癌症的分子生物學基礎（二）

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昨天那篇是癌症的分子生物學基礎（一）

二、抑癌基因

在癌基因學說提出不久，1986年美國眼科醫生Dryla發現在正常情況下，視網膜中含有一對Rb基因，這一基因控制視網膜的發育，但如天生缺乏Rb基因或後天由於某種原因導致Rb失活，視網膜母細胞便會異常增殖，形成視網膜母細胞瘤。這一發現使人們開始認識到機體有些基因如Rb基因的表達有抑制腫瘤生長的作用。1987年春，美國華裔學者李文華從正常細胞中提取了Rb基因，並把它引入到體外培養的視網膜母細胞瘤細胞中，結果這些腫瘤細胞竟轉化成正常細胞，李的實驗證實了Rb基因確有抗癌作用，這一類基因後來被稱為抑癌基因（tumor suppressive gene，anti-oncogene）。　抑癌基因是一類抑制細胞過度生長、增殖從而遏制腫瘤形成的基因。對於正常細胞，調控生長的基因（如原癌基因）和調控抑制生長的基因（如抑癌基因）的協調表達是調節控制細胞生長的重要分子機制之一。這兩類基因相互制約，維持正負調節信號的相對穩定。當細胞生長到一定程度時，會自動產生反饋機制，這時抑制性基因高表達，調控生長的基因則低表達或不表達。癌基因激活的過量表達與腫瘤的形成有關，同時，抑癌基因的丟失或失活也可能導致腫瘤發生。癌症是原癌基因激活和抑癌基因失活雙重事件導致的。　細胞雜交實驗表明，當一個腫瘤細胞和一個正常細胞融合為一個雜交細胞時，往往不具有腫瘤的表型，因為在正常細胞中存在腫瘤抑制基因（抑癌基因）。甚至當兩種不同的腫瘤細胞形成的雜交細胞也非腫瘤型的，只有當這些正常的親代細胞丟失了某些基因（抑癌基因）後，才會形成腫瘤的子代細胞，因為兩種不同的腫瘤細胞缺失的抑癌基因是不同的。　目前定位的抑癌基因有10餘種（表3），必須指出，最初在某種腫瘤中發現的抑癌基因，並不意味著與別的腫瘤無關，恰恰相反，在多種組織來源的腫瘤細胞中往往可以檢測出同一抑癌基因的突變、缺失、重排、表達異常等，這正說明抑癌基因的變異構成某些共同的致癌途徑。

表3 常見的某些抑癌基因

　 Rb基因表達的蛋白質是p105，有磷酸化和非磷酸化兩種形式。非磷酸化的p105與轉錄因子E-2F結合，使E-2F處於非活化狀態，抑制或關閉DNA的轉錄，從而抑制細胞增殖和促進細胞分化。磷酸化的p105與E-2F分離，E-2F與DNA結合，促使基因轉錄，DNA複製，細胞生長並分裂。正常細胞通過p105的磷酸化與非磷酸化調節來控制細胞的增殖和分化。當Rb基因發生缺失和突變，喪失結合抑制轉錄因子E-2F的能力，於是細胞增殖活躍，導致腫瘤發生。　 p53基因是迄今為止發現的與人類腫瘤相關性最高的基因。過去一直把它當成是一種癌基因，直至1989年才知道起癌基因作用的是突變的p53，後來證實野生型p53是一種抑癌基因。　 野生型p53蛋白在維持細胞的正常生長、抑制惡性增殖中起著重要的作用，因而被冠以「基因衛士」、DNA「分子警察」等稱號。p53基因時刻監視著基因的完整性，一旦細胞DNA遭受損害，p53蛋白與DNA相應部位結合，起特殊轉錄因子作用，活化相關基因轉錄，使細胞停滯於G1期；抑制解鏈酶活性；並與複製因子A相互作用參與DNA的複製與修復；如果修復失敗，p53基因過量表達，即啟動程序性死亡過程（細胞凋亡）誘導細胞自殺，阻止有癌變傾向的突變細胞生成，從而防止細胞惡變。　當p53發生突變後，由於空間構象改變影響到轉錄活化功能及p53蛋白的磷酸化過程，這不但失去野生型p53的抑制腫瘤增殖的作用，而且突變本身又使該基因具備癌基因功能。突變的p53蛋白與野生型p53蛋白相結合，形成的這種寡聚蛋白不能與DNA結合，使得一些癌變基因轉錄失控導致腫瘤發生。　值得注意的是，所謂「癌基因」「抑癌基因」是在癌症研究過程中命名的。事實上，細胞的原癌基因和抑癌基因均是細胞的正常基因成分，具有重要的生理功能，它們在進化過程中高度保守，變化不大，這類基因是細胞生命活動過程中非常重要的正常基因。因此，把原癌基因和抑癌基因稱為細胞增殖基因和細胞增殖抑制基因也許更加貼切。

三、生長因子

早在1951年義大利女科學家Montalcini就在小鼠身上發現了一種能誘導神經生長的物質，1954年定名為表皮生長因子（NGF），至1971年才確定了NGF的氨基酸順序。Stanly和Cohen早期曾在Montalcini的研究小組工作，1961年他發現了一種能加速小鼠眼瞼開張的新物質，稱其為表皮生長因子（EGF），並於1972年確定了它的結構。以後科學家陸續發現了胰島素生長因子（IGF），轉化生長因子（TGF），成纖維生長因子（PDGF）。科學界當時總結生長因子有如下特點：①所有生長因子均是蛋白質或多肽，分子量小，約為500~2000，但其生理作用很強；②生長因子作用距離很短，往往只能對臨近細胞或自身細胞起作用（圖9-2-1）；③它是一種很強的有絲分裂促進劑，能刺激各種類型的細胞分裂，增殖和分化。多見於胚胎期、胎兒期、新生兒期和幼兒期；④所有生長因子必須通過一種特殊受體起作用，受體本質是酪氨酸磷酸化激酶，分子量較大，約為150000~350000，受體可分胞外區、跨膜區和面向細胞質的胞質區。受體和生長因子結合後，觸發一系列反應，在胞質中形成第二信使——甘油二酯DP，三磷酸肌醇IP3和C反應蛋白，並最終傳入核內，加速核酸代謝和促進細胞有絲分裂（表4）。

表4 常見的某些生長因子

　 在早期，生長因子僅被看成一種獨立的發現，直到1981年Cohen和他的同事發現從勞斯肉瘤上的癌基因src分泌的轉化蛋白PP60和EGF有相同的底物和酶，PP60作用機制和EGF生長因子極其相似，這使生長因子學說和分子生物學聯繫明確起來。以後的一系列發現更證明兩者有不可分割的聯繫。1983年Dolitle和沃特菲爾德發現猴肉瘤SSV的癌基因sis編碼的蛋白p28和PDGFβ鏈的氨基酸順序相同，都在N末端有109個氨基酸，並在SSV細胞培養基上測到PDGF活性，證明sis基因可編碼類似PDGF生長因子。　 1984年Cohen和他的同事從胎盤中純化了EGF的受體，該受體是一個分子量約為1.7×106的糖蛋白，它的1186氨基酸有621個在膜外結合區，23個氨基酸在膜中，餘下543個氨基酸在細胞內部。而癌基因erb-B編碼的蛋白質和人EGF受體中第557至1158位氨基酸順序相同，它和EGF受體的跨膜及細胞內部兩區域極為相似，erb-B編碼蛋白可以看成去掉細胞外部分截斷的EGF受體。1984年Splurr又發現編碼EGF受體基因在第7號染色體上，而erb-B基因也位於第7好染色體上。　 1983年Kelly發現生長因子PDGF能影響癌基因myc和fos的表達，在培養細胞中加入PDGF1~3小時後C-myc的mRNA濃度增加10~40倍。　有人還認為某些癌基因能直接製造第二信使，McGroth和McCormick在1984年和1985年發現癌基因ros和src能直接製造胞內磷酸肌醇，至此癌基因和生長因子的關係逐漸明晰起來。最近有人估計，人體細胞5萬~10萬個基因中的1%約500個為原癌基因，而其中至少360個原癌基因與製造生長因子，生長因子受體，第二信使有關（圖3）。　 Montalcini1951年開始發現生長因子，由Cohen進一步工作發現它和癌基因的相關作用，並受到了越來越多的重視，其科學價值逐漸為學術界所公認，Montalcini和Cohen容獲了1986年諾貝爾生理和醫學獎。　 1995年兩位美國科學家Alfred Glimant和Martin Rldbell因發現能把信息裝換為細胞內作用的G蛋白家族而被授予諾貝爾醫學獎。他們闡明了G蛋白的特點和功能，G蛋白是一種富含能量的蛋白質，由3個亞基組成，其中一個亞基有鳥苷酸結合部位，該部位結合GTP時形成3聚體G蛋白，當該部位被GTP取代時，G蛋白分裂激活效應物，產生第二信使，把信息傳入胞內。G蛋白學說使生長因子學說更趨完善

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