癌症的遗传学基础讲稿.ppt
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1、关于癌症的遗传学基础关于癌症的遗传学基础第一页,讲稿共五十九页哦一个人乳腺癌细胞(一个人乳腺癌细胞(human breast cancer cell)第二页,讲稿共五十九页哦人肺癌细胞人肺癌细胞第三页,讲稿共五十九页哦第一节第一节 细胞周期与癌细胞周期与癌一、细胞周期(一、细胞周期(cell cycle)第四页,讲稿共五十九页哦二、细胞周期的控制二、细胞周期的控制1.细胞周期的控制点(细胞周期的控制点(Checkpoints)The G1 checkpoint:DNA是否有损伤?是否有损伤?The G2 checkpoint:DNA 是否有损伤?是否有损伤?MG2SG1The M checkp
2、oint:纺锤体纺锤体是否形成,动粒是否与是否形成,动粒是否与纺锤丝相连?纺锤丝相连?The S checkpoint:DNA是否都复制了?是否都复制了?第五页,讲稿共五十九页哦 G1/S过渡(过渡(transition)决定细胞是否进行决定细胞是否进行DNA复制。复制。(1)细胞周期的主要)细胞周期的主要checkpoints有两个:有两个:G2/M过渡(过渡(transition)决定细胞是否进行分裂。决定细胞是否进行分裂。第六页,讲稿共五十九页哦2.对细胞周期控制点的控制对细胞周期控制点的控制主要通过两类蛋白质之间的相互作用。主要通过两类蛋白质之间的相互作用。蛋白激酶(蛋白激酶(prot
3、ein kinases):):当自身被激活后,能选择性地将靶蛋白当自身被激活后,能选择性地将靶蛋白磷酸化。磷酸化。(控制细胞周期的)蛋白激酶。(控制细胞周期的)蛋白激酶。它们的活性随着细胞周期的进展而增加或它们的活性随着细胞周期的进展而增加或降低。降低。(1 1)CDKs(cyclin-dependent kinases)第七页,讲稿共五十九页哦(2)cyclins通过调节通过调节CDK的活性而控制细胞周期。的活性而控制细胞周期。它们的合成与降解随着细胞周期的进展而它们的合成与降解随着细胞周期的进展而呈周期性变化。呈周期性变化。第八页,讲稿共五十九页哦(3)CDK与与cyclin的相互作用的相
4、互作用 对对G1/S 控制点的作用控制点的作用CDK4与与cyclin D结合成复合物,激活一系结合成复合物,激活一系列的基因转录,启动列的基因转录,启动DNA复制。复制。对对G2/M 控制点的作用控制点的作用大多数真核细胞中:大多数真核细胞中:CDK1与与cyclin B结合成复合物,激活结合成复合物,激活caldesmon,引起核膜破裂。,引起核膜破裂。许多种癌的细胞的许多种癌的细胞的G1 checkpoint都发生都发生了异常。了异常。第九页,讲稿共五十九页哦第十页,讲稿共五十九页哦第二节第二节 控制细胞分裂的基因控制细胞分裂的基因一、调节细胞分裂的基因类型一、调节细胞分裂的基因类型1.
5、抑制细胞分裂的基因抑制细胞分裂的基因又称为又称为肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因(tumor suppressor genes)功能:功能:抑制细胞分裂。抑制细胞分裂。在细胞分裂时必须失活。在细胞分裂时必须失活。但如果永久性失活,细胞分裂就失去控制。但如果永久性失活,细胞分裂就失去控制。第十一页,讲稿共五十九页哦2.促进细胞分裂的基因促进细胞分裂的基因又称为又称为原癌基因原癌基因(proto-oncogenes)。)。功能:功能:启动细胞分裂。启动细胞分裂。当细胞分裂需要停止时,必须失活。当细胞分裂需要停止时,必须失活。如果这些基因永久性如果这些基因永久性“on”时,细胞分裂时,细胞分裂就失去控制。就
6、失去控制。原癌基因原癌基因癌基因(癌基因(oncogene)突变突变第十二页,讲稿共五十九页哦癌的易患性基因癌的易患性基因染色体染色体位置位置早发性家族性乳腺癌(早发性家族性乳腺癌(Early-onset familial breast cancerEarly-onset familial breast cancer)家族性腺瘤息肉(家族性腺瘤息肉(Familial adenomatous polyposisFamilial adenomatous polyposis)家族性黑色素瘤(家族性黑色素瘤(familial melenomafamilial melenoma)Gorlin Gorli
7、n 综合症综合症遗传性非息肉性结肠癌(遗传性非息肉性结肠癌(hereditary nonopolyposis colon cancerhereditary nonopolyposis colon cancer)Li-Fraumeni Li-Fraumeni 综合症综合症I I型多发性内分泌瘤(型多发性内分泌瘤(mulitiple endocrine neoplasia,type Imulitiple endocrine neoplasia,type I)II II型多发性内分泌瘤(型多发性内分泌瘤(mulitiple endocrine neoplasia,type IImulitiple e
8、ndocrine neoplasia,type II)I I型神经纤维瘤(型神经纤维瘤(neurofibromatous,type Ineurofibromatous,type I)II II型神经纤维瘤(型神经纤维瘤(neurofibromatous,type IIneurofibromatous,type II)视网膜瘤(视网膜瘤(retinoblastomaretinoblastoma)Von Hippel-LindauVon Hippel-Lindau综合症综合症WilmsWilms肿瘤肿瘤17q17q5q5q9p9p9q9q2p2p17p17p11q11q22q22q17q17q22
9、q22q13q13q3p3p11p11p二、二、癌的易患性(癌的易患性(predisposition)基因)基因第十三页,讲稿共五十九页哦三、肿瘤抑制基因三、肿瘤抑制基因1.肿瘤抑制基类型肿瘤抑制基类型(1)细胞周期蛋白激酶抑制因子)细胞周期蛋白激酶抑制因子如如P16。调节或抑制细胞进入细胞分裂的某个特定时调节或抑制细胞进入细胞分裂的某个特定时期。期。(2)抑制细胞增殖的激素受体)抑制细胞增殖的激素受体 如肿瘤来源生长因子如肿瘤来源生长因子 的受体。的受体。(3)细胞周期控制点的蛋白)细胞周期控制点的蛋白当当DNA损伤或染色体异常时停止细胞分裂。损伤或染色体异常时停止细胞分裂。第十四页,讲稿共
10、五十九页哦2.几种常见肿瘤抑制基因几种常见肿瘤抑制基因(4)促进细胞程序性死亡()促进细胞程序性死亡(apoptosis)的蛋白。)的蛋白。(5)参与)参与DNA修复的酶类修复的酶类尽管尽管DNA修复酶类不直接抑制细胞增殖,但修复酶类不直接抑制细胞增殖,但DNA突变会使其它基因失活(如控制增殖的基因)而引突变会使其它基因失活(如控制增殖的基因)而引起癌变。起癌变。(1)RB(retinoblastoma)基因)基因RB(视网膜瘤、眼癌)(视网膜瘤、眼癌)发病率:发病率:1/14000-1/20000发病年龄:发病年龄:1-3岁岁第十五页,讲稿共五十九页哦第十六页,讲稿共五十九页哦 RB基因基因
11、常染色体常染色体隐性隐性基因。位于基因。位于13q。RB的遗传的遗传i)家族性)家族性RB占眼癌的占眼癌的40%。常为双眼眼癌。常为双眼眼癌。呈常染色体呈常染色体显性显性遗传(病人的子女易患病)。遗传(病人的子女易患病)。第十七页,讲稿共五十九页哦RB呈显性遗传的原因呈显性遗传的原因通过遗传获得其中通过遗传获得其中RB基基因,虽然并不发病,但因,虽然并不发病,但很容易通过一次体细胞很容易通过一次体细胞突变成为纯合体而发病。突变成为纯合体而发病。在系谱上反而呈现显性在系谱上反而呈现显性遗传特征!遗传特征!(类似的情况还有结肠癌的(类似的情况还有结肠癌的APC基因、基因、乳腺癌的乳腺癌的BRCA1
12、基因)。基因)。第十八页,讲稿共五十九页哦ii)非家族性)非家族性RB占占60%。常为单眼眼癌。常为单眼眼癌。发病年龄很大。发病年龄很大。同一个视网膜细胞的两同一个视网膜细胞的两个个RB基因都发生突变!基因都发生突变!第十九页,讲稿共五十九页哦 RB基因的产物基因的产物pRB存在于所有的细胞类型的细胞核中;存在于所有的细胞类型的细胞核中;也存在于细胞周期的所有阶段。也存在于细胞周期的所有阶段。i)pRB的存在的存在ii)pRB的作用的作用在调节细胞周期在调节细胞周期G1S起重要作用。起重要作用。pRB在非磷酸化形式时,与在非磷酸化形式时,与E2F转录因子家转录因子家族成员结合,抑制族成员结合,
13、抑制DNA复制所需的蛋白基复制所需的蛋白基因的转录,细胞停留在因的转录,细胞停留在G1期。期。cyclin D激活激活CDK4,CDK4使使pRB磷酸化,磷酸化,不能再与不能再与E2F结合,细胞进入结合,细胞进入S期。期。第二十页,讲稿共五十九页哦第二十一页,讲稿共五十九页哦(2)p53 基因组的监护人(基因组的监护人(guardian)视网膜瘤细胞中,两个视网膜瘤细胞中,两个RB基因突变导致不能产基因突变导致不能产生生pRB,E2F永远激活永远激活DNA合成所需的基因,合成所需的基因,使细胞通过使细胞通过G1/S checkpoint。编码一个转录因子。编码一个转录因子。p53突变存在于多种
14、癌(肺癌、乳腺癌、膀突变存在于多种癌(肺癌、乳腺癌、膀胱癌、结肠癌等)。胱癌、结肠癌等)。估计估计50-60%的癌与的癌与p53的突变有关。的突变有关。第二十二页,讲稿共五十九页哦 p53的作用的作用主要的功能是能够激活某些特殊基因的表达,其中主要的功能是能够激活某些特殊基因的表达,其中最重要的是最重要的是P21蛋白。蛋白。P21是一个是一个CDK的抑制因子,能与的抑制因子,能与G1 期的期的Cdk-cyclin复合物结合,并抑制复合物结合,并抑制Cdk的活性(如的活性(如CDK4/cyclin D),结果细胞被阻止在),结果细胞被阻止在G1期直期直到到DNA损伤被修复,然后损伤被修复,然后P
15、53和和P21减少,细胞减少,细胞周期才能继续进行。周期才能继续进行。第二十三页,讲稿共五十九页哦p35p21CDK4/cyclin DE2F激活激活抑制抑制磷酸化磷酸化RB/E2F释放释放DNA复制复制第二十四页,讲稿共五十九页哦 p53的遗传的遗传p53的活性形式是的活性形式是4聚体。只要一个单体分子有突聚体。只要一个单体分子有突变,就不能形成变,就不能形成4聚体。聚体。等位基因中的一个突变就会使整个等位基因中的一个突变就会使整个4聚体不能聚体不能形成,呈显性遗传。形成,呈显性遗传。p53杂合子导致癌症的频率是杂合子导致癌症的频率是90-95%。第二十五页,讲稿共五十九页哦(3)乳腺癌基因
16、()乳腺癌基因(Breast cancer genes)BRCA1基因基因位于位于17q。85%的戴有一个的戴有一个BRCA1突变的妇女,都会由于突变的妇女,都会由于另一个另一个BRCA1等位基因的突变而导致乳腺癌。等位基因的突变而导致乳腺癌。(与卵巢癌也有关)(与卵巢癌也有关)虽然是隐性基因,但呈显性遗传。虽然是隐性基因,但呈显性遗传。第二十六页,讲稿共五十九页哦位于位于13q。BRCA2基因基因BRCA1和和BRCA2与与10%的乳腺癌有关。的乳腺癌有关。BRCA1和和BRCA2基因产物的作用基因产物的作用 与与DNA双连断裂的修复有关。双连断裂的修复有关。BRCA1被磷酸化后与被磷酸化后
17、与BRCA2、mRAD51等蛋等蛋白参与白参与DNA修复。修复。DNA损伤也同时激活损伤也同时激活p53,使,使DNA停止复制。停止复制。第二十七页,讲稿共五十九页哦第二十八页,讲稿共五十九页哦四、癌基因(四、癌基因(oncogenes)1.原癌基因(原癌基因(proto-oncogenes):):正常情况下促进细胞分裂。正常情况下促进细胞分裂。2.癌基因(癌基因(oncogenes):):原癌基因的突变形式,导致细胞分裂失去控制。原癌基因的突变形式,导致细胞分裂失去控制。3.遗传特点:遗传特点:只需要一个等位基因突变就可导致癌变。只需要一个等位基因突变就可导致癌变。显性基因。显性基因。第二十
18、九页,讲稿共五十九页哦4.癌基因的种类癌基因的种类现已经发现现已经发现36种多。种多。癌基因癌基因起源起源物种物种功能功能srcsrcRousRous肉瘤病毒肉瘤病毒鸡鸡酪氨酸激酶信号蛋白酪氨酸激酶信号蛋白fosfosFBJFBJ骨瘤病毒骨瘤病毒小鼠小鼠转录因子转录因子sissis猿肉瘤病毒猿肉瘤病毒猴猴血小板来源生长因子血小板来源生长因子ablablAbelsonAbelson鼠白血病毒鼠白血病毒小鼠小鼠酪氨酸激酶酪氨酸激酶mycmyc鸟髓细胞组织增生病毒鸟髓细胞组织增生病毒鸡鸡转录因子转录因子erbBerbB鸟红细胞组织增生病毒鸟红细胞组织增生病毒鸡鸡EGFEGF受体受体N-rasN-ra
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