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肿瘤分子生物学 制作人 谭宇蕙
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背景知识回顾 一、遗传信息传递过程中DNA复制的高保真性：
（一）遵循严格的碱基配对规律，A-T，G-C配对. DNA聚合酶在复制延长中严格选择配对碱基 （二）复制出错时DNA聚合酶有即时校读. DNA聚合酶有3’-5’外切酶活性
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严格选择配对碱基
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3’-5’外切酶活性
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（三）突变与修复 （1）引起突变的因素 化学、物理、生物
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（2） 基因突变（gene mutation）
1.点突变（point mutation） 转换（ transition） 颠换 （transversion） 2. 缺失（deletion）、插入 （insertion ）与框移突变/移码突变 （frame-shift mutation ） 3. 重排（ rearrangement）
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（3）DNA的损伤和修复（DNA damage and repairing ）
光复活 （photoreactivation）： 光修复 酶（photolyase） 切除修复 （excission repairing）: DNA-polⅠ, DNA ligase 重组修复 （recombination repairing） SOS修复 （SOS repairing）： 应急性修复，允许差错， 保留错误多，引起广泛、长期突变
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（4）整体修复 多基因突变 细胞转化 启动整体修复 细胞凋亡: 程序化死亡.生理性死亡 免疫系统
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细胞水平—— 细胞增殖、分化、凋亡发生异常，细胞总数失控，恶性生长造成。 增殖 分化、凋亡 生的过度，死亡失却
二、肿瘤的发生 细胞水平—— 细胞增殖、分化、凋亡发生异常，细胞总数失控，恶性生长造成。 增殖 分化、凋亡 生的过度，死亡失却 基因水平＿＿ 细胞周期（增殖、分化、凋亡）由两大类基因调控，原癌基因和抑癌基因。原癌基因 抑癌基因
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（一）肿瘤细胞的特征 1、肿瘤是一种基因异常的疾病，也是细胞疾病 肿瘤细胞表型能稳定遗传 病因：DNA异常、发生多基因突变。
体外转染癌基因可引起正常细胞变异为癌细胞
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（二）肿瘤细胞体外培养中的特征 2、永生化细胞系 1、原代细胞 脊椎动物的正常细胞 没有临界点，永生化 临界现象，生长数代后死亡 帖壁依赖性
生长因子依赖性 接触抑制 无致癌性 1、原代细胞 脊椎动物的正常细胞 临界现象，生长数代后死亡 帖壁依赖性 生长因子依赖性 接触抑制
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3、转化的细胞或 肿瘤细胞株 无临界点，永生化 无帖壁依赖性 无生长因子依赖性 无接触抑制 有致癌性
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人胃癌细胞MGC7901
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H22小鼠肝癌细胞
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插入绿色荧光蛋白的 小鼠黑色素瘤细胞
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接种H22肝癌细胞的小鼠
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癌基因oncogene :能使靶细胞发生恶性转化的基因 病毒癌基因v- onc: 病毒基因组中能诱发肿瘤的核酸片段.如v-Src
第一节 原癌基因 癌基因oncogene :能使靶细胞发生恶性转化的基因 病毒癌基因v- onc: 病毒基因组中能诱发肿瘤的核酸片段.如v-Src 原癌基因（细胞癌基因）c-onc： 与癌基因同源、正常细胞内调控生长和分化的基因，变异后成为癌基因。
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一、癌基因的发现 （一）病毒癌基因v-onc 1910年Rous发现鸡肉瘤病毒RSV的致癌作用 1975年从RSV中分离到src癌基因
致癌病毒分RNA病毒、DNA病毒 致癌病毒以RNA病毒即逆转录病毒为主
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DNA肿瘤病毒 主要DNA肿瘤病毒类型: 多瘤病毒：使小鼠致瘤 人类乳头瘤病毒HPV：可引起子宫颈癌 腺病毒：致瘤性弱，改造后是基因治疗载体
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整合到宿主细胞DNA中随细胞分裂复制,传到下一代
逆转录病毒 1、逆转录 Virus RNA 逆转录酶RT RNA-DNA 杂交体 dsDNA 整合到宿主细胞DNA中随细胞分裂复制,传到下一代 转录 宿主RNA、 Virus RNA 翻译 合成宿主自身蛋白质 病毒蛋白质
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2、逆转录病毒转化类型 急性转化型 感染短期内致癌 癌基因在病毒基因组内，但不插在结构基因中 有体外使细胞转化能力 慢性转化型
感染后长时间才致癌 病毒基因组不含癌基因 无体外转化细胞的能力
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（二）细胞癌基因（原癌基因） 发现 用 Ras基因突变体转染NIH3T3，使之成为转化细胞 原癌基因 能激活为癌基因的正常细胞基因
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（三）病毒癌基因的来源与特点 来源： 细胞癌基因 例如RSV的Src癌基因，所有脊椎动物DNA都含有近似病毒癌基因的基因 特点
1.缺失内含子 2.转录由病毒的长末端重复序列LTR控制， LTR是强的增强子，可使转录高水平进行 3.多数已发生突变，例如病毒癌蛋白常缺失原癌蛋白的羧基而有转化活性
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RNA肿瘤病毒诱导细胞转化的途径 Visrus RNA RT cDNA 整合 宿主DNA 转录、翻译、包装、捕获 Visrus RNA
逆转录 突变 不含癌基因 病毒癌基因 整合、重排、插入 整合、恶性转化 LTR 癌基因 LTR 癌基因
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逆转录病毒转导原癌基因的三种模型 直接包装 整合重排剪接 在反转录中突变 1、直接包装了癌基因成为急性转化型
2、整合时，插入突变激活了原癌基因，或使抑癌基因失活；或因病毒有强大的启动子\增强子， 从而大大提高整合位置附近的原癌基因表达水平；或包装了原癌基因，重排剪接激活原癌基因 3、在逆转录中原癌基因突变为癌基因,因为逆转录酶合成DNA的 差错率很高；或包装时使旁边的原癌基因或抑癌基因缺失部分序列
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二、癌基因和原癌基因 原癌基因 特点：广泛存在于正常真核细胞基因组中的正常基因， 高度保守，看家基因，在生长分化发育中起重要作用
表达受严格调控和时空限制 未激活时无致癌活性，对正常细胞无害，在某些因素作用下，发生数量上或结构上的变化时，才引起细胞癌性转化 生理功能 调节细胞生长增殖，常为生长因子或其受体基因 调节细胞发育分化，调节胚胎器官发育，调节细胞凋亡
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三、癌基因的命名 四、癌基因的分类 表达产物的定位 基因结构 表达产物生理功能 1.src家族 2.ras家族 3myc家族 4.erb家族
5.bcl-2家族
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癌蛋白的生理功能 癌蛋白：癌基因的表达产物，使细胞增殖分化失常而癌变 1.与生长因子或生长因子受体有关——erbB 2.与信号转导途径相关：
与酪氨酸蛋白激酶信号转导途径相关——src 与鸟苷酸结合蛋白（G蛋白）相关—— ras\P21 3.转录因子：myc家族 4.细胞周期、细胞凋亡调控：bcl-2抑凋亡基因 bax促凋亡基因
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五、原癌基因的激活与癌 1.基因突变（gene mutation） 点突变、基因扩增、基因重排、插入/缺失、DNA甲基化和去甲基化
2、基因突变结果 结构异常：表达癌蛋白 表达异常：原癌基因的编码基因正常但表达过高， 获得强启动子与增强子
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六、几种主要的原癌基因 ras基因:信号转导蛋白中的小G蛋白 H-ras,K-ras,N-ras rasD癌基因：点突变为主要激活方式
肿瘤检出率为10%-15% RasD水解GTP下降，处于激活状态， 不与信号物质结合也传递生长信号 myc基因：核转录因子，与DNA结合 bcl-2基因：膜蛋白，抑凋亡，与myc协同抑制p53
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第二节 抑癌基因 一、抑癌基因的发现 细胞融合技术，肿瘤细胞 与正常细胞融合，成瘤能力受抑制
第二节 抑癌基因 一、抑癌基因的发现 细胞融合技术，肿瘤细胞 与正常细胞融合，成瘤能力受抑制 视网膜母细胞瘤 家族缺乏Rb基因 二次打击学说：等位基因之一突变来自 亲体，第二次突变是体细胞突变，纯合缺陷导致肿瘤
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二、抑癌基因的定义 是一类存在与正常细胞内、调控细胞生长，具有潜在抑癌作用的基因
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抑癌基因的特点 抑制细胞增殖、诱导分化凋亡，对生长负调 抑制原癌基因的过度激活、表达，
突变、缺失可引起细胞恶性转化而导致肿瘤发生，突变后成为癌基因
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二、抑癌基因的分类和功能 Rb, p53, p16, APC, DCC, MCC, BRCA, DPC4
DNA修复：BRCA
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RB基因——视网膜母细胞瘤基因 作用是抑制增殖，诱导分化凋亡 编码P105蛋白，非磷酸化为活化型 Rb P105 G0/G1期
与转录因子(E-2F)结合 P105— E-2F 无活性 S期 P105-磷酸化 P105－P E-2F 活性 细胞增殖
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P53基因——基因组的保护神 与肿瘤相关性最高的基因 野生型为抑癌基因，突变型为癌基因 11个外显子，5、8外显子发生点突变
野生型半衰期很短，免疫化学测出来的都是突变型 作用是抑制增殖，诱导分化凋亡 P53突变的肿瘤预后差
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P16（衰老基因） 黑色素瘤细胞中首先发现 CDK4的抑制蛋白，CDK4使Rb磷酸化失活，从而抑制细胞增殖
Cyclin-D与之竞争结合CDK4，促细胞增殖
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细胞衰老主导基因P16的作用机理及其负调控 细胞衰老是生物衰老的基本单位，老年病的发病基础．童坦君等在国际上初步阐明了细胞衰老主导基因p16影响衰老进程的机制，以及它在衰老过程中高表达的原因． 细胞衰老过程中p16基因表达比年轻时高10—20倍，在国际上纷纷认为它是细胞衰老主导基因。将其重组载体导入人成纤维细胞，结果细胞衰老加快；又将其反义重组载体导入细胞，抑制p16表达．结果细胞增值能力增强与衰老表征出现减慢，DNA损伤修复能力增强与端粒缩短减慢，可传代数增加20代。分析原因，发现抑制p16并未激活端粒酶，但可促进抑癌基因Rb蛋白的磷酸化，因此，抑制p16的延缓衰老作用与端粒酶无关，与抑癌基因Rb蛋白因磷酸化而失活有关，从而初步阐明了p16影响衰老进程的机制．
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p16在细胞衰老中起重要作用，它在衰老时为何表达异常增强。以人成纤维细胞为对象究其原因，发现位于p16基因翻译起始信号ATG以远上游—491——485 bp处，存在序列为GAAGGT，命名为ITSE的负调控元件．年轻细胞存在24kD的负转录因子与ITSE结合，抑制表达，衰老时趋于消失．ITSE及24kD蛋白均属新发现． 由此阐明细胞衰老主导基因p16在衰老过程中高表达的原因之一，是基因负调控机制减弱，表现为负转录因子减少． 为检验ITSE是否确是负调控元件，用缺失突变，删除该元件，观察p16表达状况．定点缺失突变证明：p16基因调控区在删除包括ITSE的区段后(测序证明其确实已删除)，启动活性反而增强．由此证明ITSE确实是负调控元件． P16基因与端粒长度决定细胞衰老的关键上游因素
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nm23 肿瘤转移抑制基因，最有应用前景 nm23蛋白 参与微管聚合，影响细胞骨架形态，细胞运动与黏附，参与信号转导 Nm23变异
使微管聚合，形成非整倍体肿瘤细胞，影响细胞骨架引起细胞运动，参与浸润转移，
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结直肠癌相关的抑癌基因 APC：一个等位基因突变在腺瘤阶段 两个等位基因突变在腺癌阶段 DCC：多发性肠腺瘤后期50%突变
结直肠癌70%突变 与细胞黏附和通讯有关 MCC：与结直肠癌、肺小细胞癌相关 早期腺瘤→中期腺瘤→后期腺瘤→腺癌→转移 APC/ MCC R-ras DCC P MMR
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乳腺癌相关的抑癌基因 BRCA-1：转录因子。乳腺癌和卵巢癌50%突变 BRCA-2：早发性乳腺癌
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第三节 原癌基因和抑癌基因调控细胞增殖 一、参与信号转导 编码生长因子或其类似物 sis编码PDGF的类似物 编码生长因子受体
erbB编码EGF受体
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二、参与细胞周期调控 细胞周期调控机制 细胞周期蛋白Cyclin Cyclin有8类11种，含量随细胞周期而变化
细胞周期蛋白依赖性激酶CDK 与Cyclin结合后表现蛋白激酶活性，含量稳定，催化不同的Cyclin磷酸化，启动调控细胞周期 细胞周期蛋白依赖性激酶抑制蛋白CDKI 和CDK 或Cyclin -CDK结合，抑制CDK
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原癌基因和细胞周期调控 一些原癌基因产物就是Cyclin 一些原癌基因产物诱导Cyclin表达 一些原癌基因产物调节CDK活性
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抑癌基因和细胞周期调控 作为CDKI：p15、p16、p21和p27 通过CDKI抑制细胞周期 ：p53，Rb
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第四节、肿瘤发生与多基因协同作用 增殖、分化或凋亡异常 多基因突变，两个以上功能完全独立的癌基因激活或抑癌基因失活才致癌
一个是胞核癌蛋白、与细胞永生化相关，如myc 一个是胞质癌蛋白使肿瘤表型充分表达，如ras 正调和负调基因突变，癌基因和抑癌基因的协同致恶变——多基因协同假说 息肉/早期腺瘤→中期腺瘤→后期腺瘤→腺癌→转移 APC/ MCC R-ras DCC P MMR
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