癌基因与抑癌基因
分子生物学第二十二章癌基因、抑癌基因

癌基因和抑癌基因
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肿瘤的发生是细胞生长和细胞分化紊乱 所致的细胞无节制增殖的结果。
癌基因—细胞正增殖信号 抑癌基因(肿瘤抑制基因)—细胞负增殖信号 基因组维护基因
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癌基因和肿瘤抑制基因在细胞增殖中的作用 3
癌基因、抑癌基因与细胞生长
抑癌基因 癌基因
产物
负调控 正调控
细胞
生长因子
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第一节
增强。 2.表达融合蛋白
慢性粒细胞性白血病:bcr-abl融合基因 9号染色体ABL → 22号染色体BCR → BCR-ABL融合基因→融合蛋白BCR-ABL
(TPK活性)
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(四)原癌基因获得启动子或增强子而激活
原癌基因的上游插入外源性启动子或增强子, 可激活原癌基因,使其表达产物增多。 例:禽白血病病毒(ALV)感染细胞后诱发
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(三)BCR-ABL慢性粒细胞白血病治疗的重要分子靶点
慢性粒细胞白血病患者的9号染色体与22号染 色体之间发生易位,从而融合产生了癌基因BCRABL,编码的蛋白质BCR-ABL具有持续活化的蛋白 酪氨酸激酶活性,能促进细胞增殖,并增加基因 组的不稳定性。
例如: 在95%的慢性粒细胞白血病患者中都伴随有
节细胞生长与分化的多肽类物质。
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作用模式 内分泌 (endocrine) 旁分泌 (paracrine) 自分泌 (autocrine)
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二、生长因子作用机制
与膜受体结合
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
生长因子–受体
蛋白激酶活化 复合物,活化
相关基因
启动因子
癌基因和抑癌基因

多发性神经纤维瘤 NF1 17q11.2 神经纤维瘤,
催化Rnas失活
肉瘤,胶质瘤
现已知约有30多种TSG(Nature, Vol 409, Feb, 2001)
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原癌基因 (proto-oncogene)
细胞内参与生长调控、易于引起癌变的基因
癌基因
能引起细胞恶性转化的核酸片断,它能促进 细胞的生长、增殖。
1
癌基因的发现
1910年Rous 发现鸡肉瘤病毒(RSV---RNA反转录 病毒)。
1963年Dulbeco发现正常细胞感染病毒可恶变为 癌细胞。
1970年Baltimore发现病毒感染宿主时,RNA经逆 转录酶合成DNA并整合到宿主DNA,从而导致宿主 细胞的恶性转化。
一旦在错误的时间,不恰当地点,不适量 表达即可能导致细胞无限制的增长而趋于恶性 转化。
6
癌基因的功能和分类
编码产物分布于细胞的不同部位,
依其编码产物功能分类:
1 生长因子:
sis PDGF
2 生长因子受体: erbB1 EGFR
3 信号传递因子: Ras
4 核转录因子: myc JUN FOS
7
癌 基 因 在 细 胞 内 的 分 布
12
DM
3 染色体易位,基因重排
染色体断裂与重排导致细胞癌基因在染 色体上的位置发生改变,易位到启动子或 增强子附近而被激活,或与其他高表达基 因形成融合基因. CML t(9;22)9q+ 和 22q-( Ph1) BL t(8;14) 8q- 和 14q+
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4 启动子插入(promoter insertion)
3
4
5
癌基因与抑癌基因研究进展

常见的抑癌基因突变包括点突变、插入缺失、染色体易位和甲基化等,这些突变可能导致基因功能丧失或降低, 从而增加细胞恶性转化的风险。
致癌机制
抑癌基因的突变可以影响细胞生长、分化、凋亡和DNA修复等过程,从而促进肿瘤的发生和发展。例如,p53基 因的突变可以导致细胞对DNA损伤的修复能力下降,增加突变积累和肿瘤形成的风险。
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癌基因与抑癌基因的相互作用
癌基因与抑癌基因的相互调控
癌基因与抑癌基因在细胞生长和分化过程中起着相互调控的作用。癌基因可以促 进细胞生长和分裂,而抑癌基因则通过抑制细胞生长和诱导细胞凋亡来维持细胞 稳态。
当癌基因被激活或抑癌基因失活时,这种相互调控的平衡被打破,可能导致细胞 恶性转化和肿瘤发生。
癌基因与抑癌基因的相互转化可以影 响肿瘤的发展和演化,为癌症治疗提 供新的靶点和策略。
05
展望与未来研究方向
针对癌基因与抑癌基因的治疗策略
靶向治疗
利用特异性抑制剂或拮抗剂,针 对癌基因或抑癌基因进行干预, 抑制其异常表达或激活其正常功 能,从而达到治疗肿瘤的目的。
免疫治疗
通过激活免疫系统,利用免疫细 胞或免疫分子识别和攻击肿瘤细 胞,同时调节癌基因与抑癌基因 的表达,增强治疗效果。
癌基因与抑癌基因在癌症发展中的协同作用
癌基因与抑癌基因在癌症发展中起着协同作用。癌基因的激 活可以促进肿瘤细胞的生长和扩散,而抑癌基因的失活则可 以促进肿瘤细胞的侵袭和转移。
癌基因与抑癌基因的协同作用可以导致肿瘤的形成和恶性转 化,影响癌症的发展进程和预后。
癌基因与抑癌基因的相互转化
在某些情况下,癌基因和抑癌基因之 间可以发生相互转化。一些基因在特 定条件下可以表现出癌基因或抑癌基 因的活性,这取决于其表达水平和调 控机制。
癌基因抑癌基因

4q21
FGF-6 人胃癌基因-2
hst-2
198
12q13
FGF-7 角化细胞生长因子 KGF
194
未定
二、膜受体类
目前对细胞转化和肿瘤发生有关的生长 因子受体的了解还只是一个开端,这些受体 除了具备一般激素受体的特征外,还具有本 身的一些特点。
①大多数为与细胞质膜相连的糖蛋白。② 大 多数为单体,如IGFⅡ、EGF、NGF、PDGF、 TGFα的受体,少数为寡聚体,如IGFⅠ受体。 ③基本上都具有膜外结合部分,跨膜区、酪 氨酸激酶活性区和自身磷酸化部分等几个功 能区。
致癌剂 突变类型 突变率
NMU
G35→A
61/61
DMBA DMBA 无
A182 A183→N A182→T C181→A A182→T
5/5 33/37 6/11 3/11
A182→G
2/11
HD-AAF C181→A
7/7
VC
A182→T
6/7
ras基因在致癌剂诱发肿瘤中的突变频率
种属 大鼠
小鼠
通过纯合缺失或失活而引起恶性转化的基因,被 称之抑癌基因(tumor suppressor gene)、抗癌基
因 ( antioncogene ) 或 肿 瘤 易 感 基 因 ( tumor susceptibility gene)等。
癌基因的调控属正信号,而抑癌基因属 负信号范围。确定一种抑癌基因在理论上需 符合三个基本条件: ①该恶性肿瘤的相应正常组织中该基因
原 癌 基 因 约 占 人 体 细 胞 基 因 的 0.1% ~ 1 % 。 目前已发现的癌基因有六大类百余种,其中 与人类肿瘤关系密切的原癌基因约30余种。
人类肿瘤中代表性癌基因
癌基因与抑癌基因

Packaging Of rotrovirus
Replication Component
gog LTR pol env LTR LTR gog pol
Replication Defection
env LTR
Protooncogene “captured” from host cell genome
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3.点突变Point mutation
典型实例ras癌基因:p21 ras密码子12,13,61是突变“热点”。
H-ras第12位密码子GGC 变为 GTC,编码的氨基酸由甘氨酸变为 缬氨酸,这样其产物p21-ras蛋白的结构发生变化而导致基因的活化。 检测方法: 限制性内切酶长度多态性、单链构象多态性、寡核苷酸探针杂交、 变形高压液相色谱和PCR直接测序等。
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4.染色体移位Chromosomal translocation
不同染色体的一部分合并,造成基因重排、表达增加。
Burkitt淋巴瘤:chromosome 8q(c-myc) 14.2.22 c-myc 活化 慢性髓细胞性白血病(CML):chromosome 9大部位(c-abl) chromosom22一段,c-abl基因活化
cytoplasmic serine Threonine kinases
guanine nucleotide Exchange proteins
nuclear transcription factors
cytoplasmic Membrane associated Tyrosine kinases
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用方式是修复损伤DNA(DNA修复基因)、阻止恶性细胞的转移、
癌基因和抑癌基因

癌基因癌基因是一类会引起细胞癌变的基因。
其实,原癌基因有其正常的生物学功能,主要是刺激细胞正常的生长,以满足细胞更新的要求。
只是当原癌基因发生突变后,才会在没有接收到生长信号的情况下仍然不断地促使细胞生长或使细胞免于死亡,最后导致细胞癌变。
科学界研究发现,血硒水平的高低与癌的发生息息相关。
大量的调查资料说明,一个地区食物和土壤中硒含量的高低与癌症的发病率有直接关系。
目前癌症治疗中使用硒辅助治疗十分普遍。
常用的补硒制剂有新稀宝、硒维康等。
活化机制一获得启动子与增强子。
当逆转录病毒的长末端重复序列(含强启动子和增强子)插入原癌基因附近或内部时,启动下游基因的转录,导致癌变。
二基因易位—染色体易位重排,导致原来无活性的原癌基因移至强启动子或增强子附近而活化。
三原癌基因扩增原癌因扩增是原癌基因数量的增加或表达活性的增加,产生过量的表达蛋白也会导致肿瘤的发生。
四点突变原癌基因在射线或化学致癌剂作用下,可能发生单个碱基的替换——点突变,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抑癌基因也称为抗癌基因。
正常细胞中存在基因,在被激活情况下它们具有抑制细胞增殖作用,但在一定情况下被抑制或丢失后可减弱甚至消除抑癌作用的基因。
正常情况下它们对细胞的发育、生长和分化的调节起重要作用机制其功能是抑制细胞周期,阻止细胞数目增多以及促使细胞死亡。
通常是一对等位基因均告缺失或都因突变而失去活性时,细胞发生癌变,此时缺失或突变的基因一般就是抑癌基因。
因此,抑癌基因反映了基因的功能丢失(loSS of function)。
抑癌基因原先有对细胞分裂周期或细胞生长设置限制的功能,当抑癌基因的一对等位基因都缺失或都失去活性时,这种限制功能也就随之丢失,于是出现了细胞癌变。
抑癌基因与癌基因之间的区别在于癌基因只要有一个等位基因发生突变时就可引起癌变,而抑癌基因只要有一个等位基因是野生型时,就可抑制癌变。
目前已发现的抑癌基因有10多种。
分子肿瘤学3癌基因与抑癌基因

• 病毒癌基因常会出现碱基取代或碱基缺失
• 二者的同源序列有一定程度的差异,功能 上也有差异
2、细胞癌基因的特点:
1、广泛存在于生物界中; 2、基因序列高度保守; 3、它的作用通过其产物蛋白质来体现; 4、被激活后,可形成癌性的细胞转化基因。
3、原癌基因甲基化程度降低而激活,属于外基 因机制(epigenetic)
• DNA分子甲基化有稳定双螺旋结构,阻抑转录 的作用。如结肠腺癌和小细胞肺癌中,c-ras 基因比邻近正常组织中甲基化明显降低,导致 原癌基因激活
4、基因扩增(gene amplification)
原癌基因以某种不适当的方式被复制,拷贝增 多,过度表达。采用细胞内微注射法证实,正 常p21ras在高浓度时具有转化活性。
(6)核内转录因子:如c-myc ,l-myc等。 编码产物为反式作用因子,们于核内, 可与某些特定的DNA结合,影响复制、 转录,从而影响细胞的增殖、分化和凋 亡
(三)原癌基因活化的机制
1、逆转录病毒激活原癌基因 插入激活或插入致突变 转导激活
2、人类原癌基因的激活 点突变 基因易位(重排) 基因扩增 外基因机制
(1)Initiating Stage: 细胞受癌 性启动因子作用,DNA发生改变,成 为癌前细胞,但表型正常。各种干细 胞及处于分裂增殖中的细胞对启动因 子更敏感
(2)Promoting Stage: 在启动因子 和促癌因子的协同作用下,细胞出现 恶性。
• 启动因子:低剂量,一次接触,本身有 致癌性
激酶活性。
bcr
abl 9
22
t(9;22)(q34;q11)
9 bcr/abl
癌基因和抑癌基因

二、抑癌基因有多种失活机制
1. 抑癌基因的作用特点: (1)癌基因的作用是显性的,而抑癌基因则往往是隐性的。原癌基因的两个等位基因的只要激 活一个就能发挥促癌作用,而抑癌基因则往往需要两个等位基因都失活才会导致其抑癌功能丧失。 1971年,A. Knudson提出二次打击假说(two-hit hypothesis)。 (2)单倍体不足型抑癌基因(haploinsufficient tumor suppressor gene):有些抑癌基因 只失活其等位基因中的一个拷贝就会引起肿瘤发生,即其一个正常的等位基因拷贝不足以完全发 挥其抑癌功能。 (3)显性负效突变(dominant negative mutation):有些抑癌基因,如TP53基因,当其 一个等位基因突变失活后,其表达的p53突变蛋白则能抑制另一个正常等位基因产生的野生型即 正常p53蛋白的功能。
(四)原癌基因的编码蛋白涉及生长因子信号转导的多个环节
1. 细胞外生长因子 2. 跨膜生长因子受体 3. 细胞内信号转导分子 4. 核内转录因子
类别 细胞外生长因子 跨膜生长因子受体
细胞内信号转导分子 核内转录因子
原癌基因编码蛋白的分类及功能举例
癌基因名称
SIS INT-2
EGFR HER-2 FMS、KIT
三、抑癌基因在肿瘤发生发展中具有重要作用
(一)RB基因
Rb蛋白的磷酸化状态与它的功能密切相
关。去磷酸化(或低磷酸化)形式为活
性型,能促进细胞分化,抑制细胞增殖。
Rb的磷酸化程度受细胞周期中增殖调控
蛋白质的直接控制。
E2F
低磷酸化Rb对细胞周期的负调节作用是
通过与转录因子E2F-1的结合而实现的。
促进增殖相关基因表达 促进增殖相关基因表达
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Compare sequence to NORMAL gene
RESULT: RAS “Activation” is due to a SINGLE point mutation (gly val) at codon 12
Mouse
Drosophila
Human
+
+
+
+
+
Thus: a proto-oncogene is the NORMAL progenitor gene of a viral oncogene
1980, 1st oncogene identified
1989 Nobel Prize for Bishop and Varmus
Oncogene: an altered gene whose product can act in a dominant fashion to help
make a cell cancerous. Typically, an oncogene is a mutant form of a normal gene (proto-oncogene) involved in the control of cell growth or division.
C Isolation of Retroviral Transforming Genes
RSV (gag, pol, env, src)
RSV (td: gag, pol, env)
R.T.(1975 Nobel)
cDNA
genomic RNA
gag, pol env src
Denature and Hybridize 1975,1977
一、癌基因 Oncogene
1.癌基因的发现
Virus and Cancer
A Non-Transforming (Avian Leukemia Viruses, ALV)
Ellerman and Bang, 1908 1, Induce leukemia after long latency periods 2, Do not “transform” tissue culture cells
gag, pol, env
unhybridized sequences
hybridized sequences
src
gag, pol, env
Cont.
Src (v-onc, viral oncogene) probe
RSV-Infected CEF (+ control)
“Normal” chick DNA
癌生物学课程
癌基因与抑癌基因 Oncogene & Tumor Suppressor Gene
提纲
一、癌基因
二、抑癌基因 三、癌基因/抑癌基因与多步骤癌变 四、癌基因/抑癌基因的鉴定
肿瘤发生机理
物理因子 化学因子 生物因子,如病毒
遗传物质改变
正常细胞
癌细胞
➢ a genetic disease characterized by uncontrolled cell growth
Proto-oncogene (c-onc): a normal cellular form of a gene that controls cell
proliferation and can be converted into a cancer-promoting gene by mutation, whose continued activation leads to continued signal transduction, and whose aberrant expression or activity may contribute to tumorigenesis .
D Activated Proto-oncogenes from DNA transfection
Human Bladder Tumor cell line DNA
Isolate high MW DNA
Restriction endonuclease
Isolate DNA fragments
Transfection
B
Transforming (Sarcoma Viruses, RSV)
Peyton Rous, 1911 -cell free lysates could induce sarcomas in other chickens
1,Acute; 2,Transform cultured cells
病毒致癌-- Nobel Prize! 1966
NIH 3T3 fibroblasts
Hale Waihona Puke TransformationIsolate DNA (>99% mouse + 8-10 human genes)
Transformation
Identify Human DNA
Cont.
Use Alu probe Isolate Human DNA
RESULT: A SINGLE human gene is responsible for transforming capability Sequencing
1st human oncogene mutation Ras G12V was identified !
1982, Robert Weinberg, etc three groups
2.癌基因定义 Definition
Viral Oncogene (v-onc): a gene carried by a tumor virus (RNA or DNA), the expression of which is necessary and sufficient to induce transformation in tissue culture cells and tumors in the appropriate animal. V-onc is encoded by cellular sequences that have become inserted into the viral genome.