癌基因与抑癌基因 PPT课件

1982年从肉瘤病毒中分离到癌基因Ras。随后证 明Ras蛋白是一个G蛋白，具有GTPase活性，参与 细胞的信号传导。
1983年克隆到与血小板生长因子(PGDF)蛋白 高度同源的v-Sis基因，之后又发现v-erbB编码 的蛋白与血小板来源的生长因子受体(EGFR) 高度同源，
1986年被克隆的人类第一个抑癌基因Rb被证实 是细胞周期信号传导的调控因子。 1989年发现的抑癌基因p53是细胞周期和细胞 凋亡信号传导的调控因子。
1、生长因子家族； 2、跨膜酪氨酸激酶； 3、膜相关酪氨酸激酶； 4、丝氨酸—苏氨酸激酶； 5、RAS家族 6、核蛋白
(见书表3-2)。
通过20多年的研究，人们已在哺乳类动物和人 的细胞中鉴定出与病毒癌基因高度同源的细胞 原癌基因，并明确这些原癌基因是调控细胞增 殖与分化的一类基因。
根据基因产物在细胞内的定位和生物学功能可 分为： 1、生长因子；
绝大多数肿瘤的基因变异都是体细胞突变，包括 点突变、扩增、重排、缺失或甲基化状态的改变。
癌基因最初作为病毒基因被发现，可使细胞转 化为癌细胞。后来发现人类正常细胞中存在病 毒癌基因的同源序列，称之为原癌基因(protooncogene)。原癌基因存在于正常细胞内，在细 胞的增殖和分化过程中起重要调控作用。
七、肿瘤的多基因变异累积 与基因组学和蛋白组学
20世纪90年代起人们逐渐认识到单一基因的异常 不足以导致细胞癌变,肿瘤可能是多基因变异累 积的结果。研究已发现了许多与肿瘤相关的基因， 细胞周期调控因子，凋亡相关基因，血管生长因 子和受体和端粒酶等。 到底有多少基因参与肿瘤的发生和发展，基因间 关系和作用通路是什么，还不清楚。
1975年第一个病毒癌基因Src被成功分离，并 且在人和动物的正常细胞中也找到了Src基因 的存在。 20世纪70年代末期进入癌基因研究的黄金时期， 至今已先后分离了一百多种癌基因

Cellular Oncogenes Discovered by the Use of Retrovirus
The term oncogene was introduced in the middle of the 1960s to
denote special parts of the genetic material of certain viruses. It was believed that this part of the genetic material could direct the transformation of a normal cell into a tumor cell under the influence of other parts of the viral genetic material, alternatively via chemical or physical effects. The favourite theory of the time was that virus-mediated cell-to-cell transmittance of oncogenes was the origin of all forms of cancer. This view was later proven to be incorrect.
The original discovery of an oncogenic virus was made in 1916 by
J. Michael Bishop and Harold E. Varmus
for their discovery of "the cellular origin of retroviral oncogenes".

第十三章 癌基因和抑癌基因
本章我们讨论 1. 癌基因（细胞癌基因 . 病毒癌基因 . 原癌基因 ）和抗癌基因（抑癌 基因）的概念 2 .癌基因的分类 3 .癌基因产物 的作用
4 .癌基因激活的机理
5 .抑癌基因表达失效的机理 第一节 概 述 正常细胞转化为恶性肿瘤（tumor）细胞是一个复杂而漫长的过 程。从分子生物学角度来看，这是细胞分子生物调控机制从量变到 质变长期积累的后果。人们认为，正常细胞的原癌基因和抑癌基因 以正负信号调节细胞的增殖分化。而人癌细胞中原癌基因和抑癌基 因的异常改变失去了对细胞的调控能力，从而导致了细胞恶性转化， 无控制生长，侵袭和转移。正常细胞增生受到严格调控和制约，而 肿瘤细胞是一种恶性增生细胞。
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2 、非受体型酪氨酸蛋白激酶 研究的较早的是src，其产物为P60-src与P60csrc比较，P60v-src①分布 广泛②作用底物更多使许多蛋白质磷酸化导致： ① 代谢加快↑如糖酵解↑产物↑ ② Tyr磷酸化水平↑ ③ 本身具有肌醇磷脂激酶作用，使PI磷酸化，致DG和IP3的前体物和 PIP2 增加 ④ 体外实验 转化 用E26-myb（白血病毒）Ok10V-myc（白血病毒） 鸡骨髓
（三） 肿瘤细胞表现出比正常细胞更低的营养要求。
（四）肿瘤细胞生长有一种自分泌作用，自己分泌生 长需要的生长因子和调控信号, 促进自身的恶性增殖。
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二、癌基因的定义 癌基因（ oncogene, onc）是细胞内控制细胞生长的 基因，在异常表达时，这些基因不受体内各种调节因素 的影响，可持续表达或过高表达，其产物可以使细胞持
分。现在一般认为 v-onc 源于 c-onc，是病毒基因组
Байду номын сангаас与细胞基因组发生重组而形成的。

细胞内信号传导体 sis－－p28（PDGF-β）
自分泌 (autocrine) 第三节 生长因子 Growth factors myb家族 —— 核内转录因子 sis－－p28（PDGF-β） src家族 —— 酪氨酸蛋白激酶
核内转录因子
第二节 抑癌基因 Antioncogenes
一、抑癌基因的基本概念
抑（一癌）基视网因膜母细胞瘤基因（Rb基因）
A抑n制tio细nc胞og过en度es生长、增殖从而遏制肿瘤形成的基因。
胞内相关蛋白 抑第制二因素节：突变型p53基因
（抑一癌）获基得因启动子与增强子
质被磷酸化 病An毒tio癌nc基og因en(evsirus oncogene,v-onc)
细生胞长凋 因亡子((garpoowptthosfiasc)tor)
神经生长因子(NGF)
（二）心血管疾病
1. 原发性高血压
（二）跨膜的生长因子受体 myc、fos的激活促平滑肌细胞增生
p53低表达或突变 Oncogenes, Antioncogenes
The biochemistry and molecular biology department of CMU sis－－p28（PDGF-β）
抑制细胞过度生长、增殖从而遏制肿瘤形成的基因。
2. 动脉粥样硬化 病毒癌基因(virus oncogene,v-onc)
myc家族 —— 核内DNA结合蛋白 sis－－p28（PDGF-β）
在某些生理或病理条下，细胞接受到某种 信号所触发的并按一定程序缓慢死亡的过程。
src家族 —— 酪氨酸蛋白激酶 细胞凋亡 (apoptosis)
细胞癌基因的特点
广泛存在于生物界中； 基因序列高度保守； 作用通过其产物蛋白质来体现； 被激活后，形成癌性的细胞转化基因。

• 癌基因特点：可以通过其表达产物在体外引起正常细胞转
换，在体内引起肿瘤，也称为转化基因。
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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，产生相同或相似、但却 具有更强的效应，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系统的控制； 发挥作用不依赖于生长因子或其他信号分子。
• Myc蛋白具有促进细胞增殖的作用，当myc蛋白过表达时，细胞
生长就会失去控制。
25 • Myc基因在恶性早幼粒细胞白血病、乳腺癌、膀胱癌、前列腺 ppt课件
Her2/neu基因
• Her2/neu是表皮生长因子受体（ EGFR）家族的成员之一， 对细胞生长、分化及凋亡其重要调节作用。 • 该家族包括： EGFR (HER1或erbB1)、HER2（neu或erbB2)、 HER3(erbB3) 、HER4（erbB4) 四大成员 • 在大多数人类肿瘤中， HER2/neu原癌基因的激活方式是 基因扩增。
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癌基因
• 原癌基因：与细胞增殖分化相关的正常基因，表达产物参 与细胞增殖、分化等重要的生理调节过程的细胞中重要基 因。在正常情况下这些基因处于静止或低表达状态。
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• 特点 • 广泛存在于自然界，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 • 在结构上与病毒癌基因相近 • 正常情况下表达水平很低
通路，最后通过转录因子Myc, jun对不同基因的转录调节
，进而促进细胞增殖
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• 酪氨酸激酶受体信号通路在任何功能环节异常导致的过度 活化，均能促进细胞的异常增殖 • 许多癌基因产物均参与了该通路的组成，并处于持续活化 状态，如ERB2 • 持续活化的RTK激活下游信号通路，如PI3K,MAPK信号通路 。 • 上述分子（ERB2，EGFR,RAS)也成为肿瘤靶向药物的重要 靶点。

二、常见的抑癌基因及作用机制：
肿瘤转移抑制基因、DNA修复基因、促细胞 凋亡基因等。
根据发现的特定肿瘤组织而命名。
名称
TP53
RB
PTEN
P16 P21 APC DCC NF1 NF2 VHL WT1
常见的某些肿瘤抑制基因及其功能
染色体
相关肿瘤
编码产物及功能
17p13.1 13q14.2 10q23.3
肿瘤病毒是一类能使宿主产生肿瘤或使 培养细胞转化成癌细胞的动物病毒，其核 酸组成分为DNA病毒和RNA病毒。
病毒癌基因是一类存在于肿瘤病毒（大 多数是逆转录病毒）中的、能使靶细胞发 生恶性转化的基因。
癌基因的发现
1911年， Peyton Rous 报道将鸡肉瘤的无细胞滤 液注射给健康鸡后，可诱导发生肉瘤，表明无细 胞滤液含致病原，可传播肿瘤。 Rous提出病毒致癌理论：即传播肿瘤的无细胞 滤液中含的是病毒。 这种致病原就是Rous肉瘤病毒（RSV），后来 被证实是逆转录病毒(RNA病毒)。Rous因此获得 1966年诺贝尔生理和医学奖。
二、作用机制：
有3种作用方式：内分泌、旁分泌、自分泌。 生长因子主要以旁分泌和自分泌为主。
癌基因编码的生长因子，常常是自分泌。
作用机制
与膜受体结合
Байду номын сангаас
与胞内受体结合
酪氨酸激酶活 化
胞内相关蛋白 质被磷酸化
产生相应第二信使
蛋白激酶活化
生长因子 - 受 体复合物，活 化相关基因
核内转录因子活化
基因转录
H-ras（356个碱基） 的点突变所致。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 正常细胞H-ras碱基序列 ATG ACG GAA TAT AAG CTG GTG GTG GTG GGC GCC GGC GGT GTG 肿瘤细胞H-ras碱基序列 ATG ACG GAA TAT AAG CTG GTG GTG GTG GGC GCC GTC GGT GTG

ALV：禽白血病毒
Pro-oncogenes are the cellular progenitors of the15 retroviral oncogenes.
2. 1 癌基因的发现 —— 病毒癌基因
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病毒癌基因
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How Src works?
• 连接许多细胞内外多种重要信号途径 的开关
Nobel Prize in Medicine 1966
1910年：Rous发现了致癌病毒 —鸡肉瘤 组织匀浆后的无细胞滤液皮下注射于正 常鸡，可以引起肿瘤。这种微小的传染 性介质被称为Rous sarcoma virus (RSV)。
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癌基因的发现 —— 病毒癌基因
1963年：Dulbeco发现正常细胞感染RSV可恶变为癌细 胞----病毒的体外转化 保持转化需要RSV的持续存在
能长出肿瘤的能力。常用裸鼠皮下接种。
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癌变过程相关的概念
永生化(Immortalization): 细胞从增殖衰老危机中逃离而具
无限增殖能力的过程。
特征：无致瘤性、接触抑制、生长因子依赖、锚定依赖生长
转化(Transformation ): 细胞获得致瘤能力的过程。
特征：
失去接触抑制 锚定非依赖生长 致瘤性
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病毒癌基因(virus oncogene, v-onc)
存在于病毒（大多数是逆转录病毒）基因组，可以使靶
细胞发生恶性转化的基因；
不编码病毒的结构成分，对病毒复制也没有作用。
长末端 重复序列
病毒基因组结构
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 产生酪氨酸

3.表达细胞内传导通路蛋白
▪ 低分子量G蛋白
H-ras、K-ras、N-ras等基因表达低分子量 G蛋白
参与细胞增殖信号的细胞内转导过程。
▪ 胞内蛋白激酶
与膜结合的蛋白酪氨酸激酶：abl、src家族 胞浆丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶：cot、mos、 pin-1、raf
▪ 胞浆调节蛋白 crk
4.核内转录因子
2．细胞周期相关蛋白
周期蛋白（cyclin）：有一类特殊蛋白质合成 与降解与细胞周期同步，称为周期蛋白。有AH 8种。
能组成周期蛋白依赖性激酶的调节亚单位，其 二级结构有相似于“周期蛋白框”的一致性共 有序列的一类蛋白质。
▪ 周期蛋白框：含有约100氨基酸区域，包含
α1-5共5个螺旋，是介导周期蛋白与其激酶催 化亚基cdc2结合的关键部位。
周期蛋白-CDK-CDKI系统与肿瘤的关系
▪ Cyclin、CDK过度表达：细胞周期调控异常，
减数分裂失控，导致肿瘤 CDKI：抑制细胞增殖，在防止细胞转化和恶
变中起关键作用。 CDKI多是抑癌基因产物。
原发性肿瘤多有p16或/和p15基因缺失和 突变。
抑癌基因p53基因
▪ 染色体定位：17p13.1 ▪ 基因结构：长约20 kb，11个外显子，转
抑癌基因的确定依据
▪ 在某特定恶性肿瘤的相应正常组织中有正常表
达。
▪ 在该恶性肿瘤细胞中发生变异或缺失，如点突
变、DNA片段缺失等。
▪ 将此基因导入该恶性肿瘤细胞中能部分或完全
抑制其恶性表型。
抑癌基因
Rb基因是第一个被发现和鉴定的抑癌基因。 第二个被鉴定的抑癌基因p53的突变可见于高
达50%以上的人癌中，它是人类恶生肿瘤中最 常见的基因改变。 APC DCC …

active Ras protein
GTP
the protein of mutated ras is locked in active state
类 别 生长因子 生长因子受体 名称 c-sis c-erb B c-fms 定位 分泌到胞外 细胞膜 细胞膜 生物学功能 血小板源生长因子 表皮生长因子受体 集落刺激因子-1受体
c-trk
胞内传递蛋白
细胞膜
神经生长因子受体
酪氨酸蛋白激酶 Ser/Thr蛋白激酶
c-src、c-abl 细胞质 c-raf、c-mos 细胞质
The results of oncogene activation will be
（1）The expression product is abnormal or truncated
（2）the products are normal but excessive （3）new products appear
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The writing of oncogene
ras
、
src
v-ras
、
myc
c-ras
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Classification of oncogene 1、virus oncogenes，v-onc: the genes existing in virus (mostly, retrovirus) which cause the target cells maligant transformation, such as v-src
2、Proto-oncogenes or cellular-oncogene, c-onc: the oncogenes existing in normal genome which are in quiescence or inactive state such as c-myc、c-ras、c-src。Under normal condition， these genes are in quiescence or low expression state and not only no harmful to cells but also helpful to stain normal function to cells.

1952年Boyland第一次证明了致癌物主要作用于 DNA，1953年DNA双螺旋的发现为研究基因缺陷 与肿瘤的关系开创了一个新时代。
1960年Nowell和Hungerford发现费城染色体 (Philadelphia, Ph)与慢性粒细胞性白血病 (chronic myeloid leukemia , CML)密切相关。
1964年Brooks和Lawly用实验证明致癌物可使 DNA发生突变，同时也明确了某些致癌物的致 癌性与DNA亲合性之间有直接关系
1969年美国科学家Robert Huebner和George Todaro在美国科学院院刊发表了癌基因 (onecogene) 假说。
1973年Rowley证明费城染色体是由9号和22号染 色体易位而形成的
20毒致癌学说 物理致癌学说
实验肿瘤学诞生
基因突变致癌学说
多因素、 多阶段、 多基因变异
综合致癌理论 （ 癌变多阶段
分子模型建立）
二、肿瘤基因学说的提出
20世纪初期，荷兰植物学家Hugo de Vries和德 国动物学家Theodor Boveri提出了突变学说来解 释肿瘤的起源。
1975年第一个病毒癌基因Src被成功分离，并 且在人和动物的正常细胞中也找到了Src基因 的存在。 20世纪70年代末期进入癌基因研究的黄金时期， 至今已先后分离了一百多种癌基因
人们在发现癌基因的同时也逐步认识到可能有 另一类基因（抑癌基因）的存在。
1969年Harris和它的同事提出在恶性肿瘤中可 能有一种抑制肿瘤恶性生长的基因。 1970年Knudson通过对视网膜母细胞瘤的研究， 假设视网膜母细胞瘤的发生至少存在两步突变， 提出了抑癌基因的假说。 1986年人类第一个抑癌基因——视网膜母细胞 瘤的致病基因Rb成功地克隆出来。 迄今为止，已有30余种抑癌基因被鉴定或克隆 出来。