第五章--癌基因与癌
DNA病毒通过合成病毒 癌蛋白,引起细胞转化。
许多新的肿瘤抑制基因 是在病毒癌蛋白与宿主TSG 蛋白相互作用的研究中被发 现的。
RNA反转录病毒
RNA反转录肿瘤病毒分为急性和慢性两种。 慢性肿瘤病毒是野生型反转录病毒,不 带有癌基因。 急性肿瘤病毒是缺陷型反转录病毒,在 其基因组中带有来源于动物的癌基因(vonc)。v-onc的功能和突变的原癌基因相 似。 慢性肿瘤病毒是依赖LTR中的强启动子 (增强子)作用细胞癌基因,诱发癌变。
接着又分离到一个30Kb的cDNA片段, 用此片段可检测到13q14带70Kb区域的基 因。 同年眼科专家Dryja发现RB失活时可以致 瘤,杂合子(RB+/RB-)易被诱变而失活; 他还发现经眼球摘除手术能存活下来的 患儿长大后易患成骨肉瘤,乳腺癌和小 细胞肺癌。 1986年Friend将13q14位点的Rb经cDNA 克隆制成各种探针,检查很多例骨肉瘤 和组织肉瘤患者发现约50%的患者RB基 因纯合缺失。
Membranebinding
Motulatory SH3 SH2 250
Catalytic
Supressor
2
14
80
416
516
527
十四烷基化位点
突变改变了被转化细胞的 与另一些激酶催化 在c-Src中Tyr-527 形态,有的也赋予转化活性 结构域同源序列; 磷酸化,抑制激 Tyr-416 自我磷酸化 酶活性
◆Kundson早在1971年提出著名的 “ 二次突变假 设(two mutation hypothsis)”。 后来遗传学家发现家族性患儿的体细胞中13号染 色体存在缺失(13q14),表明该区域可能存在 与视网膜母细胞瘤发生有关的基因RB。 ◆ Sparkes(1980)将RB基因定位于13q14。 ◆ Benedict(1983)提出位于13q14的RB的一对等 位基因均失活才会产生该肿瘤。表明RB是以隐 性方式起作用。 ◆ Stephe等(1986。
DNA肿瘤病毒
转化病毒多为ssDNA病毒,癌基因能编码病 毒本身所需的蛋白。 如:SV40的T抗原; 人乳头瘤病毒 (human papillomavirus ,HPV) 的E7抗原; 腺病毒的E1A,E1B抗原 转化病毒带有癌基因,其产物可使肿瘤抑制物 失活。即减弱抗癌基因的功能。
一些DNA病毒感 染宿主细胞后不发生 裂解, 而是潜伏在 细胞中,并整合到宿 主基因组中,表达病 毒癌蛋白, 引起宿 主细胞转化。如: 多瘤病毒家族 (SV40),人乳头瘤 病毒家族,腺病毒家 族。
第五章癌基因与癌
第一节 肿瘤细胞的特点 (1)无限生长(Immortalization),这和生长 控制发生改变有关。 (2)转化(transformation),失去了生长的 正常抑制,例如不受生长因子的支配。 (3)转移(metastasis),癌细胞具有侵袭正常 组织的能力,可以从原来的组织转移到其他 的组织,在那建立新的克隆。
Inactive receptor Has unphosphorylated SH2-binding domain
Activated receptor has phosphorylated SH2-binding domain Fig. Phosphorylation of tyrosine in an SH2 binding domain creates a binding site for a protein that has an SH2 domain
(1) RB产物可抑制部分致癌蛋白。 主要是可以和肿瘤抗原相互作用: SV40 T抗原,腺病毒E1A抗原,人类乳 头瘤病毒E7抗原,可结合到RB的 379~792残基区域。 (2)RB还有抑制细胞增殖的作用。
在细胞周期中RB磷 酸化受到调控 G0/G1 去磷酸化, G1末至G2末被细胞周 期蛋白CDK复合物磷 酸化。
在下游插入的 ALV其增强子激 活c-myc的启动子
RNA肿瘤病毒在反转录酶的催化下,复制和整合 到核基因组中
反转录病毒的癌基因起源于动物
(1)各种动物的c-onc其数目和位置比较固定, 而反转录病毒中的v-onc数目和位置是不固 定的。 (2)线虫(C.elegans)和果蝇等动物并不被反 转病毒所感染,但这些动物的基因组中也 具有与高等动物癌基因同源的基因; (3) c-onc中发现有内含子,而反转录病毒的癌 基因(v-onc)则无内含子。 (4)动物的c-one可为反转录病毒所转导。
1987年Stanbridge等分离了人类13号 染色体,将它注入培养的成骨肉瘤 细胞中,结果导致了癌细胞逆转, 同年李文华把RB转化到培养的癌细 胞中使其逆转。 更进一步证明了RB的抑癌作用。他 克隆了RB全长的cDNA,发现其产物 是一种长928氨基酸,分子量是105 kD的蛋白质。
RB的分子功能:
生长因子
分泌蛋白
癌 基 因 的 类 型
生长因子受体
各种受体激酶,受体
G-蛋白/ 信号传导
GTP结合蛋白
胞内Tyr激酶
膜结合蛋白,胞液蛋白
Ser/Thr激酶
胞液蛋白
信号分子
调节物
转录因子
Leu拉链蛋白,转录 因子,甲状腺激素受体
二.抗癌基因(antioncogene)
又名抑癌基因 (tumor suppressor gene TSGs ) 、 隐性癌基因。是一种抑制细胞生长和肿瘤形成 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稳定。 已发现10种抗癌基因,如RB基因 (Retinoblastoma 视网膜母细胞瘤),p53 基因 许多TSGs产物是细胞周期调节因子或是生 长相关基因的转录抑制子。它的非活性形式能 促进肿瘤生长。
正常细胞与癌细胞比较
体外细胞培养
原代培养细胞(血清依赖,接触
极限(大部分细胞 死亡,少数存活) 确立细胞系 (永生化) 转化(失去血清依
赖、接触抑制;形 态改变、聚集,长 成病灶)
抑制 ,有限寿命)
生 长 转 化 过 程
转移癌细胞转移
到别的组织,产 生新的克隆
癌细胞
确立细胞系:
(1)贴壁依赖性(Anchorage dependence)细 胞附着在固体基质或薄膜的表面。 (2)血清(或生长因子)依赖性(serum or growth facto dependence) (3)密度制约抑制 (Density-dependent inhibition) (4) 细胞骨架的形成 (cytoskeletal organization)。细胞是扁平 的,而且延着附着基质的表面沿伸。
2 . 癌症的发生原因
外因:物理致癌因子( 高能辐射)
化学致癌因子( 环状化ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ物,亚硝酸等) 生物致癌因子(肿瘤病毒,黄曲霉素) 内因: 蛋白质功能水平上的病毒活性, 重要的生长调节基因的突变,如激素 控制细胞生长的机制被破坏。
第二节 癌基因和抗癌基因
癌基因(oncogene) 转化基因(transforming gene) 细胞癌基因(cellular orcogene,c-onc) 原癌基因(proto- oncogene) 病毒癌基因(virus oncogene,v-onc)
DNA肿瘤病毒:致癌潜能存在于一种功 能或一组相关的功能之中,这些功能在 病毒裂解周期的早期就被激活。当转化 发生时,相应基因整合到宿主的基因组 中,并且呈组成型表达。(癌基因的组 成型表达产生了癌蛋白。) RNA反转录病毒:病毒的致瘤性并不依 赖它的癌基因,而是在于它激活了细胞 内原癌基因的表达。
p53蛋白与 抑制有关 的各功能 区的活性
第三节 癌基因产物的结构,功 能和细胞癌变。
一 . src基因
src的产物p60src具有TPK(酪氨酸蛋白激酶) 活性,与细胞的增殖和转化有关。Src蛋白有 四个结构域: (1)N端十四烷基化位点是和膜结合的位点 (2)SH2(src homology region-2)结构域。 (3) 416位Tyr和自身磷酸化有关。 (4) 而527位Tyr的磷酸化位点。
P53等位基因的缺失或突变 都可使细胞生长不受限制
野生型限制细胞 生长
缺乏p53细胞生长 不受控制
突变亚基因阻碍 四聚体功能,细 胞生长不受限制
DNA的损伤激活 p53,在细胞周期不同阶 段引起不同结果: 早期: 阻止细胞周期
前进直到损伤修复。
辐射
晚期: 引发细胞凋亡。
p53的功能: (1)一种可能是野生型p53与细胞中某些T抗 原的类似物结合,抑制了它们的活性; (2)p53也是一种DNA结合蛋白,它能识别长 10bp两侧对称的基序,并激活含多拷贝这 种基序的启动子的转录。 (3)在有的座位上它可能阻遏其靶基因。 (4) p53通过调节基因的表达来控制细胞周 期,缺乏这种调节就会导致细胞无限制生 长。 (5) p53突变具有显性失活的效应。
一.癌基因
癌基因是有潜在的促发肿瘤
发生活性的基因,最早在肿
瘤病毒中发现。到目前为止,
发现的癌基因己有100多个。 1911年P.Rous发现了Rous肉瘤病毒,(Rous sarcoma virus)。 1969年美国的Huebner,R.I.和Todaro,G.I提出了癌基 因假说。
1970 年 H.Temi 和 Dulbecco 发 现 致 癌 的 RNA病毒中存在反转录酶,提出了原病 毒假设,认为RNA病毒通过反向转录和 正向转录以及与宿主细胞DNA发生交换 或重组,能形成癌基因。 1976年H.Evarmus和J.M.Bishop发现鸟类 肉瘤病毒中含有致癌基因。被命名为病 毒癌基因(virus oncogene v-onc)。 80年代初通过很多实验证实了癌基因的 存在。
Fig. A Src protein has an N-terminal domain that associates with themembrane, a motumatory domain that includes SH2 and SH3 motifs, a kinase catalytic domain,and (c-Src only ) a suppressor domain.