为什么说Rb蛋白是G1/S期转化的负调控因子?

发布网友发布时间：2022-10-19 11:12

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热心网友时间：2024-11-07 09:35

抑癌基因也称为抗癌基因.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,*生长的基因（如原癌基因等）和*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,*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.　抑癌基因也称为抗癌基因.早在1960s,有人将癌细胞与同种正常成纤维细胞融合,所获杂种细胞的后代只要保留某些正常亲本染色体时就可表现为正常表型,但是随着染色体的丢失又可重新出现恶变细胞.这一现象表明,正常染色体内可能存在某些抑制肿瘤发生的基因,它们的丢失、突变或失去功能,使激活的癌基因发挥作用而致癌. 　　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. 　　抑癌基因的产物是抑制细胞增殖,促进细胞分化,和抑制细胞迁移,因此起负*作用,通常认为抑癌基因的突变是隐性的. 　　目前定论的抑癌基因有10余种,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. 　　抑癌基因的产物主要包括：①转录调节因子,如Rb、p53；②负*转录因子,如WT；③周期蛋白依赖性激酶抑制因子（CKI）,如p15、p16、p21；④信号通路的抑制因子,如ras GTP酶活化蛋白（NF-1）,磷脂酶（PTEN）；⑥DNA修复因子,如BRCA1、BRCA2.⑥与发育和干细胞增殖相关的信号途径组分,如：APC、Axin等. 编辑本段抑癌基因失活的途径：　　①等位基因隐性作用,失活的抑癌基因之等位基因在细胞中起隐性作用,即一个拷贝失活,另一个拷贝仍以野生型存在,细胞呈正常表型.只有当另一个拷贝失活后才导致肿瘤发生,如Rb基因.②抑癌基因的显性负作用（dominant negative）：抑癌基因突变的拷贝在另一野生型拷贝存在并表达的情况下,仍可使细胞出现恶性表型和癌变,并使野生型拷贝功能失活.这种作用称为显性负作用或反显性作用.如近年来证实突变型p53和APC蛋白分别能与野生型蛋白结合而使其失活,进而转化细胞.③单倍体不足假说（Haplo-insufficiency）：某些抗癌基因的表达水平十分重要,如果一个拷贝失活,另一个拷贝就可能不足以维持正常的细胞功能,从而导致肿瘤发生.如DCC基因一个拷贝缺失就可能使细胞粘膜附功能明显降低,进而丧失细胞接触抑制,使细胞克隆扩展或呈恶性表型. 　　一些抑癌基因的功能　　抑癌基因功能相关肿瘤　　Rb 转录调节因子 RB、成骨肉瘤、胃癌、SCLC、乳癌、结肠癌　　p53 转录调节因子星状细胞瘤、胶质母细胞瘤、结肠癌、乳癌、成骨肉瘤、SCLC、胃癌、磷状细胞肺癌　　WT 负*转录因子 WT、横纹肌肉瘤、肺癌、膀胱癌、乳癌、肝母细胞瘤　　NF-1 GAP,ras GTP酶激活因子神经纤维瘤、嗜铬细胞瘤、雪旺氏细胞瘤、神经纤维瘤　　DCC基因亦称结直肠癌缺失基因（deletedincolorectalcarcinoma）,氨基酸顺序与神经细胞粘附分子（N-CAM）及其它相关的细胞表面糖蛋白十分相似.该基因失活,可导致细胞的生物学行为,如细胞粘附、接触性抑制及运动发生重要改变,使细胞朝恶性化方向演变,并容易发生转移,DCC基因在胃癌中的缺失率为40%~60%左右. 　　p21 CDK抑制因子前列腺癌　　p15 CDK4、CDK6抑制因子成胶质细胞瘤　　BRCA1 DNA修复因子,与RAD51作用乳腺癌、卵巢癌　　BRCA2 DNA修复因子,与RAD51作用乳腺癌、胰腺癌　　PTEN 磷酯酶成胶质细胞瘤　　APC WNT信号转导组分结肠腺瘤性息肉,结/直肠癌　　APC基因最初是在结肠腺瘤样息肉（adenomatouspolyposiscoli）病人中发现的,并以此命名.APC基因定位于染色体5q21-22,属于Wnt信号途径的负*因子,APC蛋白可与β-catenin连接,促进β-catenin降解,而β-catenin在细胞内积累后,可进入细胞核,与T细胞因子TCF结合,促进相关基因的表达. 编辑本段作用机理　　　　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,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,肝成视网膜母细胞瘤.Rb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*剂诱导下,淋巴细胞进人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*.提示细胞生长停止,Rb蛋白处于低磷酸化水平,而处于*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是一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,细胞立即进人增殖阶段.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l7P13,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蛋白通过这一片段可形成四聚体.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. 　　正常情况下,细胞中P53蛋白含量很低,因其半寿期短,所以很难检测出来,但在生长增殖的细胞中,可升高5－100倍以上. 　　野生到P53蛋白在维持细胞正常生长、抑制恶性增殖中起着重要作用,因而被冠以"基因卫士"称号.P53基因时刻监控着基因的完整性,一旦细胞DNA遭到损害,P53蛋白与基因的DNA相应部位结合,起特殊转录因子作用,活化P21基因转录,使细胞停滞于G1期；抑制解链酶活性；并与复制因子A（replicationfactorA）相互作用参与DNA的复制与修复；如果修复失败,p53蛋白即启动程序性死亡过程诱导细胞自杀,阻止有癌变倾向突变细胞的生成,从而防止细胞恶变. 　　当P53发生突变后,由于空间构象改变影响到转录活化功能及P53蛋白的磷酸化过程,这不单失去野生型P53抑制肿瘤增殖的作用,而且突变本身又使该基因具备癌基因功能.突变的P53蛋白与野生型P53蛋白相结合,形成的这种寡聚蛋白不能结合DNA,使得一些癌变基因转录失控导致肿瘤发生. 　　值得提出的,所谓"癌基因"、"抑癌基因"是在癌瘤研究过程中命名的.事实上,细胞的原癌基因和抑癌基因均是细胞的正常基因成分,具有重要的生理功能,除了癌瘤以外,它们在多种疾病过程中也发挥重要作用.