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暨南大学生物化学讲义-第二十一章 癌基因、抑癌基因与生长因子(3)

暨南大学 /2011-11-25

传至核内,促进细胞生长。这些传递体系成员多数是原癌基因的产物,或者通过这些基因产物的作用影响第二信使「cAMP、甘油二酯(DG)、Ca2+等」。作为胞内信息传递体的癌基因产物包括:非受体酪氨酸激酶(c-src,c-abl等)、丝氨酸/苏氨酸激酶(c-ras,c-mas),ras蛋白(H-ras,K-ras和N-ras等)及磷脂酶(crk产物).

   (四)核内转录因子

    已知某些癌基因表达蛋白(如myc,fos等)定位于细胞核内,它们能与靶基因的调控元件结合直接调节转录活性起转录因子作用(图21—3)。这些蛋白通常在细胞受到生长因子刺激时迅速表达,促进细胞的生长与分裂过程。目前普遍认为,,c-fos是一种即刻早期反应(立早)基因(immediate-early gene,IEG)。在生长因子、佛波酯、神经递质等作用下,c-fos能即刻、短暂表达,作为传递信息的第三信使。

 

第二节  抑癌基因

    抑癌基因是一类抑制细胞过度生长、增殖从而遏制肿瘤形成的基因。对于正常细胞,调控生长的基因(如原癌基因等)和调控抑制生长的基因(如抑癌基因等)的协调表达是调节控制细胞生长的重要分子机制之一。这两类基因相互制约,维持正负调节信号的相对稳定。当细胞生长到一定程度时,会自动产生反馈抑制,这时抑制性基因高表达,调控生长的基因则不表达或低表达。前已述及,癌基因激活与过量表达与肿瘤的形成有关。同时,抑癌基因的丢失或失活也可能导致肿瘤发生。

一、抑癌基因的基本概念

    抑癌基因的发现是从细胞杂交实验开始的,当一个肿瘤细胞和一‘个正常细胞融合为一个杂交细胞,往往不具有肿瘤的表型,甚至由两种不同肿瘤细胞形成的杂交细胞也非肿瘤型的,只有当这些正常亲代细胞失去了某些基因后,才会形成肿瘤的子代细胞。由此人们推测,在正常细胞中可能存在一种肿瘤抑制基因,阻止杂交细胞发生肿瘤,当这种基因缺失或变异时,抑瘤功能丧失,导致肿瘤生成。而在两种不同肿瘤细胞杂交融合后,由于它们缺失的抑癌基因不同,在形成的杂交体中,各自不齐全的抑癌基因发生交叉互补,所以也不会形成肿瘤。

                            二、常见的抑癌基因

    目前定论的抑癌基因有10余种(表21—2),必须指出,最初在某种肿瘤中发现的抑癌基因,并不意味其与别的肿瘤无关,恰恰相反,在多种组织来源的肿瘤细胞中往往可检测出同一抑癌基因的突变、缺失、重排、表达异常等,这正说明抑癌基因的变异构成某些共同的致癌途径。

                            三、抑癌基因的作用机制

    由于抑癌基因的分离鉴定研究晚于原癌基因,目前仅对P53和Rb两种抑癌基因的作用机制了解比较充分。

    (一)视网膜母细胞瘤基因(Rb基因)

    Rb基因是最早发现的肿瘤抑制基因,最初发现于儿童的视网膜母细胞瘤(retinoblastoma),因此称为Rb基因。在正常情况下,视网膜细胞含活性Rb基因,控制着成视网膜细胞的生长发育以及视觉细胞的分化,当Rb基因一旦丧失功能或先天性缺失,视网

膜细胞则出现异常增殖,形成视网膜细胞瘤。Pub基因失活还见于骨肉瘤、小细胞肺癌、乳腺癌等许多肿瘤,说明Rb基因的抑癌作用具有一定的广泛性。

    Rb基因比较大,位于人13号染色体q14,含有27个外显子,转录4.7kb的mRNA,编码蛋白质为P105,定位于核内,有磷酸化和非磷酸化两种形式,非磷酸化形式称活性型,能促进细胞分化,抑制细胞增殖。实验表明,将Rb基因导人成视网膜细胞瘤或成骨肉瘤细胞,结果发现这些恶性细胞的生长受到抑制。有意义的是,Rb蛋白的磷酸化程度与细胞周期密切相关。例如,处于静止状态的淋巴细胞仅表达非磷酸化的Rb蛋白,在促有丝分裂剂诱导下,淋巴细胞进入S期,Rb蛋白磷酸化水平增高,而终末分化的单核细胞和粒细胞仅表达高水平的非磷酸化Rb蛋白,即使在生长因子诱导下,Rb蛋白也不发生磷酸化,细胞也不出现分裂。提示细胞生长停止,Rb蛋白处于低磷酸化水平,而处于分裂增殖的肿瘤细胞只含有磷酸化型的Rb蛋白。说明Rb蛋白的磷酸化修饰作用对细胞生长、分化起着重要的调节作用。

    Rb基因对肿瘤的抑制作用与转录因子(E-2F)有关。E-2F是—类激活转录作用的活性蛋白,在G0、G1期,低磷酸化型的Rb蛋白与E-2F结合成复合物,使E-2F处于非活化状态;在S期,Rb蛋白被磷酸化而与E-2F解离,结合状态的E-2F变成游离状态,细胞立即进入增殖阶段。当Rb基因发生缺失或突变,丧失结合、抑制E-2F的能力,于是细胞增殖活跃,导致肿瘤发生。

    (二)P53

    人类P53基因定位于17P13,全长16-20kb,含有11个外显子,转录2.8kb的mRNA,编码蛋白质为P53,是一种核内磷酸化蛋白。P53基因是迄今为止发现的与人类肿瘤相关性最高的基因。过去一直把它当成一种癌基因,直至1989年才知道起癌基因作用的是突变P53,后来证实野生型P53是一种抑癌基因。

    P53基因表达产物P53蛋白由393个氨基酸残基构成,在体内以四聚体形式存在,

半衰期为20—30分钟。按照氨基酸序列将P53蛋白分为三个区:

    (1)核心区,位于P53蛋白分子中心,由102-290位氨基酸残基组成,在进化上高度保守,在功能上十分重要,包含有结合DNA的特异性氨基酸序列。

    (2)酸性区,由N端1-80位氨基酸残基组成,易被蛋白酶水解,半寿期短与此有关。含有一些特殊的磷酸化位点。

    (3)碱性区,位于C端,由319-393位氨基酸残基组成。P53蛋白通过这飞片段可形成四聚体。C端可以单独具备转化活性,起癌基因作用,且有多个磷酸化位点,为多种蛋白激酶识别。

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