P53及其信号通路在肿瘤耐药分子机制中的研究进展

杨啊晶1 , 王雪梅 2 , 李电东 1 , 王 真1 (1中国医学科学院 中国协和医科大学医药生物技术研究所 , 北京 100050;
2 山东省聊城市人民医院 , 聊城 252000)
[ 摘要 ] P53在肿瘤的发生发展中占有重要地位 。 近来 , 越来越多的学 者注意到 p53对 肿瘤细胞 的耐药性也 具有一定影响 。 现从 P53自身稳定性 、下游靶基因的 活化及 P53与 其他分子 /基因 相互作 用 3个方 面对其 在肿瘤 耐药性分子机制研究的 进展进行简要阐述 。
ChineseJournalofNewDrugs2007, Vol.16 No.1
最近 , Scian等[ 13] 在表达 p53突 变体的肿瘤细 胞中发现约有 150种基因过表达 , 其中抗凋亡因子 NF-κB2(Nuclearfactor-κB2)的 地 位 最 重 要 , 因 为 p53突变体 可能 激活 NF-κB2 的 P2 启动 子 , 使得 NF-κB2过表达 , 从而导致耐药 。
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评价口服缓释制剂的体内外相关性 , 目前国内通 常采用的方法是 :由体外释放曲线 (体外累积释放率 时间曲线 )计算制剂在各时间点的体外释放百分率 , 与根据血药浓度 -时间曲线数据计算得到的体内吸收 百分率进行线性回归 , 如果直线的相关系数大于临界 相关系数 (P<0.001), 则认为体内外存在相关性 。
另外一个多药耐药相关蛋白为 MRP-1(multidrug resistance-associatedprotein1)。 近来的研究 显示突 变型 p53则通过上调 MRP-1增加骨肉瘤细胞对多柔 比星的耐药性[ 11] 。而野生型 p53对 mrp-1启动子具 有转录抑制作用 , 从而可以改善细胞耐药性[ 12] 。
自身稳定性与肿瘤耐药性 p53基因定位于人染色体 17 p13, 长约 20 kb, 含
11个外显子和 10个内含子 。 其表达产物 P53是一 种 DNA结合磷蛋白 , 含有 393个氨基酸残基 , 相对 分子质量为 53 000。 P53是 一种抑癌基因 , 它编码 的 P53蛋白是一种重要的转录因子 , 可以调节细胞 周期 /凋亡通路下游靶基因的表达 。 此外 , Mihara等 认为 P53 还可以通过活化促凋亡蛋白 Bax或 Bak, 直接活化线粒体凋亡通路 。所以 P53的稳定性以及 转录后的修饰对于其行使功能相当重要 , 近来的研 究表明它们参与了肿瘤细胞的耐药性机制 。 1.1 P53 的自身降解 MDM2 是高度保守的原癌 基因 mdm2(murinedoubleminute2)的表达产物 , 在 细胞核内与 P53结合抑制 P53介导的转录和凋亡活 性 , 最后在细胞浆内将 P53降解 , 从而对化疗药物产 生耐药性 ;而 PTEN(一种肿瘤抑制基因 )竞争性地 与 P53结合 , 通过依赖和非依赖 p13k/Akt通路的方 式减弱 MDM2 介导 的 P53 抑制 , 增加 P53 的稳定 性 , 从而逆转 MDM2介导的化疗耐药 [ 1] 。
＊基金项目 :国家自然科学基金资助项目 (30300424, 30572204)
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ChineseJournalofNewDrugs2007, Vol.16 No.1
中国新药杂志 2007年第 16卷第 1期
ThisarticlehighlightsresearchprogressesofmolecularmechanismofP53 intheroleofthedrugresistance
LiaochengCity, Liaocheng252000, China)
[ Abstract] Aswellknown, ro来自百度文库esofP53 genehavebeenextensiveintheformationanddevelopmentoftumors.Recently, ithasbeenfoundthattheP53 isassociatedwithadrugresistancetotumors.
下游靶基因的活化与肿瘤耐药性 2.1 细胞凋亡蛋白酶激活因子 -1(Apaf-1) 一些 P53下游靶基因的活化可以诱导凋亡 , 而另外一些 P53下游靶基因的活化或者不诱导凋亡 , 或者仅仅 诱导低水平的凋亡 。 近来的数据显示存在一类新的 P53靶基因 , 它们可以使细胞对化疗药物更敏感 , 因 此称为 P53化疗敏感基因 。 Apaf-1可能是这类新基 因的奠基者 。 Apaf-1是 P53的靶基因 , 体外证据表明 Apaf-1自身并不是有力的凋亡诱导基因 , 但是可以在 化疗药物引起的其他信号的协同下诱发凋亡 。因此 , 诱导 Apaf-1的表达可使细胞对凋亡更加敏感[ 14] 。 2.2 Caspase-6 Caspase-6是 P53的转录靶基因 。 caspase-6蛋白活化后 , 可以酶解对细胞生存十分重 要的底物 , 是凋亡众多下游组分之一 。 P53过度表 达和多柔 比星治疗都可 诱导细胞 caspase-6 mRNA 和蛋白表达 。 在 P53 和多柔比星同 时存在的条件 下 , 更多的前 caspase-6 前体 蛋白被 酶解为 活性形 式 。因此 , P53诱导的 caspase-6可能降低细胞对化 疗药物起效的阈值[ 15] 。 2.3 Bcl-2家族成员 经典的线粒体凋亡通路在耐 药机制中占有十分重要的地位 。 Bcl-2 家族成员在 线粒体凋亡通路中发挥着关键作用 。而该家族成员 有相当一部分是 P53靶基因 , 直接受 P53诱导 /抑制 调节 , 如 Bax, PUMA, Noxa, Bid, Bcl-2等 。 抗凋亡 Bcl2家族成员 (Bcl-2, Bcl-XL)的过度表达利于细胞的 生存 , 因此可使肿瘤细胞产生对药物的耐受 ;而促凋 亡 Bcl-2家族 成员 (Bax和 Bak)和 BH3 惟 一蛋白 (Bid, Bim, Bik, PUMA, Noxa)的活性增加则可提高 恶性细胞对凋亡的敏感性 , 从而克服药物耐受 。多 柔比星可以诱导增加 Bax和 Bak的活性 , 增加肿瘤 细胞的凋亡 , 而 Bcl-2的过表达则可阻抑 Bax和 Bak 的活性 , 造成对多柔比星的耐药 [ 16] 。 Bid是胞浆蛋 白 , 被活化的 caspase-8酶解 , 暴露出一个新的 N-甘 氨酸 , 然后转录后豆蔻酰化 。 酶解的 Bid插入线粒 体膜 , 与 Bax和 Bak一起使线粒体功能障碍 , 最终导 致凋亡 。 P53诱导 Bid表达 , 因此可以增加细胞对 化疗药物的敏感性 , 降低耐药性 ;而抑制 Bik和 Bim 则增加肿瘤细胞的耐药 性[ 17] 。 同时体外细胞试验 还证实 PUMA腺病毒可明显增加 食道癌细胞对顺
withrespecttothehomeostasisandtheactivationofdownstreamtargetgenesofP53 aswellastheinterac-
tionsofP53 withothermolecules/genes.
[ Keywords] P53;tumorresistance;chemosensitivity
[ 关键词 ] P53;肿瘤耐药性 ;化疗敏感性 [ 中图分类号 ] R730.53 [ 文献标识码 ] A [ 文 章编号 ] 1003 -3734(2007)01-0007 -05
RolesofP53 anditssignalingpathwayintumorresistance
YANGA-jing1 , WANGXue-mei2 , LIDian-dong1 , WANGZhen1 (1 InstituteofMedicinalBiotechnology, ChineseAcademyofMedicalSciences, PekingUnionMedicalCollege, Beijing100050, China;2 ThePeoplesHospitalof
中占有重要地位 。 P53磷酸化可激活促凋亡基因的 转录 , 诱导细胞凋亡 [ 4] 。 P53磷酸化对肿瘤细胞的 耐药性也有一定影响 。 表达 BCR/ABL的髓白血病 细胞给予损伤 DNA的化疗药后 , 细胞内 P53水平升 高 , 并且于第 15位丝氨酸处发生磷酸化 , 这样就会 促使细胞 G2 /M期延迟以及细胞耐药的产生[ 5] 。 而 P53第 15 位丝 氨酸 的磷 酸化 对于 阻止 MDM2 与 P53相互作用而导致的 P53降解也十分重要[ 6] 。 上 述似乎在 P53磷酸化诱导凋亡和细胞耐药上存在矛 盾 , 但 Thompson等 [ 7] 认为 P53磷酸化在 P53的活化 上并 不 是 必 需 的 , 真 正 占 重 要 地 位 的 是 P53 与 MDM2的相互作用 。所以 P53不同位点的磷酸化可 能会产生不同的作用 。 1.3 p53基因突变 一半以上的肿瘤细胞存在 p53 基因突变 , 至少可以分为 3种类型 :① 对 p53无显 性负相活性的非活性突变 。 ② 与野生型 p53相互 作用具有显性负相活性的非活性突变 。 ③ 获得功 能的突变 。这些 p53基因突变可能参与某些肿瘤对 某些化疗药物的耐药性 , 但是其中的机制至今仍不 明了 。
上述评价体内外相关性的方法存在一些不足 : ① 由于一般仅选用 1 种释放速度的制剂进行体内 试验 , 即使体内外试验结果显示有上述相关性 , 也不 能说明体外释放度的改变会伴随体内释药和吸收特 性的相似改变 。 也就是说 , 体外释放速度比进行体 内试验的样品更快或更慢的制剂 , 由上述相关性研 究不能确认其体内释药吸收也同样更快或更慢 。即 这种相关性研究起不到通过体外释放预测体内行为 的作用 。 ② 若相关性研究仅针对同一批制剂样品 , 由于在体内试验前的体外研究中一般已显示了预期 的缓释特性 , 如果该批样品在体内试验中证实达到 了良好的缓释效果 , 血药浓度经时曲线达到了预期 的目标 , 那么体外释放百分率与相应时间的体内吸 收百分率之间的线性关系应当是存在的 。反之 , 如 果体内试验结果未达到预期目标 , 也就说明了体内 外试验结果存在不一致性 。 也就是说 , 对于同一批
自从 1981年 Dippold等发现人类细胞表达 P53, 并且与细胞增殖和分化有关以来 , 对 P53的研究引 起学者的重视 , 尤其是 P53 在肿瘤方面的研究成了 热点 。 现已证实 , 半数以上的 癌症如乳腺癌 、白血 病 、神经胶质瘤 、肝癌 、肺癌 、骨肉瘤 、软组织肉瘤等 都存在 p53基因的突变 。这种现象可能与 P53参与 细胞周期调控和凋亡有关 。细胞周期阻滞允许细胞 基因组被修复 , 如果修复不成功 , 则诱发凋亡 。 所有 这些作用必须被监控 , 而 P53就是这一过程中的重 要一员 。所以 , P53的状态与肿瘤耐药性有着密切 的联系 。现从 P53自身稳定性 、下游靶基因的活化 及 P53与其他分子 /基因相互作用 3个方面对 P53 在肿瘤耐药性分子机制研究的进展进行综述 。
ING1b是一 种候 选肿 瘤抑 制因 子 。 过 度表 达 ING1b的野生型 p53骨肉瘤细胞可以增加细胞对紫 杉醇药物的敏感性 , 但是在表达突变型 p53的骨肉瘤 细胞中却无此作用[ 2] 。其作用机制与 PTEN相似 , 通 过与 MDM2竞争性的和 P53结合 , 以增加 P53的水平 和稳定性来激活 P53, 抑制细胞生长 , 导致凋亡 [ 3] 。 1.2 P53磷酸化 转录后修饰在 P53 发挥其作用 — 8—
mdr-1是肿瘤多药耐药性基因 , 其编码产物 P糖蛋白 (P-glycoprotein, P-gp)具有将抗癌药 物泵出 细胞 , 造成细胞内药物浓度下降 、细胞毒作用降低或 完全丧失功能 , 从而使细胞产生耐药性 。 Chin等[ 8] 从转录水平研究 P53对 mdr-1基因启动子的调控作 用 , 发现将突变型 p53 导入耐药的 NHI3T3 细胞可 明显激活基因的促进因子 , 而导入野生型 p53可抑 制促进因子的活性 , 抑制 mdr-1基因转录 , 从而减少 P-gp的生成 , 使细胞对化疗敏感 。 P53还可通过抑 制蛋白激酶 Cα, 减少 P-gp的磷酸化 , 从而改善细胞 对化疗药物的抗性 [ 9] 。近来 Chan等 [ 10] 的进一步研 究发现肝癌细胞系细胞 p53密码子 248位上的精氨 酸突变为谷氨酰胺 (R248Q), 可能通过上调 P-gp的 活性而导致细胞对化疗药的耐受 。
中国新药杂志 2007年第 16卷第 1期
制剂样品 , 再通过体外释放百分率与体内吸收百分 率线性关系的计算评价其相关性的意义不大 。
基于上述考虑 , 对于体内外相关性研究 , 建议至 少采用具有 2种以上释放速度的制剂样品同时进行 体内试验 , 以深入考察体外释放与体内释放 (吸收 ) 之间的关系 , 同时也有利于选 择确定适宜的处 方 。 例如 , 对于骨架型缓释片 , 可通过调节骨架材料的规 格和用量或工艺等因素得到不同的体外释放速度 , 然后以较高 、适中 、较低 3种释放速度的缓释片同时 进行体内试验 , 对得到的试验数据进行相关性分析 。 通过试验和分析 , 可以明确体外释放速度的改变对 体内释放和吸收的影响程度 , 明确体外释放与体内 吸收之间的相关关系 。 这样 , 有助于制剂处方的确 定或进一步优化 ;有助于评价及完善体外释放度测 定条件 , 确定合理的释放度控制限度 ;有助于预测处 方及释放度的 改变对于体内行 为的影响程度 。 此 外 , 上述研究中获得的信息对于后续其他缓释制剂 品种的研发也有重要的参考意义 。
[ 作者简介 ] 张 玉琥 (1962 -), 男 , 主 任药 师 , 主要从 事化 学药品 技术 审评 工 作 。 联系 电 话 :(010)68585566, E-mail: zhangyh@cde.org.cn。
编辑 :王宇梅 /接受日期 :2006 -08 -21
P53 及其信号通路在肿瘤耐药分子机制中的研究进展 ＊