抑癌基因研究进展

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1、抑癌基因研究进展（生化分子专业段培鲁D201002026）摘要： 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。抑癌基因的丢失或失活可能导致肿瘤发生。本文结合近期有关抑癌基因的报道， 综述了有关抑癌基因如 Rb基因、p53基因、NPRL温因、PTENJ1H、DAPK因 等的结构、作用机制及相关癌症。关键字：抑癌基因 Rb基因p53基因PTEN基因恶性肿瘤或癌症是严重威胁人类健康的大敌， 其死亡率仅次于心血管疾病而 名列第二。随着分子生物学的发展，癌症发生分子机制的研究取得了重大突破。 研究表明： 癌基因的形成或导入会导致机体肿瘤形成， 但这绝不是充要条件， 其 实在很多情况下，

2、癌基因的存在并不能使完整的动物机体致癌。 将癌细胞与正常 细胞融合， 发现融合细胞都是正常生长的。 在极少数情况下， 极个别的融合细胞 会转化成癌细胞。 仔细分析这种癌细胞发现， 它们都伴随着染色体的缺失。 在人 的癌细胞中， 缺失的区域总是发生在第11 号或第 13号染色体内， 后来证明这两条染色体上均有抗癌基因， 它们实质上是生长阻遏基因（ Anti-oncogenes ） 即抑癌基因。本文将综合介绍部分抑癌基因如Rb基因、p53基因、NPRL雅因、PTEN基因、DAPkfi因等的结构、作用机制及相关癌症。1. Rb 基因（ Retinoblastoma gene ）Rb基因（Rbgene

3、）是最早发现的月中瘤抑制基因，在许多不同的癌月中里处于 突变状态，最早发现于儿童的视网膜母细胞瘤（ retinoblastoma ） ，因此称为 Rb 基因。当Rb基因一旦丧失功能或先天性缺乏，视网膜母细胞则出现异常增殖， 形成视网膜母细胞瘤1 。Rb基因失活还见于多种月中瘤，具有一定的广泛性。Rb基因比较大，RB抑癌基因定位于人第13号染色体的q14 区域，为视网膜母细胞瘤易感基因，是世界上第一个被克隆和完成全序列测定的抑癌基因。RB基因转录产物约4.7kb,表 达产物为928个氨基酸组成的蛋白质，分子量约105kDa,称为P105-Rb Rb蛋白分布于核内，是一类 DNA结合蛋白。Rb蛋白

4、的磷酸化/去磷酸化是其调节细 胞生长分化的主要形式，在细胞周期的GO G1期，它表现为去磷酸化，在 G2、S、 M 期则处于磷酸化状态。非磷酸化形式称活性型，能促进细胞分化，抑制细 胞增殖。Rb基因对月中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G。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2 。2. p53 抑癌基因p10

5、5RB 发现后，人们又去寻找能与肿瘤病毒癌蛋白结合的其它蛋白质，结果找到了 p53蛋白。p53是迄今发现的最重要的月中瘤抑制因子（以其分子量冠名）， 所有人类癌症中有一半以上或者缺失了 p53 蛋白或者在编码基因中存在突变， 而剩余的另一半中绝大多数也因为 p53 蛋白的抑制因子、 激活因子、 下游靶蛋白发生了故障所致3 。p53是一种核内磷酸化蛋白，最初是在SV40转化的细胞中发现的，能与 T-抗原特异性结合。许多转化的细胞或者肿瘤细胞系中均伴随着p53 蛋白的激增，而且在早期的实验中发现， 导入克隆的 p53 编码基因能使细胞获得永生性， 因而被归为癌基因。 但后来发现， 所有转化细胞所表

6、达的 p53 均为其突变形式， 突变了的 p53 以量上的压倒优势在与细胞内正常p53 的竞争中获胜，其机制是p53的突变亚基与正常亚基形成异常构象的异源四聚体， 进而阻止正常亚基发挥作用 4。p53 基因定位于人的第 17 号染色体上。两个p53 等位基因缺失或者一个等位基因内部发生点突变， 均会导致突变优势效应， 而且这两种情况均分别存在于人类的癌细中。 在多种不同的癌细胞中存在p53 突变或缺失的现象表明， 它对细胞增殖的控制作用并非组织特异性的。止匕外，p53突变的细胞还具有DNAT增倾 向的增加，这说明 p53 与基因组的稳定性关系密切。所有正常的细胞均含有较低水平的 p53表达，但

7、辐射或其它能导致DNA0伤 的因素都能大幅度提高细胞内 p53 的量。 p53 的激活又可触发生长抑制和细胞凋亡两大事件的发生，发生哪种事件则取决于细胞循环的不同阶段。在G1期，p53触发抑制细胞循环继续推进的关卡，其生理功效是在DNA窗复完成之前阻止细胞 进入 S 期；但当细胞已经处于分裂期， p53 触发细胞程序性死亡。p53 在激活其靶基因转录时，需要辅助激活因子 p300/CBP 的帮助才能发挥功能，p300 / CBP能特异性地与p53N端的转录激活功能域结合；另一方面，细 胞内的原癌蛋白Mdm雄抑制p53的活性，而p53又能诱导Mdm理因的转录，因 此p53与Mdm2勺相互作用构成

8、了一个反馈系统，使得两者的活性均受到一定程 度的限制。p19ARF能与Mdm2吉合，从而阻断Mdm2寸p53的灭活效应，有利于 p53 的功能表现。 总之， 凡是能激活p53 的蛋白质均为肿瘤抑制因子 （如p19ARF） ；相反，任何能灭活p53的蛋白质（如Mdm2均为癌蛋白5。3. NPRL2 抑癌基因抑癌基因 NPRL2（nitrogen permease regulator-like 2） 也称肿瘤抑制候选基因 4（ tumor suppressor candidate 4,TUSC4） ，定位于人染色体3p21.3 区域上的一个120X 103bp长的最小缺失区内，全长 3. 3Xl0

9、3bp,有11个外显子和 10个内含子。其编码的蛋白由380个氨基酸组成，相对分子质量为43. 7X103, 蛋白质包括1 个可能的两分裂的核定位信号区（第 6279个氨基酸） 、 1 个颗粒体蛋白结合区（第8698个氨基酸）和 1 个氮通透酶调节子2区（第 3380个氨基酸）6。NPRL2r泛存在于人体各种组织中，在生物物种之间具有高度保守性。研究 表明，NPRL2因具有参与DNA昔配修饰、调控细胞周期信号转导以及诱导细胞 凋亡的生物学功能，NPRL2因的失活与多种恶性月中瘤的发生和发展有关，其作 用机制可能与NPRL20动子区纯合子缺失和微卫星不稳定性有关。NPRL2W癌基 因缺失在肺癌的

10、发病机制中发挥了重要的作用， 并提示可能存在许多潜在的抑癌 基因位点 7,8 。随着人们对NPRL2s因研究的深入，其在月中瘤发生、发展过程中的作用将得 到更全面、更透彻的阐明 , 并能在分子水平为肿瘤的基因治疗提供新的思路。PTENa 1997年发现的抑癌基因8,即在第10号染色体有缺失的、与细胞 骨架蛋白tensin同源的磷酸酯酶基因(PTEN)。该基因定位于人类染色体10q 22. 3,全长210 kb,有9个外显子和8个内含子，mRNAfe 5. 5 kb, cDNA 含有一个 1209 bp 的开放阅读框架, 编码含 403 个氨基酸的蛋白质。PTENf PIP3及PIP2的脱磷酸作

11、用有关，它是PI-3k通道的重要负性调节剂 脂质 PIP3 位于细胞膜上, 作为细胞内信号转导的第二信使, 在调节细胞生长、分化、凋亡等转换途径中起重要作用。PTENM以通过其脂质磷酸酶的作用使 PIP3 降解以及抑制了 PI-3K 的磷酸化作用和阻断其下游激酶的活性 , 从而发挥其对细 胞生长的负性调控作用 9 。PTENT调Akt/PKB途径而促进细胞凋亡，PTENB勺缺失或活性下调导致较高 的PIP3水平，而PIP3能导致Akt的激活。磷酸化的PTENfg使PIP3水平增加，PIP3 能激活 Akt, 激活后的 Akt 抑制白血病细胞的调亡10 。PTENM有磷酸酶活性及抑癌活性。PTE

12、NB突变缺失是包括泌尿系月中瘤等各 种月中瘤发生发展的基础。研究显示，由于PTENB勺突变、缺失而丧失抑癌作用而致 肾癌、膀胱癌、前列腺癌的发生，揭示了 PTENM有抑制泌尿系月中瘤发生的作用。 但是，PTENM癌作用及丢失、突变的一些具体过程还不是很清楚，有待进一步的 明确。5. DAPK 抑癌基因凋亡相关蛋白激酶(death-associated proteinkinase,DAPK) 基因是 Deiss及其同事 1995年首次发现18 ，定位于人类染色体 9q34.1 ，分子量160 kDa。它是一种钙离子/钙调蛋白调节的丝氨酸/ 苏氨酸蛋白激酶， 具有调节细胞的生存和凋亡及抑制月中瘤的

13、作用。DAPK勺结构包括一个核心的激酶区、钙离子/钙调蛋 白结合区、锚蛋白重复序列区、 P- 环、细胞骨架结合区、死亡区和富含丝氨酸的尾部七个部分。核心激酶区位于钙离子/钙调蛋白结合区与N-端之间，由11个 丝/苏氨酸结构组成，还含有一个保守的赖氨酸残基，该残基与ATP的结合有关， 若发生突变(K42WME K42A法引起凋亡彳用的消失11。死亡区位于C端，与DAPK 的功能相关，参与由a月中瘤坏死因子 (tumor necrosis factor a ,TNF-a )、Fas L 所诱导的细胞凋亡。删除该区域，则 DAP顺导细胞凋亡的能力下降。死亡区后 是富含丝氨酸的尾部，长度为17个氨基酸

14、残基，可抑制DAPK导凋亡的作用。由于DAP原有促细胞凋亡、抑制细胞粘附、抑制细胞迁移等作用，因而在 月中瘤的发生、发展及转移中发挥重要作用。DAPK基因启动子甲基化是月中瘤发生 的早期事件DAPKS因启动子区CpG岛的甲基化，会导致DAP唯达的沉默，使一 些凋亡信号不能通过DAPK导细胞凋亡，而使细胞有发展成肿瘤的可能性，这 被认为是肿瘤发生的早期事件。 研究发现， 在非小细胞性肺癌、 肝细胞癌的血清 中可检测到DAPKS因启动子呈甲基化，而在正常对照组和良性疾病的血清中未 检测到基因启动子甲基化。在子宫颈癌，DAPK基因启动子的甲基化明显高于 正常对照组。另有研究报道，DAPK基因启动子的

15、甲基化程度在结直肠粘膜中随 着年龄的增加而升高 13 ， 而基因启动子的甲基化是肿瘤形成的一个早期事件。 因 此，认为基因启动子的甲基化可能是老年人易得肿瘤的一个重要的分子机制。6. KAI-1 抑癌基因KAI-1是我国学者董金堂在美国的博士后工作，取名来自于KangAi （抗癌）。这个基因定位于人染色体的 11p13 区域， 2.4kb 长，只有一个开放阅读框架，编码267个氨基酸的蛋白质，具有4个跨膜结构域及1个细胞外N-糖基化结构域14。 该基因只抑制前列腺癌细胞的转移， 但不影响肿瘤的发生， 是迄今为止发现的唯 一具有抑制转移的肿瘤转移抑制基因，其抑制原理不详。7. BRCA 肿瘤抑制

16、基因BRCA1月中瘤抑制基因是美国犹太大学医学院的Mark H.Skolnick在人第17号染色体上分离到的。之后，有三个研究小组鉴定了 22种不同的BRCA饮变体， 这些突变体的任何一种都会使人一生中有85%的可能性患乳腺癌。进一步的研究表明，BRCA能有效地抑制乳腺癌和卵巢癌，但不影响结肠癌和肺癌，其作用机 理是BRCA促进乳腺细胞和神经细胞的分化与发育。同年， Skolnick在第13号 染色体上又发现了一个与乳腺癌有关的基因，命名为BRCA2它的缺失会导致男子患乳腺癌，但BRCA并会。8. MTS1 抑癌基因MTS1（Multiple Tumour Suppressor 1）多肿瘤抑制基因，编码周期素依赖 性激酶-4抑制因子，简称p16i