Oncogene and Tumor Suppressor Gene 癌基因与抑癌基因 主 讲 ：李 志 红.

Presentation on theme: "Oncogene and Tumor Suppressor Gene 癌基因与抑癌基因 主 讲 ：李 志 红."— Presentation transcript:

1 Oncogene and Tumor Suppressor Gene 癌基因与抑癌基因 主 讲 ：李 志 红

2 概 述 据《 2012 中国肿瘤年报》，目前我国肿瘤的发病率为 285.91/10 万， 平均每天每分钟有 6 人被诊断为恶性肿瘤。 据《 2012 中国肿瘤年报》，目前我国肿瘤的发病率为 285.91/10 万， 平均每天每分钟有 6 人被诊断为恶性肿瘤。 – 从死亡率来看，全国肿瘤死亡率为 180.54/10 万，每年因癌症死亡 病例达 270 万例。我国居民因癌症死亡的几率是 13% ，即每 7 ~ 8 人 中有 1 人因癌死亡。 – 发病年龄： 0 ~ 39 ，较低水平， 40 岁以后快速升高， 80 岁以后达到 高峰。 病种：肺癌是 “ 众癌之首 ” – 从病种看，居全国恶性肿瘤发病第一位的是肺癌，其次为胃癌、 结直肠癌、肝癌和食管癌，前 10 位恶性肿瘤占全部恶性肿瘤的 76.39% 。 – 居全国恶性肿瘤死亡第一位的仍是肺癌，其次为肝癌、胃癌、食 管癌和结直肠癌。死亡率最高者男女均为肺癌。

3 2015 年 1 月 16 日下午 16 点 55 分，年仅 33 岁的著名青年歌手 姚贝娜因乳腺癌复发，病逝于北京大学深圳医院。 乳腺癌的发病率在 25 岁以后逐渐上升， 50~54 岁达到高峰。

4 迄今发现的癌症有 200 多种，但它 们几乎始于同一方式 : 迄今发现的癌症有 200 多种，但它 们几乎始于同一方式 : 细胞信号控制出现障碍 ! 细胞信号控制出现障碍 !

5 正常情况下，细胞的正常生长与增殖是由两大类 基因来调控的： – 正调节信号： 促进生长和增殖，抑制分化 癌基因 – 负调节信号： 抑制增殖，促进分化、成熟和衰老，最后凋亡 抑癌基因 这两类信号在细胞内产生的效应相互拮抗，维持 平衡，对正常细胞的生长、繁殖和衰亡进行精确 的调控。

6 癌基因、抑癌基因与生长因子的关系 癌基因 抑癌基因 细胞 生长因子 正调控 负 调控 产物

7 癌基因和肿瘤抑制基因在细胞增殖中的作用

8 1. 肿瘤细胞失去了生长调节的反馈抑制 正常细胞受损，一旦恢复原状，细胞就会停止增殖，但是肿瘤细胞 不受这一反馈机制抑制。 2. 肿瘤细胞失去了细胞分裂的接触抑制 正常细胞体外培养，相邻细胞相接触，长在一起，细胞就会停止增 殖，而肿瘤细胞长满培养皿后，细胞可以重叠生长。 3. 肿瘤细胞表现出比正常细胞更低的营养要求 4. 肿瘤细胞生长有自分泌作用，即自己分泌生长需要的生 长因子和调控信号, 促进自身的恶性增殖。 肿瘤细胞恶性增殖特性

9

10 Cancer Cell Do Not Grow Faster Than Normal Cells Rather, Their Growth is Just Uncontrolled

11

12 癌基因 Oncogenes 第一节

13 基因组内正常存在的基因，其编码产物通 常作为正调控信号，促进细胞的增殖和生长。 癌基因的突变或表达异常是细胞恶性转化（癌 变）的重要原因。 癌基因 ( oncogene ) 一、癌基因的基本概念 凡 能编码生长因子、生长因子受体、细胞 内生长信号转导分子以及与生长有关的转录调 节因子等的基因。 广义的 “ 癌基因 ”

14 二、癌基因理论的确立 Peyton Rous and Rous sarcoma virus

15 1910 年，洛克菲勒研究所 30 岁的研究人员劳斯进行了一些实验，他 把一只母鸡身上的恶性结缔组织 ( 肉瘤 ) 制成无细胞滤液，然后接种入 健康的鸡体内。 结果接受滤液的个体也患上了与上述母鸡完全一样的肿瘤。（说 明：？） 劳斯想到正常细胞变成癌细胞不一定是个突然的过程，可能通过若 干步骤，他把这个过程称为 “ 肿瘤进展 ” ，即潜在的癌细胞处于 “ 休眠 ” 状态，被化学因子、病毒或激素刺激唤醒之后，他们就采取一种更 加无法无天的生活方式。 劳斯关于肿瘤进展的发现很快在许多实验系统内得到证实。 另一方面，他的病毒理论则备受怀疑。一般认为，病毒病都具有传 染性，而癌症不能传染。

16 到1950年，情况有了迅速改变。由于微生物遗传学的发展， 发现某些病毒能将自己的部分遗传物质注入细胞内而不杀 死细胞或抑制其增殖。这样引入的病毒物质可以整合到受 体细胞的基因中，进而引起某些细胞特性的永久性改变。 Rous病毒是一种急转化逆转录病毒(acute transforming retrovirus， RNA 病毒 ) 重新了解了病毒概念之后，就有可能了解病毒怎么会将正 常细胞的循规蹈矩的行为改变为特见于癌细胞的恶性增生。

17 Rous 肉瘤 1966 年， 87 岁的劳斯获得 诺贝尔奖。

18 追踪研究逆转录病毒致癌的线索，Bishop等人 于1980年提出了癌基因假说。 根据这一假说，引起Rous鸡肉瘤等的逆转录病 毒的基因组中存在有致癌基因，即病毒癌基因， v-onc。 该癌基因来源于正常细胞基因组中的部分序列， 即逆转录病毒中的致癌基因序列是在进化过程 中从宿主细胞基因组中获得的。

19 Virus-like particles assembled in vitro with purified Rous sarcoma virus Gag protein 反转录病毒颗粒结构

20 调节和 调节和启动转录 LTR gag pol env src LTR 长末端 长末端重复序列 癌基因正常的病毒基因 产生病毒核心蛋白产生逆转录酶和整合酶 产生病毒 产生病毒 外膜蛋白 外膜蛋白 产生 产生酪氨酸 激酶 * 劳氏肉瘤病毒（ RSV, Rous sarcoma virus ） 基因组结构图 在劳氏肉瘤病毒基因组中， src 是额外的肿瘤式基因，它能诱发 RSV 感染的动物产生肉瘤 。

21 逆转录 复制 整合 转录 感染 病毒 RNA RNA-DNA 前病毒 DNA 细胞基因组 DNA 病毒 RNA- 癌基因 RNA 病 毒颗粒 宿主细胞 再感染 宿主细胞 携带癌基因 的病毒颗粒 RNA病毒与宿主细胞基 因组整合过程示 意图 Proto-oncogenes 癌变

22 LTR GAGPOLENV LTR GAGPOLENV ONC 反转录病毒癌基因（v-onc)的起源 LTR GAGPOLENV LTR GAGPOLENV

23

24 根据来源分为病毒癌基因与细胞癌基因两类。 – 病毒癌基因（ virus oncogene,v-onc ）：是一类存在于 肿瘤病毒中、能使靶细胞发生恶性转化的基因。 病毒癌基因不编码病毒的结构成分，对病毒复制也没有作用， 但可以使细胞持续增殖。 – 细胞癌基因 (cellular-oncogene, c-onc) ：存在于正常细 胞基因组中的癌基因，又称原癌基因（ proto- oncogene, pro-onc ）。 三、分 类

25  广泛存在于生物界  基因序列高度保守  表达产物对细胞正常生长、 繁 殖、发 育 和分化起 着精确 的调控作用。  基因结构发生异常或表达失控，导致 细胞生长增殖和分化异常 细胞癌基因 特点 :

26 v-onc 与 c-onc 的不同 v-onc 不含内含子 v-onc 与 c-onc 的核苷酸序列不完全相同 v-onc 丢失了原癌基因两端的某些调控序列， 而在病毒高效启动子作用下有较高的转录 活性。

27 断裂基因 完整的没有断 裂的可读框

28 癌基因的命名 以三个斜体小写字母表示，通常源于它们的 首次发现，如： src—avian Rous sarcoma virus （鸡 Rous 肉瘤病毒） erb — avian erythroblastosis virus （鸡成红细胞增多 症病毒） sis — simian sarcoma virus （ 猴肉瘤病毒） ras—rat sarcomas 大鼠肉瘤

29 功能上相关的癌基因家族分类 1.src 家族：产物多具有酪氨酸蛋白激酶活性，能促进 增殖信号的转导。 2.ras 家族：编码 小 G 蛋白 p21 ，参与 cAMP 水平的调节。 3.myc 家族：编码核内 DNA 结合蛋白，调节其 他 基因转 录的作用。 4.sis 家族：编码的 p28 ，能 刺 激间 叶 组 织 的细胞分裂 繁 殖。 5.myb 家族：核内转录因子

30 类别类别 癌基因 名 称 作用 生长因子类 SIS PDGF-2 INT-2 FGF同类物，促进细胞增殖 蛋白酪氨酸激酶类生长因 子受体 EGFR EGF受体，促进细胞增殖 HER-2 EGF受体类 似 物，促进细胞增殖 FMS、KIT M-CSF受体、SCF受体，促增殖 膜结合的蛋白酪氨酸激酶SRC、ABL 与受体结合转导信号 细胞内蛋白酪氨酸激酶TRK 在细胞内转导信号 细胞内蛋白 丝 /苏氨酸激 酶 RAF MAPK通路中的重要分子 与膜结合的GTP结合蛋白RAS MAPK通路中的重要分子 核内转录因子 MYC 促进增殖相关基因表达 FOS、JUN 促进增殖相关基因表达 人体内细胞癌基因的分类及功能举例

31 四、癌基因激活的机制

32 （一）获得启动子与增强子 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。 癌基因活化的机制

33 如鸡白细胞增生病毒引起的淋巴瘤，就 是由于病毒的 DNA 序列整合到宿主细胞 c-myc 基因附近，成为该基因的强启动 子，导致 c-myc 基因过强表达。 –myc 家族：编码核内 DNA 结合蛋白，调节其他基因 转录的作用。

34 鸡（禽）白细胞病毒 （ avian leucosis virus ， ALV ） 逆转录病毒 正常宿主细胞 病毒 DNA 的 LTR 被整合到 宿主细胞 c-myc 癌基因附近 成为其启动子和增强子 c-myc 癌基因表达为正常的 30-100 倍 exon-1exon-2 exon-3 c-myc 基因 exon-1 exon-2 exon-3 LTR exon-1 exon-2 exon-3 LTR ALV LTR exon-1exon-2 exon-3 ALV LTR c-myc 癌基因过度表达的致癌模式

35 （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。

36 费城染色体 –1960 年， Nowell 和 Hungefora ，在美国费城，发 现慢性粒细胞白血病的患者中，有一个很小的近端 着丝粒染色体，称为费城染色体（ Philadelphia chromosome, Ph ） –Ph 染色体已被公认为慢性粒细胞性白血病的特异 标记染色体。

37 c-abl原癌基因的易位激活 c-abl c-bcr c-abl 原癌基因，经重排后插入到 bcr 基因后，形成 bcr/abl 融合基因， 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，从而引起慢性粒细胞性白血病。

38 （三）基因扩增 原癌基因可通过基因扩增（gene amplification） 使基因拷贝数 升 高 几十甚 至上 千倍 ，发生扩增的 机制目前 尚 不 清楚 。基因扩增可致编码产物过量 表达，细胞发生转化。 蛋白质结构未变化，但总量大大提高 基因扩增 原癌基因

39 c-myc 基因 1985年，Shibuya首次在部分胃癌细胞中发现c-myc 基因扩增和高表达。 在细胞静止期，c-myc几乎不表达，但在有丝分裂 原刺激下迅速表达促使细胞由G 0 期进入G 1 期，增加 细胞数量。因此，c-myc原癌基因与细胞周期调控 有关。 c-myc原癌基因激活的主要机制：扩增、重排和异 常高表达。另外，c-myc基因低甲基化可能为其激 活的另一重要机制。

40 （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。

41 基因点突变是癌基因活化的主要方式 1982 年，美国 3 家研究机构（麻省理工大学、 国立癌症研究所和哥伦比亚大学）几乎同时发表这 样的实验结果： 人膀胱癌细胞 EJ 株的恶性转化是由于其原癌基 因 c-H-ras （ 356 个碱基） 的点突变所致。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 G 正常细胞 H-ras 碱基序列 ATG ACG GAA TAT AAG CTG GTG GTG GTG GGC GCC GGC GGT GTG T 肿瘤细胞 H-ras 碱基序列 ATG ACG GAA TAT AAG CTG GTG GTG GTG GGC GCC GTC GGT GTG Gly 正常 p21 蛋白氨基酸序列 Met Thr Glu Tyr Lys Leu Val Val Val Gly Ala Gly Ala Val Val 肿瘤 p21 蛋白氨基酸序列 Met Thr Glu Tyr Lys Leu Val Val Val Gly Ala Val Ala Val

42  突变的 Ras 癌基因蛋白质被锁定在激活状态 GDP GTP Pi 无活性的 Ras 蛋白 有活性的 Ras 蛋白 输入的信号刺激 GDP-GTP 交换 内源性 GTP 酶活性 输出信号 突变的 Ras 癌 基因蛋白质 被锁定在激 活状态

43 Harrey 和 Kirfen 鼠肉瘤病毒上发现，称 H-ras 、 K-ras ，人神经母细胞瘤上发现 N-ras ， 基因突变往往发生在 12 、 13 和 61 密码子，以 12 密码子最常见。

44 突变原理： 一些化学诱变剂，如亚硝酸盐能够引起鸟嘌呤甲 基化。如不能被修复，则在复制时，鸟嘌呤被腺嘌呤 取代，则其 p21 蛋白的序列发生点突变，导致甘氨酸 → 天冬氨酸。 12 位 甘氨酸 天冬氨 酸 GC GC GC GC AC AT CG CG CG O 6 甲基化 复制

45 （五）癌基因的甲 基化程度降低 真核 DNA 约有 5% 的胞嘧啶被 甲基化

46 DNA 甲基化的生物学意义 抵御外来入侵的寄生DNA 控制基因表达 – 甲基化范围与基因表达程度呈反比。 DNA甲基化能关闭某些基因的活性 去甲基化则诱导了基因的重新活化和表达 近年来DNA甲基化已成为肿瘤研究的热点， 甲基化状态分析可作为判断肿瘤生物学特 征及临床预后的重要指标之一。

47 癌基因活化的4种机制示 意图

48  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 癌基因激活的结果：

49 五、原癌基因的表达产物 细胞外生长因子 – 如 c-sis 编码 PDGF 的 β 链 跨膜生长因子受体 –c-src 、 c-abl 编码产物为受体型酪氨酸蛋白激酶。 细胞内信号转导分子 – 非受体酪氨酸激酶 (src ， abl) 、丝氨酸 / 苏氨酸激酶 (raf) ， ras 蛋白 (H-ras ， K-ras 和 N-ras) 。 核内转录因子 – 如 c-fos

50

51 六、针对癌基因及其表达产物的分子靶向治疗 靶 向 治疗，是在细胞和分子水平上， 针 对已经明 确的致癌位点（如肿瘤细胞内部的一个蛋白分子， 或基因片段）， 设计 相应的治疗 药 物； 药 物进入体内会特异 地 与致癌位点结合发生作用， 使肿瘤细胞特异性死亡，而不会 波 及肿瘤周围的 正常组织细胞，所以分子靶 向 治疗又被称为 “ 生 物导 弹 ” 。

52 Normal Cell Cancerous Cell Up Regulation Mutation Consequence of proliferation of EGFR receptors

53 TK Strategies to inhibit EGFR signaling - - - - EGFR tyrosine kinase inhibitors Anti-EGFR mAbs Anti-ligand mAbs Bispecific Abs Immune effector cell ATP

54 原癌基因BRAF所编码的蛋白质 属 于 丝 /苏 氨酸激酶，是MAPK信号通路的重要组成分子， 在调控细胞增殖、分化等 方 面发 挥 重要作用。 约 60% 的黑素瘤中 BRAF 发生突变，其第 600 位氨基酸从缬 氨酸突变为谷氨酸（ V600E ）最为常见，导致 B-Raf 的持续激活。 已有针对 V600E 突变的分子靶向药物威罗菲尼 （ Vemurafenib ）用于临床，该药可阻断突变的 B-Raf 的活性，抑 制肿瘤生长。 Zelboraf （通用名： 威罗菲尼） 在 2011 年 8 月份被 FDA 批准用 于治疗晚期转移性或不能切除的黑色素瘤； 2012 年 2 月 20 日，欧盟 委员会批准其用于治疗成人 BRAF V600 突变阳性、经手术不能切 除或转移性黑色素瘤. （一） BRAF 例如：

55 HER2是表 皮 生长因子受体家族成 员 ，具有 蛋白酪氨酸激酶活性，能激活下 游 信号通路，从 而促进细胞增殖和抑制细胞凋亡。 在 30% 的 乳 腺癌中 HER2 基因发生扩增或 者 过度表达，其表达水平与 治疗 后复发 率 和不良预 后 显 著相关。针对其过度表达的单 克 隆抗体药物 赫赛 汀 （ Herceptin ）已在 临床 使用。 （二） HER2 例如：

56 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BCR-ABL，产生融合 蛋白p-210，与正常的C-ABL蛋白p-150相 比 ，p-210具有较高 的酪氨酸激酶活性，可 刺 激白细胞增殖，导致白血病。 在 95% 的慢性粒细胞白血病（ CML ） 患者 中都 伴 随有 BCR-ABL 融合基因的产生，在一些 急 性淋巴白血病 患者 中 也 有发现。 针对 Bcr-Abl 融合蛋白的药物 伊 马 替尼 （ Imatinib ， 商品 名 ： 格 列 卫 ） 2011 年被 FDA 批准 用于 临床 。该药 品 可强 烈 抑 制 ABL 酪氨酸激酶的活性，特异性 地 抑制 ABL 的表达和 BCR- ABL 细胞的增殖，从而可用于 治疗 CML 。 （三） BCR-ABL 例如：

57 肿瘤抑制基因 Tumor suppressor gene 第二节

58 肿瘤抑制基因 (tumor suppressor gene) 也称抗癌基因（ anticancer gene ） 或抑癌基因，是调节细胞正常生长和增 殖的基因。 当这些基因不能表达，或者当它们 的产物失去活性时，细胞就会异常生长 和增殖，最终导致细胞癌变。反之，若 导入或激活它则可抑制细胞的恶性表型。 Act as a brake for cell division

59 抑癌基因与原癌基因在生物学上有以下几点差异： ①在功能上，抑癌基因起负调控作用，而原癌基因 起正调控作用； ②在遗传方式上，原癌基因是显性的，而抑癌基因 在细胞水平上是隐性的。 抑癌基因是隐性基因，两份等位基因都突变或失活 时才能使细胞转化，发现与分离难度较大。

60 早 在20 世纪 20年 代 ，T. Boveri就提出正常细胞 中存在特异的抑制细胞增殖的因素， 并 假定与 染色体有关。 20 世纪 60年 代 ，H. Harris 开创 了 杂 合细胞的致 癌性研究 。 A.Knudson在研究视网膜母细胞瘤 （retinoblastoma，Rb）的 流 行病学中发现抑癌 基因。 肿瘤抑制基因的发现

61 细胞杂交试验 正常细胞 肿瘤细胞 非肿瘤型 杂 交细胞 杂 交融合 将导入了正常细胞染色体的肿瘤细胞接种于 动物，动物 并 不产生肿瘤。

62 推测： 在正常细胞中可能存在一种肿瘤抑制基因， 阻止杂交细胞发生肿瘤。 当这种基因缺失或变异时，抑瘤功能丧失， 导致肿瘤生成。

63 视网膜母细胞瘤（ retinoblastoma ， Rb ） 儿童期就发病的眼科恶性肿瘤，猫眼。 遗传型多为双侧发病，发病早，有家族史。 非遗传型多为单侧发病，且在 2 岁以后才发病。 遗传型和散发型都与一个基因（即 Rb 基因）的失活有关。 A.Knudson ： “ 二次打击学说 ” ，即肿瘤的发生需该基因位 点发生两次突变。

64 Knudson’s “Two-Hit” Model for Retinoblastoma Normal 2 intact copies Predisposed 1 intact copy 1 mutation Affected Loss of both copies Modified from Time, Oct. 27, 1986

65 要确定某一特定组织或细胞恶性肿瘤的抑 癌基因，需满足以下三个 条件： 1. 在癌的相应正常组织中必须有正常的表达； 2. 在恶性肿瘤中，相应基因应有所改变，包括 点突变，片断缺失或 表达缺陷； 3. 将该基因导入该基因缺陷的恶性肿瘤细胞中， 可部分或全部抑制恶性表型。

66 抑癌基因的表示方法 通常用 2 或 3 个字母编码，有时也介入蛋白质产物 的大小 –Rb—retinoblastoma 视网膜母细胞瘤 –Bcl-2—B-cell lymphoma B 淋巴细胞瘤 –p53— 编码的蛋白质分子量 53KD 基因的蛋白产物的表示 – 在其分子量前面加 P ，或与基因相同的代码加蛋白字样 –ras 产生的蛋白 : Ras 蛋白, P21

67 名称名称 染色体定位相关肿瘤编码产物及功能 TP5317p13.1多种肿瘤 转录因子p53 ，细胞周期 负 调节 和DNA损伤后凋亡 RB13q14.2Rb、骨肉瘤转录因子p105 Rb PTEN10q23.3 胶 质瘤、膀 胱 癌、前列腺癌、子 宫 内 膜癌 磷 脂 类信使的去磷酸化，抑制 PI3K-Akt通路 P169p21 肺 癌、 乳 腺癌、 胰 腺癌、食道癌、黑 素瘤 p16蛋白，细胞周期 检查 点 负 调 节 P216p21前列腺癌抑制Cdk1、2、4和6 APC5q22.2 结 肠 癌、 胃 癌等G蛋白，细胞 粘 附与信号转导 DCC18q21 结肠癌结肠癌表面 糖 蛋白（细胞黏附分子） NF17q12.2 神 经 纤维 瘤GTP酶激活 剂 NF222q12.2 神 经鞘膜瘤、 脑 膜瘤连接膜与细胞骨 架 的蛋白 VHL3p25.3 小 细胞 肺 癌、 宫 颈癌、 肾 癌 转录调节蛋白 WT111p13 肾 母细胞瘤 转录因子 常见的某些肿瘤抑制基因及其功能 与癌基因相比，抑癌基因数量有限，说明抑癌基因比癌基因具有更 普遍的作用。

68 二、抑癌基因的作用机制 （一）视网膜母细胞瘤基因 （ Rb ） （ retinoblastoma gene, Rb ）

69 1. Rb 基因的结构 Rb （ retinoblastoma gene ） 是第一个被克隆的抑 癌基因。 1986 年，美国的三个实验室分别独立的克隆了该基 因。 Rb 基因， 定位于 13q14 ，全长约 200kb ，含 27 个 外 显子 ， 26 个 内含子 ，转录的 mRNA 有 4.7kb, 编码分子量 是 105-110kD 的核内磷酸化蛋白，又称 p105-RB 。 实验表明：将 Rb 基因导入 Rb 细胞或成骨肉瘤细胞，细 胞的恶性生长受到抑制。

70 2. Rb 基因的生物学活性及作用机制 Rb 蛋白的磷酸化状态及其与其他蛋白质结 合，与它的功能密切相关； 通过结合或释放转录因子 E2F 来控制检查点， 进而控制细胞周期。

71 G 0 G 1 期 Rb 蛋白 E2F mRNA DNA （转录因子，与细胞增值有关） （活性型） S期S期 E2F DNA P Rb 蛋白 （无活性型） 周期蛋白依赖的蛋白激酶 （ cyclin dependence protein kinase, CDK)

72 P105-Rb的作用机制（演示） G 0 G 1 期 Rb 蛋白 E-2F S期S期 DNA Rb 蛋白P mRNA

73 Rb 磷酸化与细胞周期控制

74 RB 基因的失活 Rb 基因突变或缺失，将使细胞周期进程失控，导 致细胞异常增生。 某些 DNA 病毒癌基因表达蛋白可与 RB 蛋白结合形 成复合物，使 RB 蛋白丧失抑制细胞增殖的生物特 性。 – 如腺病毒的 E1A 蛋白、 SV40 的 T 抗原、人乳头瘤病毒 的 E7 蛋白等。

75 （二） p53 基因 —“ 基因组的卫士 ” 是 cancer suppressive gene 一颗明珠 ; Pubmed 有超过 4 万篇论文，篇篇内容不同 ; 临床上， 超过 50% 的肿瘤其 p53 有异常；是迄 今为止发现的与人类肿瘤相关性最高的基因。 曾被误认为是癌基因，直到 1989 年，才被证实 为抑癌基因.

76 p53 基因的结构 p53 基因全长 20kb ，定位于人类染色体 17p13 ，由 11 个外显子组成，编码 393 个氨基 酸组成的 53kd 的核内磷酸化蛋白 ; P53 蛋白可分为三个结构域： N 端的酸性区、 中段疏水核心区与 C 端的碱性区，分子中有一 核定位信号，所以它一般都位于核内。 酸性区核心区碱性区 P53 蛋白 转录激活作用结合 DNA 核定位、结合 DNA 等

77 p53 的生物学特性 p53 是细胞生长周期中的负调节因子， 与细胞周期的调控、 DNA 修复、细胞分 化、细胞凋亡等重要的生物学功能有关。

78 ①监测 DNA 损伤 DNA 损伤后， p53 蛋白表达急剧上调， 使细胞分裂停止于 G1 期，启动 DNA 修 复系统。 ②抑制细胞周期 p53 蛋白促进 p21 基因表达产生分子量 为 21kD 的蛋白质（ p21 WAF1/CIP1 ）， p21 是 CDK 的抑制剂，诱导细胞生长 停滞于 G1 期。 p53 蛋白的生物学功能

79 ③ 抑制 DNA 复制  p53 蛋白可与复制蛋白 A(RPA) 结合  p53 蛋白与 RPA 结合后可抑制 RPA 与 DNA 复制起 始点的结合，阻止细胞进入 S 期。  p53 蛋白还可通过抑制解链酶的活性，以抑制 DNA 复制。 ④ 参与程序性细胞凋亡  p53 蛋白使损伤细胞停留在 G1 期，使 DNA 损伤 修复后再进入细胞周期。  若损伤不能修复，则启动细胞进入程序性凋亡 （细胞自杀）。

80 p53 蛋白的作用机制（演示） p53蛋白 解链酶 复制因子A p21蛋白 细胞停滞于G 1 期 细胞自杀 DNA 损伤 p21基因 p53蛋白 抑制抑制 成功修复 修复失败

81 p53的结构及其在 清 除DNA损伤细胞中的作用

82  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。  突变的形式： 点突变、 缺 失突变、插入突变、移码突变、 基因重排。

83 如美国前副总统汉弗莱<Humphrey)，在1967年发现膀 胱内有一肿块，病理切片未发现癌细胞 良性 “ 慢性增生性囊肿 ” ，未进行手术治疗。 良性 “ 慢性增生性囊肿 ” ，未进行手术治疗。 九年后，他被诊断为患有 “ 膀胧癌 ” ，两年后因该病 去世。

84 1994年，研究者用灵敏的PCR技术对上述汉弗莱 1967年的病理切片进行了p53抑癌基因检查； 1994年，研究者用灵敏的PCR技术对上述汉弗莱 1967年的病理切片进行了p53抑癌基因检查； 发现那时的组织细胞虽然在形态上还没有表现出 恶性变化，但其p53基因的第227个密码子已经发生了 一个核苷酸的突变。就是这个基因的微小变化，使其 抑癌功能受损，导致九年后细胞癌变的发生； 发现那时的组织细胞虽然在形态上还没有表现出 恶性变化，但其p53基因的第227个密码子已经发生了 一个核苷酸的突变。就是这个基因的微小变化，使其 抑癌功能受损，导致九年后细胞癌变的发生； 这说明，在典型症状出现之前的很长时间，细胞 癌变的信息已经在基因上表现出来了。 这说明，在典型症状出现之前的很长时间，细胞 癌变的信息已经在基因上表现出来了。 P53抑癌基因

85 肿瘤发生的多阶段学说 正常细胞中含有多种原癌基因，当细胞受到物理因素、 化学因素或生物因素等致癌因子作用后，还需要经过启 动阶段、促癌阶段和演进阶段等才能转变成癌细胞。 – 启动阶段 ——DNA 发生改变，表型不变 启动因子  促癌阶段 —— 正常表型向恶性表型的转变  启动因子、促癌因子协同作用  演进阶段 —— 细胞恶变的巩固阶段

86 从基因角度认识结肠癌的发生和发展 肿瘤发生的多基因协同假说 细胞癌变是多步骤，多重打击的复杂过程，在肿瘤发生的各 个阶段，至少需要两个或更多个不同的癌相关基因的异常 激活或失活，才有可能引起细胞的癌变。

87 细胞周期和细胞凋亡的分子调控是肿瘤进 展 的关 键 癌基因和肿瘤抑制基因与细胞周期 – 细胞周期调控体现在细胞周期驱动和细胞周期 监 控两个 方 面， 后 者 的失控与肿瘤发生发 展 的关系最为 密切 。 – 细胞周期 监测 机制由 DNA 损伤感应机制、细胞生长停滞机制、 DNA 修复机制和细胞 命 运 决 定机制等构成。 癌基因、肿瘤抑制基因与细胞凋亡 – 细胞除了生长、增生和分化等现象之外，还存在细胞死亡现 象，即程序性细胞死亡或凋亡。 – 细胞凋亡异常与肿瘤的发生发 展 的 密切 相关。

88 促进正常细胞 向 肿瘤细胞转化的因素

89 key points 概念：癌基因，抑癌基因，病毒癌基因，细胞癌 基因（或原癌基因） 病毒癌基因与原癌基因的不同 原癌基因激活的机制 – 点突变，获得启动子与增强子，甲基化程度降低，基 因扩增，基因的易位或重排 抑癌基因 – Rb基因，p53基因

90 思考题 名词解释： – 癌基因、抑癌基因、病毒癌基因、细胞癌基 因（或原癌基因） 试解释病毒癌基因与与原癌基因的不同。 试述原癌基因激活的机制。 为什么说p53是 “ 基因卫士 ” ？

91