癌基因抑癌基因和信号网络.ppt
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1、关于癌基因抑癌基因关于癌基因抑癌基因与信号网络与信号网络第一张,PPT共七十七页,创作于2022年6月n n癌基因癌基因oncogene:其编码的产物能导致正常细其编码的产物能导致正常细胞转化为癌细胞,其效应是显性的胞转化为癌细胞,其效应是显性的n n病毒癌基因病毒癌基因v-onc:病毒病毒(大多数为逆转录病毒大多数为逆转录病毒)基因组中能诱发肿瘤基因组中能诱发肿瘤的核酸片段,如的核酸片段,如v-Src。它不编码病毒的结构成分,。它不编码病毒的结构成分,对病毒复制也没有作用对病毒复制也没有作用n n原癌基因(细胞癌基因)原癌基因(细胞癌基因)c-onc:与癌基因同源、正常细胞内调控生长和分化的
2、与癌基因同源、正常细胞内调控生长和分化的基因,变异后成为癌基因。基因,变异后成为癌基因。第一节第一节 癌基因与信号通路癌基因与信号通路第二张,PPT共七十七页,创作于2022年6月一、一、病毒癌基因和原癌基因病毒癌基因和原癌基因n n19101910年年RousRous发现鸡肉瘤病毒发现鸡肉瘤病毒发现鸡肉瘤病毒发现鸡肉瘤病毒RSVRSV的致癌作用的致癌作用n n19751975年从年从年从年从RSV中分离到中分离到中分离到中分离到srcsrc癌基因(编码的蛋白质具有癌基因(编码的蛋白质具有癌基因(编码的蛋白质具有癌基因(编码的蛋白质具有酪氨酸激酶活性)酪氨酸激酶活性)酪氨酸激酶活性)酪氨酸激酶
3、活性)n n19761976年发现正常鸡细胞年发现正常鸡细胞年发现正常鸡细胞年发现正常鸡细胞DNADNA中纯在和中纯在和中纯在和中纯在和src基因高度相似的基因高度相似的基因高度相似的基因高度相似的序列序列序列序列第三张,PPT共七十七页,创作于2022年6月原癌基因原癌基因原癌基因原癌基因n n特点:广泛存在于正常真核细胞基因组中的正常基因,特点:广泛存在于正常真核细胞基因组中的正常基因,特点:广泛存在于正常真核细胞基因组中的正常基因,特点:广泛存在于正常真核细胞基因组中的正常基因,高度保守,看家基因,在生长分化发育中起重要作用,高度保守,看家基因,在生长分化发育中起重要作用,高度保守,看家
4、基因,在生长分化发育中起重要作用,高度保守,看家基因,在生长分化发育中起重要作用,表达表达表达表达受严格调控和时空限制受严格调控和时空限制受严格调控和时空限制受严格调控和时空限制 未激活时无致癌活性,对正常细胞无害,在某些因素作用下,未激活时无致癌活性,对正常细胞无害,在某些因素作用下,未激活时无致癌活性,对正常细胞无害,在某些因素作用下,未激活时无致癌活性,对正常细胞无害,在某些因素作用下,发生数量上或结构上的变化时,才引起细胞癌性转化发生数量上或结构上的变化时,才引起细胞癌性转化发生数量上或结构上的变化时,才引起细胞癌性转化发生数量上或结构上的变化时,才引起细胞癌性转化n n生理功能生理功
5、能生理功能生理功能 调节细胞生长增殖,常为生长因子或其受体基因调节细胞生长增殖,常为生长因子或其受体基因 调节细胞发育分化,调节胚胎器官发育,调节细胞凋亡调节细胞发育分化,调节胚胎器官发育,调节细胞凋亡调节细胞发育分化,调节胚胎器官发育,调节细胞凋亡调节细胞发育分化,调节胚胎器官发育,调节细胞凋亡 第四张,PPT共七十七页,创作于2022年6月病毒癌基因与细胞癌基因比较病毒癌基因与细胞癌基因比较1.v-onc1.v-onc1.v-onc1.v-onc通常丢失通常丢失通常丢失通常丢失c-oncc-oncc-oncc-onc两端的某些序列两端的某些序列两端的某些序列两端的某些序列2.v-onc2.
6、v-onc2.v-onc2.v-onc没有内含子没有内含子没有内含子没有内含子3.v-onc3.v-onc外显子与同源的外显子与同源的外显子与同源的外显子与同源的c-oncc-oncc-oncc-onc也有微小差别也有微小差别也有微小差别也有微小差别4.v-onc4.v-onc4.v-onc4.v-onc出现碱基取代或缺失较出现碱基取代或缺失较出现碱基取代或缺失较出现碱基取代或缺失较c-oncc-onc常见常见第五张,PPT共七十七页,创作于2022年6月常常常常见细见细见细见细胞癌基因表达胞癌基因表达胞癌基因表达胞癌基因表达产产产产物功能分物功能分物功能分物功能分类类类类类别类别癌基因癌基因
7、产产物物跨膜生跨膜生长长因子因子erberb、neuneu、fmsfms、rosros、kitkit、retret、seaseaEGFEGF受体及相似物,受体及相似物,M-M-CSFCSF受体受体膜膜结结合合TyrTyr蛋白激蛋白激酶酶srcsrc族族(src(src、fgrfgr、yesyes、lcklck、ncknck、fymfym、metmet、trk)trk)胞胞浆浆Ser/ThrSer/Thr蛋白激蛋白激酶酶rafraf、mosmos、cotcot、pl-1pl-1非蛋白激非蛋白激酶酶受体受体masmas、erberb血管血管紧张紧张素受体,甲状素受体,甲状腺素受体腺素受体信息信息传
8、递传递蛋白蛋白类类H-rasH-ras、K-rasK-ras、N-rasN-ras生生长长因子因子类类sissis、int-2int-2PDGF-2PDGF-2、FGFFGF同同类类物物核内核内转录转录因子因子类类c-mycc-myc、N-mycN-myc、L-mycL-myc、Lyl-1Lyl-1、fosfos、junjun、tcRtcR、relrel、metmet、bcl-1bcl-1、bcl-2bcl-2、mymmym、etsets、skiski转录转录因子、因子、转录转录因子因子AP-AP-1 1、T T细细胞抗原受体的胞抗原受体的 链链、NF-BNF-B相关蛋白相关蛋白第六张,PPT
9、共七十七页,创作于2022年6月1、蛋白酪氨酸激酶受体信号、蛋白酪氨酸激酶受体信号 第一个发现的人类癌基因第一个发现的人类癌基因Ras(小(小(小(小GTPGTP酶)酶)以以RasRas为代表的小为代表的小GTP结合蛋白是很多受体酪氨酸结合蛋白是很多受体酪氨酸激酶信号传递的汇聚点,也是传递胞外信号的重要激酶信号传递的汇聚点,也是传递胞外信号的重要途径。途径。Ras家族有多个高度保守的蛋白,包括家族有多个高度保守的蛋白,包括家族有多个高度保守的蛋白,包括家族有多个高度保守的蛋白,包括H-RasH-Ras,N-N-RasRas,K-RasK-Ras,R-Ras,Rap1Rap1,R-Ras3R-R
10、as3等。等。等。等。第七张,PPT共七十七页,创作于2022年6月n nRasRas蛋白定位于细胞质膜内表面蛋白定位于细胞质膜内表面蛋白定位于细胞质膜内表面蛋白定位于细胞质膜内表面n nRasRas蛋白像分子开关一样,在无活性的蛋白像分子开关一样,在无活性的蛋白像分子开关一样,在无活性的蛋白像分子开关一样,在无活性的GDP结合状态结合状态结合状态结合状态和有活性的和有活性的和有活性的和有活性的GTP结合状态间转换。结合状态间转换。结合状态间转换。结合状态间转换。GEFGEF:鸟苷酸交换因子;:鸟苷酸交换因子;:鸟苷酸交换因子;:鸟苷酸交换因子;GAPGAP:GTP酶酶酶酶 活化蛋白活化蛋白活
11、化蛋白活化蛋白第八张,PPT共七十七页,创作于2022年6月n nRas的功能的功能 RasRas依细胞种类和胞外环境不同而有不同的功能。依细胞种类和胞外环境不同而有不同的功能。成纤维细胞:促进细胞进入细胞周期和成纤维细胞:促进细胞进入细胞周期和成纤维细胞:促进细胞进入细胞周期和成纤维细胞:促进细胞进入细胞周期和DNA合成;合成;合成;合成;PC12PC12细胞:导致细胞的终末分化;细胞:导致细胞的终末分化;细胞:导致细胞的终末分化;细胞:导致细胞的终末分化;成肌细胞:活化的成肌细胞:活化的RasRas妨碍细胞从细胞周期的退出,妨碍细胞从细胞周期的退出,妨碍细胞从细胞周期的退出,妨碍细胞从细胞
12、周期的退出,并负调节肌肉组织特定的并负调节肌肉组织特定的并负调节肌肉组织特定的并负调节肌肉组织特定的mRNAmRNA的转录;的转录;的转录;的转录;RasRas能调节细胞的增殖、存活和分化等重要过程;能调节细胞的增殖、存活和分化等重要过程;能调节细胞的增殖、存活和分化等重要过程;能调节细胞的增殖、存活和分化等重要过程;H-Ras和和和和N-RasN-Ras基因敲除的小鼠没有任何明显的异常基因敲除的小鼠没有任何明显的异常基因敲除的小鼠没有任何明显的异常基因敲除的小鼠没有任何明显的异常表型,而表型,而表型,而表型,而K-RasK-Ras基因敲除的小鼠是胚胎致死的,且还有肝基因敲除的小鼠是胚胎致死的
13、,且还有肝基因敲除的小鼠是胚胎致死的,且还有肝基因敲除的小鼠是胚胎致死的,且还有肝脏和造血系统的异常。脏和造血系统的异常。脏和造血系统的异常。脏和造血系统的异常。第九张,PPT共七十七页,创作于2022年6月n nRas和癌症和癌症 RasRas引发癌症的证据来自于人们发现了具有转化能力的引发癌症的证据来自于人们发现了具有转化能力的引发癌症的证据来自于人们发现了具有转化能力的引发癌症的证据来自于人们发现了具有转化能力的反转录病毒,反转录病毒,反转录病毒,反转录病毒,HarveyHarvey和和和和HirstenHirsten肉瘤病毒。这两个病毒肉瘤病毒。这两个病毒肉瘤病毒。这两个病毒肉瘤病毒。
14、这两个病毒里分别含有细胞中里分别含有细胞中里分别含有细胞中里分别含有细胞中H-RasH-Ras和和和和K-RasK-Ras衍生而来的癌基因。衍生而来的癌基因。衍生而来的癌基因。衍生而来的癌基因。实验证实:将人肿瘤细胞的基因组实验证实:将人肿瘤细胞的基因组DNADNA转染到转染到转染到转染到NIH3T3NIH3T3小鼠成纤维细胞中,可引起后者转化,然后从转小鼠成纤维细胞中,可引起后者转化,然后从转小鼠成纤维细胞中,可引起后者转化,然后从转小鼠成纤维细胞中,可引起后者转化,然后从转化的癌细胞中分离化的癌细胞中分离化的癌细胞中分离化的癌细胞中分离DNADNA,得到病毒,得到病毒,得到病毒,得到病毒R
15、asRas基因的人类同基因的人类同源基因。源基因。临床数据:临床数据:RasRas在人类在人类在人类在人类15%15%的肿瘤中因突变而被致癌的肿瘤中因突变而被致癌性地激活,其中在胰腺癌中突变率高达性地激活,其中在胰腺癌中突变率高达90%90%。第十张,PPT共七十七页,创作于2022年6月 Ras的调节蛋白失活的调节蛋白失活 例子:例子:例子:例子:NF1NF1(神经纤维瘤蛋白,(神经纤维瘤蛋白,(神经纤维瘤蛋白,(神经纤维瘤蛋白,neurofibromin)是是Ras的一个的一个的一个的一个GAPGAP。遗传继承一个遗传继承一个遗传继承一个遗传继承一个NF1NF1的缺陷等位基因,易患的缺陷等
16、位基因,易患的缺陷等位基因,易患的缺陷等位基因,易患I型多发性神经型多发性神经型多发性神经型多发性神经纤维瘤。纤维瘤。纤维瘤。纤维瘤。如果两个等位基因都失活,则会引发癌变。如果两个等位基因都失活,则会引发癌变。如果两个等位基因都失活,则会引发癌变。如果两个等位基因都失活,则会引发癌变。第十一张,PPT共七十七页,创作于2022年6月n nRas下游的信号下游的信号 1.1.RasRafMAP激酶级联反应(激酶级联反应(激酶级联反应(激酶级联反应(ERKERK通路)通路)Raf Raf可与可与RasRas结合并被激活。结合并被激活。一旦一旦RafRaf被激活,它能进被激活,它能进被激活,它能进被
17、激活,它能进一步激活一步激活一步激活一步激活MEKMEK(促分裂素(促分裂素(促分裂素(促分裂素/胞外信号调节激酶激酶胞外信号调节激酶激酶胞外信号调节激酶激酶胞外信号调节激酶激酶,mitogen/extracelluar signal regulated kinase kinasemitogen/extracelluar signal regulated kinase kinase)。)。)。)。激活的激活的激活的激活的MEKMEK能激活能激活MAPMAP激酶激酶激酶激酶(胞外信号调节激酶,(胞外信号调节激酶,(胞外信号调节激酶,(胞外信号调节激酶,extracelluar signal re
18、gulated kinase,extracelluar signal regulated kinase,ERKERK)。活化的)。活化的)。活化的)。活化的MAPMAP能被转运到细胞核内,激活一系列能被转运到细胞核内,激活一系列能被转运到细胞核内,激活一系列能被转运到细胞核内,激活一系列转录因子,启动效应基因的表达,包括转录因子,启动效应基因的表达,包括转录因子,启动效应基因的表达,包括转录因子,启动效应基因的表达,包括c-fosc-fos,c-mycc-myc。ERK通路能导致细胞通路能导致细胞通路能导致细胞通路能导致细胞DNADNA合成增加,促进细胞增殖合成增加,促进细胞增殖合成增加,促进
19、细胞增殖合成增加,促进细胞增殖等。等。等。等。第十二张,PPT共七十七页,创作于2022年6月第十三张,PPT共七十七页,创作于2022年6月 2、癌基因与细胞存活信号通路、癌基因与细胞存活信号通路 细胞存活还是死亡?这是个问题!细胞存活还是死亡?这是个问题!细胞存活还是死亡?这是个问题!细胞存活还是死亡?这是个问题!细胞存活或死亡的调节在器官发育和成体正常的生细胞存活或死亡的调节在器官发育和成体正常的生理功能中都极为重要。理功能中都极为重要。多器官生物的发育过程中,一些细胞会凋亡,而另多器官生物的发育过程中,一些细胞会凋亡,而另一些细胞会存活。一些细胞会存活。在成体时期,调节细胞存活才能维持
20、自我平衡。损伤的细在成体时期,调节细胞存活才能维持自我平衡。损伤的细在成体时期,调节细胞存活才能维持自我平衡。损伤的细在成体时期,调节细胞存活才能维持自我平衡。损伤的细胞必须要清除,而终极分化的细胞要维系。胞必须要清除,而终极分化的细胞要维系。胞必须要清除,而终极分化的细胞要维系。胞必须要清除,而终极分化的细胞要维系。第十四张,PPT共七十七页,创作于2022年6月Bcl-2Bcl-2蛋白家族蛋白家族蛋白家族蛋白家族 Bcl Bcl家族有多于家族有多于家族有多于家族有多于1515个家族成员,可以根据功能和个家族成员,可以根据功能和个家族成员,可以根据功能和个家族成员,可以根据功能和Bcl-2B
21、cl-2同源同源同源同源结构域(结构域(结构域(结构域(Bcl-2 homology domain,BH)的数目分为三)的数目分为三)的数目分为三)的数目分为三类。类。类。类。抑凋亡因子,包括抑凋亡因子,包括抑凋亡因子,包括抑凋亡因子,包括Bcl-2Bcl-2和和和和Bcl-XLBcl-XL,含,含,含,含4 4个个个个BH结构域结构域(BH1BH4BH1BH4)。)。)。)。促凋亡因子,包括促凋亡因子,包括BaxBax和和Bak,含,含,含,含3个个个个BHBH结构域结构域结构域结构域(BH1BH3BH1BH3)含单个含单个含单个含单个BH3结构域的促凋亡因子,如结构域的促凋亡因子,如结构域
22、的促凋亡因子,如结构域的促凋亡因子,如Bid和和和和BimBim。三类蛋白可以相互形成同二聚体和异二聚体。三类蛋白可以相互形成同二聚体和异二聚体。三类蛋白可以相互形成同二聚体和异二聚体。三类蛋白可以相互形成同二聚体和异二聚体。第十五张,PPT共七十七页,创作于2022年6月第十六张,PPT共七十七页,创作于2022年6月 Bcl-2 Bcl-2基因位点在多种肿瘤中都有基因异位,如滤泡性淋基因位点在多种肿瘤中都有基因异位,如滤泡性淋基因位点在多种肿瘤中都有基因异位,如滤泡性淋基因位点在多种肿瘤中都有基因异位,如滤泡性淋巴瘤和慢性淋巴细胞白血病。巴瘤和慢性淋巴细胞白血病。巴瘤和慢性淋巴细胞白血病。
23、巴瘤和慢性淋巴细胞白血病。其它如其它如其它如其它如Ras和和和和MybMyb等癌基因也能诱导等癌基因也能诱导等癌基因也能诱导等癌基因也能诱导Bcl-2Bcl-2的表达。的表达。的表达。的表达。在多种癌症中,可以观察到抑凋亡因子的过表达和促在多种癌症中,可以观察到抑凋亡因子的过表达和促在多种癌症中,可以观察到抑凋亡因子的过表达和促在多种癌症中,可以观察到抑凋亡因子的过表达和促凋亡因子的负调控或失活。凋亡因子的负调控或失活。凋亡因子的负调控或失活。凋亡因子的负调控或失活。第十七张,PPT共七十七页,创作于2022年6月第十八张,PPT共七十七页,创作于2022年6月PI3K依赖的通路依赖的通路 P
24、I3KPI3K是一种胞内磷脂酰肌醇激酶(脂质激酶),催化是一种胞内磷脂酰肌醇激酶(脂质激酶),催化是一种胞内磷脂酰肌醇激酶(脂质激酶),催化是一种胞内磷脂酰肌醇激酶(脂质激酶),催化ATPATP上的上的上的上的-磷酸磷酸磷酸磷酸基团转移到肌醇磷脂上。基团转移到肌醇磷脂上。基团转移到肌醇磷脂上。基团转移到肌醇磷脂上。PI3KPI3K含两个亚基:含两个亚基:含两个亚基:含两个亚基:p85p85调节亚基调节亚基调节亚基调节亚基+p110+p110催化亚基。催化亚基。催化亚基。催化亚基。PI3K PI3K及其下游的效应因子及其下游的效应因子及其下游的效应因子及其下游的效应因子AktAkt具有显著的抑制
25、凋亡和促进细胞存活的具有显著的抑制凋亡和促进细胞存活的具有显著的抑制凋亡和促进细胞存活的具有显著的抑制凋亡和促进细胞存活的作用。作用。作用。作用。抑癌基因抑癌基因抑癌基因抑癌基因PTENPTEN负调节负调节负调节负调节PI3K/AktPI3K/Akt通路。通路。通路。通路。PTENPTEN能将磷脂酰肌醇的能将磷脂酰肌醇的能将磷脂酰肌醇的能将磷脂酰肌醇的3 3位位位位去磷酸化,直接拮抗去磷酸化,直接拮抗去磷酸化,直接拮抗去磷酸化,直接拮抗PI3KPI3K的作用。的作用。的作用。的作用。第十九张,PPT共七十七页,创作于2022年6月 在很多卵巢癌细胞中,编码在很多卵巢癌细胞中,编码在很多卵巢癌细
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