最新癌基因和抑癌基因31课件PPT.ppt 63页

'癌基因和抑癌基因31 第一节癌基因和抑癌基因癌基因(oncogene,onc)：是一类普遍存在于正常细胞内调控细胞增殖和分化的基因，当它受到物理、化学或病毒等生物因素的作用被“活化”而失控时，才会导致正常细胞恶性转化。病毒癌基因细胞癌基因 （一）病毒癌基因病毒癌基因（VirusOncogene，v-onc）：存在于病毒基因组中的致恶性转化基因。是病毒从宿主细胞DNA中获得的特定细胞DNA序列，以不同方式融合进病毒结构基因组中。 急性转化性反转录病毒AcuteTransformingRetrovirus感染特点：潜伏期短不能独立感染，需要辅助病毒具有体外恶性转化相应靶细胞能力结构特点：结构基因常常有不同类型缺损，是复制缺陷性非感染性病毒，获得了特定序列，即外加基因（癌基因）取代了基因组的一部分。通常只含一种癌基因。 非急性转化性反转录病毒Non-acutetransformingretrovirus感染特点：需要经过较长的潜伏期才能致病。独立感染，无需辅助病毒。结构特点：完整，无插入的外加基因。不包含癌基因，在体外不能恶性转化相应靶细胞。致癌相关基因：300--1200bpLTR（含启动子增强子等调节信号）。LTR可能启动插入位点下游的基因（如原癌基因活化）。 病毒癌基因来源从宿主细胞DNA中俘获的特定DNA序列：感染宿主细胞，俘获宿主src。ALV(无V-src)→ASV(含V-src)V-src虽然来自真核细胞，但没有内含子。 2．DNA肿瘤病毒研究证据：流行病学研究某些病毒与人基因某些序列同源某些蛋白同源（尤其癌基因蛋白产物）引起细胞恶性转化的可能：整合后引起细胞癌基因紊乱表达癌基因样蛋白病毒蛋白与特定细胞癌基因蛋白之间互相作用 (二)细胞癌基因细胞癌基因（CellularOncogene，c-onc）：病毒癌基因在正常细胞中的同源序列。是一类编码关键性调控蛋白的正常细胞基因，在细胞生存、生长、发育、分化中有重要功能。 原癌基因原癌基因(proto-onc)：细胞癌基因在正常细胞以非激活形式存在，称为原癌基因。在正常细胞表达水平低，也不会引起细胞恶性转化。结构特点：具有真核细胞结构基因的一般特性，即内含子和外显子。不同种生物其原癌基因内含子有较大差异，而外显子序列保守。 (三)病毒癌基因与细胞癌基因的差别病毒癌基因通常丢失两端的某些序列。病毒癌基因没有内含子，细胞癌基因通常含有内含子和插入序列。病毒癌基因常会出现碱基取代或碱基缺失等突变，而细胞癌基因则较少。 (四)原癌基因的分类根据其蛋白产物的功能分类：src癌基因家族ras癌基因家族sis癌基因家族erb癌基因家族myc及其它核内癌基因家族 1、src癌基因家族大都具有酪氨酸蛋白激酶（Tyrosineproteinkinase）活性。src,fos,fps,fgr,yes,ros,abl等 2、ras癌基因家族ras癌基因家族编码21kD的GTP结合蛋白，即P21。H-ras来自大鼠肉瘤病毒Harvey株K-ras来自大鼠肉瘤病毒Kirsten株N-ras来自神经母细胞瘤(neuroblastoma) 3、sis癌基因家族sis癌基因编码生长因子样活性物质。其表达产物第99--207氨基酸序列与血小板源生长因子（PDGF）B链同源。 4、erb癌基因家族erb癌基因家族编码细胞骨架蛋白类。包括erb-A,fms,mas,trk等基因。 5、myc及其它核内癌基因家族myc(c-myc,n-myc,等等)癌基因家族编码的蛋白质在细胞核内，属于DNA结合蛋白。C-fos族:Fos-Jun异二聚体，与DNA结合C-jun族:Jun-Jun同二聚体Jun-fos异二聚体Myb族：myb,myb-ets复合物 二．抑癌基因tumorsuppressorgene概念：存在于正常细胞内的一大类可抑制细胞生长并有潜在抑制细胞癌变作用的基因。抑癌基因的确定依据在某特定恶性肿瘤的相应正常组织中有正常表达。在该恶性肿瘤细胞中发生变异或缺失，如点突变、DNA片段缺失等。将此基因导入该恶性肿瘤细胞中能部分或完全抑制其恶性表型。 抑癌基因RbP53…… 第二节癌基因与抑癌基因在细胞增殖调控中的作用 一．癌基因表达产物在细胞增殖信号转导中的作用表达生长因子样活性物质表达生长因子受体低分子量G蛋白细胞浆内蛋白激酶细胞浆调节蛋白核内转录因子 1、表达生长因子样活性物质sis基因：表达产物与血小板源性生长因子（PDGF）B链具有同源结构。int-2,hst：表达产物与成纤维细胞生长因子（FGF）具有同源结构。 2、表达生长因子受体具酪氨酸蛋白激酶活性的跨膜生长因子受体：C-erb-B：表皮生长因子（EGF）受体，缺少胞外结构域（掐头）C-fms：集落刺激因子（CSF－1）受体bit：PDGF受体ros：胰岛素受体可溶性酪氨酸激酶受体：met、trk非蛋白激酶受体：erb-A：甲状腺素或类固醇激素受体；mas:血管紧张素受体 3.表达细胞内传导通路蛋白低分子量G蛋白H-ras、K-ras、N-ras等基因表达低分子量G蛋白参与细胞增殖信号的细胞内转导过程。胞内蛋白激酶与膜结合的蛋白酪氨酸激酶：abl、src家族胞浆丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶：cot、mos、pin-1、raf胞浆调节蛋白crk 4.核内转录因子反式作用因子：能与DNA特异结合并调节其转录的蛋白质因子。特点：首先接受信息，被诱导合成，又进一步调节其它基因转录和表达。转录mRNA半衰期短，其蛋白产物半衰期也短Fos-Jun(AP-1)→TRE(Treactionelement)CREB-Jun→CREC-myc(碱性氨基酸)→单双链DNARel(NF-Κb相关蛋白) 二．癌基因和抑癌基因在细胞周期调控中的作用细胞周期及其调控机制 1、细胞周期细胞周期分两个阶段：有丝分裂期：前期、中期、后期、末期有丝分裂间期：G0、G1、S、G2G0：G1期细胞进入休止状态。暂时的或永久的—终末分化神经细胞G1：RNA和蛋白质合成，细胞增大，为DNA合成作准备，G1checkpoint。S：DNA复制G2:细胞继续增大，合成新蛋白质，G2checkpoint. 2．细胞周期相关蛋白周期蛋白（cyclin）：有一类特殊蛋白质合成与降解与细胞周期同步，称为周期蛋白。有A-H8种。能组成周期蛋白依赖性激酶的调节亚单位，其二级结构有相似于“周期蛋白框”的一致性共有序列的一类蛋白质。周期蛋白框：含有约100氨基酸区域，包含α1-5共5个螺旋，是介导周期蛋白与其激酶催化亚基cdc2结合的关键部位。 周期蛋白依赖性激酶cyclin-dependeproteinkinases,CDKs概念：必需与周期蛋白结合才具有活性，能催化特异蛋白底物的Ser/Thr磷酸化。 周期蛋白依赖性激酶抑制物Cyclin-dependentinhibitorprotein,CDKIP21家族（P21、P27、Dacapo）：抑制所有CDKP16家族(P16、P15、P18、P19、PHO81)：抑制cyclinD－CDKP40、FAR1、Rum1 周期蛋白-CDK-CDKI系统与肿瘤的关系Cyclin、CDK过度表达：细胞周期调控异常，减数分裂失控，导致肿瘤CDKI：抑制细胞增殖，在防止细胞转化和恶变中起关键作用。CDKI多是抑癌基因产物。原发性肿瘤多有p16或/和p15基因缺失和突变。 抑癌基因p53基因染色体定位：17p13.1基因结构：长约20kb，11个外显子，转录产物2.5kb。第1个外显子不编码，2，4，5，7，8编码5个保守结构域。蛋白产物：长度393个氨基酸，分子量53kD。 p53基因的功能与DNA结合，在G1期检查DNA损伤点，监视基因组完整性a.抑制cyclinA表达b.阻碍DNA聚合酶与DNA复制起始复合物结合c.其氨基末端区有转录激活作用，激活某些抑制细胞分裂的基因表达 p53基因的功能细胞未受损伤时，p53与mdm2结合，运送到细胞浆，泛素化而降解。细胞受损伤时，p53被磷酸化，与mdm2解离，激活某些抑制细胞分裂的基因转录。 Rb基因（视网膜母细胞瘤易感基因）染色体定位：13q14基因结构：≥200kb，27个外显子，转录产物4.7kb蛋白产物：长度928个氨基酸分子量：105kD(P105-RB)部位：核内功能：在G0，G1期与E2F结合，抑制E2F的转录活性，抑制多种原癌基因表达，控制细胞周期信息系统。去磷酸化形式是其活性形式。 第三节癌基因和抑癌基因与肿瘤发生 一．癌基因恶性激活的机制原癌基因突变原癌基因获得外源启动子而激活基因扩增基因重排或易位使原癌基因激活基因偶联基因抑制消除 1、基因突变原癌基因受到外界物理、化学或生物的因素作用后发生突变而激活。细胞关键调控蛋白的基因突变：正常细胞H－ras：GG35C，Gly肿瘤细胞H－ras： GT35C，Val点突变后具有致转化能力。 2．原癌基因获得外源性启动子而激活逆转录病毒中的LTR中有启动子和增强子等转录调控序列，整合入细胞基因组中后，可能恰好位于细胞原癌基因的上游，导致原癌基因激活。Leder小组实验乳腺肿瘤病毒（MMTV）的LTR＋不同长度5’-端序列的小鼠C-myc 3．基因扩增（拷贝数增加）在原染色体上复制成多个拷贝，导致原癌基因表达过量的蛋白。如在人类急性粒细胞性白血病的HL60细胞株中证实有c-myc基因的大量扩增。 4．基因重排或易位使原癌基因激活基因易位可以使原来无活性的原癌基因转移到某些强的启动子附近而被激活。8q24(c-myc)异位到14q32免疫球蛋白附近：免疫球蛋白的重链基因区有强增强子，促进C-myc表达人慢性粒细胞性白血病：费城染色体（平衡移位）9q3422q11C-abl基因C基因 5．基因偶联基因偶联：某些原癌基因在特定条件下，因其它原癌基因的首先激活而序贯活化。使细胞永生的癌基因，产物位于细胞核（C-myc等）使细胞增殖的癌基因，产物位于细胞质（C－ras，C-sis等） 6．基因抑制消除DNA上具有控制基因表达的特殊片段，如C-myc基因的第1外显子不编码，可能有抑制C-myc转录的作用。如果病毒感染引起第1外显子丢失，则C-myc逃脱正常的抑制而激活。DNA分子的甲基化增加双螺旋稳定性，抑制转录。某些化学致癌物抑制甲基转移酶使原癌基因甲基化程度降低而激活。 二．癌基因激活与肿瘤发生启动阶段：在启动因子作用下，细胞DNA多已发生改变，但细胞表型正常。促癌阶段：由表型正常但DNA已发生改变的癌前细胞转变成癌细胞的阶段。在启动因子和促癌因子协同作用下，细胞表型发生改变，表现出癌细胞的多种恶性表型。演进阶段：细胞恶变的巩固阶段或终末阶段，已发生恶变细胞中的少数细胞能自主分裂增值。 三.抑癌基因失活与肿瘤发生功能诱导终末分化；诱导细胞程序性死亡；维持基因稳定；调节细胞生长(负性细胞信息传导）；改变DNA甲基化酶活性;调节组织相容性抗原;调节血管生成。抑癌基因失活与肿瘤发生的关系可能机理：基因缺失、基因突变、过度磷酸化、与病毒癌蛋白结合 1、RbRb一对等位基因均缺失或失活，才会发病。基因的作用方式是隐性。Rb基因的异常主要表现为基因缺失和基因突变，集中于外显子13-17上。 2、p53：多种肿瘤易感基因p53基因完全丢失p53基因突变：一对p53等位基因均失活；一个p53失活，使另一野生p53失去抑癌作用，甚至与ras协同。约50%的人类肿瘤与p53基因变化有关，突变位点多集中在第5-8外显子。四个突变热点：密码子132-143、174-179、136-148、272-281 3、抑癌基因蛋白与DNA病毒转化蛋白形成稳定的复合物Rb－SV40T抗原，腺病毒E1A蛋白，人乳头瘤病毒E7蛋白P53－SV40T抗原，腺病毒E1B蛋白，人乳头瘤病毒E6蛋白使T抗原（病毒蛋白）失去促病毒DNA复制的活性使Rb、P53失去负调节DNA复制的功能 4、p16基因p16基因异常以纯合缺失为主，肿瘤细胞中达80%，实体瘤中达70%。细胞周期检测点功能减弱，导致突变基因积累。 要点提示概念：癌基因，细胞癌基因，病毒癌基因，原癌基因，抑癌基因细胞原癌基因恶性激活的机制。 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 实验三扑热息痛的制备 一、目的要求1、通过扑热息痛的制备，熟悉乙酰化反应的基本原理和具体操作。2、了解固体化合物精制的常用方法，掌握扑热息痛的精制方法。 二、基本原理对氨基酚与醋酸经乙酰化反应生成对乙酰氨基酚，反应式如下：常用的乙酰化剂有醋酸、醋酐、乙酰氯等。使用醋酸时，由于该反应为可逆反应，水分的存在不利于正反应的进行，为使反应完全，要蒸除稀醋酸。 三、操作步骤（1）合成在干燥的100ml圆底烧瓶中依次加入沸石，10.9g对氨基酚及14ml冰醋酸，装上一根刺形分馏柱，然后开始慢慢加热，电压~100V，保持微沸状态反应50min。之后改常压蒸馏装置，蒸出乙酸约7-10ml。反应结束，趁热将反应物倒入40ml冰水中（边加边搅拌冰水），有紫色固体析出。冰水冷却10min后抽滤，用少量冰水洗涤，抽干，称重m1（*60%为实际重量）。 （2）精制将滤饼转移到烧杯中，加入5ml蒸馏水/每克粗品（约50ml水），电热套加热使其溶解（如果产物溶解未完成，可补加适量的水至产物全溶），稍冷后加入1-2勺活性炭（防止暴沸）和0.5g亚硫酸钠，煮沸脱色10min，趁热抽滤，将滤液转移到烧杯中，冰水冷却10min，析出结晶，抽滤，用少量冰水洗涤，抽干，称重m2（*60%为实际重量），计算产率。 四、注意事项1、反应阶段所用仪器需干燥后才可以使用。2、趁热过滤前仪器需预热，防止结晶阻塞。3、冰醋酸是腐蚀性液体．使用时要注意安全。 五、思考题1．试比较冰醋酸、醋酐、乙酰氯三种乙酰化剂的优缺点，工业生产上为何以醋酸为此反应的主要酰化剂？2．精制产品时选水为溶剂有哪些必要条件？应注意哪些操作上的问题。'