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1、研究生讲义,肿瘤相关基因Tumor-associated genes Department of histology and embryology,Tumor（肿瘤）Benign tumor(良性肿瘤)Malignant tumor（恶性肿瘤）Cancer（癌症）Carcinoma（癌）Sarcoma（肉瘤）Oncology（肿瘤学）,全球恶性肿瘤的流行状况2000年世界癌症发病1,006万人，死亡621万人，现患2241万人。发病与死亡比10年前增长约22%。,恶性肿瘤流行特征,（一）时间趋势（二）地区分布（三）人群分布,年龄 性别 种族 职业,表1 世界恶性肿瘤新病例（万）,表2 世界恶性
2、肿瘤死亡病例（万）,表3 恶性肿瘤流行病学中国（1990-1992）与美国（1987-1991）恶性肿瘤调整死亡率（1/10万）比较,中国 美国 男 女 男 女恶性肿瘤 122.35 67.61 220.2 141.1胃 30.78 14.52 7.0 3.1肝 25.73 9.55 3.5 1.5肺 21.68 9.03 74.9 30.5食道 20.22 10.32 6.0 1.5结直肠与肛门 5.09 3.74 23.6 16.0白血病 3.86 3.16 8.3 4.9子宫颈 3.16 3.0乳腺 0.04 2.93 0.2 27.2脑 2.01 1.48 5.0 3.4鼻咽 1.60
3、 0.76 胰腺 1.52 1.08 10.0 7.2前列腺 0.58 25.6 卵巢 0.39 7.8黑色素瘤 0.31 0.07 3.1 1.5,表4 世界恶性肿瘤高低发区调整死亡率（ASRs）比值,北美、北欧、西欧、大洋洲 结肠直肠、乳腺、前列腺 例外：大洋洲以黑色素瘤为主 中欧、南欧 胃癌、膀胱癌 亚洲东部(含日本、中国)胃、食道、肝脏 发达地区：肺、结肠直肠、乳腺 欠发达地区：分布模式不清晰,致癌因素（一）化学致癌物质（二）生物致癌因素（三）物理致癌因素（四）遗传因素,细胞分化的概念,概念：细胞分化(cell differentiation)：在个体发育中，由一 种相同的细胞类型经细
4、胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产生各不相同的细胞类群的过程。细胞分化是基因选择性表达的结果：不同类型的细胞在发育过程中表达一套特异的基因，并且表达产物决定细胞的形态结构和功能。,正常细胞,正调节信号（如 oncogene）促进细胞增殖，抑制分化,负调节信号（如anti-oncogene）抑制增殖，促进分 化、成熟和衰老,癌细胞的基本特征,肿瘤细胞（tumor cell）：在致瘤因素作用下，基因发生了改变，细胞分裂调节失控而无限增殖的细胞。良性肿瘤：生长速度缓慢，和周围的组织边界清晰。恶性肿瘤（癌症）：生长速度快，具有转移能力。肿瘤组织由实质和间质两部分组成，实质是肿瘤细胞，间
5、质由结缔组织和血管组成。,癌细胞的基本特征,形态特征：体积和核质比明显高于正常细胞；出现巨核、双核和多核，染色体非整倍性；线粒体表现为多型性、肿胀、增生；细胞骨架紊乱，某些成分减少，骨架组装不正常；细胞表面特征改变，产生肿瘤相关抗体。,癌细胞的生理特征,肿瘤细胞的起源 1、来源于组织细胞重新失去分化而变为幼稚细胞。2、来源于组织内已存在的干细胞。,肿瘤发生学说1、启动阶段 在启动因子的作用下，细胞发生癌前期改变的阶段（即DNA发生改变，但细胞表型仍属正常）。启动因子是一类在启动阶段使细胞发生癌前期改变的因素。,2、促癌阶段 在启动因子和促癌因子协同作用下，使癌前细胞转变为癌细胞的阶段。细胞的表
6、型改变，表现出癌细胞的多种恶性表型。促癌因子是一类在启动因子作用的基础上，使癌前细胞转变为癌细胞的因素。其本身无致癌作用。,启动因子 促癌因子1。具有致癌作用，属致癌剂 无直接致癌作用，是辅助致癌剂，有些具有启动和促进双重作用 仅具有促进作用，无启动作用2。其作用不可逆，可累积 其作用可逆，无累积性3。有时仅作用一次即可 一般需多次作用才有明显效果4。多引起细胞DNA改变 一般不引起细胞DNA改变5。与DNA等大分子共价键结合 多为非共价键结合,3、演进阶段 癌变细胞进一步发展为自主分裂增殖细胞并在促癌阶段所形成的增生病灶内形成癌病灶的阶段。,表5 常见的恶性肿瘤的癌前病变,肿瘤名称 癌前病变
7、(状态),口腔癌 口腔白斑、红斑 食管癌 食管重度增生、Barretts食管 胃癌 萎缩性胃炎、胃息肉、胃溃疡 乳腺癌 良性乳腺病、乳腺管内乳头瘤 宫颈癌 宫颈上皮非典型增生 外阴癌 外阴白斑 大肠癌 腺瘤样息肉 皮肤癌 日光性(光化性)角化病,肿瘤是一种基因疾病,证据：1、当肿瘤细胞分裂时，产生的两个子细胞都是肿瘤细胞。2、化学致癌物质正是引起DNA损伤的物质。3、癌基因转染正常细胞可转变为肿瘤细胞。说明：遗传信息的变化是肿瘤发生的原因。,过程：,肿瘤相关基因,与肿瘤发生和发展密切相关的基因称为肿瘤相关基因，主要有：癌基因 抑癌基因 肿瘤转移基因 肿瘤转移抑制基因 肿瘤细胞耐药基因 肿瘤血管
8、生长基因 肿瘤血管生长抑制基因,第一节癌基因,一.癌基因的概念与分类二.癌基因的激活机制三癌基因的检测方法,第一节癌基因,概述 1.癌基因(oncogene)：细胞基因组中具有能够使正常细胞发生恶性转化的基因称为癌基因。癌基因是细胞内控制细胞生长的基因，具有潜在的诱导细胞恶性转化的特性。在癌基因异常表达时，其产物可使细胞无限分裂。2.原癌基因(proto-oncogene):细胞基因组中处于不表达或其表达不引起正常细胞发生恶性转化的癌基因称为原癌基因。(正常细胞内未被激活的癌基因),一、癌基因的概念与分类,第一节癌基因,概述3.病毒癌基因(v-onc)：每一种细胞中的癌基因，都能在相应的病毒基
9、因组中发现其同源基因，即病毒癌基因。(病毒所携带的致转化基因)4.细胞癌基因（c-onc）正常细胞内也存在病毒癌基因的同源序列。具有促进正常细胞生长、增殖、分化和发育等生理功能。,癌基因的概念与分类,第一节癌基因,概述C-onc、v-onc的不同之处：1.病毒癌基因与细胞癌基因相比，通常丢失了两端的某些序列。2.病毒癌基因没有内含子，而细胞癌基因中通常含有内含子或插入序列。细胞癌基因的外显子序列是极为保守的，这表明他们编码的蛋白质产物在进化上的重要性。例如人和鼠的c-src基因的蛋白产物分子量为60KD,脊椎动物中所含的3个c-ras基因（c-H-ras,c-K-ras,c-N-ras）的蛋白
10、质产物的分子量也都是21KD。,癌基因的概念与分类,第一节癌基因,3.病毒癌基因与同源的细胞癌基因在外显子序列中也有微小的差别，如病毒的v-H-ras基因与人的c-H-ras基因所编码的蛋白质中的确189个氨基酸中有7个氨基酸不同，致转化能力v-ras强。4.病毒癌基因常会出现碱基取代或碱基缺失等突变，细胞癌基因较少。,第一节癌基因,癌基因的特点1.癌基因是存在于正常细胞中，有时间，空间限制的表达并具有促进正常细胞生长、增殖、分化和发育等生理功能。在百亿年前早已存在，从单细胞生物酵母一直到人普遍存在，而且其结构高度保守。,第一节癌基因,癌基因的特点2.部分原癌基因确实与恶性变有关。但这仅仅在外
11、界致癌因子（化学、病毒、放射线）作用下使原癌基因发生了“激活”，使它们的表达在基因产物的量或质发生了改变，尤其是它们的表达不再接受原有调节系统（trans）对它们在时相（细胞周期、发育阶段）、空间（细胞类型）的控制而产生了异常的的表达，这才会异致细胞的异常生长和恶性变。,第一节癌基因,癌基因的特点3.当前普遍认为原癌基因的产物与细胞生长有关。已证明rad基因在成纤维细胞、上皮细胞可促进细胞生长甚至恶性转化，但对某些神经细胞起着抑制生长和促进分化的作用。因此，原瘤基因或肿瘤基因的功能促进生长还是促进分化，依细胞的种类而差异。,二、癌基因的命名,通常根据逆转录病毒株及其转化细胞来命名，以三个斜体小
12、写字母表示，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）,三、癌基因分类 及功能（一）表达产物为生长因子类的癌基因：,癌基因 染色体位置 表达产物 c-sis 22q12-13 PDGF-B类hst-1 11q13.3 FGF类 int-2 11q13.3 FGF类,目前已知与恶性肿瘤发生有关的生长因子 血小板源生长因子（PDGF）成纤维细胞生长因子（FGF）表皮生长因子（EGF）转化生长因子-2（TGF-2
13、）类胰岛素生长因子-1（IGF-1）,生长因子作用模式,内分泌旁分泌自分泌,生长因子受体,膜受体胞内受体,（二）表达产物为生长因子受体的癌基因,癌基因 染色体位置 表达产物 c-erbB-1 7pter-7q22 TPK,EGF受体erbB-2(neu)17q21 TPK,EGF受体 c-ros 6q22 TPK,EGF受体c-trk(oncD)1q25-31 TPK,EGF受体c-met 7q21-31 TPK,EGF受体 c-fms 5q33-34 TPK,CSF-1受体 c-kit 4q11-13 TPK,CSF-1受体,生长因子（膜）受体结构的特点,膜外区生长因子特异结合部位,跨膜区,
14、胞内区具有TPK活性,生长因子（膜）受体作用机理,生长因子与膜受体胞外结构域特异结合,受体二聚化,受体胞内结构域显现TPK活性,特定蛋白的酪氨酸残基磷酸化,生物效应,NH2,NH2,COOH,COOH,细胞外配体结合结构域,跨膜结构域,细胞内TPK结构域,erbB原癌基因产物,erbB癌基因产物,erbB原癌基因与癌基因蛋白产物比较,细胞膜,v-erbB蛋白由于缺少了配基结合域，无需与EGF结合就可形成二聚体，表现为EGF受体酪氨酸蛋白激酶的持续活性，刺激细胞的增值。,（三）表达产物为非受体酪氨酸蛋白激酶类的癌基因,癌基因 染色体位置 表达产物 c-src 20q12-13 TPKc-yes
15、18q21.3 TPK c-fgr 1q34-36 TPKc-abl 9q34 TPK,src蛋白家族的特点1、借N-端结合在质膜内表面2、分子中的特殊结构：（1）N-端的SH（src homology region）3结构、SH2结构（2）酪氨酸蛋白激酶活性区 该区域有两个酪氨酸残基起调节其激酶活性，416位的酪氨酸残基磷酸化可增强其激酶活性和细胞转化能力，527位酪氨酸残基磷酸化则可抑制其激酶活性。（3）C-结尾区,src蛋白的作用机理,生长因子与受体结合,受体二聚化,受体显现TPK活性并自身磷酸化,二聚化受体的磷酸酪氨酸残基与src蛋白SH2结构结合，同时使src蛋白416位酪氨酸残基磷
16、酸化，激活其激酶活性,src蛋白通过SH3结构与胞内蛋白结合，并使他们磷酸化,激活ras-GAP,调节ras信号转导磷酸化IP3与GRB2结合，调节ras信号转导,（四）表达产物为丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶类的癌基因,癌基因 染色体位置 表达产物 c-raf-1 3p24-25 S/T.PKA-raf Xp21-q11 S/T.PK B-raf S/T.PKc-mos 8q11(22)S/T.PK,raf蛋白家族结构（1）N-端调控区（2）S/T-PK区（中间）（3）C-序列,raf蛋白的作用,raf蛋白,ras蛋白,细胞周期素D1fos蛋白,细胞增殖,（五）表达产物为GTP结合蛋白类的癌基因,癌
17、基因 染色体位置 表达产物 c-H-ras 11p15.5 GTPasec-K-ras 12p12.1 GTPase c-N-ras 1p22 GTPase,Ras蛋白（P21）的作用机理,生长因子（EGF、PDGF等）,受体TPK,P21,IL-2、IL-3、IL-5,非受体TPK,Raf蛋白,细胞周期素D1fos蛋白,细胞增殖,（六）表达产物为核内转录因子类的癌基因,癌基因 染色体位置 表达产物 c-myc 8q24 DNA结合蛋白N-myc 2p23-24 DNA结合蛋白 L-myc 1p32 DNA结合蛋白c-myb 6q22 DNA结合蛋白c-ets-1 11q23-24c-ets-
18、2 21q22.3c-fos 14q21-24,癌基因分类 及表达产物1、src家族：src abl fes fgr fps fym lck kck lyn ros tkl yes。产物：膜结合的Tyr蛋白激酶。,2、ras家族：有三种成员，即H-ras K-ras N-ras。产物：P21蛋白（即分子量21kD)，也称Ras蛋白或P21ras。P21属G蛋白类。3、myc家族：c-myc M-myc L-myc fos。产物：核内转录因子。,4、sis家族：只有sis 一员。产物：P28。P28与DPGF同源，属生长因子类。5、erb家族：erbA erbB fms trk。产物：细胞骨架蛋
19、白类。6、myb家族：myb 和 myb-ets两个成员。产物：核内转录因子。,(一)原癌基因点突变,原癌基因的表达产物多具有促进细胞增殖的功能，当点突变发生后，（1）该蛋白质的活性可能大大增强，对细胞增殖的刺激作用也增强；（2）可能使该蛋白质的稳定性增加，导致其在胞内的浓度增加，对增殖刺激的时间和强度也随之增加；（3）可能会引起RNA的错误剪接（splicing site）而改变蛋白质的结构和功能。,二、癌基因活化的机制,正常细胞H-ras基因碱基序列 ATG ACG GAA TAT AAG CTG GTG GTG GTG GGC GCC GGC GGT GTG肿瘤H-ras碱基序列 ATG
20、 ACG GAA TAT AAG CTG GTG GTG GTG GGC GCC GTC GGT GTG正常细胞p21蛋白的氨基酸序列 Met Thr Glu Tyr Lys Leu Val Val Val Gly Ala Gly Ala Val肿瘤H-ras编码p21 Met Thr Glu Tyr Lys Leu Val Val Val Gly Ala Val Ala Val蛋白氨基酸序列 图.H-ras基因的点突变,缬氨酸,甘氨酸,（二）原癌基因获得启动子与增强子,某些不含v-onc的弱转化逆转录病毒,而其前病毒含有强启动子和增强子的长末端重复序列(long terminal repea
21、ted sequence,LTR)，若插入（insertion）到细胞癌基因邻近位置,便会使该细胞癌基因过度表达，导致肿瘤的发生。,（三）原癌基因的扩增,原癌基因通过某些机制在原染色体上复制出多个拷贝，导致表达产物异常增多而加速细胞增殖。小细胞肺癌拷贝数200倍。,（四）原癌基因的易位或重排,癌基因从所在染色体的正常位置上易位（trnaslocation）至另一染色体的某一位置上，使其调控环境发生改变，从相对静止状态转为激活状态。,基因重排导致Burkitt Lymphoma,（五）原癌基因的甲基化程度降低而激活,DNA分子中的甲基化对于保持双螺旋结构的稳定，阻抑基因的转录具有重要作用。结肠癌
22、和小细胞肺癌细胞中c-ras基因甲基化水平降低,癌基因及其产物的检测方法检测癌基因及其产物的标本可以是实体瘤和体液，前者需要提取DNA或RNA进行检 测，或经过组织切片以免疫组化方法检测基因表达产物，或者采用血尿标本，用 ELISA等法检测癌基因蛋白，几种主要检测方法介绍如下.,(一)Southern杂交法(二)原位杂交(三)酶联免疫吸附试验(四)免疫组化染色（五)PCR技术(六)PCR相关技术,1.PCR-RFLP技术:PCR-RFLP全称多聚酶链反应(PCR)一限制性片段长度多态性(restriction fragment length Polymorphism，RFLP)分析.PCR-R
23、FLP主要有2个环 节:(1)靶基因PCR扩增;(2)扩增的DNA片段限制性酶切图谱(长度多态性).PCR-RFLP主要用于核酸变异性分析与比较。,2、PCR-SSCP技术:PCR-SSCP是聚合酶链反应一单链构象多态性分(single strand conformation polymorphism)的简称，原理是将经扩增的DNA片段经过变性处 理，形成单链，由于序列不同，单链构象就有差异在中性聚丙烯酰胺凝胶中电泳的迁 移率不同，通过与标准物的对比，即可检测出有无突变.PCR-SSCP分析法己广泛应用于检测各种病原体基因的点突变及缺失 突变，基因的多态性分析等.。,3.PCR-souther
24、n blot:或Dot blot技术是将PCR扩增产物转移到硝酸纤维膜或尼 龙膜上，再与标记的特异性探针进行杂交，然后放射自显影，来检测有无特定的扩增 片段及相对含量，现己广泛应用于癌基因:遗传特异基因，病 原体特异基因等方面的研究及检测,（二）癌基因与肿瘤发生1、ras基因变异与肿瘤发生 常见变异：12、13、61位密码子点突变。变异Ras蛋白的作用：水解GTP能力降低，促进细胞生长。相关肿瘤：结肠和直肠癌。,2、myc基因变异与肿瘤发生 常见变异：8号染色体与14号染色体与易位;基因扩增。常见相关肿瘤：Burkitt淋巴瘤，小细胞肺癌等。,3、neu（c-erbB-2）基因变异与肿瘤发生
25、化学致癌物诱导神经胶质瘤提取 常见变异：点突变；基因扩增；过表达。常见相关肿瘤：多种。(30)4、bcl-2基因与肿瘤发生 25kD,抑制细胞凋亡常见变异：易位(14q和18q)。常见相关肿瘤：结节非霍奇金淋巴瘤。,5、mdm2基因变异与肿瘤发生 491氨基酸的具有锌指结构的蛋白质，Mdm2与P53和RB蛋白结合，使其失活。常见变异：多种因素影响，紫外线诱导其高表达。常见相关肿瘤：多种。,第二节 抑癌基因,一、概念 抑癌基因（tumor suppressor gene）又称为抗癌基因（antioncogene）是一类在正常情况下对细胞增殖有负调控作用，而在两个等位基因都缺失或失活时可促进肿瘤形
26、成的基因。,基因名称,RBp53APCBRCADCCP16NF1PTENVHL,13q1417p135q2117q2118q21.39p2117q1110q23.33P25,染色体定位,二、常见的抑癌基因,相关肿瘤,视网膜细胞瘤细胞核结肠癌乳腺癌、皮肤癌结、直肠癌多种肿瘤神经纤维瘤病胶质母细胞瘤肾癌、嗜铬细胞瘤,（三）抑癌基因表达的产物1、跨膜受体2、胞质调节因子或结构蛋白3、转录因子和转录调节因子4、细胞周期因子5、DNA损伤修复因子6、其他功能蛋白,三、抑癌基因失活与肿瘤发生1、Rb基因 RB蛋白的磷酸化状态是其调节细胞生长分化功能的调控形式 常见变异类型：基因缺失、基因突变、其他突变。常
27、见相关肿瘤：多种。,2、p53基因 常见变异类型：缺失突变、点突变、移码突变、基因重排。突变集中于5-8外显子 常见相关肿瘤：多种（50）。p53的功能：（1）抑制cyclin A的表达；（2）抑制DNA聚合酶与DNA复制起始复合物的结合；（3）激活抑制细胞分裂的基因；（4）抑制癌基因对细胞的转化。,3、p16基因（多肿瘤抑制基因）常见突变类型：基因缺失。常见相关肿瘤：多种。p16的功能:与Cdc4结合，抑制其活性。,肿瘤发生中的多基因协同作用（一）癌基因之间的协同作用核内癌基因产物与胞浆癌基因产物协同（细胞永生）（改变细胞的形态以及对 生长因子和贴壁的要求）（二）癌基因与抑癌基因之间的协同作用。,
