1 抑癌基因与HCC
HCC的生成涉及许多基因的变化，基因变化的积累引起控制细胞生长和分化机制的紊乱，而生长分化间的平衡受控于两类基因：癌基因和抑癌基因。抑癌基因参与细胞增殖和、凋亡和DNA复制等过程，其表达的失控导致HCC的发生和发展。
1.1 WWOX基因(WWdomain containing oxidoreductase，WWOX) 位于染色16q23.3q24 ，其编码蛋白具有两个WW结构域，以及一个短链脱氢酶/还原酶结构(shortchain dehydrogenase/reductase domain，SRD)。它能够与cJun、 TNF、p53、p73、AP2γ及 E2F1等相互作用，通过转录抑制及促进细胞凋亡来达到抑癌的目的，而其中促细胞凋亡的功能显得尤为重要。WWOX的抑癌机制为：①将转录因子AP2γ隔离于细胞质之内并抑制其转录活性[1]②触发p73重分布并抑制其转录活性，激活细胞凋亡[2]③上调P53并下调Bcl2 和BclXL，促进细胞凋亡[3]。
WWOX基因的缺失突变或移码突变导致其不同结构域的部分或完全丧失，形成不同形式的WWOX转录产物。WWOX的多种错义突变及单核苷酸多态性(SNP)在多种肿瘤细胞系被确定，黄曲霉素B1所致的HCC中可见位于16号染色体内脆弱性部位FRA16D的杂合性丢失。WWOX的表达增强能够抑制成纤维细胞生长因子FGF2介导的细胞增殖，并增强cJun氨基端激酶抑制剂SP600129所诱导的细胞凋亡[4]。
1.2 Parkin基因 位于染色体脆性位点FRA6区域，此区域也是突变重排的热点。Parkin属于RBR蛋白家族，与泛素相关蛋白分解途径有关。Parkin的抑癌机制为：①Parkin的缺失抑制细胞凋亡蛋白caspase的活化，并以卵泡抑素依赖性的方式使肝细胞抵抗凋亡，促进肝肿瘤的发生[5]②由于FRA6E 的普通脆弱性部位(FRA6E common fragile site)不稳定性导致的Parkin表达缺失，将引起细胞快速增殖及细胞对凋亡的敏感性的减弱[6]。
Parkin基因缺失导致肝细胞增殖及肉眼可见的HCC。微阵列分析显示Parkin的缺失导致肝脏基因表达的改变[5]。Wang等[7]证实HCC组织中Parkin的表达比正常肝组织低，将Parkin基因转染到Hep3B细胞中，可以增加其对凋亡的敏感性，且对其生长具有负性调节作用。因此推测Parkin的缺失将促进肝癌的发展。
1.3 RB基因 RB作为转录因子E2F/DP 家族抑制物，调节细胞增殖中的基因表达，它的失活将导致细胞周期的异常转变。RB的抑癌机制为：①通过维持染色体的稳定性来抑制肿瘤的发生[8]②与转录因子E2F结合从而影响其转录活性，抑制细胞增殖[10]。
总的来说，RB的失活在肿瘤发生的早期起到促进细胞增殖的作用。然而，细胞培养模型显示，RB的失活导致细胞适度的增殖，而RB缺陷则使DNA复制与细胞周期解偶联，导致基因组的不稳定。以上机制尚不清楚，可能与RB的目标信号途径有关。在小鼠的肝癌模型中，RB基因丢失并不会刺激细胞增殖，但却使DNA的复制周期出错，导致异常的染色体倍数。以DNA损伤剂二乙基亚硝胺作为肿瘤促发物制作老鼠肝癌模型，发现RB的丧失将大大增加肿瘤的易感性，这是由于对DNA损伤的不适当应答加速了基因组稳定性的丧失[8，9]。
1.4 第10染色体同源丢失性磷酸酶张力蛋白基因 (phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten , PTEN) 位于染色体10q23.3，是细胞内磷脂酰肌醇三磷酸水平的负调节因子。PTEN的抑癌机制为：①抑制局部粘着斑激酶(focal adhesion kinase, FAK)和SH2包含蛋白(SH2containing protein, Shc)磷酸化及RAS介导的MAP激酶的活化，抑制细胞生长分化[11]②使 PIP3去磷酸化，抑制 PI3K/ PKB/ AKT 信号通路，阻止细胞生长及促进细胞凋亡[12]。
HCC与哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)通路的抑制有关。Sieghart等[13]发现，47%的HCC中PTEN的减少或缺失与mTOR通路中磷酸化蛋白的表达负相关。另外，PTEN的启动子活性丧失造成其表达减少，但Wang等[14]证实PTEN的失活并不仅仅是因为突变或启动子甲基化，可能还与其后续调节有关。PTEN表达的减少意味着HCC的进展及预后不良，这可能与VEGF呈负相关的表达有关[15]。
不饱和脂肪酸通过激活mTOR与核因子NFkappaB形成的信号复合物来抑制PTEN在肝癌细胞HepG2中的表达。表达下调的PTEN通过对细胞中脂肪酸的输入，酯化及输出作用诱发肝细胞脂肪变。由此证明，肝脂肪变是由于暴露于高水平的不饱和脂肪酸的肝细胞中PTEN表达的改变所介导的[16]。PTEN表达的下调及P53的过度表达参与了HCC的发病机制。它们与增殖细胞核抗原PCNA的高表达，HCC的去分化及HCC的早期阶段有关[17]。非酒精性脂肪性肝炎(Nonalcoholic steatohepatitis，NASH)的患者可以逐渐进展为肝硬化甚至肝癌。在PTEN缺失型小鼠中，已观察到能产生肝肿大及脂肪性肝炎，并逐渐发展为肝纤维化及肝癌，类似于人类NASH。据此认为，PTEN的缺失导致了这一系列的变化[18]。
2 癌基因与HCC
2.1 陷阱受体3 (decoy receptor 3, DcR3) DcR3是一种肿瘤坏死因子受体超家族的成员，在肿瘤组织中特异性表达。它与肿瘤细胞的凋亡有关，可能在肿瘤的发生及进展中起到关键的作用。DcR3致癌机制为：①抑制FasL及Lt 样诱导蛋白(LTrelated inducible ligand, LIGHT)介导的细胞凋亡[19]②DcR3不仅帮助肿瘤细胞逃避免疫监视，而且可以通过阻滞TNF样细胞因子1A(TNFlike cytokine 1A, TL1A)的功能来诱导血管生成[20]③通过上调粘附分子及炎性趋化因子的表达来增强单核细胞对内皮细胞的粘附[21]。表达DcR3的HCC细胞其凋亡指数较对照组明显降低，在肿瘤转移20个月以内的HCC中检出率为100%，且与血清AFP及门静脉肿瘤栓塞的发生率正相关[22]。另外，它不仅作为陷阱受体中和免疫系统对肿瘤的攻击，而且在炎症、先天免疫与肿瘤形成的联系中起到关键作用。
2.2 垂体瘤转化基因1(pituitary tumor transforming gene 1，PTTG1/Securin) PTTG1表达细胞周期调节蛋白Securin，它能够抑制姐妹染色单体的分离，参与细胞转化和肿瘤形成。PTTG1与DNA的修复及反式激活cmyc, bax 和 p53参与的不同的细胞信号通路有关。PTTG1的致癌机制为：①通过Securin与p53相互作用，阻碍p53与DNA的结合并抑制其转录活性[22]②抑制p53的功能，促进细胞凋亡[23]③刺激细胞过度表达βFGF、VEGF和IL8，促进细胞生长和血管形成[24]。p53在应激条件下对基因表达的调节起到至关重要的作用。Securin是p53转录活性的负调节因子。PTTG1/Securin的丧失将导致p53蛋白的半衰期的改变。另外，PTTG1介导的FGF-2的上调与瘤内的微血管密度有关。研究发现，PTTG1在HCC中表达明显增加，可作为术后生存率的预测指标[25]。
3 生长因子与HCC
3.1 肝细胞生长因子( hepatocyte growth factor,HGF) HGF通过刺激细胞的运动性及血管生成效应来促进肿瘤的生长，还能通过转录因子Egr1促进肝细胞癌中5α还原酶1的转录来调节类固醇的代谢，可能成为女性肝癌发生高风险因素[26]。
3.2 转化生长因子(transfoming growth factor,TGF) TGF在调节细胞生长与分化，血管形成，细胞外基质形成，免疫抑制及肿瘤发生中起到重要作用。肝癌细胞中TGFβ表达的异常与HCC的分化程度及HBV复制有关，但与肿瘤的大小及数量无关[27]。TGFβ能够上调Rac依赖性NADPH氧化酶Nox4，通过氧化应激方式诱导肝细胞凋亡。敲除Nox4基因后，会引起TGFβ诱导的凋亡受损，引起HCC凋亡抵抗[28]。
3.3 血小板源性生长因子(plateletderived growth factor，PDGF) TGFβ能够通过上调血小板源性生长因子A(PDGFA)及PDGF受体来诱导PDGF的分泌。PDGF在肿瘤的形成过程中为肿瘤提供粘附及转移的性质并刺激其增殖[29]。
4 病毒相关基因与HCC
HBV及HCV被公认为是HCC的重要发病因素之一，其导致肝细胞转化的机制仍然未明，至今仍未发现与HBV及HCV特异性相关的人类基因的存在。目前认为肝细胞损伤后的复制修复导致了与肝癌发生相关的随机突变的积累。
4.1 HBV HBx基因与肝细胞癌的发生发展密切相关。HBx是一种反式激活因子，能够通过蛋白间的相互作用间接激活多种细胞与病毒的启动子。HBx的构象多变性也许可以解释其功能的复杂性，即它能够与一系列信号蛋白，转录调节因子及核酸发生作用。在具有恶性表型的HCC中常可见细胞周期蛋白D1(Cyclin D1)的过度表达，而HBx通过NFκB2(p52)/BcL3复合物的介导上调Cyclin D1的表达[30]。
许多与HBx表达有关的细胞信号转导活动及其激发的病毒复制与酪氨酸激酶Pyk2和Src参与的钙离子信号通路有关。HBx可以激活FAK及Pyk2/FAK激酶家族的其它成员。而FAK的激活对于HBx的功能起到非常重要的作用。FAK的抑制将阻碍HBx对Src及下游信号转导的激活，以及对NFκB和AP1依赖性转录的激活，并阻碍HBV DNA的复制。HBx激活的FAK可能成为HBV相关性肝癌的潜在辅助因子[31]。
4.2 HCV HCV感染导致肝癌的发病机制仍未完全明了。病毒蛋白与宿主细胞间的相互作用可能在HCC的发生中起到重要的作用，并且独立于肝硬化所致的肝癌。
4.2.1 HCV Core 核心蛋白Core能够干扰和转变细胞生长周期的各个阶段，导致有丝分裂的异常。Core能够与双链RNA依赖蛋白激酶PKR相互作用，而PKR参与细胞生长的许多过程，如凋亡。 PKR能够被IFN激活，并磷酸化真核翻译起始因子2A(eukaryotic initiation factor2A，eIF2A)来抑制细胞蛋白的合成，从而抑制细胞生长。Core诱导PKR的Thr446位磷酸化，这将改变PKR对各种底物的活性，包括阻止细胞凋亡。
细胞生长周期各个不同阶段的检查点(checkpoint)的破坏是肿瘤形成的一个重要方面。Core能通过加强P53与其DNA结合位点的亲和力或增强其转录激活的活性而并不增加P53的表达来增强P53的功能[32]。虽然在细胞核中找到少量的Core，但其主要分布在细胞质内，而P53则定位于细胞核内。因此，P53功能的加强并不能完全由以上机制来解释。
虽然研究证实了Core的以上功能，但具体机制仍然未明。事实上，信号通路的复杂性及肝细胞癌变过程的多阶段性显示了肝癌的发生是一个基因上调与下调的序贯组合。这些基因受到影响并不意味着它们都参与了癌变的发生。但要强调的是，Core确实能够改变细胞信号传导途径。
4.2.2 HCV NS5A 非结构基因NS5A能够通过PKR通路来激活NFkappaB因子导致炎症，还能够直接抑制PKR通路。NS5A中的重要序列ISDR能够与PKR结合，阻止其形成二聚物，导致其功能的丧失，并阻止eIF2的磷酸化。然而有研究证实，在表达NS5A的细胞系中，NS5A对PKR似乎并没有明显的影响。由于PKR遍布于细胞质内，而HCV的其它蛋白的共同表达使得NS5A定位于细胞器质膜表面，从而减少N5SA与PKR结合的可能性。另外，NS5A还能与P53的结合导致p21的下调并促使细胞生长。
现已知道在肿瘤发生中，作为环境因素的病毒、化学致癌物和射线，它们作用于机体内的靶分子都是DNA，在研究肿瘤病毒如何使宿主细胞转化和研究肿瘤DNA能否使培养的经两条实验途径中，殊途同归，发现了癌基因，早在本世纪初，Rockefeller研究所的Rous医生将鸡肉瘤组织匀浆后的无细胞滤液皮下注射于正常鸡，发现可以引起肿瘤，可惜当时对病毒还缺乏认识，直到五十年代才重新发现原来致瘤的因素是病毒，并以Rous医生的名字命名为罗氏肉瘤病毒（Rous Sarcoma Virus ,RSV）。1975年，Bishop从RSV中分离到第一个病毒癌基因src，该基因编码分子量为60kDa的磷蛋白质，以pp60src表示。1976年Stehelin以实验证明正常鸡成纤维细胞基因组中存在有与病毒癌基因src的同源序列。此后陆续发现许多禽类和鼠类病毒部基因也有类似情况，即宿主细胞基因组中含有病毒癌基因的同源序列，称之为细胞癌基因（c-oncogene,c-onc）。
那么，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。
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。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22-1 c-src和v-src结构的比较
图22-2 逆转录病毒正常复制周期主要步骤
不难看出，v-onc原本不是病毒的基因，而是动物细胞正常基因的一个复本。当病毒在宿主细胞内复制时，由于DNA重组而将宿主细胞基因中带有v-onc的序列重组到病毒的基因组内。所以说c-onc是v-onc原型，又称为原癌基因（proto-oncogene）。
病毒癌基因对病毒本身无关紧要，却可使宿主细胞转化，引起肿瘤，而细胞癌基因对细胞的生长、分化和功能活动却是至关紧要的。正常的细胞癌基因并不致癌，只是当它们异常表达或其表达产物异常时才会导致细胞的恶性转化，迄今发现的细胞癌基因都是一些有十分重要的功能“看家基因”，而且是高度保守的，例如人与小鼠的K-ras基因产物K-Ras的氨基酸序列相差仅为1%，人与大鼠的H-ras基因产物H-Ras的氨基酸序列完全相同。
逆转录病毒属于RNA肿瘤病毒，在DNA肿瘤病毒的基因组也存在着能使宿主细胞转化的基因，例如腺病毒的E1A、E1B基因，多瘤病毒的大T、中T基因。人乳头瘤病毒的E6、E7基因，以及DV40中的大T基因。它们为病毒复制所必需，同时又有使宿主细胞转化的作用，故沿用原名，不另以癌基因命名。
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22-1 细胞癌基因按其产物定位和功能分类
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
非受体型酪氨酸激酶
ras p21ras
src pp60src
胞浆可溶性蛋白 非受体型酪氨酸激酶
丝氨酸/苏氨酸激酶
信号转导连接蛋白
ab1
raf
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
从上表可以看出，所有细胞癌基因均在信号转导中扮演着重要角色。正因为如此，它们的异常或“变质”--表达失控或表达产物异常--对细胞的危害就很大，既然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。
已知从自然发生的人肿瘤组织提取的DNA可以转化HIH/3T3细胞，尽管只有10%的人的肿瘤DNA具有转化此种细胞的能力，但癌基因已在所有主要类型人肿瘤中检出，最先是从T24/EJ膀胱癌细胞系检查到的，属于ras家族成员，以后又用核酸探针检测出正常人的细胞基因组中有ras同源序列存在，与T24细胞中的ras不同，无转化能力，二者差别仅仅在于一个点突变（第12位氨基酸密码子的G突变为T）。
原癌基因与抑癌基因第一节 概述
病毒致癌作用，病毒癌基因Viral oncogene，V-onc).。
细咆癌基因(cellular oncogene ，c-onc)或原癌基因(protoncogene)
—正常细胞中与v-onc同源的基因，
抑癌基因(tumor suppressor gene)：是指由于其存在和表达而抑制细胞癌变的基因。
原癌基因与抑癌基因生物学性质差异：
1．功能：抑癌基因在细胞生长中起负调节作用，抑制增殖、促进分化成熟与衰老，或引导多余细胞进入程序性细胞死亡(PCD)，原癌基因的作用则相反．
2．遗传方式：原癌基因是显性的，激活后即参与促进细胞增殖和癌变过程，而抑癌基因为隐性，只有发生纯合失活时才失去抑癌功能．
3．突变的细胞类型：抑癌基因突变不仅可发生在体细胞中，也可发生在生殖系(germ 1ine)细胞中，并通过其遗传突变，而原癌基因只在体细胞中产生突变。
第二节 原癌基因
原癌基因是细胞的正常基因，其表达产物对细胞的生理功能极其重要，只有当原癌基因发生结构改变或过度表达时，才有可能导致细胞癌变。
一、原癌基因表达的特点：
l、正常细胞中原癌基因的表达水平一般较低，而且是受生长调节的，其表达主要有三个特点：①具有分化阶段特异性；②细胞类型特异性； ③细胞周期特异性。
2、肿瘤细胞中原癌基因的表达有2个比较普遍和突出的特点：
①一些原癌基因具有高水平的表达成过度表达•
②原癌基因的表达程度和次序发生紊乱，不再具有细胞周期特异性。
3、细胞分化与原癌基因表达．
在分化过程中，与分化有关的原癌基因表达增加，而与细胞增殖有关的原癌基因表达受抑制。
二，原癌基因的结构改变与其表达激活
(一)点突变
C--ras：12、13、61位密码子点突变，存在于多种肿瘤．
C-ras编码蛋白(21kD,P21)：RAS，是一种GTP结合蛋白，具GTP酶活性，是重要的信号转导分子．
(二)染色体易位
染色体易位(translocation)：是染色体的一部分因断裂脱离，并与其它染色体联结的重排过程。
因染色体易位造成的原癌基因激活：
1、 因易位使原癌基因与另一基因形成融合基因，产生一个具有致癌活性的融合蛋白，
如t(9：22)使c-abl与bcr融合，产生一个致癌的P210蛋白
2、因易位面使原癌基因表达失控，如t(8：14)易位使c-myc表达失控．
(三)基因扩增
基因扩增(gene amplification)即基因拷贝数增加．
如HL-60和其它白血病细胞，C-myc扩增8-22倍．其它：c-erb B，c-net．
(四)LTR插入
LTR是逆转录病毒基因组两端的长末端重复(long terminal repeat)，其中含有强启动子序列。
三、原癌基因产物的功能
大多数原癌基因编码的蛋白质都是复杂的细胞信号转导网络中的成份，在信号转导途径中有着重要的作用．
原癌基因产物可作为：
1、生长因子，如sis(PDGF-β)，fgf家族(int-2，csf-1等)
2、生长因子受体(质膜)：具酪氨酸蛋白激酶活性，如neu，ht，met，erbB，trk，fms，ros-1等。
3、非受体酪氨酸蛋白激酶(质膜／胞质)
如src家族：src，syn，fyn，abl，lck，ros，yes，fes，ret等．
4、丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶(胞质)：如raf，raf-1，mos，pim-1，
5、G蛋白(质膜内侧)，具GTP结合作用和GTP酶活性，如ras家族中的 H-ras，K-ras，N-ras，以及mel和ral等．，
6．核内DNA结合蛋白(转录因子)
如myc家族，fos家族，Jun家族，ets家族，rel，erb A(类固醇激素受体)
第三节 抑癌基因
一、抑癌基因失活与杂合性丢失
抑癌基因为隐性癌基因，只有发生纯合失活时才对肿瘤形成起作用，通常的表现为抑癌基因的一个等位基因丢失，面另一个存留的等位基因发生突变(点突变、微缺失，重排等)，等位基因丢失常伴有抑癌基因相邻区域的杂合性丢失(Loss of heterozygosity，LOH)，
LOS指肿瘤中特定染色体上某种DNA多态性标志(如RFLP，VNTR、STR或SSCP等)的等位基因片段在同一患者中由正常组织基因组中的两种变为一种，即等位基因型由杂合子变为纯合子。
LOH是肿瘤细胞中部分染色体区域缺失的表现。
二、抑癌基因产物的功能
抑癌基因p53
人P53基因定位：17P13，11个外显子编码393个氨基酸。
p53基因突变：存在于一半以上的人肿瘤中，多为点突变，主要发生于外显子5-8,如肝癌中的249号密码子第3碱基G→T ,与黄曲霉素B1有关。
P53蛋白结构和功能：
P53蛋白为核内转录因子，包括①核心区的DNA结合域；②N端转录激活域；③C端介导寡聚体化的结构域。
1、 P53的中央域识别和结合一个10bp的启动子序列，可激活转录（通过N-端的反式激活域）。P53突变大多发生于中央DNA结合域。
2、 P53也可结合DNA损伤时产生的单链区域。
3、 P53是四聚体，寡聚化需要C-端域
4、P53激活cki p21, 后者抑制细胞周期于G1期.
5、 p53 激活与负责辐身损伤的修复蛋白GADD45，维持基因组稳定性。
6、P53诱导凋亡的机制尚不清楚。
7、正常情况下p53以低水平存在，半衰期短。DNA损伤稳定P53并增加其转录活性
8、Mdm2使p53不稳定，易被降解，并能直接抑制其反式激活活性（Mdm2是癌基因)
、人线粒体基因组为16，569bp的双链闭环分子，一条链为重链(H链)，一条链为轻链(L链)，两条链均有编码功能，每个mtDNA分于编码13种蛋白质和24种结构RNA(22rRNA，2tRNA)．
2、线粒体DNA为母系遗传．
3、结构基因不含内含子，部分区域有基因重叠，因此病理性mtDNA突变更易发生．
4、mtDNA突变频率更高．
5、线粒体DNA突变的表型表达与核DNA不同。
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