癌基因与抑癌基因的表达研究进展

癌基因与抑癌基因的表达研究进展

江培洲,沈新明,黄　华综述

(第一军医大学病理学教研室,广州　同和　510515)

摘要:肿瘤的发生发展本质上是细胞原癌基因的激活和抑癌基因的失活造成的。癌基因和抑癌基因的研究对探索肿瘤发病机制,寻找预防和治疗肿瘤的新措施具有重要意义。本文较全面地介绍了癌基因和抑癌基因的种类以及它们对细胞的调控作用和致癌、抑癌的分子机制,特别是总结了近年来癌基因及抑癌基因的研究进展。

关键词:癌基因;抑癌基因;表达

中图分类号:Q343.1+2 文献标识码:A 文章编号:100028225(2001)20220089204

作者简介:江培洲(19752),男,江西九江人,博士生。

1　癌基因及抑癌基因1.1　癌基因

癌基因是指能导致细胞恶性转化的核酸片段。主要包括病毒癌基因(细胞癌基因),还有与细胞生长因子及其受体、蛋白激酶、转录因子及其信息加工、传递等有关的基因。病毒癌基因是指肿瘤病毒中使动物细胞发生转化的基因,而细胞癌基因是指细胞中与病毒癌基因相对应的基因。原癌基因是指存在于正常细胞中的癌基因。它们在细胞的正常生长、分化中起重要作用。其产物的功能,可分为生长因子与生长因子受体、蛋白激酶、G 蛋白、核内癌基因等几类。1.2　抑癌基因

抑癌基因是一大类可抑制细胞生长并能潜在抑制癌变作用的基因。确定某一种特定组织或细胞的恶性肿瘤的抗癌基因应具备以下条件:①在该癌的相应正常组织中必须有正常的表达;②在该种恶性肿瘤中该基因理应有所改变,包括点突变、DNA 片段或全基因的缺失或表达缺陷;③导入该基因缺陷的恶性肿瘤细胞中将部分或全部抑制其恶性表型。2　癌基因及抑癌基因的表达调控机制2.1　细胞癌变机制

细胞癌变包括不同癌基因的激活和不同抑癌基因的失活(或缺失)等多方面。主要有以下几种形式。2.1.1　基因突变:包括点突变、移码突变、基因重排和其它结构上的改变。这些均能导致癌基因和抑癌基因的表达异常,进而使细胞发生癌变。2.1.2　基因扩增:肿瘤细胞内一些癌基因在DNA 复制中通过不明机制变成多个拷贝,形成双微体、均染区和异常显带区。这种扩增往往导致基因表达产物的增加,引起癌变。

2.1.3　染色体易位:基因在肿瘤细胞中常从染色体

正常位置转移到其它染色体的某个位置。易位使癌基因被激活,或使抑癌基因失活,从而使细胞恶变。2.1.4　基因的插入:DNA 的插入是引起细胞基因重排、活化C 2onc 并增强其表达水平导致癌变的普遍形式。所插入的基因有外源性和内源性两种。

细胞中癌基因与抑癌基因所发生的突变包括生殖细胞和体细胞两种突变。大部分肿瘤所发生的基因改变都是后天获得,即体细胞突变。癌基因一般为显性基因,两个等位基因中有一个激活,功能就会表现出来。抑癌基因大多为负隐性,必须两个基因都发生突变,表型才会改变,如Rb 基因。此外,抑癌基因p53还有负显性的作用方式。抑癌基因的失活还有一种机制是启动子超甲基化。癌基因激活及抑癌基因失活最终会导致细胞分裂的失控,从而导致肿瘤发生。2.2　抑癌基因的抗癌机制

抑癌基因的抗癌作用可能是控制细胞分化或生长,其机制如下。2.2.1　去磷酸化:抑癌基因的蛋白在细胞的静止期与G 1期都是去磷酸化的,而在S 和G 2期是磷酸化,一般认为去磷酸化形式是能抑制细胞增殖的。2.2.2　与病毒蛋白质结合:抑癌基因通过其编码的蛋白与癌蛋白形成复合物,使癌蛋白失去致癌活性而发挥抗癌作用。2.2.3　参与细胞间粘着与联系:DCC 基因的DNA 序列与已知的细胞粘合分子和其它有关的细胞表面糖蛋白相似,它参与维持细胞间的相互作用,而细胞间粘着和联系的破坏是恶性转化的重要条件。2.2.4　参与细胞信号转录:NF1基因序列的一部分与G TP 酶激活蛋白质基因相似,该基因与信号转录通道有关,对肿瘤有抑制作用。2.3　癌基因和抗癌基因的调控作用2.3.1　信号传递:原癌基因和抑癌基因产物的分布

涉及了从膜外至核内的全部信号传递系统。通过膜外信号及膜的信号传递、G蛋白与G AP、从膜至胞质的信号传递、胞质2胞质内的信号传递、胞质至核的信号传递、核内的信号传递等层次进行调控。

2.3.2　调控因子的拮抗作用:许多研究表明,癌基因的产物之间能够相互作用。主要有D ominant Negative 现象,反式因子的相互作用如CRE B与F os/Jun对抗、F os/Jun与视甲醛受体(RAR)的竞争、糖皮质激素与

F os/Jun的对抗等。

2.3.3　癌基因之间的协同作用:越来越多的研究证明,癌基因的致癌作用以及抗癌基因的抑癌作用不是仅仅某个基因的行为,而是几个甚至许多基因表达共同协作的结果。

3　癌基因及抑癌基因的研究进展

癌基因c2erbB22可引起细胞恶性转化,在维持肿瘤细胞恶性表型上也起重要作用,其表达可被EG F等肽类调节因子诱导[1]。有人发现erbB22/neu能够阻止细胞的程序性死亡[2]。原癌基因c2jun对人卵巢癌细胞生长有促进作用,是一个有意义的治疗靶基因。

E B病毒(E pstein2Barr virus,E BV)与鼻咽癌的发生有着某种联系。E BV能增强鼻咽癌恶性转化基因T x 的表达,其潜伏膜蛋白(latent membrane protein,LMP)在T x的活化中起关键作用。T x基因需要与其它基因共同作用以维持鼻咽癌表型。E BV的致癌机制有如下发现:①E BV可以通过与E BV受体/CR2的病毒结合区SCR1和SCR2结合感染鼻咽上皮细胞;②E BV感染鼻咽上皮细胞发生在鼻咽上皮细胞癌变之前;③E BV受体/CR2的病毒结合区SCR1和SCR2的表达与鼻咽上皮细胞的分化状态及E BV感染和病毒复制有关。此外,BARF1基因提供了E BV一个除LAMP1之外新的致癌途径[1]。

原癌基因MDM2编码p90(MDM2),能够与p53结合阻断其转录活化区进而灭活并降解p53蛋白。野生型MDM2基因还有另一种产物p76(MDM2),缺乏p90最前面的49个氨基酸,因而不能与p53结合。p76在核及胞质中都有表达,过量的p76能够阻断p90对p53的降解从而提高p53的水平。p90与p76共存的比率能够调节组织对DNA损伤的应激作用[3]。

在宫颈癌生成中可见cyclinE、c2myc和k267LI表达显著提高,而c2myc能阻断p27kip1的作用,使宫颈癌更加恶化。cyclinG一直被认为是p53的靶基因,其表达水平随p53表达降低而增高。但也有报道cyclinG 表达的增强能加速细胞的凋亡,说明该基因的功能很复杂,有待深入了解。bcl22是一个抗凋亡基因,其转录可被WT1上调从而抑制凋亡[4],而bcl2x L能减弱Fas介导的凋亡[5]。HPV的E6、E7基因对宫颈上皮内肿瘤(CI N)的发展有重要作用,E7基因是宫颈癌病因学的关键因素。

此外还有一些新发现,抑癌基因WT1能抑制体内和体外的细胞程序性死亡而显示出癌基因的特性。癌基因EWS2F LT1、EWS2ERG或EWS2ET V1能够抑制TG F2βRⅡ的转录[6]。在良性骨瘤中可见Met/HG F受体的表达,说明Met可能参与了肉瘤生成的早期作用[7]。E ts21在各类癌中对G nT2V的表达有明显的调节作用,并且可能通过G nT2V参与了恶性变化。

在抑癌基因研究方面也有新的进展。抑癌基因p53能对多种肿瘤产生抑制,一旦突变反而促进癌变,而且p53突变随地理环境的不同而有各种不同地域类型。p53的变异常见于癌及癌前期损伤,可能是散发及原位癌发生的重要原因[8]。突变p53有以下特性:

①能激活c2myc的启动子进而调控内源性c2myc基因;

②外显子1的3’端是其调控c2myc的功能区;③反应区是定向和定位的,无增强子功能;④功能作用需要C’末端来参与,而野生型p53不需要。针对上述特性选择性抑制突变p53的功能,可减少癌变的发生。p53等位基因的全部缺失,不是癌转化的必要条件,仅降低p53表达水平就能导致癌变。人胃癌中已发现p53和erbB22基因的重排和扩增。

I NK4a位点编码2个独立但相关的基因p16I NK4a 和p19ARF,在人癌中常被灭活,其生物学功能不甚明确,但p16I NK4a和p19ARF有着重叠的作用路径[9]。癌基因p16I NK4a表达的变化在各类肿瘤都有发现。许多原代肺癌组织和肺癌细胞系有p16I NK4a的异常,肝细胞癌(HCC)中也常见其表达降低[1]。此外, p16I NK4a对维持Rb路径进而诱导细胞衰老有重要作用。p16/I NK4a抑制C DK4与cylinD1的作用,使Rb免于磷酸化,阻止了细胞在G1相的停留。但C DK N2A的灭活能打破p16依赖性的G2细胞周期关节点而致瘤。

H BV整合也会引起p16基因变异,使活性p16蛋白减少而发生癌变。若导入外源性p16蛋白,癌细胞的生长将明显被抑制,因此腺病毒介导p16I NK4a入病灶对治疗肿瘤有很大价值。另发现p16I NK4a基因可作为非小细胞肺癌(NSC LC)的基因治疗候选基因,能一定程度上逆转NSC LC[10]。

APC、DCC和MCC都是抑癌基因,除结直肠癌以外它们还与其它肿瘤的发生有关。APC/MCC缺失对胃癌早期发生及发展起重要作用,且MCC缺失率更高[1]。APC在正常细胞中促使β2catenin的降解,但在APC突变癌细胞中缺失该能力,使核内有大量β2 catenin聚集,APC的这种功能对肿瘤抑制作用非常关