范文一:抑癌基因p53的突变与修护激活
抑癌基因 p53的突变与修护激活
031134 刘潇钦
摘 要:p53作为一种代表性的抑癌蛋白,是肿瘤分子生物学的研究热点。然而,野生型的 p53通过不同位点的点突变会形成不同类型的突变型 p53, 突变型 p53不仅丧失了野生型 p53的抑癌功能, 更获得了一些癌症症状起促进作用的新功能。 本文着重介绍野生 p53的结构和 功能,阐述其突变的方法和类型,罗列突变 p53的危害,以及重新激活修护 p53的方法。 关键词 p53;突变;激活修护
野生型 p53的介绍
人的 p53基因位于第 17号染色体短臂,分布于大约 20Kb 的 DNA 区域中。 它由 11个外显子和 10个内含子组成。启动子中不含有 CAAT 、 TATA 、 GC 盒等常 见启动序列, 转录产生 2.5kbmRNA , 翻译生成由 393个氨基酸残基组成的, 分子 量为 53kd 的蛋白质。 (1)
p53 蛋白包括 3个功能调节区域 (如图 1):
图 1
(1)N-端的活化:通过与转录因子 TF Ⅱ D 结合而发挥转录激活功能,序列上 又可细分为转录活化域和富含脯氨酸的 SH3域;
(2) 序列中段 DNA 结合域:能与特定的 DNA 序列结合 , 调节靶基因的转录 活性, p53 突变多发于此区域;
(3) C 端功能域:包含核定位信号、出核信号、四聚化结构域及一个调控功 能域 , 参与 p53 细胞内定位、四聚化以及对中央 DNA 结合域的调控作用。 (2)(3) 正常情况下细胞内 p53蛋白的含量很低 , 这主要是由 MDM2介导的 p53快速 降解来调节的。 当应激各种损伤信号时 , p53蛋白被磷酸化修饰 , 避免了在细胞质 中发生的 MDM2对 p53的降解,从而使核内的 p53水平迅速升高。激活的 p53通过其 DNA 结合区结合靶基因的启动子。 并借助其转录激活区诱导其下游基因 的转录表达。 p53活化对细胞有两种潜在影响 :一是使细胞停止在 G1或 G2期, 导致损伤的细胞得以修复; 二是诱发细胞凋亡, 去除变异细胞。 但 p53
的抑癌功
能常因突变而消失,使细胞无限分裂增殖,导致癌症的发生。 (3) (4)但肿瘤细胞中 的 p53或因突变而失活, 或因与宿主或病毒的某种蛋白质的结合而失活。 失活后 的 p53蛋白便丧失上述功能。
P53的调控机制
近年来,对 p53抑癌机制研究日趋深入。在不同的癌症中,其调节网络各有 特点。下面就一个典型的调节通路:MDM2的调控作简要介绍。
癌基因 MDM2编码的蛋白质通过与 p53 的 17-22位氨基酸残基相结合, 阻断 p53的转录调控通路。 MDM2还可与 p53特异的泛素酶共同作用 , 促进 p53蛋白降 解。 MDM2- p53复合物广泛存在于 s 和 G2/M期细胞中。 p53激活 MDM2的表达, 而生成的 MDM2蛋白抑制 p53活性, 形成 MDM2依赖的负反馈调节机制。 研究发现, MDM2在肉瘤 , 乳腺癌 , 脑瘤 , 膀胱癌 , 肺癌和白血病中的表达量明显高于正常 组织或细胞。
乙酰化是调节 p53蛋白活性十分重要的方式:
1. 乙酰化可封闭 p53赖氨酸泛素结合位点,抑制其降解,增强 p53稳定性。
2. 乙酰化有助于转录调节活性的短暂分离, 对下游靶基因的活化起重要作用。
3. 乙酰化作用或许诱发 p53C 端构象变化, 破坏 C 端的回折, 提高 p53与 DNA 的结合能力。
4. 乙酰化可协调 p53在胞质与胞核间的分隔分布。
磷酸化可增强 p53与乙酰化酶的相互作用,促进 p53 C 端乙酰化,建立 p53磷酸化 -乙酰化级联反应, p53在细胞内聚集并向核内转位。修饰后的 p53形成 有生物学活性的四聚体, 与靶基因的 p53反应元件结合, 控制着下游靶基因的表 达,从而引起细胞生长阻滞、凋亡。
研究发现 MDM2的酸性结构域是抑制 p300 介导的 p53乙酰化的必要因素, 该结构域还介导 p53去乙酰化作用,进而影响 p53的功能和活性。
研究发现 p14ARF 不但可使 MDM2失活 , 还可促进 p53蛋白的稳定表达。 检查 点激酶 1和检查点激酶 2可诱导 p53磷酸化,削弱 MDM2与 p53的结合,从而 提高 p53稳定性。 (3)
p53的突变类型
TP53突变在肿瘤发生中是非常常见的 , 不同位点的点突变产生了多种形式的 突变 P53蛋白 (1)。
P53突变的类型包括基因片段缺失、插入 , 点突变引起的错义突变 , 以及杂合
性缺失。 但是在所有 p53 突变形式中 , 占主导地位的还是因点突变引起的错义突 变 , 其比例约占总体的 80%。而在这些 p53错义突变中 , 发生在 DBD 区的点突 变比例高达 97%。实际上, p53的 DBD 区每一个氨基酸都可发生点突变而形成 相应的突变体 , 。但是以下 6个位点的突变在癌症中高频率出现,与癌症进程紧 密关联, 被称为热点突变。 它们分别是 : R175、 G245、 R248、 R249、 R273、 R282(标 注如图 1) 。
p53的突变可以分为三类:
1. DNA 结合缺陷突变体:是指那些负责与特定 DNA 序列结合的氨基酸残 基发生点突变, 致使 p53与 DNA 结合能力减弱。 例如 R273H(小鼠中为 R270H) 。 2. 构象突变体:是指那些发生点突变后改变了原来野生型 p53的整体构象。 例如 R175H(小鼠中为 R172H) 。
3. 以上突变都改变了 p53 的三维结构 , 而 R273H 突变失去 DNA 结合能力 是因为 273位突变后的精氨酸残基支链过长 , 空间效应抑制了和 DNA 的结合。 从功能上来说 , 突变型 p53在丧失了抑癌基因功能后, 还可以通过显性负效应 抑制野生型 p53的活性。 显性负效应是指一个等位基因上发生的突变损害了另一 个等位基因的正常功能, 使其产生没有活性的蛋白。 在癌症发生过程中, 通常 是 p53, 的一个等位基因发生突变, 另一个保持野生型 p53活性。 这时在细胞内同 时存在突变型 p53和野生型 p53两种蛋白单体, 突变型 p53与野生型 53 通过彼 此 C 端四聚化结构域形成寡聚蛋白时,突变型 p53抑制野生型 p53活性,占据 主导地位。最终,在癌症的发展过程中,野生型 53 等位基因丢失。 (2)
后果
1. 突变型 p53能够形成更稳定的四聚体:
以往的研究证明 p53 在正常细胞内含量很低,野生型 p53是通过修饰避免 了水解从而得到激活。而突变 p53是怎样避免水解的呢?研究发现 , MDM2作为 p53最主要的负调控因子, 它的转录表达处于 p53的控制之下。 突变 p53不能有效激活 MDM2表达,使 p53失去了 MDM2 的负调控 , 从而导致了突 变 p53在肿瘤细胞的核内积累。这一发现提示突变 p53形成的四聚体可能具 有与野生型 p53 不同的转录激活功能。 (4)
2. “功能缺失”与“功能获得”:
功能缺失:一般来说, p53发生突变后 , 会丧失野生型 p53所具有的细胞周 期阻滞、诱导凋亡发生、 介导细胞衰老、 维护基因组稳定、错配 DNA 碱基修 复等抑癌基因功能。
功能获得:突变型 p53 获得了一系列类似癌基因特性的功能 , 例如转录一
系列靶基因加速癌症进程、 增强癌细胞化学耐药性、 阻止癌细胞凋亡的发生、 抑制 p63、 p73活性等 , 这一过程被称为突变型 p53的 “ 功能获得 ” 。新近研究 表明 , 突变型 p53 还抑制了 MRN-ATM 通路活性。 (2)
3. 改变转移能力:
已有数据表明 , p53+/? 、 p53? /? 小鼠高度肿瘤易感 , 具有在早期自发成瘤的表 型。在其所生肿瘤中 , 淋巴瘤和肉瘤占主体,但是在人类 Li-Fraumeni 综合征 中较常见的上皮组织来源的瘤却很少。 而基因型为 p53mutant/+、 p53mutant/? 小鼠的肿瘤谱结构发生了较大改变 , 上皮组织来源的瘤比例大幅提高,并伴 有较高的肿瘤转移率, 能更好地模拟人类 Li-Fraumeni 综合征。 可见, mutp53 在肿瘤发生和转移中发挥了重要作用。 (2)
突变型 p53获得癌基因特性的机制
研究者们认为至少存在着两种机制 (图 2):
1. 突变型 p53可以作为具有癌基因活性的转录因子 , 调控下游一系列靶基因的 表达 , 加速肿瘤的发生发展。这其中又包括两种情况 , mutp53独立启动的转录和 与其他蛋白因子协同启动的转录 ;
2. 突变型 p53可以与 p53家族的另外两个重要抑癌基因 — p63、 p73相互作用 , 抑制了 p63、 p73的活性。
图 2
肿瘤治疗新策略:肿瘤细胞内重新激活 p53
小分子和多肽再激活 p53
绝大多数的 P53突变是错义突变 , 这些突变位点多发生在 p53的 DNA 结合结构 域 , 导致突变的 p53 不能与 DNA 正常结合 , 失去了转录激活能力 , 进而失去了肿 瘤抑制的能力。 后来科学研究发现, 引入小分子或多肽与突变 p53结合可以恢复 其与 DNA 的结合功能。
1. 引入多肽
实验证明, 通过引入针对突变 p53 R273H 、 R273C 、 R248Q 、 R282W 的 C 末端设计的多肽, 通过其与突变蛋白的相互作用改变其构象能恢复突变 p53对特 定序列的 DNA 结合能力,进而产生生长抑制或诱导凋亡。这一结果可能是因为 该多肽稳定了 p53的核心折叠构象 , 加强了与 DNA 的结合能力。
p53核心结构域 (DNA 结合区 ) 对 p53发挥其抑癌作用起关键作用 , 因此可以 设想如果能稳定野生型 p53的核心结构域和校正突变 p53的核心结构域就能使其 发挥抑癌作用。 这一策略的构想是找到一种配基 , 能正确与突变 p53核心结构域 结合, 并且能通过与突变 p53的结合改变突变 p53的核心结构域,使它的折叠 构象向正确方向转变。
p53 蛋白的稳定还与细胞内的分子伴侣有关 , 研究发现 p5 能与 Hsp40、 Hsp70和 Hsp90结合。未折叠的突变 p53与 Hsp70有高亲和力,远超过野生型 p53,这一发现提示我们, Hsp 蛋白可能稳定了突变 p53的未折叠构象,因此阻 止 Hsp 蛋白与突变 p53的结合有可能使突变 p53恢复折叠构象。 (4)
2. 引入小分子
相比多肽来说 , 小分子治疗拥有更多优势,如不易引起免疫排斥反应,使用 方便 , 可静脉注射或口服等 , 因此寻找有效的小分子就显得尤为重要。 (5)对作用 于突变 p53的小分子的寻找有两个主要途径:蛋白分子水平分析和细胞水平效应 分析。 前一种方法可以确认突变 p53蛋白与小分子作用后的蛋白变化和了解相应 的机制, 但不能确定该小分子是否能进入细胞及是否有细胞毒性等; 而后一种方 法可以观察到小分子作用后细胞的变化, 是否能诱导细胞凋亡等, 但却不容易解 释详细的分子机制。
通过以上两种方法, 目前找到了一些作用于突变 p53的小分子化合物,如
CP-31398、 PRIMA-1、 MIRA-1 等。 CP-31398是在热变性条件下,从大量 , 小分子 中筛选出的能保护 p53核心结构域的小分子,而 PRIMA-1、 MIRA-1 这两个小分 子则是通过筛选能引起表达突变 p53的肿瘤细胞凋亡的小分子发现的。在体外 , 这些小分子能激活 p53的正常功能 , 诱导 p53目的基因如 p21、 MDM2和 PUMA 等 的表达,而且 CP-31398、 PRIMA-1还能在小鼠体内抑制肿瘤生长。
重组的腺病毒在肿瘤细胞中表达野生 p53
通过重组包含 p53cDNA 的腺病毒 Advexin ,在肿瘤细胞中表达野生 p53进而激 活 p53途径,抑制和清除肿瘤。选用 Advexin 载体是因为它能够转染多种细胞, 包括分化和未分化的细胞, 并且不会整合到宿主基因组上, 同时它能够大批量生 产,并且它的安全性已经得到证实。
抑制 MDM2来重新激活 p53
1.p53-MDM2 复合物的空间晶体结构已经清楚, 它们之间的疏水间隙被 p53的 3个氨基酸 p53-Phe19, Leu26和 Trp23占据,因此可以设想一些小分子模拟这 3 个氨基酸和它们的方位来阻止 MDM2-p53的相互作用。通过高通量分析和计 算机模拟,发现了一些 MDM2-p53阻断分子,如 Nutlins-3。在含野生 p53并过 度表达 MDM2 的野生型和肿瘤衍生的细胞系中, 低浓度的 Nutlins-3就能有效激 活 p53途径,诱导细胞周期抑制和细胞凋亡。
2. 以往的 p53-MDM2抑制小分子多是根据他们之间的 3个氨基酸 p53-Phe19、 Leu26 和 Trp23设计的,而 MI-63的设计还加入了第 4个氨基酸 Leu22, 该氨基酸 对 p53-MDM2结合有重要作用。 (6)MI-63高度亲和的结合 MDM2上,抑制 p53-MDM2 相互结合。 MI-63表现出比 Nutlins-3更强的 p53-MDM2抑制能力, 更强的促凋亡能力 , 同时还发现 MI-63与阿霉素有强协同作用。
3. 绝大多数的 MDM2-p53 干扰小分子都是结合到 MDM2上的来抑制 MDM2-p53相互作用的, 可看作 MDM2 的抗体。 但 RITA 不同, RITA 结合到 p53N 端,促进 p53的积累,同时在体内外抑制 p53与 MDM-2的相互作用 , 因此 RITA 促进了 p53 下游基因的表达并能有效诱导凋亡, RITA 的肿瘤抑制能力是野生型 p53依赖的。 (7)但这一解释遭到了质疑,最新的研究发现 RITA 在一些含 p53热 点突变的肿瘤治疗中重新激活了 p53 介导的细胞凋亡, 也就是说 RITA 并不是完 全野生型依赖的。 RITA 稳定 p53的机制还在研究中 , Krajewski通过 NMR 数据证 明 RITA 并不是直接作用于 p53 而是通过其他机制稳定了 p53。 [4]
参考文献
[1]童坦君 .P53的抑癌原理及应用前景 [J].生命的化学, 1993,13(1):7-10
[2]李大虎 , 张令强 , 贺福初 . 突变 p53研究进展 [J].遗传, 2008.06,30(6):697-703
[3]闫毓秀 , 张淑萍,滑静 .p53基因研究进展 [J].遗传, 2009.04,24(2):74-77
[4]陆思千 , 贾舒婷 , 罗瑛 . 突变 p53功能研究新进展与个性化的肿瘤治疗新策略 [J].遗传, 2011.06,33(6):539-548
[5]胡巍 , 肖志强 , 陈主初 , 李建玲 , 张鹏飞 , 冯雪萍 , 易红 , 余艳辉 , 唐新科 , 刘清萍 , 梁** . 鼻咽癌 细 胞 中 p53相 互 作 用 蛋 白 质 的 分 离 和 鉴 定 [J].生 物 化 学 与 生 物 物 理 进 展 , 2004,31(7):628-634
[6]钟叔平 , 淋巴细胞凋亡与 p53蛋白表达关系的研究 [J].生物化学与生物物理进展, 1999,26(2):150-153
[7]罗贤文 , 杜芳静 , 吴烨 , 高楼军 , 李晓霞 , 基于金纳米粒子组装电化学 DNA 传感器检测 p53抑 癌基因的研究 [J].分析化学研究报告 ,2013.11,41(11):1664-1668
范文二:癌基因、抑癌基因
第二十章 癌基因、抑癌基因与生长因子
一.癌基因 (oncogene):细胞内控制细胞生长和分化的基因,它的结构异常或
表达异常,可以引起细胞癌变。
原癌基因(pro-onc):存在于生物正常细胞基因组中的癌基因。也称细胞癌
基因(c-onc)。
二. 病毒癌基因(V-onc):存在于病毒基因组中的癌基因,它不编码病毒的结构
成分,对病毒复制也没有作用,但可以使细胞持续增殖。
反转录病毒的基因组整合到细胞的原癌基因附近时,通过复杂的重排和重
组,可将细胞的该原癌基因转导到自己的基因组内,使原来的野生型病毒成 为携有转化基因的病毒。在转导过程中,新获得的细胞癌基因常取代了部分或全部的原来的病毒基因(gag,pol,env)使这种具有致癌能力的RNA病毒成为一种缺陷型。以致它们的繁殖须依靠细胞内的同时感染的野生型辅助病毒(helper virus)提供必要的蛋白。V-onc一般地均较相应的C-onc有强得多的转化能力。
三.细胞癌基因:是维持细胞正常功能的重要成分。在控制细胞生长分化中起重
要作用,只有当它的结构或调节区域发生变化,使其被激活,影响了正常生物功能时,才使得细胞发生转化,发生癌变。
1.特点:广泛存在于生物界;基因序列高度保守;维持正常生理功能、调控细
胞生长和分化起重要作用;被激活后,导致正常细胞癌变。
2. 家族分类: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)、ras家族(编码小G 蛋白p21,参与cAMP水平的调节)、myc家族(编码核内DNA结合蛋白,调节其他基因转录的作用)、sis家族(编码的p28,能刺激间叶组织的细胞分裂繁殖)、myb家族(核内转录因子)。
四. 癌基因活化的机制:
1.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。
2.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。
3.原癌基因扩增:细胞周期中DNA复 制数次,导致原癌基因拷贝数量的增加。
4.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。
5.结果: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。
五. 原癌基因的产物与功能:
1.细胞外生长因子:作用于细胞膜上的受体系统或直接被传递至细胞内,通过
蛋白激酶活化转录因子,引发一系列基因的转录激活。
2.跨膜的生长因子受体:接受细胞外的生长信号并将其传入胞内。受体的胞质
结构区具有特异的蛋白激酶活性,通过磷酸化作用使其结构发生改变,增加激酶对底物的活性,促进生长信号在胞内的传递。
3.细胞内信号传导体:原癌基因的产物作为胞内信息传递体系成员,或者通过
影响第二信使作用,将接受到的信号由胞内传至核内,促进细胞生长。
4.核内转录因子:某些癌基因表达蛋白定位于细胞核内,与靶基因的顺式调控
元件相结合直接调节靶基因的转录活性。
六. 抑癌基因(anti-oncegene):抑制细胞过度生长、增殖从而遏制肿瘤形成的
基因。
七. 视网膜母细胞瘤基因(Rb基因):
1.视网膜母细胞瘤是一种起源于胚胎视网膜细胞的恶性肿瘤,具有家族性和遗
传性倾向。多发生于3岁以前。约40%的病例属于遗传型,是由患病或基因携带者父母遗传所致,或正常父母生殖细胞突变所致,为常染色体显性遗传;约60%的 病例属于非遗传型,其发病系患者视网膜母细胞发生突变所致,不遗传,发病较迟,多为单眼发病,单个病灶,不易发生第2恶性肿瘤。少数遗传型病例(约5%)有体细胞染色体畸变。
2. Rb基因定位于13q14,由27个外显子组成,编码的是一种DNA结合蛋白。
在细胞周期的不同阶段,该蛋白的磷酸化程度有显著的差别。在细胞分裂的S期和G期 ,Rb蛋白磷酸化,在细胞静止期(Go)和分裂的G1期 ,Rb蛋白则脱磷酸化,使它具有促进细胞分化,抑制细胞增殖的活性。
八. P53基因
1.P53基因是以它的蛋白质产物53Kd命名的。定位于17q13, 由11个外显子
组成。是细胞生长中重要的负调节基因,在正常细胞中维持细胞正常分化和增殖,阻抑癌变。编码蛋白质为P53, 是一种核内磷酸化蛋白。P53基因是迄今为止发现的与人类肿瘤相关性最高的基因。过去一直把它当成一种癌基因,直至1989年 才知道起癌基因作用的是突变p53,后来证实野生型p53是 一种抑癌基因。
2.按照氨基酸序列将P53蛋白分为三个区:核心区(位于P53蛋白分子中心,
由1 02-290位氨基酸残基组成,在进化上高度保守,在功能上十分重要,包含有结合DNA的特异性氨基酸序列),酸性区(由N端 1- 80位 氨基酸残基组成,易被蛋白酶水解,半寿期短与此有关。含有一些特殊的磷酸化位点),碱性区(位于 C端 ,由 319- 393位 氨基酸残基组成。p53蛋白通过这一片段可形成四聚体。C端 可以单独具备转化活性,起癌基因作用,且有多个磷酸化位点,为多种蛋白激酶识别)。
3. P53基因时刻监控着基因的完整性,一旦细胞DNA遭到损害,P53蛋白与基
因的 DNA相应部位结合,起特殊转录因子作用,活化 P21基因转 录,使细胞停滞于G1期;抑制解链酶活性;并与复制因子A相互作用参与DNA的 复制与修复;如果修复失败,p53蛋白即启动程序性死亡过程诱导细胞自杀,阻止有癌变倾向突变细胞的生成,从而防止细胞恶变。当P53发生突变后,由于空间构象改变影响到转录活化功能及P53蛋白的磷酸化过程,这不单失去野生型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P53蛋白与野生型P53蛋白相结合,形成的这种寡聚蛋白不能结合DNA, 使得一些癌变基因转录失控导致肿瘤发生。
九. 生长因子(growth factor):通过质膜上特异的受体,将信息传递至细胞内
部,调节细胞生长与增殖的多肽类物质。作用模式为内分泌、旁分泌、自分泌。
十. 生长因子作用机制:分别与膜受体与胞内受体结合,启动基因转录。
十一.生长因子与疾病:
1.细胞凋亡(apoptosis):在某些生理或病理条下,细胞接受到某种信号所触
发的并按一定程序缓慢死亡的过程。诱导因素--野生型p53基因;抑制因素--突变型p53基因、神经生长因子。
2.心血管疾病:原发性高血压、动脉粥样硬化、心肌肥厚。
范文三:关于抑癌基因
关于抑癌基因
2012-04-23
中文名称:
抑癌基因 (又称:抗癌基因, 肿瘤抑制基因)
英文名称:
tumor suppressor gene;antioncogene;cancer suppressor gene
主要作用:
正常细胞中存在的一类调控细胞生长,抑制肿瘤表型表达的基因。基因编码对肿瘤形成起阻抑作用的蛋白质。
正常情况下,它们对细胞的发育、生长和分化的调节起重要作用。被激活后负责控制(抑制)细胞生长和增殖。当这些基因不能表达,或者纯合缺失或丢失,当其产物失去活性时,可减弱甚至消除抑癌作用,而引起细胞恶性转化,导致细胞癌变。如p53基因和成视网膜细胞瘤基因(Rb基因) 。 以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布
癌基因
癌的生成涉及多种基因和基因以外的变化,单独一种基因的突变不足以致癌,多种基因变化的积累才能引直控制细胞生长和分化的机制紊乱,使细胞的增生失控而癌变。在这些基因的变化中最常发生的两类基因的异常变化是:癌基因(oncogenes )及抑癌基因(cancer suppressor genes ,也称肿瘤抑制基因,tumor supp ressor genes,或抗癌基因,anti-oncogenes )的变化。
癌基因是指其编码的产物与细胞的肿瘤性转化有关的基因。它以显性的方式作用,对细胞生长起阳性作用,并促进细胞转化。许多癌基因由于单碱基突变,导致癌基因产物中单个氨基酸的替换,而丧失其调节的活性。第一个被鉴定的人类癌基因是ras 基因。ras 基因家族的三个密切相关成员:H-ras 、K-ras 和N-ras 是在人类肿瘤中最常见的癌基因,它们在大约15%的人类恶生肿瘤中被检出,包括50%的结肠癌和25%的肺癌。
抑癌基因正常时起抑制细胞增殖和肿瘤发生的作用。许多肿瘤均发现抑癌基因的两个等位基因缺失或失活,失去细胞增生的阴性调节因素,从而对肿瘤细胞的转化和异常增生起作用。位于染色体13p14的Rb 基因是第一个被发现和鉴定的抑癌基因,它是在研究少见的儿童视网膜母细胞瘤中发现的。
后来也在成人的某些常见肿瘤,如膀胱癌、乳腺癌及肺癌中发现它丧失或失活。有些抑癌基因的
突变是导致人类肿瘤发生的最常见的分子改变。如第二个被鉴定的抑癌基因p53在大多数的人类癌症如白血病、淋巴瘤、肉瘤、脑瘤、乳腺癌、胃肠道癌及肺癌等癌症中常呈失活现象。p53的突变可见于高达50%以上的人癌中,它是人类恶生肿瘤中最常见的基因改变。
抑癌基因
新的抑癌基因正在不断涌现,如与乳腺癌发生有密切关系BRCA1和BRCA2,与胰腺癌有关的DPC4,与肾细胞癌有关的VHL 等抑癌基因已被发现;还有与肝癌有关的M6P/IGF2r基因,位于染色体3p14.2上的FHIT 基因等也是抑癌基因的候选者。
抑癌基因的产物是抑制细胞增殖,促进细胞分化,和抑制细胞迁移,因此起负调控作用,通常认为抑癌基因的突变是隐性的。
抑癌基因的产物主要包括:①转录调节因子,如Rb 、p53;②负调控转录因子,如WT ;③周期蛋白依赖性激酶抑制因子(CKI ),如p15、p16、p21;④信号通路的抑制因子,如ras GTP酶活化蛋白(NF-1),磷脂酶(PTEN );⑥DNA修复因子,如BRCA1、BRCA2。⑥与发育和干细胞增殖相关的信号途径组分,如:APC 、Axin 等。
抑癌基因失活的途径
①等位基因隐性作用,失活的抑癌基因之等位基因在细胞中起隐性作用,即一个拷贝失活,另一个拷贝仍以野生型存在,细胞呈正常表型。只有当另一个拷贝失活后才导致肿瘤发生,如Rb 基因。②抑癌基因的显性负作用(dominant negative):抑癌基因突变的拷贝在另一野生型拷贝存在并表达的情况下,仍可使细胞出现恶性表型和癌变,并使野生型拷贝功能失活。这种作用称为显性负作用或反显性作用。如近年来证实突变型p53和APC 蛋白分别能与野生型蛋白结合而使其失活,进而转化细胞。③单倍体不足假说(Haplo-insufficiency ):某些抗癌基因的表达水平十分重要,如果一个拷贝失活,另一个拷贝就可能不足以维持正常的细胞功能,从而导致肿瘤发生。如DCC 基因一个拷贝缺失就可能使细胞粘膜附功能明显降低,进而丧失细胞接触抑制,使细胞克隆扩展或呈恶性表型。
范文四:抑癌基因
1、 、 抑癌基因 的作用机制
抑癌基因 正常时起抑制 细胞增殖 和肿瘤发生的作用。 许多肿瘤均发现 抑癌基因 的两个 等 位基因 缺失或失活, 失去细胞增生的阴性调节因素, 从而对 肿瘤细胞 的转化和异常增生起作 用。位于染色体 13p14的 Rb 基因是第一个被发现和鉴定的抑 癌基因 ,它是在研究少见的儿 童 视网膜母细胞瘤 中发现的。
抑 癌基因 的产物是抑制 细胞增殖 ,促进 细胞分化 ,和抑制细胞迁移,因此起负调控作 用,通常认为抑 癌基因 的突变是隐性的。
2、细
细胞周期 运转的调控研究中, 细胞周期 蛋白(cyclin )家族和周期蛋白依赖 激酶 (Cdk )家 族发挥了重要作用。
Cdks 和 cyclins 结合形成异源 二聚体 的复合物,具有 蛋白激酶 活性。 Cdk 是催化亚基, cyclin 是调节亚基。只有与相应的 cyclin 结合后,在一些 蛋白激酶 和 磷酸酶 参与下经过 磷酸 化 和 去磷酸化 作用, Cdk 才能表现出 激酶 活性。 Cdk-cyclin 复合物可参与 磷酸化 多种蛋白、 调节与 DNA 复制 和 有丝分裂 等有关的分子事件。
3、
范文五:抑癌基因
第二节 抑癌基因
一、抑癌基因的概念
抑癌基因或称抗癌基因(anti-oncogene )与肿瘤抑制基因 (tumor suppressor gene)属同义 词,是指能够抑制细胞癌基因活性的一类基因,正常情况被激活时具有抑制细胞增殖作用, 对细胞的发育、 生长和分化的调节起重要作用的一类基因。 这些基因如果由于突变等各种原 因会导致基因失活, 或者当其产物失活时,抑制作用消失,可导致肿瘤的发生和癌变。 它的 发现较癌基因晚, 迄今克隆到的抑癌基因数目较少, 这并不意味着客观存在的抑癌基因就一 定比癌基因少,只是由于技术上的原因,要想分离、鉴定、确认一个抑癌基因比较困难。目 前已发现的抑癌基因有 10多种。例如, p53基因是于 1979年发现的第一个肿瘤抑制基因。 二、常见抑癌基因及功能
关于抑癌基因如何起作用所知甚少, 总体上对生长起着控制作用, 是一类生长控制基因 或负调控基因, 若功能丧失则失去负调控, 细胞只能接受正调控信号, 抑癌基因产物的功能 多种多样。常见抑癌基因如 p53、 Rb 基因等失活能诱发多种癌症:
(一) p53基因
p53基因于 1979年 Lane 等发现,以其编码 p53蛋白而得名,该蛋白有 393个氨基酸 残基, 活性受磷酸化 /去磷酸化调控, 该基因是迄今与人类肿瘤相关性最高的基因, 50%以上的肿瘤都有 p53基因的变异
p53基因定位:17p13, 11个外显子,全长 16~20Kb ,转录产物 2.8Kb 。
p53基因突变:存在于一半以上的人肿瘤中,多为点突变,主要发生于外显子 5-8,如 肝癌中的 249号密码子第 3碱基 G → T ,与黄曲霉素 B1有关。
p53蛋白结构和功能:P53蛋白为核内转录因子,包括核心区的 DNA 结合域, N 端转 录激活域和 C 端介导寡聚体化的结构域。
1、 p53的中央域识别和结合一个 10bp 的启动子序列,可激活转录(通过 N-端的反式 激活域) 。 p53突变大多发生于中央 DNA 结合域。
2、可阻断细胞进入 S 期,细胞增殖负调控因子,可抑制 c-myc 表达及功能
3、 P53的一个等位基因突变,其产物可抑制另一个野生型产物的作用,通过蛋白 -蛋白 作用而失活。
4、 P53突变协助 ras 基因致癌, P53成为癌基因, 这称为显性致癌 (dominant oncogenic)
5、正常情况下 p53以低水平存在,半衰期短。 DNA 损伤稳定 p53并增加其转录活性 (二) 、 Rb 基因(人视网膜母细胞瘤基因)
Rb 基因即视网膜母细胞瘤(Retinoblastoms , Rb )基因, 1986年世界上第一个被克 隆和完成全序列测定的抑癌基因,最初发现在儿童视网膜母细胞瘤(Retinoblastoms , Rb ) ,故称 Rb 基因, Rb 是一种遗传性肿瘤,该瘤有 40%家族性,发病年龄较小,多在 4-5岁儿童期。
Rb 基因定位:13q14,含 27个外显子,转录产物约 4.7kb ,表达产物为 925个氨基 酸组成的蛋白质,分子量约 105kDa ,称为 P105-Rb ,该蛋白分布于核内。
Rb 基因突变:Rb 基因在人视网膜母细胞瘤存在点突变、片段缺失、 mRNA 表达下降 及蛋白产物缺失。在骨肉瘤,肺癌,乳腺癌及膀胱癌中亦可检出其缺陷。
Rb 基因产物及功能:编码 P105-Rb 的核蛋白,可与 DNA 结合,属反式调控因子,其 活性受磷酸化(有活性) /去磷酸化调节,能提供细胞增殖,分化负调控信号,阻止细胞进 入 S 期;阻断 c-fos ,抑制 c-vmyc 表达。
常见的抑癌基因产物及其功能如表 13-2
基因 基因定位 相关肿瘤 产物功能
p53 17p13.1 肺癌、乳腺癌等(>51种) 控制细胞生长 Rb 13q14.1 视网膜母细胞瘤、胃癌、乳癌等 控制细胞生长 WT1 11p13 肺癌、膀胱癌、乳腺癌等 负调控转录因子 DCC 18q21 结肠癌 粘附分子
NF-l 7q11.2 神经纤维瘤、嗜铬细胞瘤等 GTP 酶激活剂 NF-2 22q12.2 神经鞘膜瘤、脑膜瘤 连接膜与细胞骨架 APC 5q21-22 结肠癌 受体酪氨酸激酶 VHL 3q25-26 甲状腺癌 转录延伸因子 P16 9p21 肾癌 CDK 抑制剂
三、癌基因、抑癌基因与肿瘤
现普遍认为肿瘤的发生是一个累积渐进的过程, 细胞癌变的多个基因协同假说被广泛接 受, 该假说认为细胞癌变是多步骤、 多重异常变化的复杂过程, 在肿瘤的发生发展的各阶段, 至少需要两个或两个以上不同的相关癌基因异常激活和 (或) 抑癌基因的失活, 才有可能引 起细胞的癌变。 癌基因、 抑癌基因与肿瘤的发生之间有什么联系?要想弄明白这个问题, 我
们要先分清以下关系。
(一)抑癌基因与原癌基因生物学性质差异:
1. 功能:抑癌基因在细胞生长中起负调节作用,抑制增殖、促进分化成熟与衰老,或 引导多余细胞进入程序性细胞死亡,原癌基因的作用则相反。
2. 遗传方式:原癌基因是显性的,突变导致非正常激活后即参与促进细胞增殖和癌变 过程,而抑癌基因为隐性,只有发生纯合失活时才失去抑癌功能。
3. 突变的细胞类型:抑癌基因突变不仅可发生在体细胞中,也可发生在生殖细胞中, 并遗传给下一代, 而原癌基因只在体细胞中产生突变。 恶性肿瘤的发生归根到底是因为原癌 基因的突变和抑癌基因的功能丧失,往往涉及多个基因的改变。
(二)原癌基因的激活途径与细胞癌变的关系:
1. 原癌基因的激活途径:基因突变(点突变,插入突变,缺失突变) ;基因扩增;染色 体重排(移位) 。
2. 与细胞癌变的关系:
(1) 原癌基因的编码产物为癌蛋白、蛋白质激酶、生长因子及其受体,对细胞增殖具 有促进作用;
(2) 基因突变:会引起基因序列的改变,基因序列的改变都会导致其编码产物的性质 改变,从而引起细胞恶性增殖 (癌变 ) ;
(3) 基因扩增:造成原癌基因拷贝数大量增加,合成过量的编码产物,引起细胞恶性 增殖 (癌变 ) ;
(4) 染色体重排 (移位) :引起原癌基因编码产物的性质发生改变或合成过量的编码产 物,也会引起细胞恶性增殖 (癌变 ) 。
(三)抑癌基因的失活途径及其与细胞癌变的关系
1. 抑癌基因的失活途径:点突变、基因缺失、基因转换、有丝分裂重组、染色体丢失 或加倍。
2. 与细胞癌变的关系:
(1) 抑癌基因的编码产物为调节或抑制细胞周期通过特定阶段的细胞内蛋白、对细胞 增殖起抑制作用的信号受体和信号转导物、 可使细胞周期停止的监控点调控蛋白、 促凋亡蛋 白以及参与 DNA 修复的酶,对细胞增殖均具有拮抗作用。
(2) 点突变和基因缺失都会引起基因序列的改变,从而导致其编码产物的性质改变, 进而失去拮抗细胞增殖的作用,故可引起细胞癌变。
(3) 基因转换、有丝分裂重组、染色体丢失或加倍均能引起正常抑癌基因的丢失,从 而丧失编码拮抗细胞增殖产物的功能,故可引起细胞癌变。
(四)原癌基因、抑癌基因与细胞癌变的关系
1. 正常条件下,原癌基因和抑癌基因既相互拮抗又相互配合,处于一个动态平衡的状 态,共同控制着细胞的增殖活动。
2. 原癌基因的激活,或抑癌基因的失活,均能打破二者之间的动态平衡,使细胞增殖 失控而发生恶性癌变。
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