生物化学与分子生物学- 癌基因、肿瘤抑制基因与生长因子-xie

Rous 病 毒 是 一 种 急 转 化 逆 转 录 病 毒 (acute transforming retrovirus，RNA病毒 ) 追踪研究逆转录病毒致癌的线索， Bishop等人于 1980 年提出了癌 基因假说。 根据这一假说，引起Rous鸡肉瘤等的逆转录病毒的基因组中存在有 致癌基因，即病毒癌基因，v-onc。 该癌基因来源于正常细胞基因组中的部分序列，即逆转录病毒中的 致癌基因序列是在进化过程中从宿主细胞基因组中获得的。
缺乏癌基因的逆转录病毒致癌模式
鸡（禽）白细胞病毒 （avian leucosis virus，ALV） 逆转录病毒 exon-1 正常宿主细胞
c-myc 基因
exon-2 exon-3
exon-1
病毒DNA的LTR被整合到 宿主细胞c-myc癌基因附近
LTR
ALV
LTR exon-2
exon-3
成为其启动子和增强子
产生逆转录 产生病毒 产生酪氨酸 酶和整合酶 外膜蛋白 激酶
病毒癌基因v-src来源于宿主细胞的C-SRC基因
Oncogene - Epstein-Barr virus
二、癌基因活化的机制
（一）获得启动子与增强子
逆转录病毒感染细胞后，病毒基因组所携带的长 末端重复序列（LTR内含较强的启动子和增强子）插 入到细胞原癌基因附近或内部, 启动下游邻近基因的转 录和影响附近结构基因的转录水平，使原癌基因过度 表达或由不表达变为表达，从而导致细胞发生癌变。
费城染色体：
1960年，在美国费城，Nowell和Hungerford发现慢性粒 细胞白血病的患者中，有一个很小的近端着丝粒染色体， 称为费城染色体（Philadelphia chromosome, Ph）。 Ph染色体现已被公认为是慢性粒细胞性白血病的特异 标记染色体。
c-abl原癌基因的易位激活

癌基因、抑癌基因与生长因子的关系
抑癌基因 癌基因 负调控
细胞
正调控
产物
生长因子
第一节
一、概念
癌基因 (Oncogene)
癌基因：细胞内控制细胞生长和分化 的基因，它的结构异常或表达异常，可 以引起细胞癌变。
二、癌基因理论的确立
Peyton Rous and Rous sarcoma virus
正常p21蛋白氨基酸序列 Met Thr Glu Tyr Lys Leu Val Val Val Gly Ala Gly Ala Val 肿瘤p21蛋白氨基酸序列 Met Thr Glu Tyr Lys Leu Val Val Val Gly Ala Val Ala Val

突变的Ras癌基因蛋白质被锁定在激活状态
宿主细胞
再感染
癌变
携带癌基因 的病毒颗粒
宿主细胞
二、分 类

根据来源分为病毒癌基因与细胞癌基因两类。

病毒癌基因（virus oncogene, v-onc）：是一类 存在于肿瘤病毒中、能使靶细胞发生恶性转化的基 因。

病毒癌基因不编码病毒的结构成分，对病毒复 制也没有作用，但可以使细胞持续增殖。
基因组结构图 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 启动转录 核心蛋白
产生逆转录 产生病毒 产生酪氨酸 酶和整合酶 外膜蛋白 激酶
• LTR (long terminal repeat) 序列是调节区，含有反转录病毒DNA基因组
表达所需要的全部调节元件 ； • 在劳氏肉瘤病毒基因组中， src是额外的肿瘤式基因，它能诱发RSV感染的动 物产生肉瘤
癌基因、抑癌基因与生长因子
Oncogenes, Tumor Suppressor Genes and Growth Factors
Jianjun Xie MD, PhD g_jjxie@ 88900413
2014-12-19
引言
• 据估计，大约有三分之一的人在生命的某一阶段要遭遇
exon-1
LTR exon-2
exon-3
ALV
c-myc癌基因表达为正常的30-100倍
exon-1
LTR
exon-2 exon-3
ALV
（二）染色体易位
在染色体易位的过程中发生了某些基因的易位和重排，
使原来无活性的原癌基因移至强的启动子或增强子附近而被
活化，原癌基因表达增强，导致肿瘤的发生。


（四）点突变
原癌基因在射线或化学致癌剂作用下，发生单个碱基的替换— —点突变(point mutation), 从而改变了表达蛋白的氨基酸组成，造成 蛋白质结构的变异。 基因点突变是癌基因活化的主要方式。 1982年，美国 3 家研究机构（麻省理工大学、国立癌症研究所 和哥伦比亚大学）几乎同时发表这样的实验结果：人膀胱癌细胞 EJ株 的恶性转化是由于其原癌基因 c-H-ras（356个碱基） 的点突变所致。
癌症。 • 迄今发现的癌症有200多种，我国最为常见和危害性最 严重的肿瘤为肺癌、食管癌、胃癌、大肠癌、肝癌、乳腺 癌、鼻咽癌、宫颈癌和淋巴瘤、白血病。
• 根据卫生部肿瘤防治办公室提供的2006年我国肿瘤发
病率和十大恶性肿瘤发病率排序显示，肺癌、乳腺癌分别 位居男、女性恶性肿瘤发病首位，男女恶性肿瘤死亡率最 高的均为肺癌。
分裂繁殖。
5. myb家族：核内转录因子
人体内细胞癌基因的分类及功能举例
类别
生长因子类
癌基因名称
作用
PDGF-2 FGF同类物，促进细胞增殖 EGF受体，促进细胞增殖 EGF受体类似物，促进细胞增殖 M-CSF受体、SCF受体，促增殖 与受体结合转导信号 在细胞内转导信号 MAPK通路中的重要分子 MAPK通路中的重要分子
c-bcr c-abl
c-abl原癌基因，经重排后插入到bcr基因的启动
子后，使其转录活性增加，从而引起慢性粒细胞 性白血病。
（三）基因扩增
原癌基因可通过基因扩增（gene amplification）使基因拷贝数可
升高几十甚至上千倍不等，发生扩增的机制目前尚不清楚。基因扩增 可致编码产物过量表达，细胞发生转化。
Pi 内源性GTP 酶活性

细胞癌基因 (cellular-oncogene, c-onc) ：存在 于正常细胞基因组中的癌基因，又称原癌基因 （proto-oncogene, pro-onc）。
（一）原癌基因（细胞癌基因）
特点
广泛存在于生物界 基因序列高度保守 表达产物对细胞正常生长、繁殖、发育和分化起着精确的调控 作用 基因结构发生异常或表达失控，导致细胞生长增殖和分化异常 v-onc与c-onc 的不同: • • • v-onc不含内含子 v-onc与c-onc的核苷酸序列不完全相同 v-onc丢失了原癌基因两端的某些调控序列，而在病毒高效 启动子作用下有较高的转录活性
SIS INT-2 EGFR HER-2 FMS、KIT SRC、ABL TRK RAF RAS
蛋白酪氨酸激酶类生长因 子受体
膜结合的蛋白酪氨酸激酶 细胞内蛋白酪氨酸激酶 细胞内蛋白丝/苏氨酸激 酶 与膜结合的GTP结合蛋白 核内转录因子
MYC
FOS、JUN
促进增殖相关基因表达
促进增殖相关基因表达
（二）病毒癌基因





1932年，Shope发现，野生棉尾兔的皮肤肿瘤也可借助无细胞 滤液传播。
把这些实验联系在一起，劳斯第一个想到正常细胞之变成癌细胞 不一定是个突然的过程；那些原来作为整体一部分的细胞可能通 过若干步骤，逐渐变成独立的自行其是的癌细胞。 劳斯把这个过程称为“肿瘤进展”，在这个过程开始时，潜在的 癌细胞处于“休眠”状态。被化学因子、病毒或激素刺激唤醒之 后，他们就采取一种更加无法无天的生活方式。 劳斯关于肿瘤进展的发现很快在许多实验系统内得到证实。 另一方面，他的病毒理论则备受怀疑。一般认为，病毒病都具有 传染性，而癌症不能传染；这种说法如此根深蒂固，所以人们往 往把各种病毒原性肿瘤解释为不可思议的例外。
断裂基因
完整的没有断 裂的可读框
功能上相关的癌基因家族分类
1. src家族：产物多具有酪氨酸蛋白激酶活性，
能促进增殖信号的转导。
2. ras家族：编码小G 蛋白p21，参与cAMP水平
的调节。 3. myc家族：编码核内DNA结合蛋白，调节其 他基因转录的作用。 4. sis家族：编码的p28，能刺激间叶组织的细胞




到1950年，情况有了迅速改变。由于微生物遗传学的发展，发现某 些病毒能将自己的部分遗传物质注入细胞内而不杀死细胞或抑制其 增殖。这样引入的病毒物质可以整合到受体细胞的基因中，并且其 行为就如同新的遗传因素一样，引起某些细胞特性的永久性改变。 重新估计了病毒概念之后，就有可能了解病毒怎么会将正常细胞循 规蹈矩的行为改变为特见于癌细胞的恶性增生。
癌基因最早发现于逆转录病毒中。1911年， F. Rous医生首次提出病毒引起肿瘤，但直到上
一世纪50年代才得到实验证实，命名为罗氏肉
瘤病毒（Rous Sarcoma Virus，RSV）。
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
பைடு நூலகம்
调节和 产生病毒 启动转录 核心蛋白
•
反转录病毒癌基因（v-onc)的起源
LTR GAG POL ENV LTR
LTR
GAG
POL
ENV
ONC
LTR
感染
病毒RNA
逆转录 RNA病 毒颗粒
RNA-DNA
RNA病毒与宿主细胞基 因组整合过程示意图