分子生物学-王先化中国协和博士后.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,癌细胞中国协和医科大学王先化 博士后,多细胞器官性的疾病，这些器官的细胞生,长异常，失去调节，并常伴有异常分化，形成,瘤。,在高等脊椎动物中及植物中都有发现。,主要内容,癌细胞的主要特征,癌基因,抑癌基因,一、癌细胞的主要特征,能无限增殖,接触抑制现象丧失,癌细胞间粘着性减弱,normal cells,cancerous cells,The invasion of normal tissue by a growing tumor,(,in red,),4.,具有迁移性,5.,对生长因子需要量降低,activating oncogenes and/or inactivating tumor suppressors.,二、癌基因,（,oncogens）,accelerator,（一）癌基因（,Oncogens,）,Definition：,具有致癌能力或致癌潜能的基因,Discovery：,1976，,Rous,肉瘤病毒中，分离出,src,gene，,这是人类第一次真正在基因水平上证实和肿瘤相关的基因。,病毒癌基因,（,viral oncogene,v-onc,）：,病毒所携带的致癌基因,细胞癌基因,（,cellular oncogene,c-onc,）或,原癌基因,（,proto-oncogene）：,细胞中与病毒癌基因同源的基因。,是一类广泛存在生物体中，高度保守的基因，其产物具有调控细胞增生的重要功能，当其受某些因素的影响，能发生突变（活化）成为癌基因，导致细胞恶性转化。,(二,),细胞癌基因（,cellular oncogene,c-onc,）或,原癌基因（,proto-oncogene,）,（1）广泛存在于生物体。是未激活的癌基因,，是人或动物细胞中的一类固有的正常基因。,（2）高度保守，功能相似。,（3）产物有重要功能。促进正常细胞生长、增殖、发育等。,（4）正常成人组织中原癌基因的表达水平很低或不表达,（5）在致癌因素作用下，可转化为癌基因，引起细胞癌变。,原癌基因的特点,Somatic,mutation,generates a transformed cell by converting a,proto-oncogene,to an,oncogene,.,肿瘤细胞中原癌基因表达的特点,某些原癌基因具有高水平的表达或过度表达,原癌基因的表达程度和次序发生紊乱,effects of mutations in,oncogenes,原癌基因是,显性的!,Proto-oncogenes,become,oncogenes,how?,（三）原癌基因激活的分子机制,Mutations in,coding,region,Mutations,regulatory,region,Chromosome rearrangement causing,both,Activation of a proto-oncogene to an oncogene,点突变,LTR,插入,基因重排,缺失,基因扩增,Example:,ras,第一个被证实由于,点突变,而引发癌症的基因（1982，,Tabin C J and Reddy E P)。,带有,GTP,的,Ras,是活性的，而内在的,GTPase,活性,使,GTP,水解成,GDP，,而结合,GDP,的,Ras,则失活，,GAP,（GTP,酶激活蛋白）以及,SOS,（,鸟苷释放因子）可调节,Ras,蛋白活性。,（1）点突变,癌基因激活的机制：,点突变,Ras,是,GTP,结合蛋白，传导生长因子受体信号。,ras,基因的点突变,降低了,GTPase,活性，使其放大了对生长因子的反应，,导致细胞过量生长。,ras,终产物是,P21,，,是一种,G,蛋白,GAP,能激活,P21,的,GTPase,活性,，使,P21-GTP,降解成,P21-GDP。,正常细胞中，,P21,几乎全部与,GDP,结合,点突变后,，改变,P21,的构象，,使,GAP,不能识别和激活,GTPase,活性,，使,P21,处于活性状态。,LTR,是逆转录病毒基因组两端的长末端重复序列。,LTR,结构中,含有强的启动子序列,。,当病毒基因组整合到人的基因组中时，若,LTR,插入到原癌基因启动子区域或邻近处,，可启动和促进基因转录，激活原癌基因的表达。,（2）,LTR,插入,（3）,基因重排,（4）缺失,很多原癌基因5端存在负调控序列，一旦该序列缺失或突变，则其抑制基因表达能力丧失。,（5）基因扩增,基因拷贝数增加，导致基因表达水平提高。,（四）原癌基因编码信号传导中的组分,生长因子,，如,sis，,生长因子受体,，如,fms、erbB，,蛋白激酶及其它信号传导组分,，如,src、ras、raf，,转录因子,，如,myc、fos、jun。,表,16-1,一些原癌基因的功能,原癌基因,功能,相关肿瘤,sis,生长因子,Erwing,网瘤,erb-B,受体酪氨酸激酶，,EGF,受体,星形细胞瘤、乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃癌、唾腺癌,fms,受体酪氨酸激酶，,CSF-1,受体,髓性白血病,ras,G-,蛋白,肺癌、结肠癌、膀胱癌、直肠癌,src,非受体酪氨酸激酶,鲁斯氏肉瘤,Abl-1,非受体酪氨酸激酶,慢性髓性白血病,raf,MAPKKK,，,丝氨酸,/,苏氨酸激酶,腮腺肿瘤,vav,信号转导连接蛋白,白血病,myc,转录因子,Burkitt,淋巴瘤、肺癌、早幼粒白血病,myb,转录因子,结肠癌,fos,转录因子,骨肉瘤,jun,转录因子,erb-A,转录因子,急性非淋巴细胞白血病,bcl-1,cyclinD1,B,细胞淋巴瘤,表,16-1,一些原癌基因的功能,原癌基因,功能,相关肿瘤,sis,生长因子,Erwing,网瘤,erb-B,受体酪氨酸激酶，,EGF,受体,星形细胞瘤、乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃癌、唾腺癌,fms,受体酪氨酸激酶，,CSF-1,受体,髓性白血病,ras,G-,蛋白,肺癌、结肠癌、膀胱癌、直肠癌,src,非受体酪氨酸激酶,鲁斯氏肉瘤,Abl-1,非受体酪氨酸激酶,慢性髓性白血病,raf,MAPKKK,，,丝氨酸,/,苏氨酸激酶,腮腺肿瘤,vav,信号转导连接蛋白,白血病,myc,转录因子,Burkitt,淋巴瘤、肺癌、早幼粒白血病,myb,转录因子,结肠癌,fos,转录因子,骨肉瘤,jun,转录因子,erb-A,转录因子,急性非淋巴细胞白血病,bcl-1,cyclinD1,B,细胞淋巴瘤,原癌基因,功能,相关肿瘤,sis,生长因子,Erwing,网瘤,erb-B,受体酪氨酸激酶，,EGF,受体,乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃癌、唾腺癌,ras,G-,蛋白,肺癌、结肠癌、膀胱癌、直肠癌,src,非受体酪氨酸激酶,鲁斯氏肉瘤,raf,MAPKKK，,丝氨酸/苏氨酸激酶,腮腺肿瘤,vav,信号传导连接蛋白,白血病,myc,转录因子,Burkitt,淋巴瘤、肺癌、早幼粒白血病,myb,转录因子,结肠癌,fos,转录因子,骨肉瘤,三、抑癌基因,（,Tumor-suppression genes,）,Brakes,指存在于正常细胞内的一大类可抑制细胞生长并具有潜在抑癌作用的基因，当这类基因发生突变、缺失或失活时，可引起细胞恶性转化而导致肿瘤的发生。,正常细胞内，抑制细胞生长，抑癌作用的基因,在细胞生长中起,负调控作用，抑制增殖，促进分化、成熟和衰老,。,此类基因突变、缺失或失活，引起细胞恶性转化，导致肿瘤,大多数抑癌基因是,隐性基因,（一）抑癌基因的特点,effects of mutations in tumor-suppressor genes,抑癌基因是,隐性的!,（二）抑癌基因的表达产物,转录因子,p53,WT1,细胞周期因子,RB,p16,信号通路因子,NF1(,一种,ras GTPase,活化蛋白,),磷脂酶,PTEN,mRNA,合成调控因子,VHL,1969年亨利.哈里斯和乔治.克莱因,TSG,研究的途径,细胞融合实验,杂交细胞由正常细胞得到某个特定基因,杂交细胞核型不稳定传代过程中,染色体丢失,丢失该基因所在染色体恶性表型恢复,实验结果说明,在正常细胞染色体上存在有抑制细胞恶性表型或阻止肿瘤形成作用的基因,RB,The first identified tumor-suppressor genes,Example 1：,RB,基因的发现,第一个被鉴定和克隆的抑癌基因,儿童,视网膜母细胞瘤,（,r,etino,b,lastoma,）中发现的,这类肿瘤中的40具家族性，有遗传倾向,第13 染色体,q14,带缺失，,RB,基因位于这个区域,全长：200,kb,定位：13,q14.1,外显子：27 个 内含子：26 个,编码产物：928 个氨基酸,蛋白分子量：110,kD,人,13 染色体14,q,带,中,两个拷贝的,RB,基因,丢失后，可导致,视网膜母细胞瘤,。,What is the,functions,of RB?,RB,RB controlling cell cycle,控制细胞周期。,控制,G1 S,Rb,基因,P110,蛋白,去磷酸化形式,磷酸化形式,促进细,胞分裂,抑制细,胞分裂,在,G1,期,：,RB,与,E2F,结合，抑制,E2F,的活性。,E2F,是一种转录因子 它激活的靶基因的产物为,S,期所必需的。,在,G1/S,期,:,RB,被,周期蛋白/,CDK2,复合物,磷酸化，释放,E2F,E2F,被激活，引发基因表达,(DNA pol,histone etc.),细胞从,G1,进入,S,RB controlling cell cycle,非磷酸化的,RB,阻断细胞周期,正常细胞,：通过,RB,被磷酸化来解除对细胞增殖的抑制,肿瘤抗原（如,SV40 T,抗原）与,RB,结合，使,RB,不能与,E2F,结合，细胞周期可以自由地进入,S,期,p53,Molecule of the year 1993,Example 2：,全长：20,Kb,定位：17,p13.1,外显子：11个,编码氨基酸：393个,分子量：53,kD,高度保守区：5 个,p53,53,kD protein,Single allele mutation:,Li-Fraumeni syndrome,一种,重,要的,肿瘤,抑,制因,子,The amino acid residues most frequently mutated in p53 from human tumors,What is the,functions,of p53?,野生型的,p53,限制细胞生长,缺乏,p53，,细胞生长失去限制,突变的,p53,亚基,，,阻止蛋白功能,细胞生长失去限制,What is the,pathway,?,阻断细胞周期，,使其停留在,G1,期,维持基因组,稳定性,细胞凋亡,一种转录因子,一种修复蛋白,P53,作为一种转录因子可激活多种途径：,（1）最主要的途径是通过阻断细胞周期使其停留在,G1,期，,P53,激活,P21，P21,是一种细胞周期抑制因子，能阻止细胞通过,G1,期。,（2）P53,能激活,GADD45，,它能识别维持基因组稳定性的途径。,（3）可引起细胞凋亡。,细胞,DNA,损伤,P53,G1,期停滞,突变,P53,无,G1,期停滞,复制受损,DNA,变异,细胞死亡,恶化,细胞凋亡,修复,S,期,正常情况下，,P53,蛋白很不稳定，在细胞中水平非常低，但当细胞感觉到,DNA,损伤时，就会放慢,P53,的降解，,P53,水平增加并起保护措施。,(1)当较高水平的,P53,存在时,阻断细胞周期,使其停在,G1,期时,对,DNA,进行修复.,(2)如果这种损伤太严重,以至无法修复时,P53,就会起始细胞周期凋亡途径,将细胞剔除,将受损的,DNA,永久的从生物体消除掉.,A model for the function of p53,p53 function at,G0/G1,or,G1/S,P53,激活,P21,P21,抑制,CDK2,活性,RB,不被磷酸化,RB,与,E2F,结合,细胞停在,G1,期,P21,抑制,cyclinD,活性,，使细胞停在,G0,期,Regulation of p53 activity,Mdm2,(p53,拮抗蛋白质)可以拮抗,p53,的活性，,进化保守基因，具有转录因子功能,基因产物与,P53,结合,解除,G1,期阻滞，进入细胞周期,p19,拮抗,Mdm2,活性，增强,p53,的稳定性,ARF,What to do?,Environment,Be careful,Bad habit,Quit,Inheritance,Gene therapy,总 结,名词解释,（,）,：,原癌基因,（,proto-oncogene）,、,抑癌基因,（,Tumor-suppression genes,）,癌细胞的主要特征,原癌基因激活的分子机制,（,）,原癌基因编码信号传导中的组分,抑癌基因的特点,（,）,抑癌基因的产物,简述,Rb,控制细胞周期机制,（,）,简述,p53,的功能和作用途径,（,）,目前发现体内有哪些途径可以将,proto-oncogenes,转变为,oncogenes？,举例说明。(中国协和医学院 分子生物学考试试题),