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癌基因，抑癌基因与细胞周期机制的衔接

zhangsulin

【关键词】癌基因，抑癌基因，细胞周期，调控因子

正文
人体由大约30万亿细胞组成，种类可达600种之多，却都能各司其职，并相互合作完成着复杂的功能，维系着整体的统一性。众多细胞这种协调和密切合作是借助相互信号传递而实现的；且这种相互合作，维持着正常结构和功能。肿瘤的发生则起源于一个原始细胞，这个原始细胞在恶性转化以前，首先是某个负责传递生长信号的基因发生了突变，使该细胞脱离正常生长调控系统，变成不受增殖调控的细胞。当突变在细胞中进一步积累，影响到控制DNA修复和复制时，遗传信息便丧失其稳定性，导致细胞的恶性转化。因此，从本质上说，肿瘤的产生是丧失细胞调控机能的结果。而正常细胞的增殖则是接收外源生长信号刺激后按严格的时空顺序进行，其增殖周期受到精确调控。生长信号的异常和细胞周期调控的异常将导致细胞增殖异常，最终产生恶性克隆。
1．细胞周期及周期调控
细胞周期分为G0/G1（Gap phase）、S（DNA Synthesis）、G2、M（Mitosis）等几个周期。G0/G1期细胞暂不增殖，不同分化的细胞发挥着各自的功能。各种外源生长因子刺激后，信号由细胞外传导到细胞核内，顺序启动与DNA复制和细胞增殖有关的基因群，细胞开始DNA的合成进入S期，之后历经S、G2、M期，进行DNA的正确复制及姊妹染色体的均衡分配，分裂而成的子代细胞进入G0/G1期生长、分化、成熟、完成一次周期循环。
正常细胞的增殖按精确而协调的时空顺序进行，受到诸多调控因子复杂而精确的控制。这些调控因子组成了细胞周期的调控网络，它们之间存在着错综复杂的相互关系，各种调控途径尚未完全阐明。但现在已明确其中核心作用的因子为“周期蛋白-依赖周期蛋白的激酶（cyclin-cdks）”复合物。
cyclin-cdks复合物的主要作用是推动细胞周期进程，促使细胞通过各周期的调控点（checkpoint），完成顺序的时期转换。细胞周期中两个主要的调控点涉及G1-S，G2-M期转换，第一个称周期起始点（Start point），位于G1期末，此时DNA合成开始，不久进入S期，一旦细胞完成G1-S转换，承诺DNA合成，余下的周期时间无需生长信号就可顺序发生，直至完成有丝分裂，因此G1-S的周期起始点是细胞增殖最关键的限制点。第二个为M期进入点，细胞由G2期进入M期，开始有丝分裂。
在cyclin-cdks中，cdks为催化亚基，cyclin为调节亚基，cdks属ser/Thr蛋白激酶，与cyclin结合后独具细胞周期特有的蛋白激酶活性，作用于多种与细胞增殖、分裂相关的蛋白质。Cdks在裂殖酵母中为cdc2基因编码的p34-cdc2蛋白，在哺乳动物细胞中则分离到与cdc2相关的一系列cdks家族成员cdks-6。cdks的含量在细胞周期中是恒定的，但其活性在发生周期性的变化，这是靠调节亚基cyclin在各时期周期性的积累和分解来实现的。【fig1】
cyclin在裂殖酵母中主要有两类，一类为G1-cyclin，另一类为M-cyclin。当细胞有丝分裂结束．由M期进人G期后，M-cyclin降解。p34失活，随后G1-cyclin逐步合成积累，与p34p结合形成复合物并使之激活，推动细胞通过周期起始点,进人S期；在细胞从S期进人G2期过程中、G1期cyclin降解，P34失活，之后M-cyclin又逐步合成积累，与失活态pp34结合形成MPF（M期促发因子），在G2期末使pp34恢复活性，推动细胞通过M期进人点，完成细胞的有丝分裂。在M期，要保证复制后的染色体能够正确分到两个子细胞，需要纺锤体组装。存在纺锤体组装调控点（checkpoint）。可能涉及MAD1，2，3基因。对M期精细调控研究发现，M期也有象MAPkinase,ninc kinase,MPM2 kinase,CaM dependent kinase,PP1,PP2等一系列酶参与。其中许多激酶受到MPF调控。MPF作用底物Cyclin B ，调节P34活性；P53，影响亚细胞定位；C-Abl,调节细胞；GTP-结合蛋白，细胞内转运阻断。
在哺乳动物细胞中cyclin包括A,B,C,D,E五类家族成员,其中C、D、E 为候选的G1-cyclin，B类为候选的M-cyclin．A类似乎具有在E类降解后取而代之的功效，与G2/M期转换相关。每类cyclin有各自相应的cdks，如cyclinDI多与cdk4形成复合物。【fig2】围绕细胞周期各时期过渡调控的大量研究表明；从功能上讲，诸多调控因子包括p53、Rb、pl6等抑癌基因均是位于细胞周期的调控点上，特别是在G1-S转换的周期起始点，通过cyclin-cdks来影响细胞周期进程的。
2．抑癌基因与细胞周期
抑癌基因主要有一下功能：
（1）  诱导始末分化。
（2）  维持基因稳定。
（3）  触发衰老，诱导细胞程序性死亡。
（4）  调节细胞生长。
1）  负性生长因素的信号传导。
2）  调节基因：TP、Tr。
（5）  抑制蛋白酶活性。
（6）  改变DNA甲基化酶活性。
（7）  调节组织相容性抗原。
（8）  调节血管生成。
（9）  促进细胞间联系。
其产物在正常情况下抑制细胞生长，对生长、分化、增殖过程起负调节作用功能丧失导致细胞恶性转化。
2.1 Rb基因：Rb基因编码的pRb蛋白活性，是通过cyclin-cdks对pRb的周期性磷酸化和去磷酸化作用来调节的。cyclin-cdks可使p110-Rb高度磷酸化而丧失与其它因子结合的能力。在G0-G1期pRb处于去（低）磷酸化状态，具抑癌活性，可与某些因子如转录因子E2F结合。游离的E2F是一类基本的转录因子，其识别序列广泛存在于一些与DNA复制和细胞增殖相关基因的非编码区。这些基因包括组蛋白及非组蛋白、cyclinE、cyclinA、IGF、IGFR、TGF-α、癌基因C-myc、C-erbB-2、C-jun、C-sis等及Rb本身。这样pRb可通过结合E2F而阻止上述基因的启动，使细胞停滞在G0-G1期。当细胞接受生长信号等刺激后，G1期特异的cyclin积累，与cdks结合并使之具催化活性，催化pRb高度磷酸化而丧失结合E2F的能力，释放出游离的E2F，启动与增殖相关的基因群，促进细胞通过Start点完成G1—S期转换，以后自GI期末-S期-G2末期，pRb保持高度磷酸化的失活状态，在M期及G0-G1期，pRb在磷酸化酶的作用下脱磷酸化而恢复活性，再次结合E2F等因子，使细胞进入稳定的G0期或延长G1期（G1 arresting、G1期停滞）。Rb与p21、CDK4及TGF-β之间存在相互调节，腺病毒E1A、SV40、大T抗原、HPVE7蛋白可与Rb蛋白结合并使其失活，同时发现细胞中也存在某些与上述DNA病毒蛋白在功能核结构上类似的蛋白也可与低磷酸化的Rb结合，说明Rb参与和调节细胞由G1向S期过渡行使功能，而DNA病毒蛋白与Rb蛋白形成复合物可使细胞摆脱Rb的负调节控制，使细胞表型发生变化，可为病毒致癌机制之一。【fig3】
2.2 p53基因和WAP/CIP基因（wildtype p53 activated factor/cdks inhabiting protein）：p53基因所编码的野生型p53蛋白（p53RT）和积累，也可介导G1期停滞。这是通过由WAF/CIP编码的p21作用于cyclin-cdks来实现的，当DNA损伤时，p53RT通过翻译后机制积累，然后结合于WAF/CIP上游非编码区的两个p53RT特异组合序列上，并以其N端一转录活性很强的氨基酸区段，反式激活WAF/CIP1转录，表达p21蛋白。P21则通过抑制多种cyclin-cdks或/和PCNA的活性，直接在S期前或S期阻止DNA的复制，以使受损DNA有足够时间得到修复。若修复失败，p53可通过某些机制诱发细胞凋亡，以确保基因组的遗传稳定。P53基因突变后编码产生的突变型p53蛋白（p53RT）,则不能在DNA受到损伤时监测基因组的完整，导致DNA复制出错误的拷贝并分配到子细胞中去，这必然容易产生存在基因突变和染色体畸变的恶性克隆。近年来研究发现,TP53家族成员P63,P73与P53有复杂紧密的相互作用网络,且有与P53相似作用。P63与上皮干细胞自新和动态平衡有关, P73与神经发生,自然免疫反应有关。【fig4，5，6】
2.3 PTEN基因：PTEN通过抑制其磷酸化而负向调节AKT活性，因此PTEN抑制PI3-kinase/Akt 信号途径，而PI3-K可磷酸Rb，从而释放E2F转录因子，对细胞生长很重要，PTEN的作用有一下四点：1）在损伤修复时，阻滞细胞周期从G1－>S期。2）通过阻滞Akt活性，升高Bad和Caspase-9活性，从而促进凋亡。3）通过阻滞Akt介导的VEGF基因转录，而防止损伤修复所需的由缺氧导致的血管形成。4）抑制Akt介导的细胞迁移，所以PTEN可抑制肿瘤生长与转移。【fig7，8，9】
2.4 VHL基因：VHL蛋白为SKP1-Cdc53/cull-F-box(SCF)样蛋白复合体的一个调节亚基，为泛素化蛋白水解的特异性蛋白。PVHL可调节转录因子HIF-1和HLF-2的水解，可阻滞VEGF及其它由缺氧诱导的mRNAs的转录。从而抑制细胞周期。
2.5 P16基因：其编码CDK4的抑制蛋白。P16与cyclin D竞争与CDK4结合，当P16与CDK4结合后能特异性抑制CDK4活性。低磷酸化或非磷酸化的Rb可阻止细胞由G1进入S期，而CDK4可使Rb磷酸化，CDK4受抑制，使之不能解除Rb对转录因子的抑制，从而抑制细胞增殖，阻止细胞生长，且Rb，P16，cyclin D，CDK共同组成了反馈调节系统。
2.6 P15基因：P15主要功能可通过CDK4和CDK6结合，抑制CDK4-cyclin D和CDK6-cyclin D，从而抑制细胞增殖。P15的转录可被TGF-β诱导，提示P15使细胞停止在G1期的生长抑制作用可能通过接触抑制，作为细胞生长抑制信号的效应因子而起作用。（有一类CDK抑制因子家族P16INK4，P15INK4B，P18INK4C和P19INK4D，它们特异性抑制cyclin D/CDK4，cyclin D/CDK6，TGFβ诱导的细胞阻滞在G1期，起源于P15INK4B转录量的增加，后者可与cyclin D/CDK4，cyclin D/CDK6复合体结合，取代复合体中的P27KIP1，使P27KIP1结合并抑制cyclin E/CDK2复合体。TGFβ抑制生长的作用归因于对上述两种cyclin/CDk复合体的共同抑制。）
2.7 FHIT基因：人类FHIT蛋白是一典型的AP3A水解酶（5’，5’-pl，p3-triphosphate hydrolase），催化Ap3A的水解反应，使Ap3A水平下降。FHIT基因突变导致AP3A水解酶活性丧失，从而导致AP3A或类似复合物水平升高并促使肿瘤发生，FHIT蛋白还具有去除mRNA帽类似体的作用。
2.8 BRCA1， BRCA2结构完全不同，但在生物学功能，肿瘤发生机制等方面有很多相似之处，如都有DNA结合结构域，可作为转录因子对相应的基因转录起调控作用，还可与Rad51蛋白相互作用，在DNA损伤修复过程中发挥功能。BRCA1可抑制中心体复制，与一些蛋白共同调节中心体复制，如BRCA2, CDK2-CyclinA, CDK2-CyclinE, GADD45, P21, P53和Rb。
2.9 DCC：DCC基因编码分子量为190KD的跨膜磷酸化蛋白，可能为一种信号传递受体。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，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。
2.10 APC：APC基因编码产物含2843个氨基酸，与众多癌基因，抑癌基因及cyclin，CDK有相互调节作用。【fig10】
2.11 MCC基因：MCC基因编码产物含有829个氨基酸，部分序列和G1蛋白结合的一种受体相似。
2.12 WT1基因：WT1蛋白含有245个氨基酸，为含有4个锌指区的一种转录因子，与转录因子的早期生长应答成分（early growth response-1，EGR1）家族同源，这两种蛋白与DNA结合的序列也一样。EGRI在调节增殖周期中具有重要作用，与Myc和E2F等相似，能刺激细胞的增殖，WT1蛋白与DNA的特定序列结合后即抑制EGR1与DNA的结合，抑制EGR对转录的激活作用，通过EGR1发挥对细胞生长的抑制作用。WT1还对其它生长相关基因如IGF-II，PDGFA链等起转录抑制作用。WT1也能与P53结合形成复合物，在P53缺失时，WT1对EGR1具反向式激活作用而不是抑制，但当WT1与P53结合则增强P53的反式激活功能。
2.13 NF1，NF2基因：NF1基因编码与GTP酶激活蛋白GAP序列同源，而GAP可修饰Ras基因产物P21的功能，NF1可与RasP21结合，激活GTP酶活性，下调P21蛋白活性，以此参与和P21有关的信号传递调节。NF2基因产物与细胞膜和细胞内骨架连接有关，其功能丧失导致细胞内骨架结构紊乱而引起细胞异常增殖。
2.14 HNPCC基因：有四种基因hMSH2, hMSH1，hpMS1，hpMS2，其基因功能是识别和修复错配的DNA，若功能丧失，则不能对转换和颠换突变进行识别和修复，从而激活癌基因或使抑癌基因失活。
2.15 DPC4基因：DPC4蛋白的功能类似于Mad蛋白，在细胞信号传递方面具有重要作用，与TGF-β之间也存在相互调节关系。
2.16 nm23基因：目前认为nm23可能为具有NDPK功能的基因。nm23可通过与NDPK相似的途径在调节细胞信号的传递、细胞分化过程中发挥作用。NDPK可能通过两种途径参与细胞调节：1）影响微管聚合以调节细胞运动。2）通过影响G1蛋白的信号传递发挥负调节作用。
2.17 TGFβ受体：TGFβII型受体基因，TGFβ被丝/苏氨酸蛋白激酶触发，其下游效应分子为Smad家族。Smad为候选的肿瘤抑制基因，行使转录因子功能，调节靶基因的转录如P21。TGFβ是一种生长抑制因子，进而阻断细胞周期。TGFβ可下调G1与G2期CDK与cyclin的活性与蛋白量，也能抑制Rb磷酸化，且CKI，P27是TGF-β介导的细胞周期控制的正负调节因子。癌基因EWS-FLT1，EWS-ERG或EWS-ETV1，能够抑制TGF-βRII的转录。TGF-β对于不同细胞有不同的效应。对成纤维母细胞等类型细胞，主要刺激细胞分裂，而对大多数上皮细胞，却起抑制作用。【fig11】
2.18 ATM基因：ATM基因突变发生在细胞的G1/S、S与G2/M检查点处，表明ATM是这三个环节的一个共同因素，而且，因P53应答DNA损伤，源于ATM患者的突变细胞减少。在该检查点，ATM位于P53的上游。【fig12】
2.19 CDKI另一组：包括P21WAF/CIP1，P27KIP1和P57KIP2，可抑制cyclin D/CDK4，cyclin D/CDK6，cyclin E/CDK2，cyclin A/CDK2活性，这些抑制蛋白还可通过一未知机制抑制CAK引发的CDK活化。任何CDK抑制因子都可以作为肿瘤抑制蛋白。【fig13】
2.20 Caveolin-1：可能一个抑癌基因，其表达的上调能够介导接触抑制，同时对P42/44MAP激酶级联反应进行负调控，抑制肿瘤的生长。
2.21 LUCA15：是一个假定的肿瘤抑制基因，在ras转化细胞中表达下调，说明是通过改变mRNA水平来调控细胞增生的。
2.22 抑癌基因间的相互作用，在正常细胞的生长、分化、增殖中，p53、WAF/CIP、Rb、P16等均通过cyclin-cdks这一中心环节发挥着重要调控作用，它们之间相互作用、相互影响并的极有可能存在协同抑癌作用。在放射线所致DNA损伤时，p53-p21-cyc-cdks-pRB-E2F的调控作用已有部分实验支持，另有实验提示：Rb发生缺失所致的异常增殖克隆，可因p53的积累而被诱导凋亡。P53的作用似乎主要是在DNA损伤时对基因组的完善进行监控，而Rb的作用更为广泛、基本，已证实其对细胞的分化，胚胎发育是必不可少的。另据目前研究，尚提出了包括p53-p21-cyc-cdks-pRB-E2F-p16的负反馈调节环路：游离的E2F不仅启动与增殖有关的基因群，还启动MTS1基因表达p16，p16蛋白与cyclin竞争结合cdk4，与p16结合的cdk4不能磷酸化Rb，未磷酸化的Rb结合游离的E2F，以使细胞增殖得到精确的调控。【fig14】
3．癌基因与细胞周期
I）在阐述各种类型的癌基因之前，有必要提到信号传导途径。因为这些途径中出现的异常将导致癌症和许多疾病的发生。环境信号以细胞因子、小分子量激素、生长因子和镶嵌于细胞膜的蛋白等形式存在，并通过以下两种主要机制进入细胞。一种是胞膜上的特异性跨膜受体，它与相应的配体结合后，将信号传入胞内；另一种是信号直接进入细胞内后与特异性靶蛋白或受体分子接触并结合。通过受体分子引发的酶活性或核苷酸结合形式的变化可启动一系列生化反应。这些生化反应导致一系列蛋白激酶的激活，如Raf/MEK（MAP/EARK激酶）/MAP（丝裂原激活蛋白）激酶系列反应，Raf是ras癌基因的一类直接效应器，MAP为丝裂原激活蛋白，ERK为细胞外信号调节蛋白激酶，还涉及磷脂酶C（PLC）磷酸肌醇3’-激酶（PI3K），Janus激酶（Janus Kinase，Jak）及信号伴随物，信号传导因子核转录活化因子（STAT）蛋白，包括环核苷，活化转录因子（ATF，如Fos和Jun癌基因有此功能），信号传导的最终靶点是调节哺乳动物细胞的转录机制。【fig15，16，17，18】
当癌基因产物组成活化的配体、受体或下游元件时，它便能克服生长因子依赖性。多重平行的信号传递途径被生长调节因子协同激活，其中包括RAS途径、PI(3K)激酶途径、磷脂酶C途径，以及涉及到SRC家族蛋白及与STAT蛋白协同的Janus激酶（JAKs）途径【fig35】。这些途径的各控制点均能成为癌蛋白失调靶点，过度表达或者异位表达无结构改变的蛋白，或者是其正常互补链的转译突变，形成点突变或截短末端。通过引起信号传递失调，癌蛋白能使细胞分裂失控或无限生长。信号传递链中的许多成员能转化细胞。这样，生长因子及其受体、RAS和RAF均被鉴定为癌基因产物，当SHCs和MEK过度表达或者发生突变时，也具有转化活性，大多数癌基因产物的主要作用是通过上调RAS和RAS相关信号途径实现的。
1．GTP结合蛋白：为一类分子开关，包括G蛋白核Ras超家族成员。GTP结合蛋白是一类分子开关，调节从酵母到哺乳动物细胞内多种生理过程，可分为两大类:GTP-结合蛋白（G蛋白）和Ras超家族成员，前者是由α、β、γ亚单位组成的异三聚体，后者是单体蛋白，分子量位20～25kd。这些蛋白质能和GTP（三磷酸鸟苷）或GDP（二磷酸鸟苷）结合，与这两种不同核苷所结合引起的结构改变使G蛋白处于“开”或“关”的状态。正向调控物通过核苷（GTP/GDP）转化使G蛋白和Ras超家族蛋白结合GTP处于“开”的状态，负向调节物或靶蛋白（效应器）能激活一种内源性GTP酶的活性，从而使G蛋白或Ras蛋白结合的GTP变为GDP，恢复至活性状态，即“关”状态。G蛋白和Ras超家族成员（Ras，Rho，Rac，Cdc42，TC21/R-Ras及Ran），它们和细胞周期的调节和丝裂信号的传导有关。
1.1 G蛋白
是激素受体的开关和第二信使系统的调节因子，它们也参与细胞增殖。当他与G蛋白相偶联的受体激活后，α亚单位与β、γ亚单位分离开来，α和β/γ都有效应器功能。接受来自G蛋白偶联受体来的有丝分裂的信号后，β及γ二聚体复合物通过蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）-依赖途径激活MAP激酶级联反应。此外，Gα的某些形式具有真正的癌基因功能。例如：在一些垂体、甲状腺、卵巢及肾上腺癌肿瘤中发现GS（激活性G蛋白，能使腺苷酸环化酶AC活性增高，gsp）及Gi（抑制性G蛋白，能使腺酸苷环化酶AC活性降低，gip）的特殊亚型的α亚单位发生突变。这些突变导致G蛋白的GTP酶活性丧失，从而使G蛋白始终保持在活性的GTP-结合状态。
1.2 Ras超家族
Ras超家族蛋白调节许多生理活动，包括促进有丝分裂信号（Ras及密切相关蛋白质）细胞骨架构成（Rho及Rac蛋白），核功能（Ran），及膜与蛋白运输（Rab蛋白质）。在多种信号刺激下Ras蛋白能激活几条信号传递途径，这些信号包括生长因子、G-蛋白偶联受体（G-protein-coupled receptors）及整合素（integrins）。能激活Ras信号途径的有丝分裂的信号来自生长因子受体，这些含有酪氨酸激酶区域的受体有血小板衍生生长因子及表皮生长因子/HER2受体。一旦与配体结合这些受体在酪氨酸残基上发生自我磷酸化，接头蛋白（adapter）如生长因子受体结合蛋白2（growth factor-receptor-binding protein 2，Grb2）及Shc（src homology and collagen，一种接头蛋白，有同系物和胶原蛋白组成。）即结合到磷酸化受体的特异位点上。这些结合反应是有SH2区特异性介导的。Grb2及Shc也具有SH3区。SH3区能够与另一种Ras-相关蛋白的特殊多聚脯氨酸区结合，这种蛋白叫作SOS，是这一基因的果蝇属同系物（son-of sevenless）的首字母缩写。SOS基因编码核苷酸交换因子蛋白质。这种核苷酸交换因子协助Ras释放出GDP并且使Ras蛋白稳定在无核苷酸状态。一旦GDP释放，Ras蛋白质迅速与鸟苷酸重新结合，但大多数时候是与GTP而非GDP结合，因为在哺乳动物细胞中，GTP浓度大约是GDP的10倍。除了SOS，其它核苷酸交换因子也能协助GTP与Ras蛋白结合。一旦处于GTP结合状态，Ras就能与特异效应器相互作用。这些效应器分子是能介导信号传导下一步过程的细胞内蛋白。已提出的几种Ras效应器包括蛋白激酶Raf及MEK激酶，它们分别启动MAP激酶及应激-激活蛋白激酶（stress-activated protein kinase, SAPK）级联反应。Ras的GTP酶激活蛋白（GAP），以及神经纤维瘤I型基因的蛋白产物神经纤维素（neurofibromin）也显示RasGAP活性。这些效应器蛋白中的任何一个都可直接与Ras结合，成为多蛋白复合物的一部分并介导信号传导某一方面。【fig19】如果Ras蛋白发生突变，失去内在的GTP酶活性，Ras蛋白保持GTP结合状态，它将始终处于激活状态。在人类肿瘤中，事实上几乎所有在Ras蛋白中发生的突变都损害GTP酶的活性。与Raf相互作用的Ras蛋白，通过MEK磷酸化激活MAP激酶级联反应，导致DNA合成的激活。Cdc42，Rac与Rho蛋白由鸟苷酸交换因子和GAP调节，其作用方式和前述Ras蛋白相似。激活的Rac与Rho蛋白本身来转染细胞或通过增加能促进GTP结合的核苷酸交换因子而获得。来自这种途径的一种典型的交换因子Db1。其它与Db1有相似序列和功能的蛋白有癌基因蛋白Ost，Vav，Ect2，Tim和Lbc，以及侵袭因子Tiam，后者能增加T-淋巴细胞的转移能力。Rho/Rac途径也能通过某些细胞表面的整合素受体与其配体结合而直接激活。
2．MAP激酶途径
在哺乳动物细胞中，至少有3种这样的模式已被阐明。它们在肿瘤学的重要意义在于，Raf是常见的癌基因Ras的直接效应器。Raf是丝氨酸/苏氨酸激酶，它随着和细胞质膜上的激活的Ras结合而被激活。激活后的Raf使MEK磷酸化，MEK是酪氨酸/苏氨酸激酶。激活的MEK又使胞外信号调节激酶（extralcellular regulator kinase，ERK）磷酸化，后者是丝氨酸/苏氨酸激酶。激活的ERK使许多蛋白底物，包括转录因子亚单位ELK-1磷酸化。MAP激酶级联反应的激活所引起的细胞反应包括在血清反应元件控制下，直接早期基因转录增加，如c-fos, 以及DNA合成增加和细胞转化。【fig20】
Jak含有两个激酶区域。Jak似能介导激活所有细胞因子信号传导。这些激酶通过细胞因子介导受体二聚化而激活，接着是Jak-介导自我磷酸化和受体酪氨酸的磷酸化。这些磷酸化酪氨酸形成SH2区-介导的STAT的停泊位点，STAT是一个转录因子家族。假说认为随后的受体-相关Jak使STAT酪氨酸磷酸化将导致STAT形成二聚体，并从受体上分离下来再移入胞核。STAT1和3的活性也可能有ERK1激酶级联反应调节，因为这些转录因子的丝氨酸磷酸化明显增强它们的活性。
3．第二信使
在过去几年中已逐渐证明胞膜的许多脂质成分既有信号活性又有结构活性。参与了生长因子介导的信号传导。基因诱变研究显示PI3K的激活对几种生长因子受体及癌基因产物介导的有丝分裂是必要的。【fig21，22】钙调素通过G1/S，G2/M，M中期/后期三个位点调节，发挥增殖调控作用。钙调素结合蛋白参与，影响DNA复制酶系的组装和稳定，参与G1/S转移；钙调素通过作用CDK-CYCLIN等，参与G2/M的调节；对P34的激活是必须；在脱离M期的调节中，其介导Ca所引起的Cyclin B的降解与MPF的失活有关。
4．核受体超家族
所有核受体所共有的两个关键结构元素包括DNA-结合区域（DBD）和配体或激素-结合区域。一个理想的核受体的特征位，DNA-结合区-一般见于受体蛋白的中心并且有两个锌指复现模式（zinc finger motif），这两个锌指复现模式引导核受体与靶基因启动子区的特异核酸序列相结合。受体的C-端侧含有配体结合区，N端的其它区核受体的LBD是受体转录激活功能的重要介导者。
一旦进入核内，和配体结合的受体即结合于专门的DNA序列，调节相关基因的转录活性。在核受体中已发现两个独立的二聚体复现模式，一个DBD，另一个在LBD。一旦受体-配体复合物结合于某个基因的特异的促进子元件上，将导致转录激活和抑制。【fig23】
II）顾名思义，能参与和直接导致正常细胞恶性变的任何基因称癌基因。由于细胞癌基因在正常细胞中以非激活的形式存在，故称原癌基因是生物过程的重要调控因子，在基因组中的它们并不仅仅引发肿瘤形成，而是正常生物过程所必需的。在细胞生长过程中，它们起着多方面的作用，如增殖、凋亡、基因组稳定和分化。生长因子能使细胞周期进程通过一个或多个检查点，癌基因可通过以下几个途径破坏正常细胞的生长控制机制而致癌：
⑴有义突变活化原癌基因并进一步激活与生长因子受体相连的信号传递链组分，导致细胞分裂，或这种突变影响细胞周期的正调控成分（如细胞周期素D）即增加了生长信号导致细胞增殖。
⑵降低了负性生长信号，去除了细胞生长抑制因子。
⑶阻断了维持正常细胞生长的分化过程。
⑷阻断了维持正常细胞生存力必须的死亡过程。因此，细胞周期核心引擎及偶联生长因子与该引擎的信号传导途径都是癌基因损伤的常见目标。【fig24，表2】大多数癌基因可归为以下几类：
1．细胞外生长因子：第一个有明确功能的癌基因产物是v-sis蛋白，它是血小板生长因子（PDGF）的一种修饰形式，PDGF是间质细胞培养过程中所需的重要血清有丝分裂原。细胞感染带有v-sis的猴肉瘤病毒后，v-sis引发有功能性PDGF产生[60],这种自分泌刺激作用（autocrime stimulation）产生了对PDGF应答性细胞的慢性生长刺激。通过在实验性病毒体系中插入启动子，可激活其它一些生长基因（如LL-2,3，粒细胞/巨噬细胞集落刺激因子）。但生长因子基因的突变激活在人类肿瘤中少见。不管是遗传水平还是胚胎水平的改变，肿瘤细胞通常产生一个自分泌和旁分泌生长因子的复合物，这包括PDGF，TGFα，集落刺激因子1（CSF-1），成纤维细胞生长因子（FGF）和肝细胞，生长因子一分散因子（HGF-SF）。在一些星形细胞瘤、肉瘤和胶质瘤中，发现有PDGF的A，B链异常表达。TGFα和安非调节素（amphinegulin）都属于表皮生长因子（EGF）家族，由肿瘤细胞分泌并且是间叶和上皮细胞的有丝分裂原。缺乏胰岛素样生长因子-1（IGF-1）受体的转化细胞不应答，说明IGF-1及其受体在恶性转化中是必需的，其它与多肽生长因子有关的癌基因包括FGF家族中的三个成员，即KS3癌基因，INT2和HST。FGF家族成员具有多种功能，如作为有丝分裂原，血管形成因子和图式形成剂。
2．受体酪氨酸激酶：产物位于胞膜，与生长因子受体相关的neu（或称C-erbB/HER-2）家族，C-erbB的表达产物P185与表皮生长因子受体EGFR的结构和功能相似，均为跨膜蛋白，位于胞外的N－端具有与配体（生长因子）结合的位点，位于胞内的C－端则具酪氨酸激酶活性。蛋白质酪氨酸残基磷酸化反应与细胞生长，增殖的关系十分密切。
3．产物位于胞质，属非受体酪氨酸蛋白激酶的SRC家族，此类癌基因的产物具有很高同源性，均为特异性酪氨酸蛋白激酶。蛋白的功能同源区SH（Src Homology）从羧基C端互氨基N端依次为SH1、SH2、SH3、SH4四个亚区，SH4与蛋白在胞膜内表面的定位有关，SH3和SH2则参与大分子间信号传递，SH2使SRC蛋白与受体结合，而SH3介导Src蛋白与下游RAS信号通路的连接，SH1为酪氨酸蛋白激酶功能域。该族蛋白多位于不具酪氨酸蛋白激酶活性的受体下游。另外，SH3和SH2也在其它与细胞信号传递相关的蛋白中被发现。
4．鸟苷酸结合蛋白。如RAS家族：RAS家族编码的蛋白定位于细胞膜内表面，均为P21蛋白。P21 RAS由鸟苷酸释放因子（GFRS）激活，然后作用于GTP酶激活蛋白（GAP），将生长信号通过GAP传递到下游各级激酶，使即刻早期转录因子包括myc、fos、jun蛋白等磷酸化，最终将信号传入细胞核。GFRS与胞膜酪氨酸蛋白激酶受体间信号传递，则由含SH3和SH2功能域的接头蛋白来介导。【fig25】
5．产物为核结合蛋白和转录因子的癌基因：包括myc、fos、jun等基因，其产物多为转录调节因子，在细胞质合成后进入核内，与相应特性异性DNA序列结合，激活生长相关基因，包括延迟应答基因的转录：CyclinD(D1,D2,D3),CyclinE，CDK2,CDK4,E2F。抑制分化相关基因。核原癌基因蛋白调节有4种基本效应，即细胞周期中G1期到S期的转化、细胞凋亡、基因组稳定性及细胞成熟中的某些作用（促进或阻碍）。
6．细胞周期蛋白：是连接生长因子信号转导和细胞周期调控的纽带。如cyclin D,CDK4等，它们结合成cyclin/CDK复合物，可对细胞周期一系列控制信号发挥调节作用。【fig26，27】
7．Mdm2：Mdm2蛋白可与P53和RB蛋白相结合而使其功能失活，这是Mdm2蛋白促进癌细胞生长的重要机制。MDM2编码P90，能够与P53结合阻断其转录活化区进而灭活并降低P53蛋白。P53的激活能诱导MDM2基因的转录和MDM2蛋白质的产生，MDM2与p53结合使p53失活并降解，从而限制p53过高的活性。应激信号可通过抑制MDM2而使p53激活，形成MDM2与p53 的自我反馈环。P14ARF肿瘤抑制蛋白也能与MDM2结合，阻止MDM2介导的p53降解并还原p53介导的转录激活活性。ARF能与p53直接结合形成p53/MDM2/ARF三元复合物，起p53上游激活子的作用。P53本身能下调ARF的表达，另外E2F1转录因子能调节ARFmRNA的产生，而MDM2又能诱导E2F活性，推测MDM2也能增强ARF的表达。所以除p53-MDM2环外还存在另一个负性自我调节环。【fig37】
MDM2除抑制癌基因p53产生，其本身也有不依赖于p53而促进肿瘤生长的作用。MDM2能与核糖体L5蛋白和5SrRNA结合也可能与其致癌作用有关。
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的降低从而提高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。
8．还有一些癌基因，与多种信号传递有关，如Bcl-2，作为调亡抑制蛋白，同样对细胞周期产生重要影响，Bcl-2通过PP27kip抑制G1/S期转换，促进细胞进入分化状态，并诱导肿瘤细胞产生耐药，另外Bcl-2可通过P53下游蛋白相互作用抑制P53的促调亡和细胞周期阻滞功能，在行使上述功能时，Bcl-2蛋白不同位点的氨基酸残基发挥着不同的作用。尽管Bcl-2的细胞周期调控功能是独立于其调亡抑制功能而存在，但二者又密不可分。【fig28，29】
dbl为胞浆截短的细胞架蛋白，其恶性转化作用与小分子G蛋白有关。dbl为Rho的GEP。在dbl癌基因转化的细胞中，必然有ras介导的信号转导系统下游蛋白的激活。
EIF-4E是一种翻译起始因子，与其它一些翻译起始相关的蛋白质因子结合成翻译复合物。蛋白质翻译起始有两个机制，一种是mRNA5’-末端帽状结构形成机制，另一种是扫描机制，mRNA有一段与核糖体结合的特异性结构序列，以介导翻译复合体的形成。EIF-4E对这两种机制都是必须的。只有磷酸化型的EIF-4E才能结合成翻译复合体，起到翻译起始因子的作用。Src和ras等癌基因可促进转录起始因子EIF-4E磷酸化修饰，提高其作为转录起始因子的作用，可促进细胞中的蛋白质合成，这也是癌基因表达促进正常细胞发生恶性转化的重要机制之一。
Crk是一种具SH2位点结构的蛋白。
9．丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性的癌基因，其编码产物为可溶性蛋白，大部分位于胞浆中，而且都属于磷酸化反应链的成员，包括mos，faf和pim-1等。【fig30】
4．癌基因？抑癌基因？【表1】
癌基因与抑癌基因并非绝对界限，有些就很难界定，如Adenovirus Ela，cyclin D，cyclin D结合和激活CDK4，CDK6，然后磷酸化其下游靶蛋白Rb，Rb磷酸化后，释放E2F，则E2F活化S期基因表达和推动细胞周期行进，而且在G1期，能取代与cyclin E/CDK2复合物结合的Kip/cip(CKI)，从而加速周期演进。令人惊奇的是，cyclin D还可与转录因子相互作用而调节转录，这种功能不依赖CDK4和Rb，它可封闭转录因子的活性区，若过量时，可取代蛋白中调节因子在位置，而起负向作用。Cyclin D作为细胞周期推进的一个关键因子，其上游有众多癌基因与抑癌基因产物调节其表达与活性，而其下游，也有很多癌基因，抑癌基因产物，转录因子受其调控，它为细胞周期与生长繁殖精细，复杂网络中的一个重要枢纽，发挥着特别的双重作用。【fig31，表3】
还有新发现：抑癌基因WT1能抑制体内和体外的细胞凋亡而显示出癌基因的特性。WT1可上调BCL-2和BAX, 而BCL-2又抑制P53诱导的凋亡，从而WT1抑制凋亡。
P120ctn是癌基因还是抑癌基因，还未能定论。为连环蛋白（caterin cat）家族新成员（为粘附分子和细胞内信号分子），参与由上皮型钙粘蛋白介导的细胞信号转导和粘附过程。P120ctn和其它cats一样，易被一些膜受体酪氨酸激酶磷酸化，如EGFR，PDGFR，TGFαR，CSF1R和HGFR，肯定他是PTK的底物，但对其与细胞周期与别的有关信号转导通路关系未见报道。
P21为众所周知的抑癌基因，但它却有癌基因功能，可促进肿瘤形成与演进。其功能包括使肿瘤细胞核内复制，异常有丝分裂；通过不同机制抑制凋亡及刺激分泌因子的转录。
可能的解释为基因产物不同结构域有不同功能；接受不同信号产生不同效应；不同类型细胞不同效应。

结束语
肿瘤的发生是一极为复杂的过程，癌基因的激活与抑癌基因的失活是细胞恶变的主要内部机制。各癌/抑癌基因有着各自的作用环节，而又相互联系相互作用。癌基因与抑癌基因之间存在复杂的相互调节关系，可互为上游，下游效应分子形成一张巨大的网。比如多个癌基因与RB,P53,Cylin-cdk。癌基因与癌基因，抑癌基因与抑癌基因，癌基因，抑癌基因与细胞周期调控之间也是如此。可见细胞周期调控为非常精妙的调控。综上所述，我们也是管中窥豹，可见一斑，为阐明癌基因、抑癌基因会聚于细胞周期的级联信息传输网络作一基础工作。【fig32，33，34】
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【关键词】癌基因，抑癌基因，细胞周期，调控因子