ras基因突变与肿瘤的关系

第41卷　第4期

2005年12月

青岛大学医学院学报

ACTA ACADEMIA E MEDICINA E QIN GDAO UNIV ERSITA TIS

Vol.41,No.4December 2005

[收稿日期]2005207209;　[修订日期]2005208212[作者简介]顾华丽(19732),女,硕士,主治医师。

ras 基因突变与肿瘤的关系

顾华丽1,田字彬2

(青岛大学医学院附属医院,山东青岛　266003　1　急诊内科;　2　消化内科)

现认为人类肿瘤的发生是由于控制正常细胞增殖、分化和凋亡的多个基因突变的结果。这其中ras 基因突变引起的关注较高,从1982年Weinberg 和Barbacid 首先从人膀胱癌细胞中克隆出活化的癌基因C 2Ha 2ras 以来,由于它与人类恶性肿瘤的相关性,人们对其基因、蛋白及其参与的信号转导通路进行了广泛深入的研究,针对Ras 蛋白的肿瘤靶向治疗目前也成为肿瘤治疗学的研究热点。

1　ras 基因的发现

ras 基因首先在Harvery 鼠肉瘤病毒(Ha 2MSV )和Kirsten 鼠肉瘤病毒(Ki 2MSV )的子代基因中被发现,在这种

子代病毒中发现含有来源于宿主细胞的基因组的新基因序列[1],此后人们将这种宿主细胞基因称为ras 基因。1982年

Weinberg 和Barbacid 首先从人膀胱癌细胞系中分离出一种

转化基因,可使N IH3T3细胞发生恶性转化,而从正常人组织中提取的DNA 则无此种作用。随后,Santos 与Parada 发现上述转化基因并非新型基因,而是Harvery 鼠肉瘤病毒

ras 基因的人类同源基因,命名为H 2ras 。同年,Krontiris 在

人肺癌细胞中发现Kirsten 鼠肉瘤病毒基因的同系物,称为

K 2ras 。另一种相似的基因是在人神经母细胞瘤DNA 感染N IH3T3细胞时发现的与ras 类似的基因,称为N 2ras [2],此

种基因和病毒无关。

2　ras 基因的结构

ras 基因在进化中相当保守,广泛存在于目前研究的各

种真核生物如哺乳类、果蝇、真菌、线虫及酵母中,提示它有重要的生理功能。哺乳动物的ras 基因家族有三个成员,分别是H 2ras 、K 2ras 、N 2ras ,其中K 2ras 的第四个外显子有A 、

B 两种变异体[3]。各种ras 基因具有相似的结构,均由四个

外显子组成,分布于全长约30kb 的DNA 上。它们的编码产物为相对分子质量2.1万的蛋白质,故称为P21蛋白[4]。

目前已证明,H 2ras 位于人类11号染色体短臂上

(11p15.1～p15.3),K 2ras 位于12号染色体短臂上(12p1.1～pter ),N 2ras 位于1号染色体短臂上(1p22～p32),除了K 2ras 第四个外显子有变异外,每个ras 基因编码P21的序列都平均分配在四个外显子上,而内含子的序列及

大小相差很大,因而整个基因也相差很大,如人K 2ras 有

35kb 长,而N 2ras 长为3kb 。由于有两个第四号外显子,K 2ras 可以两种方式剪接,但编码K 2ras 2B 的mRNA 含量高。

除K 2ras 2B 含有188个氨基酸外,其他两种Ras 蛋白均含有

189个氨基酸。

3　R as 蛋白的结构和功能3.1　Ras 蛋白的结构

Ras 蛋白为膜结合型的GTP/G DP 结合蛋白,相对分子

质量为2.1万,定位于细胞膜内侧。它由188或189个氨基酸组成,它的第一个结构域为含有85个氨基酸残基的高度保守序列,接下来含有80个氨基酸残基的结构域中,Ras 蛋白结构轻微不同,除了K 2Ras 末端25个氨基酸由于不同的外显子而分为A 型和B 型外,其余Ras 家族成员最后四个氨基酸均为Cys1862A 2A 2X 2COO H 序列。Ras 蛋白存在4种异构型:H 2Ras 、N 2Ras 、K 2Ras4A 和K 2Ras4B ,它们是3种基因的产物,其中K 2Ras4A 和K 2Ras4B 是同一基因不同剪接的结果。

3.2　Ras 蛋白的功能

Ras (P21)蛋白位于细胞膜内侧,它在传递细胞生长分

化信号方面起重要作用。它属于三磷酸鸟苷(GTP )结合蛋白(一种细胞信息传递的耦联因子),通过GTP 与二磷酸鸟苷(G DP )的相互转化来调节信息的传递。P21与GTP 和

G DP 有很强的亲和性,而且有较弱的GTP 酶活性。正常情

况下P21和G DP 结合并没有活性,当细胞外的生长分化因子把信号传导到胞膜内侧的P21时,可增强P21与GTP 结合活性,使P21和GTP 结合成为激活状态,信号系统开放。因为P21有GTP 酶活性,可使GTP 水解成G DP ,P21和

G DP 结合后P21失活,信号系统关闭。正常情况下P21的GTP 酶活性很弱,当和GTP 酶激活蛋白(GA P )结合后其水

解速度可提高1万倍而使P21失活。P21和G DP 结合后可以激活鸟苷酸释放蛋白(GNRP ),GNRP 使P21释放G DP 结合GTP ,因此通过GTP 和G DP 的相互转化可以有节制地调节P21对信号系统的开启和关闭,完成生长分化信号传入细胞内的过程。

Ras 蛋白在合成后,需要经过两种方式翻译后修饰,才

可定位于细胞膜内侧[5]。①通过FTase 在Ras 蛋白羧基端的CAAX 四肽结构中的Cys 残基上加上一个类异戊二烯基团法尼基,随后AAX 残基从C 端上断裂脱落,法尼基化Cys 发生羧甲基化,此修饰使Ras C 端具有疏水性;②N 2或H 2

ras 的半胱氨酸的S 2酰基化,长链的S 2酰基取代基使ras 具

有疏水性。有研究表明,激活ras 的表达能增强血管生长因子(例如V EGF/VPF )的表达,提示Ras 蛋白在血管生成中发挥作用,抑制Ras 蛋白活性能抑制依赖Ras 蛋白的肿瘤细