【正文】 5B 病毒致癌的分子機(jī)制 b DNA腫瘤病毒 乳頭瘤病毒 的基因組為大約 8kb 的雙鏈 DNA。 EA1和 E1B基因編碼的是核蛋白 ， 參與基因的表達(dá)調(diào)控 。 由此可見(jiàn) ， 不管是 橫向感染 還是 縱向感染 ， 整合 是逆轉(zhuǎn)錄病毒生命周期中的 必經(jīng)之路 。 缺失 轉(zhuǎn)錄 剪切 基因 hn RNA mRNA 轉(zhuǎn)錄 包裝 RNA異源 重組 vonc 病毒基因組 細(xì)胞原癌基因 LTR gag pol env LTR 宿主細(xì)胞原癌基因的激活機(jī)理 腫瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒的 vonc為什么能致癌呢 ？ 定量模型： vonc與 conc相比 ， 只是少數(shù)幾對(duì)堿基有變化 ， 產(chǎn)物相同 ， 功能也相同 ， 但 vonc的表達(dá)失去控制 ， 突變導(dǎo)致基因過(guò)量持續(xù)的表達(dá) 。N端的缺失 使癌蛋白在無(wú)配體情況下 ， 仍能連續(xù)形成二聚體； 而 C端的缺失 又解除了自身磷酸化的抑制作用 ， 最終導(dǎo)致表皮細(xì)胞無(wú)節(jié)制地分裂與增殖形成表皮癌 。 原癌蛋白 cSrc的結(jié)構(gòu)與功能 在 cSrc中 Tyr527是磷酸化的 ， 這使得 cSrc的 C末端與本身的 SH2功能域結(jié)合 。 cerbA 原癌基因 原癌基因 cerbA編碼的是 甲狀腺激素 受體 ， cErbA一旦與甲狀腺激素結(jié)合 ， 就能直接激活特殊靶基因的表達(dá) ， 其方式是受體直接結(jié)合在靶基因啟動(dòng)子或增強(qiáng)子的特異性應(yīng)答元件上；而癌蛋白 vErbA在 N和 C兩端都縮小了 ， 而且編碼區(qū)也有少量變化 ， 這使得它失去了與激素結(jié)合的能力 。 5D 原癌基因活化的分子機(jī)制 c 染色體轉(zhuǎn)位活化原癌基因 通過(guò) 轉(zhuǎn)位 作用使染色體 DNA產(chǎn)生新的 定位格局 是原癌基因活化的另一種機(jī)制 。 例如在前列腺癌細(xì)胞中 ， 組蛋白 H3甲基轉(zhuǎn)移酶過(guò)量表達(dá) ， 導(dǎo)致 H3K27甲基化 ，很多基因轉(zhuǎn)錄抑制；在淋巴瘤和結(jié)腸直腸癌細(xì)胞中 ，組蛋白 H4的 Lys16乙酰化（ H4K16ac） 以及 Lys20 三甲基化 （ H4K20 me3）的喪失 ， 均 導(dǎo) 致 相 關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄沉默。 from： Zhengyan Kan et al. Nature 466, 869, 2022 5E 抑癌基因的作用原理 癌基因的形成或?qū)霑?huì)導(dǎo)致機(jī)體腫瘤形成 ， 但這決非腫瘤發(fā)生的充要條件 ， 其實(shí)在很多情況下 ， 癌基因的存在并不能使完整的動(dòng)物機(jī)體致癌 。 MTS1蛋白的功能 真核生物細(xì)胞分裂過(guò)程中有兩個(gè)關(guān)鍵性的決定位點(diǎn)：一是從 G1期進(jìn)入 S期 ， DNA復(fù)制 開(kāi)始；二是從 G2期進(jìn)入 M期 ， 有絲分裂 開(kāi)始 。 5E 抑癌基因的作用原理 c RB 抑癌基因 視網(wǎng)膜膠質(zhì)瘤 最新研究發(fā)現(xiàn) ， RB基因的缺失不僅導(dǎo)致 視網(wǎng)膜膠質(zhì)瘤 ，而且在大約三分之一 的人類(lèi)腫瘤中發(fā)生突變 。 在多種不同的癌細(xì) 切。 p53蛋白的生物功效 觸發(fā)細(xì)胞凋亡 p53觸發(fā) 細(xì)胞凋亡 的機(jī)制相當(dāng)復(fù)雜 。 端粒復(fù)合物的結(jié)構(gòu) 線型染色體 DNA復(fù)制模式的啟示 DNA的復(fù)制機(jī)制告訴我們：線狀雙鏈DNA復(fù)制時(shí) ， 每條鏈的 3’ 末端總有一段是無(wú)法復(fù)制的 ， 這段順序相當(dāng)于引物結(jié)合區(qū)。 但是如果有種因素能使端粒酶 活性重新表現(xiàn) ， 那么這種細(xì)胞將會(huì)獲得 永生性 的特征 。 這一 端粒 p53PGC 軸線對(duì)端粒異常引發(fā)的器官衰老和代謝障礙負(fù)有責(zé)任 ， 危害組織健康 。 p19ARF能與 Mdm2結(jié)合 ， 從而阻斷 Mdm2對(duì) p53的滅活效應(yīng) ， 有利于 p53的功能表現(xiàn) 。 許多轉(zhuǎn)化的細(xì)胞或者腫瘤細(xì)胞系中均伴隨著p53蛋白的激增 ， 而且在早期的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn) ， 導(dǎo)入克隆的 p53編碼基因能使細(xì)胞獲得永生性 ， 因而被歸為癌基因 。 導(dǎo)致這種情況發(fā)生的是一個(gè)命名為 RB的單一基因缺陷 ，其表達(dá)產(chǎn)物阻止視網(wǎng)膜細(xì)胞的生長(zhǎng)與分裂 。 最近 ， Kamb等人又在 MTS1基因附近發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)抑癌基因 ， 命名 為 MTS2。 第 12位密碼子 Gly直接影響 Ras對(duì)GTP的親和程度 ， 其它氨基酸取代 Gly會(huì)導(dǎo)致 Ras對(duì)GTP的親和力大大增加 ， RasGTP處于永久活化狀態(tài)。 DNA的低甲基化和超甲基化 from： Feinberg Nature 477, 433, 2022 Me Me Me 轉(zhuǎn)錄激活 DNA的低甲基化（ hypomethylation） 啟動(dòng)子 GC島 抑癌基因 Me Me Me 轉(zhuǎn)錄沉默 DNA的超甲基化（ hypermethylation） 啟動(dòng)子 GC島 抑癌基因 Me Me 相反 ， 腫瘤抑制基因的沉默則與其啟動(dòng)子的 超甲基化 相關(guān)聯(lián) 。 cmyc的轉(zhuǎn)錄直接受到病毒控制 ， 增加了 cMyc表達(dá)量 ， 并且變異了的癌蛋白缺失了非編碼區(qū)前導(dǎo)序列 ， 其功能通常是控制表達(dá)程度 病毒基因組反向插在第一外顯子的下游或內(nèi)部 此時(shí)，病毒 LTR上的啟動(dòng)子無(wú)活性，但其增強(qiáng)子卻能發(fā)揮功能，增強(qiáng)位于第二外顯子上游的次級(jí)啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)作用。 體內(nèi)相當(dāng)一部分基因的啟動(dòng)子或增強(qiáng)子內(nèi)部含有 kB結(jié)合序列 ，所以 NFkB和 IkB是一對(duì)主要的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子 。 在模件區(qū)內(nèi)有兩個(gè)功能域： SH2和 SH3（ SrcHomology） 。 5C 原癌基因的生物學(xué)功能 b 編碼生長(zhǎng)因子受體的原癌基因 這類(lèi)原癌基因包括： 上述生長(zhǎng)因子受體都是跨膜蛋白 ， 而且在其 C端 （ 胞質(zhì)區(qū)域 ） 均有酪氨酸激酶活性 。 如 Rous肉瘤病毒中的癌基因 src為vsrc， 它對(duì)應(yīng)的細(xì)胞原癌基因則為 csrc。 逆轉(zhuǎn)錄病毒的感染特征 橫向感染 逆轉(zhuǎn)錄病毒感染宿主細(xì)胞后 ， 單鏈 RNA在其編碼的逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下 ， 先逆轉(zhuǎn)錄成單鏈 DNA， 然后轉(zhuǎn)變成雙鏈 DNA。 腺病毒（ Adenoviruses） 腺病毒家族的基因組為 37kb的雙鏈 DNA。 根據(jù)病毒感染后宿主細(xì)胞的命運(yùn) ， 可將其分為兩大類(lèi)： 裂解型細(xì)胞 ：病毒感染后經(jīng)過(guò)裂解循環(huán) ， 產(chǎn)生并釋放出大量的成熟病毒顆粒 ， 最終導(dǎo)致宿主細(xì)胞裂解死亡； 轉(zhuǎn)化型細(xì)胞 ：病毒感染后不在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制后代 ， 但能整合在宿主細(xì)胞的基因組上 ， 一部分整合了病毒基因組的細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化 ， 其性狀及生長(zhǎng)特征發(fā)生改變 ， 遂形成癌細(xì)胞 。 （ Science， 331， 2022） 5A 癌細(xì)胞及癌癥的基本特征 b 癌細(xì)胞的形成 癌細(xì)胞是由正常細(xì)胞 轉(zhuǎn)化 而來(lái)的 ， 這個(gè)過(guò)程稱為 細(xì)胞的轉(zhuǎn)化 ， 其中癌細(xì)胞就是 轉(zhuǎn)化細(xì)胞 。 上世紀(jì) 80年代初 ， 隨著分子生物學(xué)進(jìn)入第二階段 ， 癌癥發(fā)生分子機(jī)制的研究取得了重大突破 。 抑癌基因（ Tumor suppressors ） 目前大約有近 30多種抑癌基因被鑒定 。 最近 ， 人體中的多瘤病毒同族成員 BK病毒和 JC病毒也已被鑒定 。 它是一種人的皰疹病毒 ， 能引起許多疾病 ， 如感染性單核細(xì)胞增多癥 、 鼻咽癌 、 淋巴瘤等 。 也就是說(shuō) ， 這類(lèi)病毒的致癌性并不依賴于病毒本身的癌基因 ， 而是依賴于病毒激活宿主細(xì)胞癌基因的能力 。 研究結(jié)果表明 ， 目前已經(jīng)克隆鑒定的絕大多數(shù)原癌基因 ， 其產(chǎn)物 （即原癌蛋白 ） 均與 細(xì)胞生長(zhǎng) 及 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 有關(guān) ， 它們均是細(xì)胞生長(zhǎng)調(diào)控途徑中的功能組分 。 鳥(niǎo)嘌呤核苷酸釋放因子GNRF能 促進(jìn) Ras用 GDP交換GTP； GTPase激活蛋白 GAP則 促進(jìn) GTP水解為 GDP。 5C 原癌基因的生物學(xué)功能 d 編碼核內(nèi)轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的原癌基因 這類(lèi)原癌基因產(chǎn)物作為轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子直接影響基因的表達(dá) ， 包括： cjun， cfos， cmyc， crel， cmyb， cerbA。從某種程度上來(lái)說(shuō) ， 染色體畸變 和 基因突變 與病毒基因組介導(dǎo)的突變其結(jié)果是一致的 ， 即：使原癌基因轉(zhuǎn)化為癌基因 ， 所不同的是染色體畸變多由物理 、 化學(xué)等環(huán)境因素引起 ， 而病毒基因組介導(dǎo)的突變多由生物因素引起 ， 如基因重組等 。 ALL： 急性淋巴母細(xì)胞性白血病 。 從各種癌細(xì)胞中分離出來(lái)的 ras癌基因與正常的原癌基因 cras相比 ， 均發(fā)生了點(diǎn)突變 。 5E 抑癌基因的作用原理 a BRCA 腫瘤抑制基因 BRCA1腫瘤抑制基因是美國(guó)猶太大學(xué)醫(yī)學(xué)院的 Mark 第 17號(hào)染色體上分離到的 。 結(jié)果表明：在這 290個(gè)腫瘤細(xì)胞系中有 133個(gè)細(xì)胞系發(fā)生 MTS1基因的缺失 。 RB釋放 E2F、 cyclinD、 cyclinE的先決條件是 RB的磷酸化 ， 其后果是 DNA復(fù)制進(jìn)入 S期 。 富含堿性氨基酸的調(diào)控區(qū) PuPuPuC(A/T)(T/A)GPyPyPy p53蛋白的結(jié)構(gòu)功能域 1 100 200 300 390 轉(zhuǎn)錄激活區(qū) 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)區(qū) DNA結(jié)合區(qū) 寡聚化區(qū) 損傷 DNA結(jié)合區(qū) TBP 轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合活性 MDM2 泛素連接酶（原癌蛋白）結(jié)合活性 E1B 癌蛋白結(jié)合活性 p300/CBP 激活因子結(jié)合活性（乙酰化酶） SV40 T抗原結(jié)合活性 天然存在的 p53突變類(lèi)型 也很多 ， 包括半衰期提高 （ 從20分鐘到數(shù)小時(shí) ） 空間構(gòu)象改變 、 定位改變 （ 從核內(nèi)到胞質(zhì) ） 、 與 SV40 T抗原結(jié) 四聚化活性 ， 含有四聚化位 點(diǎn)（ 320350 aa）； 潛在的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)活性 ， 在近N端 （ 6090aa） 處含有多個(gè) PXXP序列拷貝 ， 這是 SH3功能域的結(jié)合位點(diǎn)。 環(huán)境因素對(duì) p53蛋白活性的影響 例如 ， 電離輻射能激活 ATM激酶 ， 后者使p53上的 Ser15磷酸化；電離輻射還能通過(guò)未知途徑導(dǎo)致Ser33磷酸化 、Ser376脫磷酸化 、 Lys382乙 酰化；紫外照射除了與電離輻射途徑共享 Ser15和 Ser33磷酸化外 ， 還能特異性地導(dǎo)致Ser392磷酸化 。 因此嚴(yán)格地講 ， 端粒酶是一種 RNA指導(dǎo)的 DNA聚合酶 。 但近年來(lái)的研究結(jié)果表明：只有在胚胎細(xì)胞中 端粒酶 才有活性 ， 可以重建和延長(zhǎng)端粒 DNA； 而體細(xì)胞的染色體則隨著復(fù)制次數(shù)的增加 ， 端粒 DNA確實(shí)在 逐漸縮短 。 S6 S9 S15 T18 S20 S33 S37 S46 T55 T81 S315 S376 S378 S392 K320 K382 CK1 ATM X CDK