xgene：肿瘤相关基因 KRAS，，BRAF，，通路PI3K

KRAS基因

一个是KRAS1，位于chr6 短臂上，是一个“假基因”，它不能被转录成RNA，故没有功能的

另一个是KRAS2，位于chr12 短臂上。。是“真基因”，是能够转录、并且翻译成蛋白的，是有生物学活性的。188个aa，它的分子量是21.6KD。

 KRAS在细胞生长的信号调控中，起着一个枢钮的作用。

上游的EGFR（ErbB1）、HER2(ErbB2)、ErbB3、ErbB4等细胞表面受体，在接收到了外界信号之后，会通过RAS蛋白，把信号传递到下游。

而KRAS是RAS蛋白中的重要一员，KRAS基因的突变，会直接影响到针对EGFR基因的抗肿瘤药物的疗效。同时KRAS基因是否有突变，也是肿瘤预后的一个重要指标。

RAS基因家族当中，还有NRAS(neuroblastoma-RAS)和HRAS(Harvey-RAS)。KRAS、NRAS和HRAS，都参与细胞内的信号传递。

 

如下：正常信号通路，，，，和被激活的下游信号蛋白，包括：Raf蛋白家族、PI3K蛋白、PLC-ε、RALGDS、TIAM1、RIN1，这些下游蛋白。

    

根据统计发现，

• 在胰腺癌当中，61%有KRAS突变；
• 在结肠癌当中，43%有KRAS突变；
• 在子宫内膜癌当中，21%有KRAS突变；
• 在肺腺癌当中，26%有KRAS突变。

也就是说，在上述4种癌症中，有高比例的KRAS基因突变。

在KRAS的基因突变中，97%是第12号或者第13号氨基酸残基发生了突变。其中最主要的是G12D、G12V、G13D这三种突变。

有KRAS激活突变的肿瘤病人，预后一般也不太好，生存期往往会明显短于那些没有KRAS激活突变的病人。

所以是否有激活突变，对预判EGFR抑制剂类的药物（的治疗）是否会奏效，很重要。故对KRAS基因的激活突变的检测，已经是肿瘤靶向药物的重要伴随诊断之一。

 

 BRAF关于黑色素瘤的靶向基因

 

BRAF位于chr7 长臂上。它编码一个766个aa的蛋白质。它的蛋白质是一个丝氨基、酪氨酸激酶。

BRAF属于RAF基因家族。同属于RAF基因家族的，还有ARAF（基因）和CRAF（基因）。

BRAF刚刚翻译出来是一个蛋白质单体。两个单体蛋白会聚合成一个二聚体，

可以是2个BRAF蛋白的单体，组成一个二聚体，

也可以是一个BRAF蛋白单体与一个CRAF蛋白单体、或者ARAF蛋白单体组成一个二聚体。

BRAF蛋白，是细胞生长信号，从表皮细胞生长因子--EGFR--开始，传递到细胞外调节蛋白激酶--ERK--为止的，一个中间环节。

 

正常情况下，细胞生长因子，例如：

1. 表皮细胞生长因子—EGF，结合到表皮细胞生长因子受体--EGFR--上；
2. EGFR被活化，然后激活下游的RAS蛋白；
3. RAS蛋白再激活RAF蛋白；
4. RAF蛋白激活MEK蛋白；
5. MEK蛋白再激活ERK蛋白；
6. ERK蛋白进入到细胞核内部，再激活下游的各种蛋白，启动下游的各种基因的转录；让细胞进行增殖、分裂。

从RAF到ERK这一段信号通路，有一个专有名词，叫MAPK通路。“mitogen activated proteinkinase”，就是“丝裂原活化蛋白激酶通路”。这个信号通路与细胞分裂、增殖有紧密的关系。

• 在人的后天长出来的痣当中，70～80%有BRAF基因突变；
• 在恶性的黑色素瘤当中，40～60%有BRAF基因突变。

在正常情况下，BRAF蛋白只有被RAS激酶磷酸化之后才有了激酶活性。 但当BRAF基因发生活化突变之后，它就不管上游信号通路是否给它激活指令，突变的BRAF蛋白一直都处于激活状态。

所有的BRAF致癌基因突变中，最重要的是：BRAF的第600个氨基酸残基，从缬氨酸残基（V）变成谷氨酸残基（E），即V600E突变。这可以让BRAF蛋白一直处于活化的、有激酶活性的状态。

BRAF的V600E突变，占了所有肿瘤BRAF突变病例当中的95%以上。

 

目前的研究表明，黑色素瘤对威罗菲尼、或者达拉菲尼产生耐药性的原因有：

• 第1，NRAS的突变活化

• 第2，CRAF的过量表达

• 第3，BRAF V600E蛋白的过量表达

• 第4，MAPK信号通路当中，处于BRAF下游的MEK或ERK基因发生活化突变或者发生过量表达

• 第5，MAPK之外的别的通路被活化，例如：PI3K通路发生活化突变

 

 PI3K-AKT通路

 这个信路通路，对于肿瘤的发生非常重要。

 

PI3K/AKT信号通路所受到的多种因素的调控。

 

首先说，正向的调节因素。 

PI3K可以被受体酪氨酸激酶RTK激活。RTK是一个大的受体激酶家族。这个家族包括了：EGFR、PDGF-R、IGF-1R、NGFR、FGFR、VEGFR。这些受体酪氨酸激酶都可以磷酸化PI3K。

活化的RAS蛋白也可磷酸化PI3K。而RAS蛋白本身是被受体酪氨酸激酶所激活的，所以（RAS）也可以认为是受体酪氨酸激酶对PI3K激活的另一条支路。

负向的调节因素：主要是PTEN蛋白。

 

PI3K/AKT对下游的调控：：：AKT的调控方向，是刺激细胞增殖，同时抑制细胞凋亡。

 

第1，就是调控mTOR通路。AKT抑制TSC2，从而间接地活化RHEB；活化的RHEB进一步活化mTORC1（mTOR）复合物；再激活S6K；S6K可以通过结合到核糖体的大亚基上，激活核糖体，促进各种蛋白的翻译，让细胞快速生长。

第2，是与BAX蛋白结合。BAX能够在线粒体上打洞，进而引起细胞的凋亡。但是当AKT与BAX相结合之后，BAX就失去了在线粒体上打洞的能力。这样AKT就抑制了细胞的凋亡。

第3，是加速FOXO蛋白的降解。FOXO蛋白能够启动细胞的凋亡，而AKT可以把FOXO蛋白磷酸化。被磷酸化后的FOXO蛋白，就会被泛素连接酶连接上泛素基团。带了泛素基团的FOXO蛋白，就会被纳入泛素化蛋白降解途径，被降解掉。这样AKT就可以通过加速FOXO蛋白的降解，来减少细胞进入凋亡程序。

第4，AKT可以抑制P21蛋白。P21蛋白的作用是让细胞静止，不进行细胞增殖。那么AKT可以通过抑制P21蛋白，把细胞从静止状态给释放出来，进行细胞扩增。

第5，P27蛋白可以让细胞停止在G1期。那么，AKT可以抑制P27蛋白的功能，让细胞进入细胞周期，进行增殖。

第6，GSK3可以促进细胞的凋亡，而AKT可以抑制GSK3。这样，AKT就减少了细胞的凋亡。

  

PIK3CA的突变，分成两种。

• 一种是该基因的拷贝数异常增加；
• 另一种，是发生能够让PI3K蛋白不依赖上游信号，就可以持续保持激活状态的点突变。

主要的激活点突变有三种：E542K、E545K、和H1047R。这3种激活点突变，占了所有PIK3CA突变当中的80%以上。