1 癌基因发现过程

v-onc与c-onc的关系如何？这可从二者结构的比较和逆转录病毒感染宿主后的生活史或复制周期两方面加以分析。

1.1 首先，从结构上看c-onc是间断的，这是真核基因的特点，即有内含子因而基因的跨度较大。然而v-onc却是连续的，没有内含子，所以基因跨度较小，以v-onc和c-src为例如图22-1。

图22-1 c-src和v-src结构的比较

1.2 再从逆转录病毒感染宿主细胞后的复制周期（图22-2）分析。

图22-2　逆转录病毒正常复制周期主要步骤

1.3 v-onc只是c-onc的一个复本，那么为什么c-onc本不致癌而v-onc又会致癌呢？实验证明，v-onc的致癌或由于表达的失控，或由于基因的突变，导致产物的量的增多或质的改变。

2 原癌基因、癌基因及其产物

现代分子生物学的重大成就之一是发现了原癌基因（proto-oncogene）和原癌基因具有转化成致癌的癌基因（oncogene）的能力。Bishop和Varmus因为在这方面的贡献而获得1989年的诺贝尔奖。

    癌基因是首先在逆转录病毒（RNA病毒）中发现的。含有病毒癌基因的逆转录病毒能在动物迅速诱发肿瘤并能在体外转化细胞。后来在正常细胞的DNA中也发现了与病毒癌基因几乎完全相同的DNA序列。被称为细胞癌基因。如ras,myc等。由于细胞癌基因在正常细胞中乃以非激活的形式存在，故又称为原癌基因。原癌基因可以由于多种因素的作用使其结构发生改变，而被激活成为癌基因。     原癌基因编码的蛋白质大多是对正常细胞生长十分重要的细胞生长因子和生长因子受体，如血小板原性生长因子（PDGF）、纤维母细胞生长因子（FGF）、表皮细胞生长因子受体（EGF－R）、重要的信号转导蛋白质（如酪氨酸激酶、丝氨酶－苏氨酸激酶等）以及核调节蛋白（如转录激活蛋白）等。表7－4示常见的癌基因及其产物。

表7－4 几种常见的癌基因及其激活方式和相关的人类肿瘤（表格数据来自《病理学》）

编码的蛋白质	原癌基因	激活机制	相关人类肿瘤
生长因子：
PDGF－β链 （血小板源性生长因子，platelet derived growth factor)	sis	过度表达	星形细胞瘤，骨肉瘤
FGF (纤维母细胞生长因子，fiber growth factor)	hst-1,int-2	过度表达	胃癌，膀胱癌，乳腺癌 ，黑色素瘤
生长因子受体：
EGF受体 (表皮细胞生长因子受体，epithelial growth factor receptor) 家族	erb-B1	过度表达	胶质瘤 ，肺磷癌
	erb-B2(Neu)	扩增	乳腺癌，卵巢癌，肺癌，胃癌
	erb-B3	过度表达	乳腺癌
集落刺激因子-1受体	fms	点突变	白血病
	ret	点突变	多发性内分泌肿瘤2A和B，家族性甲状腺髓样癌，自发性甲状腺乳头状癌
信号转导蛋白：
GTP－结合蛋白	ras	点突变	多种人体肿瘤，包括肺，结肠，胰，白血病
非受体型酪氨酸激酶	abl	易位	慢性粒细胞性，急性淋巴细胞性白血病
核调节蛋白：
转录激活蛋白	myc	易位	伯基特淋巴瘤
	N－myc	扩增	神经母细胞瘤，小细胞肺癌
	L-myc	扩增	小细胞肺癌
线粒体蛋白：	bcl-2	易位	滤泡性B－细胞淋巴瘤
细胞周期调节蛋白：
周期素	cyclin D	易位	套细胞淋巴瘤
		扩增	乳腺癌，肝癌，食管癌
周期素依赖激酶	CDK 4	扩增 或点突变	胶质母细胞瘤，黑色素瘤，肉瘤

细胞癌基因可按其表达产物的功能和定位分类如表22-1。（表格数据来自《生物化学》）

定位	功能	癌基因	产物
分泌蛋白	生长因子	sis	PDGFβ链
跨膜蛋白	受体型酪氨酸激酶	erb B	EGF受体
		erb B2	EGF样受体(neu)
		fms	CSF-1受体
膜结合蛋白	G-蛋白	ras	p21ras
	非受体型酪氨酸激酶	src	pp60src
胞浆可溶性蛋白	非受体型酪氨酸激酶	abl	..
	丝氨酸/苏氨酸激酶	raf	..
	信号转导连接蛋白	crk	SH2/SH3调节蛋白
		vav	SH2调节蛋白
胞核蛋白	转录因子	myc	..
		myb	..
		fos	..
		jun	..
		erb A	T3受体

3 原癌基因的激活

原癌基因在各种环境的或遗传的因素作用下，可发生结构改变（突变）而变为癌基因；也可以是原癌基因本身结构没有改变，而是由于调节原癌基因表达的基因发生改变使原癌基因过度表达。以上基因水平的改变可继而导致细胞生长刺激信号的过度或持续出现，使细胞发生转化。引起原癌基因突变的DNA结构改变包括点突变（如90％的胰腺癌有ras 基因的点突变）、染色体易位（如伯基特淋巴瘤的t(8∶14)，慢性粒细胞白血病的Phl染色体）、插入诱变、基因缺失和基因扩增（如神经母细胞瘤的N－myc原癌基因可复制成多达几百个拷贝，在细胞遗传学上表现为染色体出现双微小体和均染区）。癌基因编码的蛋白质（癌蛋白）与原癌基因的正常产物相似，但有质或量的不同。通过生长因子或生长因子受体增加、产生突变的信号转导蛋白与DNA结合的转录因子等机制，癌蛋白调节其靶细胞的代谢、促使该细胞逐步转化，成为肿瘤细胞。

3.1 插入激活

例如逆转录病毒MoSV感染鼠类成纤维细胞后，病毒基因组的LTR整合到细胞癌基因 c-mos邻近处，使c-mos处于LTR的强启动子和增强子作用之下而被激活，导致成纤维细胞转化为肉瘤细胞，又如禽类白细胞增生病毒ALV的E成分整合到鸡细胞基因组c-myc附近。可使c-myc激活。因此在基因治疗中使用逆转录病毒载体时必需考虑细胞癌基因的插入激活问题。

3.2 突变激活

典型的是各种ras基因的激活，ras基因的表达产物Ras是一种小分子G蛋白，在信号转导中起重要作用，正常Ras的作用因其自身的GTP酶活性而受到严格控制，而突变了的Ras其GTP酶活性下降或丧失，失去了原有控制，致使增殖信号持续作用，细胞发生恶性转化。表格数据来自《生物化学》

ras基因	氨基酸的位置
	12	13	59	61
H-ras-1来源的	...
正常人c-H-ras-1	Gly (GGC )	Gly	Ala	Gln (CAG)
人EJ膀胱癌症	Val (GTC )
人HS242乳癌
鼠Harvey病毒v-H-ras	Arg (CGC )		Thr	Leu (CTG )
K-ras-2来源的	..
正常人c-K-ras-2	Gly	Gly	Ala	Gln
人Caalu肺癌	Lys
人SW480结肠癌	Val
鼠Kirsten病毒v-K-ras	Ser		Thr
N-ras来源的	..
正常人N-ras	Gly	Gly	Ala	Gln
人神经母细胞瘤		Asp		Lys
人早幼粒细胞白血病细胞系
人纤维肉瘤
人AML33

3.3 基因扩增

已发现人类肿瘤细胞中扩增的细胞癌基因如下表。

c-onc	肿瘤	扩增倍数	DM/HSR*
c-myc	早幼粒白血病细胞系HL60	20×	+
	小细胞肺癌细胞系	5-30×	？
N-myc	原发神经母细胞瘤Ⅲ-Ⅳ级及神经母细胞瘤细胞系	5-1000×	+
	视网膜母细胞瘤	10-200×	+
	小细胞肺癌	50×	+
L-myc	小细胞肺癌	10-20×	？
c-myb	急粒AML	5-10×	？
	结肠癌细胞系	10×	？
c-erbB1	类表皮癌细胞系，原发胶质瘤	30×	？
c-K-ras	原发肺癌，结肠癌，膀胱癌，直肠癌	4-20×	？
N-ras	乳癌细胞系	5-10×	？
int2	乳腺癌	4-23×	？
Mdm2	肝癌	15-26×	？
C-fas	肝癌	39×	？
K-sam	胃癌	21 ×	？
Met	胃癌	19	？

＊DM：双微体；HSR：均匀染色区（上表来自《生物化学》，中国癌基因信息库网站）

3.4 基因重排/染色体易位

    典型的如伯基特淋巴瘤细胞的染色体易位t（8：14），致使c-myc激活，参看表22-4和图22-4。

图22-4 Burkitt淋巴瘤常见的染色体易位t(8:14)

表22-4 染色体异常与癌基因重排（表格数据来自《生物化学》及中国癌症信息网）

癌基因	染色体定位	异常	人类肿瘤
c-myc	8q24	t(8:14)(q24;q32),t(8:22)(q24;q11)	Burkitt淋巴瘤
		t(2:8)(q24;p11)	同上
bcl-1	11q13	t(11:14)(q13;q32)	B细胞淋巴瘤
bcl-2	18q21	t(14:18)(q32；q21)	同上
tcl-2	11q13	t(11:14)(q13；q32)	T细胞淋巴瘤
c-abI	9q34	t(9:22)(q34；q11)	慢粒CML
bcr	22q11	ph(Igλ)	同上
c-mos	8q22	t(8:21)(q22；?)	急粒AML
c-myb	6q21-24	t(6:14))(q21；q24)	卵巢癌,成髓细胞血症、恶性黑色素瘤
c-sis	22q12	t(11:22)(q13；q12)	Erwing肉瘤
AFT1	12q13	t(12；22)(q13；q12)	透胆细胞肉瘤
SSX1,SSX2	xp11	t(x；18)(p11；q11.2)	滑膜肉瘤
PAX3	13q14	t(2；13)(q35；q14)	横纹肌肉瘤
PAX7	13q14	t(1；13)(p36；q14)	横纹肌肉瘤
blym	1q32-ter	缺失，HSR	神经纤维瘤
c-K-ras	6q21	断裂	ANLL
		6q三体性	视网膜母细胞癌
c-erbA	17q21	断裂	ANLL

    已知B淋巴细胞中免疫球蛋白重链基因表达十分活跃，其启动子为强启动子，且在CH-VH之间还有增强子区，c-myc易位后与IG重链基因的调控区为邻，因而被激活。正常情况下，位于c-myc5’端的两个启动子受到c-myc产物的反馈抑制，由此重排时5’端序列有丢失，结果摆脱了抑制而表达增强。

     不同的癌基因有不同的激活方式，一种癌基因也可有几种激活方式。例如c-myc的激活就有基因扩增和基因重排两种方式，很少见c-myc的突变；而ras的激活方式则主要是突变，1985年Slamon检测了20种54例人类肿瘤中的15种癌基因，发现所有肿瘤都不止一种癌基因发生改变。细胞转化实验证明，各种癌基因之间存在协同作用。例如，单独v-myc或EJ-ras都不能使大鼠胚胎成纤维细胞转化，但是若将二者共转染PEF，8天后80%的细胞发生变化，那么为什么单独EJ-ras又可使Rat-1细胞转化呢？原因是该细胞并非正常，而是已经永生化了的细胞，如果先用化学诱癌物或射线使正常大鼠原代成纤维细胞永生化，然后再用EJ-ras转染，则可使之转化，因此Weingerg按转染细胞表型的变化将癌基因分为两个类，一类是核内作用的能使细胞永生化的癌基因，例如myc，fos等，另一类是引起细胞恶性表型变化的定位于质膜和胞浆的癌基因，例如ras、erbB、src等。事实表明肿瘤的发生是多步骤，多因素的，不同的癌基因作用于肿瘤发生的不同阶段。

    不仅癌基因之间有协同作用，癌基因与抑癌基因之间也存在协同作用。