癌基因、抑癌基因与生长因子 Oncogenes, Anti-oncogenes and Growth Factors

癌基因、抑癌基因 与生长因子 Oncogenes, Anti-oncogenes and Growth Factors 常冰梅生物化学与分子生物学教研室

癌基因、抑癌基因与生长因子的关系 负调控抑癌基因细胞癌基因正调控产物生长因子

癌基因Oncogenes 第一节

癌基因(oncogene) 能在体外引起细胞转化，在体内诱发肿瘤的基因。分为病毒癌基因和细胞癌基因两大类。 • 原癌基因(proto-oncogenes，pro-onc) 存在于生物正常细胞基因组中的癌基因。也称细胞癌基因(cellular oncogene，c-onc)。

癌基因的表示： • 一般用3个斜体小写字母表示：如ras、myc、src等。 • 病毒癌基因可加前缀v-,如v-src。 • 细胞癌基因可加前缀c-,如c-src。 • 癌基因表达的蛋白用大写字母表示，如FOS、MYC、RAS等。

一、病毒癌基因 • 病毒癌基因(virus oncogene,v-onc) 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。根据其核酸组成分为DNA病毒和RNA病毒。

长末端 重复序列正常的病毒基因癌基因 LTR gag pol env src LTR 调节和启动转录产生酪氨酸激酶产生病毒外膜蛋白产生病毒核心蛋白产生逆转录酶和整合酶 • 病毒基因组结构

二、细胞癌基因 （一）特点: • 广泛存在于生物界 • 基因序列高度保守 • 维持正常生理功能、调控细胞生长和分化起重要作用 • 被激活后，导致正常细胞癌变

（二）功能上相关的癌基因家族分类 • src家族： src、abl、fgr、fes、yes、fps、lck、kek、fym、lym、lyn、tkl • 产物具有使酪氨酸磷酸化的蛋白激酶(Tyrosine Protein Kinase)活性，定位于胞膜内面或跨膜分布。能促进增殖信号的转导。

(2)ras家族：H-ras、K-ras、N-ras 编码的蛋白质都是P21，位于细胞质膜内面，P21可与GTP结合，有GTP酶活性，是信息传导的“开关”； (3)myc家族：c-myc、N-myc、L-myc 编码核内DNA结合蛋白(DNA binding protein)，有直接调节其他基因转录的作用；

(4)sis家族：sis 编码P28与人血小板源生长因子(PDGF)结构十分相似，能剌激间叶组织的细胞分裂繁殖。 (5)myb家族：myb、myb-ets 编码核蛋白，能与DNA结合，为核内的一种转录因子

广义“癌基因”： 凡能编码生长因子、生长因子受体、细胞内生长信息传递分子以及与生长有关的转录调节因子的基因均应归属癌基因的范畴。

三、癌基因活化的机制 （一）获得启动子和（或）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。

A myc Provirus myc LTR LTR B myc mRNA

（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。

8 8 8 p q Break 14 14 14 p H chain genes q Break c-myc 举例 Burkitt Lymphoma

（三）原癌基因扩增 细胞周期中DNA复制数次，导致原癌基因拷贝数量的增加。

（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。

rasH 癌基因通过点突变而被活化

癌基因激活的结果： • 出现新的表达产物 • 出现过量的正常表达产物 • 出现异常、截短的表达产物

四、原癌基因的产物与功能 （一）细胞外生长因子作用于细胞膜上的受体系统或直接被传递至细胞内，通过蛋白激酶活化转录因子，引发一系列基因的转录激活。 • 例如： sis表达蛋白P28和PDGF一样能促进血管的生长。

（二）跨膜的生长因子受体： 接受细胞外的生长信号并将其传入胞内。受体的胞质结构区具有特异的蛋白激酶活性，通过磷酸化作用使其结构发生改变，增加激酶对底物的活性，促进生长信号在胞内的传递。 • 例如 • c-src、c-abl有酪氨酸特异的蛋白激酶活性。 • c-mos和raf所编码的激酶使丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化。

（三）细胞内信号传导体 原癌基因的产物作为胞内信息传递体系成员，或者通过影响第二信使作用，将接受到的信号由胞内传至核内，促进细胞生长。 • 例如：非受体酪氨酸激酶(c-src，c-abl)、丝氨酸/苏氨酸激酶(c-ras，c-mas)，ras蛋白(H-ras，K-ras和N-ras)及磷脂酶(crk产物)。

（四）核内转录因子 某些癌基因表达蛋白定位于细胞核内，与靶基因的顺式调控元件相结合直接调节靶基因的转录活性。 • 例如： c-fos是一种即刻早期反应基因(immediate early gene，IEG)。作为传递信息的第三信使。

抑癌基因Anti-oncogenes 第二节

一、抑癌基因的基本概念 • 抑癌基因(cancer suppressive gene, anti-oncegene) 抑制细胞过度生长、增殖从而遏制肿瘤形成的基因。

杂交融合 正常细胞非肿瘤型杂交细胞肿瘤细胞肿瘤细胞1 杂交融合非肿瘤型杂交细胞肿瘤细胞2 失去某些基因正常细胞肿瘤细胞 • 细胞杂交试验

二、常见的抑癌基因

三、抑癌基因的作用机制（一）视网膜母细胞瘤基因（Rb 基因） • 位于13q14 • 200 kb，27个外显子，mRNA长4.7 kb，编码928个氨基酸、105 kD的蛋白产物（P105-RB） • P105-RB为转录因子 • 功能：促进细胞分化，抑制细胞增殖能结合并抑制转录因子E-2F • 基因失活原因主要为基因缺失与突变

Rb蛋白 E2F Rb蛋白 P 视网膜母细胞瘤基因（Rb基因）抑癌机制 G0 G1期 DNA S期 E2F DNA mRNA

（二）P53 P53基因是迄今发现与人类肿瘤相关性最高的基因，自1979年P53基因命名以来，人们对P53基因的认识经历了癌蛋白抗原、癌基因到抑癌基因的多次转变。导致细胞转化或肿瘤形成的P53是P53基因突变的产物，是一种肿瘤促进因子，它可以消除正常P53的功能，而野生型P53是一种抑癌基因。人类肿瘤中约50%以上与P53基因变化有关，仅1991-1998年6月的有关论文就超过6000篇，P53基因也被Science杂志评为1993年的明星分子。

位于17p13 • 20 kb，11个外显子，mRNA长2.5 kb，蛋白产物53 kD，故称p53基因 • P53为转录因子 • 功能：激活一些抑制细胞分裂的基因（如p21）；抑制解链酶活性；参与DNA的复制与修复；在DNA修复失败时启动细胞程序性死亡过程等 • 基因失活原因主要为基因突变与缺失

成功修复 修复失败 P21基因抑制 P53抑癌机制复制因子A P53蛋白 DNA损伤细胞调亡 P53蛋白 P53蛋白 P21蛋白解链酶细胞停滞于G1期

P53基因突变不仅失去野生型p53抑制肿瘤增殖的作用，而且突变本身又使该基因具备癌基因功能。P53基因突变不仅失去野生型p53抑制肿瘤增殖的作用，而且突变本身又使该基因具备癌基因功能。 • 突变的P53蛋白与野生型P53蛋白相结合，形成的这种寡聚蛋白不能结合DNA，使得一些癌变基因转录失控导致肿瘤发生。

生长因子Growth Factors 第三节

一、概述 • 生长因子(growth factor) 通过质膜上特异的受体，将信息传递至细胞内部，调节细胞生长与增殖的多肽类物质。

作用模式： 内分泌(endocrine) 旁分泌(paracrine) 自分泌(autocrine)

内分泌 (endocrine)：生长因子从细胞分泌出来后，通过血液运输作用于远端靶细胞。

自分泌 (autocrine)：生长因子作用于合成及分泌该生长因子的细胞本身。旁分泌 (paracrine)：细胞分泌的生长因子作用于邻近的其它类型细胞，对合成、分泌该生长因的自身细胞不发生作用，因为它缺乏相应受体。

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产生相应第二信使生长因子 - 受体复合物，活化相关基因胞内相关蛋白质被磷酸化蛋白激酶活化核内转录因子活化基因转录

三、生长因子与疾病 （一）细胞凋亡 • 细胞凋亡 (apoptosis) 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。 • 诱导因素：野生型p53基因 • 抑制因素：突变型p53基因、神经生长因子(NGF)

（二）心血管疾病 1. 原发性高血压： • myc、fos的激活促平滑肌细胞增生； • p53低表达或突变。 2. 动脉粥样硬化：PDGF过量产生 3. 心肌肥厚： ras、myb、myc、fos等过量表达，有关的生长因子有IGF、TGF、FGF。

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