癌基因.docx

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癌基因

肿瘤相关基因收集

癌基因

肿瘤抑制基因（抑癌基因）

肿瘤转移基因

肿瘤转移抑制基因

肿瘤多药耐药基因

癌基因（oncogene）

病毒癌基因virusoncogene（v-onc）

细胞癌基因cellularoncogene（c-onc）

原癌基因

proto-onc

捕获致癌凶手—病毒致癌理论，劳斯（Rous）获1966年诺贝尔生理学和医学奖

Rous：

1907年，从母鸡身上的恶性结缔组织（肉瘤）中提取滤液，接种到健康的鸡体内，鸡患上同样的肿瘤。

表明：

滤液中含致病原，可传播肿瘤。

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。

病毒致癌理论：

即传播肿瘤的无细胞滤液中含的是病毒。

转化：

通过病毒的诱导，正常细胞可转化成肿瘤细胞。

转化细胞中不产生病毒粒子。

结论：

病毒的遗传物质被结合到转化细胞的遗传物质中，细胞获得来自病毒的遗传特性。

Temin：

劳氏肉瘤病毒（RSV），RNA病毒。

推测：

RNA逆转录成DNA后，整合到细胞的遗传物质中。

Baltimore：

发现逆转录酶。

Temin和Baltimore获1975年诺贝尔生理学和医学奖

癌基因探密—毕晓普（Bishop）和瓦慕斯（Varmus）获1989年诺贝尔生理学和医学奖

Bishope,Varmous：

劳氏肉瘤病毒如何使正常细胞转化为恶性生长的？

研究表明：

劳氏肉瘤病毒的致癌能力与病毒基因组的单个基因有关，即src基因。

src基因本是正常细胞基因组的一部分（原癌基因），被病毒“劫持”后，病毒则具有致癌能力。

原癌基因在正常细胞中的地位：

调控细胞的分裂和生长。

肿瘤细胞中癌基因的变化：

过分活跃或突变，使其编码产物改变。

细胞癌基因（cellular-oncogene,c-onc）

存在于生物正常细胞基因组中的癌基因，或称原癌基因（proto-oncogenes,pro-onc）。

细胞癌基因cellularoncogene（c-onc）

1972年Bishop核酸分子杂交法证实：

几乎在所有高等动物细胞基因组中，都有和v-onc相似的DNA序列

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

原癌基因（proto-onc）

未激活的细胞癌基因，促进正常细胞生长、增殖、分化、发育等

广泛存在于生物界中，从酵母到人的细胞中都存在，是一种正常基因

v-onc与c-onc的区别

V-onc无内含子

外显子有微小差别

V-onc常出现碱基取代或缺失等突变

癌基因家族

据基因结构和功能特点分为：

src家族：

abl、fes、fgr、fps、fym、kck等，编码产物多具有蛋白酪氨酸激酶活性

ras家族：

H-ras、K-ras、N-ras，表达产物为信息传递分子，编码的蛋白质为P21

myc家族：

c-myc、fos等，表达产物在细胞核内，属DNA结合蛋白

sis家族

erb家族：

表达产物为细胞骨架蛋白

myb家族：

表达产物为转录调节因子

细胞癌基因与致癌

癌基因在生物进化中具高度保守性

正常细胞中的原癌基因和肿瘤细胞中的癌基因的核苷酸顺序十分相似，后者可使NIH3T3细胞恶性转化，前者需经激活后才具有转化能力

说明：

在正常情况下细胞癌基因不致癌，生理条件下内外环境中的某些刺激可激活癌基因，从而调节细胞的生长、分化和信息传递

原癌基因的激活机理

1.DNA重排

2.基因放大

3.点突变

4.其它调控的异常

DNA重排

插入具有高活性的启动子或增强子，使原癌基因持久、过量地表达

负调控区的失活或丢失

DNA重排——插入具有高活性的启动子或增强子

插入的启动子或增强子来自细胞内（内源性）如：

内源性逆转录病毒的LTR

插入的启动子或增强子来自细胞外（外源性）如：

鸡B淋巴细胞瘤由于ALV的LTR插入c-myc的旁侧（5’或3’端），使c-myc过量表达

染色体易位是原癌基因DNA重排的典型例子

人B淋巴瘤中免疫球蛋白基因与c-myc的重排，使c-myc激活

c-myc基因定位于8q24，

、Igλ链的基因位点分别定位在14q32、2p13和22q11、IgIg

c-myc易位到Ig位点的高活性转录区，从而组成一个高转活性的重排基因，启动c-myc转录，使c-myc表达增强，促进细胞恶变，导致肿瘤发生

DNA重排——负调控区的失活或丢失

小鼠c-myc，c-fos，c-mos等原癌基因在旁侧顺序具有抑制转录启动的负调控区

人c-myc的负调控区在5’端428-1188bp处，而在B淋巴瘤中，该区有多点突变或部分丢失

Duesberg提出：

1号外显子被切断时，ras基因即被激活

点突变

在ras基因族，在人体肿瘤中已从膀胱、小细胞肺癌（Ha-ras，Kit-ras），胃（N-ras），乳腺（Ha-ras）等证明在12或61号编码子出现点突变所导致一个氨基酸的置换

突变（一个氨基酸置换）可使其编码产物蛋白p21的GTPase活性明显下降，从而影响p21的生物学活性

原癌基因扩增（放大）

基因扩增，可导致基因过量表达。

原癌基因扩增一般认为与恶性演进有关，未必是恶性早期的改变

在人体肿瘤中，如：

人肝癌中出现N-ras重排及其基因放大

小细胞肺癌中c-myc及L-myc基因放大与癌转移可能有关

神经母细胞瘤中N-myc基因放大明显与病程发展有关

其它调控的异常

反式（Trans）调控系统

转录后的调控异常

反式（Trans）调控系统

已证明某些基因产物可影响其它基因的转录，如：

病毒HTLV-Ⅰ，Ⅱ中TAT（LOR）区

SV40中的某些片段

RSV的gag区

原癌基因很可能会接受其它基因（包括病毒的基因产物）的控制或影响

转录后的调控异常

成纤维细胞经生长因子处理后，结果：

c-myc的mRNA量增高

转录水平并不改变

说明：

mRNA转录后加工或稳定性的改变

基因的转录后调控：

当前了解甚少，原癌基因的转录后调控的异常了解的更少

ras癌基因—参与人类肿瘤的发生发展

最初在急性转化性逆转录病毒实验中，从Harvey、Kirsten两株大鼠肉瘤病毒中克隆出的转化基因

自82年Weinberg等人发现人膀胱癌细胞系中有活化的H-ras基因后，对ras在人类肿瘤发生发展中所起的作用引起了极大关注

目前研究认为：

ras癌基因

参与细胞生长和分化的调控

参与多种肿瘤的形成与发展

ras基因家族

家族中与人类肿瘤相关的特征性基因有：

H-ras定位于11号染色体是大鼠肉瘤病毒的转化基因

K-ras定位于12号染色体是大鼠肉瘤病毒的转化基因

N-ras定位于1号染色体人神经母细胞瘤中分离得到

ras基因家族

ras家族的基因所共有的特征为：

1.基因组中有5个外显子：

4个编码的外显子和1个5’端非编码外显子

2.外显子所编码的蛋白为188-189个氨基酸残基，分子量为21kD（p21蛋白），此蛋白具有高度特异性和同源性，尤其在氨基酸序列的前80个氨基酸残基中，几乎无种属间差别，具有高度保守性

正常ras蛋白具有以下特点：

p21（ras蛋白）位于细胞膜的内侧面，以软脂酸共价键形式固定于脂质双层膜的内表面

对GTP和GDP具有高度亲和力，并具有GTP酶的活性

ras蛋白的生化性质与G蛋白非常类似，G蛋白具有从膜结合受体到腺苷酸环化过程的信号传导作用，提示：

ras蛋白可能也具有信号传导通路的作用

目前，尚未发现ras蛋白作用的特异受体和靶细胞

G蛋白

G-protein

Activation/DeactivationCyclesGProteinsandGProtein-CoupledReceptors

Activation/DeactivationCyclesGProteinsandGProtein-CoupledReceptors

Regulationofcyclic-AMPLevels

ras蛋白

有人推测：

在哺乳动物细胞中，ras蛋白作用的靶分子很可能是磷脂酶C

被激活后的磷脂酶C催化：

PIP2IP3+DG

IP3和DG是促进细胞增殖的第二信使

现已证实，在ras癌基因转化的细胞中IP3，DG和PIP2的含量均明显多于未转化的细胞

ras蛋白

目前认为：

两种形式

活化

非活化

通常情况下，细胞内的ras蛋白分子处于非活化状态

非活化状态下的ras蛋白特征:

具有GTP酶活性，能够与GDP结合

当ras蛋白受到信号传递通道上游某一外界因子的刺激时，使GDP磷酸化变成GTP，随后ras蛋白发生构象改变，成为活化状态

活化的ras蛋白与效应分子相互作用，实现生长信号的传递，而且这种作用发生，活化的ras蛋白会迅速失活，转变为与GDP结合的非活化形式

此过程主要是ras蛋白自身的GTP酶作用，它能催化GTP水解，使活化ras蛋白能立即转变成为非活化状态的ras蛋白

活化的ras蛋白的生化性质

ras基因的任何突变使正常的ras蛋白转变为能够使NIH3T3细胞转化的蛋白，从生化角度上讲，这种突变激活可分为二种

（1）突变失去内在的GTP酶活性

（2）突变改变了对GDP和GTP的亲和力

ras蛋白功能取决于编码蛋白的基因序列和与之密切相关的结构域

突变激活的常见位点多集中在GTP、GDP结合的domain附近

结构的改变导致了ras蛋白的功能异常

ras基因激活机制：

ras基因活化的主要方式有：

（1）编码区内的突变：

ras基因突变点位于第12、13、59或61位氨基酸密码子

（2）插入激活：

ras基因附近插入一个强启动子（promoter）或增强子（enhaner）可使ras基因表达增强

（3）基因扩增，碱基缺失：

正常基因的扩增或非编码外显子的缺失也能使ras基因呈高表达。

但这两种方式在ras基因激活中较少见

ras基因与人类肿瘤

82年以来，在膀胱癌、乳腺癌、结肠癌、肾癌、肝癌、肺癌、胰腺癌、胃癌、及造血系肿统瘤中，均检出了ras癌基因的异常

事实上，ras癌基因参与多种肿瘤的发生发展，只不过突变率相差很大。

不同肿瘤类型，ras基因的突变率相差明显，如：

最高的是在胰腺癌中（90%），其次是甲状腺癌（53%）和结肠癌（47%）

突变ras基因的种类与某些肿瘤类型密切相关，即有优势激活现象。

如胰腺癌、结肠癌、肺癌等以K-ras突变为主，造血系统肿瘤多发现N-ras的突变，泌尿系肿瘤则以H-ras突变为主

检测ras突变对了解肿瘤的发生发展，以及监测恶性肿瘤的治疗效果具有重大意义

c-myc癌基因

c-myc基因是myc基因家族（N-myc、L-myc、C-myc）的重要成员之一

c-myc基因

是一种可易位基因

是一种多种物质调节的可调节基因

是一种可使细胞无限增殖，促进细胞分裂的基因

myc基因参与细胞凋亡，c-myc基因与多种肿瘤发生发展有关

c-myc癌基因结构

c-myc与禽类髓细胞病毒（AMN）MC-29的v-myc同源

c-myc基因由3个外显子及2个内含子组成

第一个外显子不编码，只起调节作用

只有外显子2和3与v-myc相对应，编码一个439个氨基酸的蛋白质

c-myc基因由启动子P1或P2起始转录，并在第一内含子中有一个潜在启动子P，当第一个内含子发生断裂时，P可被激活而成为一个异常转录起始点，但蛋白合成起始位点不变，并与正常c-myc基因产物相同

不同的动物中，c-myc基因的第2、3外显子具有高度保守性，而第1外显子则有较大的差异，小鼠和人的外显子1有70%的同源性

c-myc基因表达产物的结构

c-myc基因的产物为磷酸化蛋白p62

c-myc基因属核蛋白基因，产物为核蛋白，定位细胞核内，具有与染色体DNA结合的特性，在调节细胞生长、分化及恶性转化中发挥作用

c-myc蛋白在结构上可分为：

转录激活区，非特异DNA结合区，核靶序列，碱性区，螺旋-环-螺旋（HLH）及亮氨酸拉链区

c-myc表达产物的功能

c-myc基因的表达与细胞的生长状态有关：

生长因子刺激成纤维细胞，c-myc表达增强

相反，在细胞分化时c-myc表达降低

表明c-myc表达的变化与细胞的增殖及分化状态有关，其表达产物在调节细胞生长、分化或恶性转化中发挥作用

myc癌基因与人类肿瘤

c-myc基因定位于染色体8q24

、Igλ链的基因位点分别在14q32、2p13和22q11、IgIg

在Burkitt淋巴瘤中：

c-myc基因位点与Ig基因位点之间的易位，即c-myc易位到Ig位点的高活性转录区，从而组成一个高转活性的重排基因，启动c-myc转录，使c-myc表达增强，促进细胞恶变，最后导致肿瘤的发生

myc癌基因与人类肿瘤

在不同的人体肿瘤细胞系中，已发现c-myc或c-myc相关序列的扩增

粒细胞性白血病细胞系

视网膜母细胞瘤细胞系

某些神经母细胞瘤细胞系

乳腺癌细胞系

某些肺癌细胞系

肠癌细胞系

成骨肉瘤、软骨肉瘤、脊索瘤、脂肪肉瘤、横纹肌肉瘤

抑癌基因——tumorsuppressorgene

肿瘤抑制基因（抗癌基因）

最早由A.KnudsonJr.提出

细胞内一类抑制肿瘤发生、生长的基因，最近又发展为指能对抗癌基因作用的基因

在生物体内与癌基因功能相抵抗，共同保持生物体内正负信号相互作用的相对稳定

肿瘤抑制基因的失活和癌基因的激活都是癌化过程的一部分

抑癌基因的性质和生物学意义

由于对抗肿瘤基因编码的产物尚不了解，所以目前仍难以说明抗肿瘤基因的性质和确切的生物学功能

抗肿瘤基因可能包括：

1．编码抑制细胞生长的一些物质2．基因表达的调节控制序列，包括trans调节或cis调节的负控制区3．调控基因组稳定性的某些基因

以上仅仅是根据现有材料的一些推测，将有待于实验的证实

抑癌基因主要功能

（1）诱导终末分化

（2）维持基因稳定

（3）触发衰老，诱导细胞程序性死亡

（4）调节细胞生长

（5）抑制蛋白激酶活性

（6）改变DNA甲基化酶活性

（7）调节组织蛋白酶活性

（8）调节血管形成

（9）促进细胞间联系

原癌基因与肿瘤抑制基因的比较

抑癌基因的实验证据

1．细胞融合实验——正常和恶性细胞杂交

2.遗传性肿瘤中某些基因的丢失

细胞融合实验

Harris（1971年）和Klein等

鼠正常细胞×肿瘤细胞

丧失成瘤性鼠杂种细胞（表型正常）

继续培养

形成肿瘤鼠出现逆分化（肿瘤表型）

肿瘤的抑制与正常染色体存在着相关性，正常染色体上有抑制肿瘤效应的遗传物质——TSG。

逆向发生肿瘤现象可能是杂种细胞中携带抑癌基因丢失。

肿瘤抑制基因分子遗传学研究

抑癌基因失活与肿瘤发生

Rb基因

P53基因

P16基因

视网膜母细胞瘤眼球、视网膜的恶性肿瘤，随血液循环转移，侵入颅内引起死亡。

遗传型散发型

显性遗传生殖C突变散发（两次

体C突变体C突变）

发病年龄早（2岁前就诊）发病晚

双侧、多瘤单侧、单瘤

40%60%

视网膜母细胞瘤的典型家系

缺失——Rb基因突变的主要方式

内含子1杂合缺失

4.5Kb处缺失

7.5Kb处缺失

RBGene产物的功能

RBGene

↓转录

mRNA

↓翻译

110kD（pRb核蛋白）

↓调控

细胞增殖

Rb基因与肿瘤的关系

40％的视网膜母细胞瘤Rb基因突变

Rb基因突变有关的肿瘤：

食管癌、膀胱癌、成骨细胞肉瘤、软组织肉瘤、小细胞肺癌、卵巢癌、乳腺癌及前列腺癌

p53基因

基因定位：

17p13

基因结构：

由11个外显子及10个内含子组成

编码产物：

393个氨基酸残基的蛋白质

作用：

p53为转录因子，生物学功能为G1期DNA损坏的检查点。

p53等位基因的缺失使肿瘤细胞生长和分裂加速，通过调节进入S期，影响细胞增殖。

p53与细胞凋亡

p16基因

1994年（美国冷泉实验室Kamb等）新发现的抗癌基因，又叫MTS（multipletumorsuppressor1）基因。

是一种细胞周期中的基本基因，直接参与细胞周期的调控，负调节细胞增殖及分裂。

在人类50%肿瘤细胞株中发现有纯合子缺失，突变，认为p16是比p53更重要的一种新型抗癌基因

有人把它比作细胞周期中的刹车装置，一旦失灵则会导致细胞恶性增殖，导致恶性肿瘤发生

p16基因

在肺癌、乳腺癌、脑肿瘤、骨肿瘤、皮肤癌、膀胱癌、肾癌、卵巢癌和淋巴瘤、黑色素瘤中发现：

p16基因纯合子缺失，无义、错义移码突变，表明p16基因以缺失，突变方式广泛参与肿瘤形成

检测p16基因有无改变对判断患者肿瘤的易感性以及预测肿瘤的预后，具有十分重要的临床意义

p16基因的表达产物及功能

p16基因定位于人染色体9p21，由2个内含子及3个外显子组成。

p16基因编码产物是p16蛋白，定位于细胞核内，是作用于细胞分裂周期（celldivisioncycle，cdc）关键酶之一

cdk基因产物是蛋白激酶，参与调控G1-S，G2-M的关键点转换。

p16是CDK（cyclin-dependentkinase）的抑制因子

控制细胞分化的机制涉及到多种组成成分，最重要的是细胞周期素（cyclin）

Cyclin：

周期性累积与分解对细胞周期时程的调控作用

CDK与cyclin复合体分别在细胞周期的不同时相发挥作用，启动DNA复制及诱发有丝分裂。

CDK可能是调控细胞周期装置的核心，通过一系列关键底物磷酸化作用来调节细胞周期

Cellcycle

CDK与cyclin复合体参与G1-S转换的调控

CDK-cyclin可作用于多种癌基因产物，如：

pp60c-syc，c-abl产物，对其进行磷酸化修饰调节。

CDK-cyclin亦可作用于某些抗癌基因产物，如：

Rb蛋白磷酸化后则生长抑制功能丧失，在G1/S交界处，CDK-G1cyclin，使Rb磷酸化而失活，细胞从静止态进入增殖态。

p16蛋白抑制CDK活性，最终阻止细胞进入S期

p16基因（因缺失，突变等原因）功能缺失，则不能抑制CDK，最终导致细胞进入恶性增殖，加速肿瘤发生

可见，p16基因是一种非常重要的抗癌基因，p16基因失活，则会引起细胞恶性增殖

p16基因与肿瘤

Gianic等：

定量PCR检测了32例恶性神经胶质瘤的p16外显子2

发现：

59%恶性神经胶质瘤中，p16基因的量有改变，根据光密度扫描，24%的病人是因p16基因纯合子缺失所致

p16基因与肿瘤

JenJ，等：

PCR技术检测57例脑肿瘤p16基因

发现26例出现纯合子缺失

p16基因与肿瘤

Kamb等

从肺癌、乳腺癌、囊肿瘤、骨肿瘤、皮肤癌、膀胱癌、肾癌、卵巢癌、淋巴瘤等中检测出50%以上的p16基因纯合子缺失

在黑色素瘤中，还检出无义错义，移码突变

研究表明：

p16基因参与了各种组织的肿瘤形成

检测p16基因的突变与缺失，是判断肿瘤的性质及预后的一项重要指标

p16基因与肿瘤

p16基因小，只有p53的1/10

p16基因用于基因诊疗、更易*作，对临床肿瘤治疗更具有现实意义

研究p16基因正是目前及今后一段时期的热点

肿瘤细胞转移基因与转移抑制基因

转移基因（metastasisgene）

直接促进转移发生的关键基因，其存在或表达增强会引起侵袭转移的发生

转移抑制基因（metastasissuppressorgene）

抑制肿瘤细胞的转移

研究表明，肿瘤的转移与转移基因激活或转移抑制基因失活有关，是多种转移相关基因及转移抑制相关基因综合作用的结果

mdm2

位于小鼠的第10号染色体的C1-C3区，由2372个碱基组成，在3’端和5’端各有数百个碱基组成的非编码区。

起始密码AUG从第311个碱基处开始，编码区全长1473个碱基，编码一个长度为491个氨基酸的蛋白质。

该蛋白质的分子量是90kD或95kD，故称为p90或p95

mdm2基因在进化上比较保守，在许多动物细胞的染色体上都有同源序列

氨基酸序列分析发现：

具有1个核定位信号和2个锌指蛋白，提示着它是一种DNA结合蛋白，可能具有转录调节作用

mdm2扩增与肿瘤转移密切相关

nm23基因

nm23基因是肿瘤转移抑制基因，nm23编码的产物具有抑制肿瘤转移的功能

人基因组中存在着两个nm23基因，即nm23-H1，和nm23-H2，定位于17q21.33～22

nm23-H1mRNA、nm23-H2mRNA：

由两个完全不同的基因转录，受两个独立的调控系统调节

nm23-H1的mRNA的水平与癌细胞转移关系更密切

nm23-H2基因与myc基因之间功能性连接

nm23基因及表达

nm23在分化良好的肿瘤中呈高水平表达，且nm23基因表达与淋巴结转移呈负相关，与无病生存期，整个生存期呈正相关

nm23基因：

低转移细胞株中的表达强度是高转移细胞株内的10倍，表明nm23基因在高转移肿瘤中表达降低

检测nm23基因的表达高低，可以作为判断肿瘤有无转移的一个重要指标

nm23基因与肿瘤转移

SteegPS，等

——nm23基因表达与乳原癌转移和预后的关系

17份肿瘤标本，原位杂交技术检测nm23mRNA含量

结果：

瘤细胞（来自有淋巴结转移的病人）：

均含有低水平的nm23mRNA

瘤细胞（来自无淋巴结转移的病人）：

含有较高水平的nm23mRNA

nm23基因与肿瘤转移

进一步，对71例原发性乳腺癌患者进行研究（nm23基因的表达）

方法

Northernblot

免疫细胞化学的方法

结果表明：

nm23在分化良好的肿瘤呈高水平表达，nm23表达与淋巴转移呈负相关，与无病生存期，整个生存期呈正相关

目前认为nm23基因产物，在抑制表型中起重要作用

nm23基因与肿瘤转移

nm23低表达与人胃癌的转移密切相关

到目前为止，nm23已在胃癌、骨肉瘤、膀胱癌、乳腺癌、肠癌等具有转移潜能的肿瘤细胞中呈低表达

在大肠癌中nm23低表达与肿瘤状态和远距离转移紧密相关

检测nm23表达程度可以判断肿瘤有无转移，对临床治疗具有普遍意义，国外已在91年开展这项常见检查。

国内？

肿瘤耐药基因multidrug-resistancegene

人类的MDR1基因位于第7号染色体，含有28个外显子，全长4.5Kb，有一个开放阅读框，编码的P-糖蛋白的分子量为140KD，含有两个等长的同源部分，两部分之间的同源性大约为48%，整个分子含有两个ATP结合位点，12个跨膜区。

P-糖蛋白介导的药物流出泵与此蛋白的晶体学特征有关，ATP结合位点对P-糖蛋白的功能尤为重要。

某些化疗药物通过P-糖蛋白的跨膜区所形成的疏水通道，由能量依赖的药物流出泵排出细胞外

对癌基因与抗癌基因的评论

如果说癌基因是一个涵义混乱不确切的命名，抗癌基因是同样的模糊不清

所谓癌基因与抗癌基因都是一大类控制细胞生长和分化的基因，对其单个基因来说，它的产物所具有的功能因细胞种类甚至细胞发育阶段而异

1．癌基因与抗癌基因的相对意义：

同一种癌基因及其产物在不同细胞中可起完全相反的作用

最典型的例子是ras基因及其产物p21。

在成纤维细胞中已有充分证据说明，微量注入p21蛋白能