第十五章 癌基因和抑癌基因本章我们讨论1. 癌基因（细胞癌基因 . 病毒癌基因 . 原癌基因 ）和抗癌基因（抑癌基因）的概念2 . 癌基因的分类3 . 癌基因产物 的作用4 . 癌基因激活的机理5 . 抑癌基因表达失效的机理

第一节 概 述 正常细胞转化为恶性肿瘤（ tumor ）细胞是一个复杂而漫长的过程。从分子生物学角度来看，这是细胞分子生物调控机制从量变到质变长期积累的后果。人们认为，正常细胞的原癌基因和抑癌基因以正负信号调节细胞的增殖分化。而人癌细胞中原癌基因和抑癌基因的异常改变失去了对细胞的调控能力，从而导致了细胞恶性转化，无控制生长，侵袭和转移。正常细胞增生受到严格调控和制约，而肿瘤细胞是一种恶性增生细胞。

一、肿瘤细胞恶性增殖特性 （一）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。 （二）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，而肿瘤细胞生长满培养皿后，细胞可以重叠起生长。 （三） 肿瘤细胞表现出比正常细胞更低的营养要求。 （四）肿瘤细胞生长有一种自分泌作用，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。

二、癌基因的定义 癌基因（ oncogene, onc ）是细胞内控制细胞生长的基因，在异常表达时，这些基因不受体内各种调节因素的影响，可持续表达或过高表达，其产物可以使细胞持续增殖。三、病毒癌基因（ virus oncogene ， v-oncogene ， v-onc ）

是存在于病毒基因组中的癌基因，这种基因不编码结构成分，对病毒的复制无作用，但可使细胞持续增殖。

（二）病毒本身具有完整的转录启动成分，当病毒进入细胞，其结构成分逆转录酶将病毒逆转录成 cDNA ， cDNA 重组插入到细胞的基因组，病毒基组可利用细胞内由各种调控蛋白进行转录和表达，病毒癌基因也随之表达，无需特殊激活机制。1________1________1________1__ gag pol env src

逆转录 插入RNA cDNA 宿主细胞基因组→利用宿主酶和调控蛋白→病毒癌基因表达

（一）病毒癌基因最先是在劳氏肉瘤病毒（ Rous sarccma virus ， RSV ）中发现的1   、 Rsv 是致癌的 RNA 逆转录病毒（也称 RNA 肿瘤病毒） .2 、 RNA 肿瘤病毒基因组的基本结构包含了 3 个基因区，除此之外，还有第四个基因： Src 病毒癌基因不 编码结构成分，对病毒的 复制亦无作用 但可使细胞增殖。 3   、不同肿瘤病毒的 v-onc 是不同的，但共同特点是可以使细胞增殖。

4 、不同肿瘤病毒的深入研究 , 不仅对病毒致癌机制有了较深入的了解，更重要的是促使人们发现了细胞癌基因，为探索肿瘤发生根本原因及肿瘤发生机制研究开创了新纪元

四、细胞癌基因 近年来，利用重组 DNA 和核酸探针技术，证实了在正常真核细胞基因组，包括人的正常有与 v-onc 同源顺序的基因，其功能是控制细胞生长，这就是细胞癌基因。 细胞癌基因（ cellular oncogene ,c-onc ）是在正常的真核细胞基因组中存在的有与 v-onc 同源序列的基因，其功能是控制细胞生长。这就是细胞癌基因。（一）细胞癌基因在进化过程中是高度保守的，很多 c-

onc见于节肢动物（如果蝇），甚至见于酵母。（二） c-onc 是生命活动的基础，与细胞增殖分化密切相关，其表达与个体发育有关，受到严格程序调控，但并不具有致癌性。

（三） c-onc 也称为原癌基因（ proto-oncgene ）有两层含义： 1. 原癌基因是不发挥致癌作用的 c-onc ，正常情况是与细胞增殖有关的基因。 2. v-onc 来源于原癌基因，目前所知 v-onc ，在哺乳动物都可以找到与之相对应的 c-onc ，具有相似的核苷酸序列，编码结构和功能相似的产物，反之则不然，目前发现几种 c-onc 没有相应的 v-

onc 。另一方面，细胞具有 c-onc ，但没有与之相关的癌基因成分。现在一般认为 v-onc 源于 c-onc ，是病毒基因组与细胞基因组发生重组而形成的。

第二节 癌基因的分类

目前对癌基因尚无统一分类的方法，一般有下面 3 种分类方法：一、 按结构特点分（ 6 ）类 （一） src 癌基因家族 （二） ras 癌基因家族 （三） sis 癌基因家族 （四） myc 癌基因家族 （五） myb 癌基因家族 （六）其它：如 fos ， erb － A等。

二、 按产物功能分（ 8 ）类（一）生长因子类（二）酪氨酸蛋白激酶（三）膜相关 G 蛋白（四）受体， 无蛋白激酶活性（五）胞质丝氨酸 -苏氨酸蛋白激酶（六）胞质调控因子（七）核反式调控因子（八）其它 : db1 、 bcl － 2

三、按细胞增殖调控蛋白特性分成（ 4 ）类（一）生长因子 （二）受体类（三）细胞内信号转换器（四）细胞核因子

第三节 癌基因产物的作用一、癌基因产物作用的一般特点 （一）目前发现 c-onc都是单拷贝基因，且均为结构基因 .

（二）癌基因产物可分布在膜质核也可分泌至胞外 .

癌基因产物生成后，往往需要经过修饰，加工方能获得与其细胞成分的亲和特性，其对细胞增殖分化一般是增强作用 .

（三）研究较多的猴肉瘤病毒（ simian sarccma virus ， SSV ） v-sis

二、癌基因产物本身是生长因子 人的 c-sis位于 22 号染色体，编码产物 P28sis氨基酸顺序与 PDGF （血小板生长因子）的 B 链相似， P28sisBB 二聚体化，就有刺激生长活性（它结合并激活纤维母细胞 PDGF 受体，刺激 DNA合成）（ PDGF 是杂二聚体，也有 A-A/B-

B 同源二聚体 )

单抗可以封闭 PDGF ， P28sisD’NA合成 刺激生长活性 癌基因编码产物（结构）与生长因子不一样，但可发挥一样的刺激作用，并且是持续的刺激 .

三 、 癌 基 因 产 物 作 用 于 细 胞 信 号 转 导 系 统 , 加 强 信 号 转 导 作 用 生物信号是怎样从胞外传至胞内的？即生物信息的跨膜传递机制如何？这一直是细胞生物学的研究热点和前沿课题。 胞外信号 作用于 膜表面受体→胞内信使物质的生成便意味着胞外信号跨膜传递的完成。胞内信使至少有： cAMP （环磷酸腺苷） IP3 （三磷酸肌醇） PG （前列腺素） cGMP （环磷酸鸟苷） DG （二酰基甘油） Ca2 ＋（钙离子） CAM （钙调素）它们是如何激发细胞内一系列复杂反应的其主要机制是通过蛋白激酶活化引起底物蛋白一连串磷酸化的生物信号反应过程 , 跨膜机制涉及到： （一）质膜上 cAMP 信使系统 （二）质膜上肌醇脂质系统 这两个系统都是由受体鸟苷酸调节蛋白（ GTP-regulatory protein ， G蛋白）和效应酶（腺苷酸环化酶磷脂酶等）组成，有相似的信号 转导过程：即受体活化后引起 GTP 与不同 G 蛋白结合活化和抑制效应酶从而影响胞内信使产生而发生不同的调控效应。 （三）受体操纵的离子通道系统 （四）受体酪氨酸蛋白激酶的转导 （五）受体 内部化 的信息传导途径 与本章关系密切的 是（二）肌醇脂质系统（四） Tyr 激酶自身转导

1 、受体型酪氨酸蛋白激酶（ Tyrosine protein kinase Tyr-pk ） 是蛋白激酶的一种，能特异催化由 ATP向蛋白质或多肽底物 Tyr残基转移磷酸基团而命名，该酶一般性质是：（ 1 ）只能特异地使 Tyr残基磷酸化；（ 2 ）反应需要 Mn2＋存在和 ATP 掺入；（ 3 ）癌基因产物蛋白激酶均能使其催化区的同源 Tyr残基磷酸化，即自我磷酸化；（ 4 ） 除生长因子外，目前尚未发现 Tyr-pk 活性受任何因子的直接影响，它既不受 c-AMP/cGMP ，也不依赖 Ca2 ＋ 、磷脂钙调素蛋白。在分布上， Tyr-pk 不能作为 1 个独立物质分泌于胞外，而是与生长因子受体，癌基因产物相伴，或在胞核或在胞浆，以可溶形式出现，而质膜则与 Tyr-pk 有密切联系。 Tyr残基磷酸化可能与淋巴因子刺激，发育分化及致癌病毒诱导的肿瘤过程有关。（所有动物含少量 Tyr残基，量处于平衡，说明体内有 Tyr-pk ，还有水解磷酸酪氨酸酶存在）  EGF 与受体结合有 TPK （ Tyr-pk ）活性（ EGF-R ） erb-B2 癌基因与 EGF-R 的膜内分布有 82% 同源（互补性）缺少膜外部分（图 14-1 ， P302 ）其产物是TPK 使 Tyr磷酸化开启信号转导膜开关 erb-B2 和 v- erb-B 同源性非常高，在（唾液，胃）腺癌，乳腺癌该 onc检出率高，表明 erb-B2 可导致上述细胞恶变。

2 、非受体型酪氨酸蛋白激酶 研究的较早的是 src ，其产物为 P60-src 与 P60csrc 比较， P60v-

src①分布广泛②作用底物更多使许多蛋白质磷酸化导致：① 代谢加快↑如糖酵解↑产物↑

    ② Tyr磷酸化水平↑③ 本身具有肌醇磷脂激酶作用，使 PI磷酸化，致 DG 和 IP3 的前体物和 PIP2 增加④ 体外实验 用 E26-myb （白血病毒） Ok10V-myc （白血病毒） 鸡骨髓

细 胞；但被有 Src 基 因 逆 转 录 病 毒超感染后 ， 可 以 不依赖cMGF （ myelomonaytic growth factor ，骨髓单核细胞生长因子）使该细胞持续增殖。 肌醇脂质（ inositol lipids ）是肌酸磷脂（ inositol phosphol lipids ）和肌酸磷酸脂（ inasphates ）的总称。肌醇磷酸脂存在于胞浆，肌醇磷酯是生物磷脂的组分，共同特征是含有肌醇（ myoincsitol ）。哺乳动物膜含有①磷脂酰肌醇（ phosphatidylinositol ， PI ）②磷脂酰肌酸 -4- 磷酸（（ PI （ 4 ） P 或 PIP ）③磷脂酰肌醇 4 ， 5 二磷酸（ PIP2 ）， IP3 特指肌醇 1 ， 4 ， 5 三磷酸，是环己六醇与磷酸戊酯即为肌酸磷酸酯和 DG( 二酰基甘油）具有第二信使的作用。

转化

cMGF

3 、 GTP 和 GDP 结合蛋白 G 蛋白（全称 GTP 结合蛋白或 GTP 结合调节蛋白 ) 是广泛存在于各种组织的细胞膜上，在受体与效应酶之间起主要的调节作用，是 G 蛋白偶联受体与效应酶（或离子通道）之间中介物质，是一种酶（ P187 ）。

Ras 蛋白是 G 蛋白家族的新成员 P21ras 有 GTP 酶活性，可以结合水解 GTP→GDP 、 EGF-R 可刺激 P21ras 的 GTP 结合活性。 异常情况下， P21ras （如 ras 点突变激活）水解GTP 能力↓结合 GTP 能力↑→持续处于激活状态→使磷脂酶 C水解， PIP2→IP3↑+DG ，持续增高，导致细胞激活。（ P21ras水解 GTP→GDP ，本身失活，也解除对磷脂酶的作用）

四、核反式调控因子————影响基因表达调控 反式调控因子（ trans-acting factor ） 是蛋白质，是基因产物，是含大量，序列特异性的（ DNA ）结合蛋白，可与 RNApol相互作用，影响基因表达的调控。顺式调控元件（ cis-acting element ）是核酸，是 DNA ，是那些对结构，基因表达有调控作用的序列如启，序列如启 动子和增强子。核酸。 基因表达调控从化学本质来说是核酸 蛋白质 相互作用来完成的。癌基因产物是核反式调控因子，且基因本质上是调控因子，癌基因编码反式作用因子引起细胞转化机制不清楚，如新近发现：47KDC-myc 与 异二聚体→促进细胞 DNA合成↑max 蛋白配对若 c-myc 持续过高表达，则使细胞增殖，分化↑

五、癌基因产物的协同作用 实验证明，用 ras 或 myc 同时转染细胞，可使细胞长期增殖，但不能转化成癌细胞 ，在裸鼠体内也不能形成肿瘤。但用 ras+myc 同时转染细胞，则使细胞转化成癌细胞。 说明：致癌至少需要 2 种或以上的 onc协同作用， 2 种 onc 在 2条通路上发挥作用，由于细胞增殖调控是多因子，多阶段影响的结果。而影响增殖分化的 onc

达几十种之多，所以大多数人认为：癌发生是多阶段多步骤的。

第四节       癌基因的激活

癌基因不表达→表达

受控制→不受控制

不致癌→致癌

称癌基因激活（恶性激活）

（ maligant activation ）

机理如下：

一、前病毒插入 前病毒 整合到宿主染色体中去的病毒 DNA （不管是源于 DNA 还是 RNA 病毒）称之为前病毒。这段 DNA 可随宿主DNA 一起复制传给子细胞。1 、转录激活 1987 年 Hayward 和 Astrin 等同时发现鸡蛋白血病毒（ avian cell kemia virus ALV ）感染细胞后，可以激活细胞 c-myc 原癌基因，诱发 鸡 B 细胞淋巴瘤。5′ ALV1 1 c-myc 3′

ALV 本身没有转化基因，即 v-onc ，但其病毒两端 LTR （长末端重复序列 long terminal repeat sequence ，即反向倒转重复顺序，如 ACTGA-TGAGT/TGACT-AGTCA 的启动子启动 c-myc 的转录，该启动子不受细胞的调控，持续转录，导致细胞癌变。 LTR 的增强子可以强化启动子的这一作用。 另外可促进 c-myc 本身的启动子发挥作用 带有 v-onc 的病毒插入基因组后，也可归于这一类。

2 、翻译激活 实验证明，翻译效率与起始密码前的 5′-非编码区的 AUG 有关，该 AUG 称 5′-AUG ，去掉 5′-AUG ，翻译效率就提高。（例如，1988Marth JD 发现的病毒引起的 LCK 原癌基因的激活就属此例。 LCR 编码 TPK ， P56lck 。）

在 LAStRA淋巴瘤细胞中，由于 lck 编码的 TPK （酪氨酸蛋白激酶 LCR ）的激活而导致白血病的发生。酶激活的原因是： 前病毒 Mo-MLV （ moloney 小鼠白血病病毒）插入使宿主基因发生了重排，重排 LCK 基因的转录本（ transcript ）起始于前病毒 LTR ，使 LAStRA 的 LCKmRNA 转录提高了 7倍，翻译产物提高了 50多倍。 宿主因此失去了（正常 LCKmRNA5′ 非编码区的） 177bp ，取而代之的是病毒 LTR240bp

正常的 LCK mRNA 的起始密码（ AUG ）前有 3 个 5′AUG

5′ LCK AUG AUG AUG AUG 3′

  ① 点突变使第 2 个 AUG 变为 CUG ，翻译效率增加 3-4倍② 使 5′端 138bp 核苷酸颠倒而 清除 3 个 AUG翻译效率增加 7倍③ 缺失 138bp 核苷酸序列而消除 3 个 AUG ，翻译效率增加 9-10倍。 正常情况下，含 5′-AUG 的基因在哺乳类基因中仅占 10% ，而在原癌基因中表达 65% ，可见原癌基因受到严密的调控，这是一种调控机制。 trsanscript( 转录本 )-每一个基因都有特定的阅读框，阅读框规定了那 3 个核苷酸成为 1 组读做 1 个密码子，这是由起始密码子AUG决定的，阅读从第一个字母开始到最后一个字母结束，阅读方向 5′→3′ ，翻译方向是 N→C ，这样才能合成一个正常的多肽。（ RNApol 作用的起始位与终止点之间的 DNA 顺序（称转录单位）的产物，即mRNA ））。

二 、癌基因突变 1. 突变使原癌基因产物激活 前面提到（ ras 的） P21ras 是 G 蛋白家族新成员，可以结合水的 GTP ，有 GTP 酶活性。 但当 c-ras 第 12 ， 13 ， 59 ， 61位密码子中任何 1 个发生突变时， P21ras

可以结合靶分子，但 GTP 酶活性降低了 10倍左右，与正常 P21 蛋白比较， GTP 酶活性低 1000 倍左右。突变后 P21ras 不能迅速水解 GTP-GDP ，持续保持对磷脂酶 C 的刺激→使第二信使 DG ， IP3 持续↑ →细胞持续增殖，导致肿瘤发生。

2. 突变或缺失使原癌基因产物功能改变

正常情况下， c-src 蛋白的 Tyr527被磷酸化→并以头尾自身缔结折叠到其同源（互补）结构的SH-2 区，使 TPK 隐匿， TPK 活性下降↓若：Tyr527 脱磷酸或被其它激活 SH-2 区隐形结合→则src 蛋白 SH-2 区结合→激酶 TPK暴露→使多种底物Tyr磷酸化，其中包括细胞信号转导中重要的酶和调节蛋白被活化→信息分子↑→细胞增生转化。

三、 染色体易位与基因重排 染色体易位——染色体一部分跑到（易位）另一染色体上去了 基因重排—— DNA 分子一部分断链，新的部位重接，然后基因发生重新排列组合的过程。（按照达尔文进化观点，没有突变，没有变异，没有易位和重排，就没有进化，进化对于个体是不幸的，导致癌症和分子病。染色体 85% 不活跃， 15

% 活跃）。 染色体易位往往导致基因重排对原癌基因导致两种后果： ①表达融合蛋白——易位使 1 个原癌基因与 1 个基因重排在一起，产生 1 个融合基因，表达 1 个融合蛋白，这个蛋白具有转化活性 ②原癌基因异常异位表达——将原癌基因置于另一个旺盛表达基因的控制之下，就会使之异常异位表达

（一）易位基因融合导致原癌基因产物功能激活如 CML存在染色体易位和基因融合①易位 t9 。 22 ：

c-sis 断裂点 bcr

← 断裂点 c-abl 融合 → c-sis

9 c-abl22 9 22 ph染色体②融合：“ bcr-ab1”融合，融合基因有原癌基因 c-abl 。

③原癌基因产物功能的激活 c-abl 是 TPK类的癌基因，非受体型，体外实验表明该基因编码的产物不具有激酶活性，而“ bcr+c-abl”产生的P210 bcr+abl具有较高的TPK↑活性。Ph （ philadelphia ）染色体，在费城首次发现的。

（二）染色体易位导致原癌基因的转录激活 大家知道抗体是人类在分子水平上抵抗外来侵袭的一种重要物质 人可以产生 106-108个免疫球蛋白（ Ig ）

而人的基因只有 2.8×104个为什么能产生 106Ig？用一般的蛋白质合成理论不能解释，现有 3 个理论认为： ①（胚系）基因重排（成为功能基因）； ②不精确剪切导致 Ig多态性； ① 基因（主要是 V 区）突变导致抗体多样性；

与我们今天有关的内容是①。 免疫球蛋白（ Ig ） 由轻重链组成，在形成 Ig 的多态性上，重链所起的作用更大，重链由 4 个不连续的基因簇组成：     ① VH可变区② DH多变区③ JH：结合区④ CH恒定区 重链基因于 14q32 （ 14染色体长臂 3 区 2带），所谓类型转换区，是 B 细胞在分化过程中， Ig 分子会发生类型转换，是经过重排结合的 VHDHJH 与 Cμ 和 Cg 的 CH基因重排的过程。 在 Cμ 、 Cr3 、 Cr1 、 Cr2b 、 Cr2a 、 Cε 、 Cα 的 5‘ 约 1-4kb处有一段特殊的顺序，叫做转换区（ switch region ）相应转换区为Sμ 、 S r3 、 。 。 。 。 。 。 Sα 。 （ Sμ 长 2-3kb ， 具 有[ （ GAGCT ） nGGGGGT]m 特殊重复顺序 n 可以是 1-7 ，常见是3 ， m 约为 150 。重链的类型转换也叫 S-S 重组，其机制不清楚。） c-myc位于 8 号染色体上，易位至 14 号染色体上，表达增加，原因是可能是移至 1 个非常活动的基因位置（ Ig 基因）被激活。激活机制参p309 ， 3 种可能（自学）。 易位 c-myc 基因重排参 p309 图 14-5 。

四、癌基因扩增

一般癌基因多为单拷贝（ copy ，单拷贝，即 1份）基因。

（拷贝数（ copy number 细胞所含的按每一基因组计算的某种质粒或基因的数目）

癌基因扩增导致癌基因过度表达，原因是：

（一）转录过程↑

（二）基因拷贝数增加↑如：人早幼粒白血病 HL-60 细胞比相应的细胞 c-myc多 20多倍，已发现许多癌细胞中有癌基因扩增，结果导致癌基因过剩。

癌基因扩增常伴有染色体易位。

第五节 抑癌基因

一、抑癌基因的定义 抗癌基因（ antioncogene ）是最初的叫法，大约可以追溯到 1985 年左右，现多称为抑癌基因（ tumor suppressor gene ），这是一类可 抑制细胞生长并有潜在抑癌作用的基因，当它失活后，可能使癌基因充分发挥作用而导致癌的发生发展。 如果要确定某一特定组织或细胞恶性肿瘤的抗癌基因，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 导入该基因缺陷的恶性肿瘤细胞中将部分或全部抑制恶性表型。

二、抑癌基因的作用 癌基因通过表达行使其功能，而抑癌基因往往相反，当正常表达失效，往往导致细胞恶变。下面讨论几种抑癌基因的作用。（一） RB 基因（人视网膜母细胞瘤基因） 人视网膜母细胞瘤基因（ retinoblastoma ， RB ）是一种遗传性肿瘤该瘤有 40%家族性，上一代父母或姐妹中有此类病人，发病年龄较小，多在 4-5岁儿童期，双眼受累，及 60%多散发性，多为成年人，单眼受累。 1. 定位： 13q14

2. 产物及功能： 编码 P105RB 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。① 提供细胞增殖，分化负调控信号，阻止细胞进入 S 期；② 阻断 c-fos ，抑制 c-vmyc 表达； 3. 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。

（二） P53 基因

1. 定位： 17P

2. 产物及功能：

编码 P53 的核蛋白，为反式因子，活性受磷酸化。 /非磷酸化 （活性）的调节

（ 1 ）可阻断细胞进入 S 期，细胞增殖负调控因子

（ 2 ）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，这种现象称显性阴性（ dominant negative ）

（ 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 ）

（三） P16 基因 1. 定位： 9p21

2. 产物及功能： （ 1 ）抑制 cylinD/CDk4 （周期蛋白依赖激酶 4 ）及 CDk 正控因子 D ，抑制 RB 的磷酸化，阻止 DNA 转录， G1-S 的转换，抑制 CDk60

（ 2 ）与多种癌的发生，发展密切相关，有多种肿瘤抑制物之称 ,

有望成为肿瘤早期诊断临床分期及预后的主要指标。（四） BRCAI 基因 1. 定位： 17q21

2. 产物及功能： 乳腺或卵巢细胞若缺少它所产生的蛋白便会生长失控，与遗传性乳癌和卵巢癌的发生有关（五） DPC4 基因 1. 定位： 18q21 1

2. 产物及功能：