学和代谢组学 等技术的快速发展，肿瘤分子生物学的研究成果不断涌现。
目前，肿瘤分子生物学的研究已经深入到单细胞水平，通过高通量测序、质谱分析 等技术，可以更全面地揭示肿瘤细胞的分子特征和变化规律。
未来，肿瘤分子生物学将继续发挥重要作用，推动肿瘤诊断和治疗技术的不断进步 和创新。
肿瘤标志物动态监测
通过连续监测肿瘤标志物的变化，评估治疗效果和复发风险，为 调整治疗方案提供依据。
病理组织学评估
通过对肿瘤组织进行病理学评估，了解肿瘤的生长方式、浸润深 度和淋巴结转移情况，预测患者的预后。
肿瘤的个体化治疗
靶向治疗
通过检测肿瘤细胞中的基因突变和相关蛋白表达，针对特定靶点设 计药物，提高治疗的针对性和有效性。
新技术和新方法的研发
随着生物技术的不断发展，新的检测方法和检测技术将不断涌现，如基因测序、蛋白质组 学、代谢组学等，这些技术将有助于提高检测的灵敏度和特异性。
个体化精准医疗
基于分子生物学特征的个体化精准医疗将成为未来肿瘤治疗的重要方向。通过分子生物学 检验，可以深入了解每个患者的肿瘤特征，为其提供定制化的治疗方案。
评估具有重要意义。
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案例分析
通过分子生物学检验，可以检测肺癌患者是否存在EGFR基因突变、
ALK基因重排等基因异常，为靶向治疗提供依据。
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案例结论
肺癌的分子生物学检验有助于精准诊断和个性化治疗，提高患者的生存
率和生活质量。
乳腺癌的分子生物学检验案例
案例概述
乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤 之一，其分子生物学特征对于治 疗和预后具有重要影响。