- 相關(guān)推薦
多腫瘤抑制基因p16與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系
【關(guān)鍵詞】 多腫瘤癌癥是人類面臨的最大難題，隨著分子生物學(xué)和基因工程的進(jìn)展，使我們認(rèn)識到腫瘤發(fā)生的關(guān)鍵是正常細(xì)胞內(nèi)基因組發(fā)生了改變，基因改變是導(dǎo)致腫瘤的根本原因［1］。近期的研究結(jié)果顯示從腫瘤的誘發(fā)到進(jìn)展是一個多階段、多因素的復(fù)雜過程，這個復(fù)雜過程包括腫瘤基因的激活和腫瘤抑制基因的失活，腫瘤基因和腫瘤抑制基因分別以正性和負(fù)性調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長，并參與腫瘤的形成［2］。到目前為止，人類已發(fā)現(xiàn)100多個癌基因和10多種抑癌基因。80年代中期抑癌基因被發(fā)現(xiàn)以來，其重要作用得到廣泛認(rèn)可，抑癌基因(tumor supress gene)是正常細(xì)胞在調(diào)控細(xì)胞增殖、分化等方面起重要作用的基因，它在保持基因組結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、促進(jìn)細(xì)胞生長、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡等方面均有重要意義，它的缺失或失活可引起細(xì)胞內(nèi)癌基因(oncogene)的活化，造成細(xì)胞的過度增生、分化，導(dǎo)致惡性腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。癌基因和抑癌基因共同參與調(diào)節(jié)細(xì)胞周期活動的分子過程已為現(xiàn)今癌癥研究的重要課題之一。研究腫瘤發(fā)病的分子生物學(xué)機(jī)制，了解各種腫瘤細(xì)胞增殖周期中調(diào)控因子的狀況，對于進(jìn)行基因診斷、基因治療無疑具有重大意義。
1 p16(MTS1)基因的發(fā)現(xiàn)和基本結(jié)構(gòu)
1992年美國Skolnick等在黑色素瘤患者中發(fā)現(xiàn)有與細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(CDK)相結(jié)合的蛋白，但這種蛋白的基因未被克隆出，隨后對100個黑色素瘤細(xì)胞系采用染色體步移法和序列標(biāo)記位點(diǎn)圖進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)1/2的腫瘤細(xì)胞在染色體9p21區(qū)發(fā)生頻繁的基因突變，推測該區(qū)域含有黑色素瘤的易感基因［2］，此后在許多人類腫瘤集及體外細(xì)胞系中均發(fā)現(xiàn)9p21區(qū)的缺失和突變。1993年，美國長島冷泉實(shí)驗(yàn)室研究的細(xì)胞先驅(qū)Serano等利用酵母雙雜和蛋白相關(guān)性篩選法(yeast two-hybrid protein interaction screen)發(fā)現(xiàn)并分離了特異性的細(xì)胞周期素依賴性激酶4(CDK4)抑制蛋白(CDK4I)-p16蛋白，證明p16與CDK4結(jié)合后cyclinD/CDK4復(fù)合物的催化作用明顯降低，并克隆了p16的cDNA。1994年美國鹽湖城Kamb等［3］和圣地亞哥的Nobori［4］分別報道發(fā)現(xiàn)一個新的抑癌基因：p16，兩個研究小組發(fā)表了一項重要的研究成果發(fā)現(xiàn)一個新的抑癌基因：p16蛋白，證明p16與CDK4結(jié)合后cyclinD/CDK4復(fù)合物的催化作用明顯降低，并克隆了P16的cDNA。Kamb［3］在對黑色素瘤染色體9p21易感區(qū)應(yīng)用物理圖(physical map)和序列標(biāo)記位點(diǎn)圖(sequence tagged stites,STSs)分析了100個黑色素瘤細(xì)胞系的純合缺失，發(fā)現(xiàn)在兩個區(qū)域與Serrano報道的p16序列相近，命名為多發(fā)性腫瘤抑制因子1(multiple tumor suppress 1,MTS1)和MTS2，其中MTS1和p16完全吻合，而MTS2與p16序列有93%相同，現(xiàn)命名為p15(kamb A.S
cience,94,264,436-440)。p16基因位于人類的9號染色體短臂(9p21)上，由3個外顯子和2個內(nèi)含子組成，外顯子1包括E1α和E1β，E1α，126bp；E1β，180bp；外顯子2 307bp；外顯子3 11bp。全長8.5kb，氨基酸序列分析表明成熟的p16分子量為15.84kD的單鏈多肽，含有一個由148個氨基酸組成的開放閱讀框架，具有一個有4個ankyrin序列組成(回鉤狀重疊的空間構(gòu)型的蛋白結(jié)構(gòu))，這一構(gòu)型為維持其活性所必需，參與蛋白與蛋白之間的作用［4］。
2 作用機(jī)制
細(xì)胞增殖分裂是細(xì)胞最基本的生理活動，越來越多的研究證明，細(xì)胞分裂周期的精確性及定時性是正常細(xì)胞生長和分化所必需的，細(xì)胞作為機(jī)體的最小單位，其生長過程總是處于一種增殖的動態(tài)平衡之中，這才能保證機(jī)體正常的生長、發(fā)育。這就意味著細(xì)胞內(nèi)必然存在著促進(jìn)和抑制增殖兩種體系［5］，包含于這一過程中的蛋白質(zhì)及基因的改變與腫瘤發(fā)生及其惡性表形密切相關(guān)。典型的一個細(xì)胞周期包括有嚴(yán)格順序的4個期即G1SG2M，它是由MPF(maturation promoting factor,MPF)所推動。并受到信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和反饋環(huán)路的精密調(diào)控。MPF含兩種蛋白質(zhì)組分，其一為cdc2蛋白(cell division cycle 2 protein)，另一為細(xì)胞周期蛋白(cyclin)，在整個細(xì)胞周期中cdc2蛋白的濃度是穩(wěn)定的，它的活動受到細(xì)胞周期蛋白的調(diào)節(jié)，細(xì)胞是否進(jìn)入分裂周期以及分裂周期是否成功完成取決于其能否順利通過若干關(guān)卡(check points)，其中最重要的是G1/S轉(zhuǎn)換和G2/M轉(zhuǎn)換。前者又稱為“啟動點(diǎn)(start)”或“限制點(diǎn)(restriction point)”，位于G1期末，DNA合成的起始，后者位于M期的初始。現(xiàn)已證明，激活的CDK在這兩個轉(zhuǎn)換過程中起關(guān)鍵作用［6］。在高等的真核細(xì)胞，細(xì)胞周期蛋白分為A、B、C、D、E五種，它們分別在細(xì)胞周期的不同時期積累，激活相關(guān)細(xì)胞周期蛋白激酶(CDK)，使之具有蛋白激酶活性。G1期細(xì)胞周期蛋白是指在G1或G1/S交界處發(fā)揮作用啟動細(xì)胞周期并促進(jìn)DNA合成的周期蛋白，有C、D、E等多種，其中cyclinD1能激活CDK4、6調(diào)節(jié)G1/S轉(zhuǎn)換，促進(jìn)細(xì)胞分裂周期由G1期進(jìn)入到S期，進(jìn)行DNA合成［7］，cyclinD實(shí)際上可以視為一種癌基因，其過度表達(dá)會導(dǎo)致細(xì)胞增殖失控。最重要的研究發(fā)現(xiàn)是CDK抑制因子與腫瘤生長密切相關(guān)，對于CDK抑制因子p21的研究首先證明了這一點(diǎn)，p21是作為含有PCNA(proliferating cell nuclear antigen)在內(nèi)的CyclinD-CDK四聚體復(fù)合物中的一員在正常人纖維母細(xì)胞中首先被發(fā)現(xiàn)的［7］。對p16的研究進(jìn)一步闡明了CDK抑制因子在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用。這就構(gòu)成了cyclins(細(xì)胞周期素)-CDKs(細(xì)胞周期素依賴性蛋白激酶，cyclins dependent kinases)-CKIs(細(xì)胞周期素依賴性蛋白激酶的抑制蛋白，cyclins dependent kinases inhibitors)這一以CDKs為中心的細(xì)胞周期網(wǎng)絡(luò)調(diào)控系統(tǒng)。p16通過與cyclinD競爭結(jié)合CDK4、CDK6抑制cyclinD/CDK4的活性，參與并調(diào)節(jié)細(xì)胞從G0期進(jìn)入G1期，去除p16的抑制作用，將使細(xì)胞異常增殖，過度周期蛋白激活和/或抑制蛋白的失活，都會導(dǎo)致CDKs的過度作用，導(dǎo)致細(xì)胞非正常增生。野生型抑癌基因Rb的蛋白產(chǎn)物PRb的活性是通過磷酸化作用獲得的，CDK4、CDK6作為PRb的激酶與此密切相關(guān)，Liu等［8］提出PRb發(fā)生磷酸化后，導(dǎo)致與PRb結(jié)合的TF(Transcription Factor)的釋放，如E2F，E2F是通過激活與細(xì)胞增殖有關(guān)的基因，如DNA合成酶-α，從而調(diào)控細(xì)胞周期由G1期到S期，E2F與未磷酸化的PRb結(jié)合時沒有轉(zhuǎn)錄活性，但與磷酸化的PRb分離后將激活p16基因轉(zhuǎn)錄，隨著p16 mRNA水平的增多，和CDK4、CDK6結(jié)合的p16也增多，致使cyclinD/CDK4、
【多腫瘤抑制基因p16與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系】相關(guān)文章：
Hox基因與腫瘤發(fā)生發(fā)展的研究進(jìn)展03-08
SiRNA穩(wěn)定抑制肝癌細(xì)胞hTERT基因的表達(dá)03-19
中醫(yī)藥抑制腫瘤血管生成抗腫瘤轉(zhuǎn)移的可行性探討03-19
關(guān)于3TSR抑制腫瘤血管生成的研究進(jìn)展03-18
反義CD151基因抑制血管損傷后內(nèi)膜增生的實(shí)驗(yàn)研究03-08
關(guān)于意缺陷多動障礙亞型反應(yīng)抑制能力研究03-20
基于“和諧與發(fā)展”的師生關(guān)系-以“師生關(guān)系的思考”論析高中03-26