|
第二讲： 细胞增殖、衰老和死亡 第二节 癌变的分子机制
介绍几位因创立“癌基因学说”而获诺贝尔奖的科学家： 1901年，美国Rockefeller 医学研究所（现为Rockefeller大学）的Peyton Rous 发现，从鸡肉瘤制备的细胞提取液注射于鸡，能引起的肉瘤。当时他的发现并未得到承认。他自己也不得不放弃了肿瘤病毒的研究。几十年后，由于电镜的应用及其他实验室的证实 ，肯定他发现的致癌因子是病毒，称为鸡Rous肉瘤病毒（avian Rous sarcoma virus，RSV）。这种病毒为逆转病毒，其中所含与致癌有关的src基因称为癌基因，为此他在1966年85岁时荣获诺贝尔奖。 1964年H.M.Temin认为，RSV的生活周期中存在着前病毒（provirus）的DNA中间产物阶段，DNA前病毒含有RNA病毒基因组的全部信息。子代病毒RNA是以前病毒DNA为模版合成的。前病毒可整合到宿主细胞基因组中。1970年Temin实验室和Baltimove 实验室分别发现RSV病毒粒子中含有反转录酶。这一结果使Temin 的“前病毒”假想得到了证实。1975年Temin和Baltimove因此获诺贝尔奖。 Bishop和Varmas证明RSV中的src基因不是逆转录病毒固有的，而是来自宿主基因组的src基因。1989年，他们获诺贝尔奖。 1972年，R.Huekner和G.Todaro 提出“癌基因学说”（oneogene theaiy），主张细胞癌变是由于病毒基因组中的癌基因引起的，反转录病毒的癌基因是细胞基因组的组成部分，这可能是在早期进化中通过病毒感染获得的，如果癌基因受到阻碍，则细胞可以保持在正常状态。一旦这种阻遏被打破，细胞即发生恶性转化。致癌因子能激活这种潜在的内源病毒。R.Huekner和G.Todaro 因提出“癌基因学说”获诺贝尔奖。 （1）物理因素 紫外线过量照射、X射线 （2）化学因素 苯并芘（benzyprene），苯并蒽（benzanthrane）黄曲酶毒素B1（aflatoxin B1），吸烟。 （3）生物因素 病毒：DNA肿瘤病毒，猿猴40病毒（SV40）、多瘤病毒、腺病毒型12（Ad12）、乳头状病毒（HPU）肝炎乙型病毒，RNA肿瘤病毒、逆转录病毒。 据鉴定，大部分人体肿瘤都不是由病毒引起的。正常细胞中虽也存在原癌基因，使其活动受到精确的调控，其产物也是细胞生长和分化所必需的，并不会引起细胞的癌变。可是当原癌基因发生变化即原癌基因激活时，细胞才发生转化。 原癌基因的激活可以通过下述几条途径进行： （1）原癌基因的点突变 早在60年代就已发现，使细胞转化的诱变剂，又称为致癌剂。而且诱变剂的诱变能力成正比，在小鼠实验中证明，能造成DNA分子损伤的分子可以致癌。DNA序列分析实验进一步表明，有的癌细胞的癌基因的激活是由于癌基因本身一是p位的核苷酸发生的改变，使其蛋白质产物发生了明显变化。如将膀胱癌细胞的ras基因与正常细胞相应DNA片段比较，原癌基因在一个碱基上发生了变化，第12位密码子-GGC-（甘氨酸）变成-GTC-（缬氨酸），这种改变发生在蛋白质活性的关键部位，使正常产物变成致癌产物，使细胞的生长属性发生了变化。 （2）强启动子的插入（promoter insertion） 有的细胞癌变是由于其细胞癌基因表达增强，使基因转录速度增加，产物量大大增加引起的。例如，用RSV转化细胞，转化细胞中的pp60stc蛋白的含量比正常细胞高出10-100倍，可是其产物与细胞-src基因的蛋白质产物并无质的不同。原癌基因的过分活跃是由于在其上游插入了启动子。这种蛋白质产物量的增加使转化细胞代谢失去了平衡，引起恶性的增殖。 （3）染色体重排（chromosomal rearrangement） 染色体重排也是癌基因激活的途径之一。B淋巴细胞癌常由于染色体重排而使c-myc的表达失控。 （4）基因扩增 基因扩增可转录形成更多的mRNA，从而合成大量的蛋白质。在人神经母细胞瘤细胞中含有V-myc癌基因的许多复本，这种基因称为N-myc（N代表神经）。通常，细胞表面在接收生长信号时才合成myc蛋白。可是由于基因扩增合成了过多的c-myc蛋白，在正常降解后还有剩余，使细胞核继续接收生长信号，导致细胞快速增殖。 （１）癌细胞的主要特征： 癌细胞是由正常细胞转化而来的，它除了仍具有来源细胞的某些特征外，还表现出癌细胞独具的特性。 １）无限增殖 正常细胞都有一定的最高分裂次数，例如人的细胞一生只能分裂50-60次，然而癌细胞却失去了最高分裂次数。在适宜条件下，癌细胞能无限制增殖。例如1951年由一名黑人妇女（）的宫颈癌细胞分离建立的Hela细胞系，至今仍在世界许多实验室中广泛传代使用。 ２）接触抑制现象丧失。 ３）癌细胞间粘者性减弱。 ４）癌细胞具有易于浸润组织和转移的属性 易于被凝集素凝集 粘膜性下降 细胞骨架结构紊乱 产生新的膜抗原 对产生因子需要量降低。 （2）引起细胞转化的癌基因产物及其作用 病毒癌基因对宿主细胞的转化作用在于其蛋白质产物可引起细胞的生长和分化失控。与转化作用有关的癌基因产物按其作用性质可归纳为2类： 1）蛋白质激酶类（kinase） 这一类癌基因的src基因家族为主，如src、yes、fps、abl、fgr、fms、fes、ros 等。它们编码的蛋白质氨基酸顺序有明显的相似性。它们均能编码特异性的酪氨酸磷酸化蛋白激酶。已经发现在转化细胞中磷酸化酪氨酸水平提高了10倍。显然，细胞转化与酪氨酸磷酸化过高有关。 蛋白质酸酶对细胞膜骨架蛋白中的粘着斑蛋白也有作用。在Rous肉瘤病毒转化的细胞中，粘着斑蛋白的酪氨酸磷酸化的量增长了20倍。粘着斑蛋白与保持细胞的形状有关。转化细胞的形状异常与这种蛋白质的磷酸化有一定联系。 2）生长因子类癌基因蛋白--sis基因产物 在生长调控途径中，癌基因蛋白传递生长刺激信号的重要方式之一是癌蛋白本身可以模拟生长因子，与相应的受体作用，以自分泌的方式刺激生长。例如猿猴肉瘤病毒（SSV）v-sis 癌基因蛋白即属于这一类。V-sis癌基因产物P28v-sis与PDGF的B链很相似，在结构上具有很高的同源性。因此，P28v-sis可能模拟PDGF，与膜上的PDGF受体结合，通过细胞内信号传递，对细胞产生刺激增殖作用。之后，转化细胞以自分泌的方式失控生长。 3）核内癌蛋白--myc基因产物 这一类癌基因重要有myc，myb，fos，B-lym 和P53等。这些基因的产物在细胞核中。外来的生长调控信号通过细胞内信号转换系统到达核内，其蛋白质产物可结合到核DNA上，引起DNA连续复制和转录，促进细胞有丝分裂。
正常细胞的原癌基因被激活以后，细胞即发生转化。细胞中还有另一类基因具有抑制细胞转化和维持细胞正常生长的作用，这类基因的丢失和失活亦会导致细胞癌变。因此这类基因被称为抑癌基因（tumor suppnessorgene）或肿瘤抑制基因，或抗癌基因（antioncogene）。 目前研究比较清楚的抑癌基因并不多，有RB 基因（视网膜母细胞瘤基因）。RB基因产物为p105RB由928个氨基酸组成，分子量为160KD是一种核内蛋白，起反式作用因子的作用。P105RB蛋白的主要作用是调节细胞周期活动和维持细胞的正常生长。P105RB蛋白的调节作用与其磷酸化和去磷酸化变化有关。 正常的P105RB蛋白可和某些DNA肿瘤病毒的V-ONC 和C-ONC 的蛋白质产物结合。与癌蛋白结合的p105RB蛋白失去抑癌活性。 P53是另一种抑癌基因，位于染色体17p，编码一个由375个氨基酸残基组成的蛋白质，是核内转录因子。P53的活性由p53的水平和磷酸化二者调控，它的表达和磷酸化与细胞增殖周期有关。 P53是一个核内转录因子，可能激活某些抑制细胞增殖有关基因的表达，当p53基因缺失或突变时则引起细胞癌变。有的肿瘤中2个p53等位基因都缺失或失活，表现为隐性癌基因。而另一些肿瘤中只有1个p53等位基因发生突变，另一个正常野生型p53等位基因失去抑癌作用，从而获得显性癌基因的特性。 正常细胞一旦发生癌变，则以恶性细胞的状态无限增殖下去，不再反转。可是“癌细胞究竟是否有可能再转归为正常细胞”的问题，是众所渴望能解决的。在实验条件下有目的的使癌细胞逆转为正常细胞的实例极为罕见，只有畸胎癌（teratome）细胞的转变可谓是典型的一例。 此外，已发现用实验方法亦可诱发某些转化细胞或肿瘤细胞逆转为正常表型。说明激活的癌基因亦存在失活的可能性。
|