中国图书资料分类号R735

Subject headingsdigestive system neoplasms; p53 gene; gene expression; gene mutation

1癌基因概述

癌基因显性作用与抗癌基因的失活是肿瘤发生的分子基础. 现认为，肿瘤是多种癌基因多阶段途径协同作用的结果^［1-4］. 癌基因(oncogene)是指细胞内或病毒内存在的，能诱导正常细胞发生转化，使正常细胞获得一个或多个新生物特性的基因，1968年Duesberg et al首次发现Rous肉瘤病毒基因组中有一种编码酚氨酸蛋白激酶的基因，并证实它在细胞转化中起关键作用，因这种基因来自病毒，因而被命名为病毒癌基因(virus oncogene, v-onc). 1972年Bishop应用核酸分子杂交法证实，几乎在所有高等脊椎动物细胞的基因组中，都拥有和病毒癌基因相似的DNA核苷酸序列，因这DNA所代表的基因是动物细胞基因组的成员之一，就称为细胞癌基因(cellular oncogene, c-onc). 在人体正常细胞中存在一种称为原癌基因(proto-onc)的正常基因，它在细胞中起着调控细胞生长和分化的作用，这类基因广泛存在于生物界中，从酵母到人的细胞中都存在着原癌基因.

在进化过程中这类基因是高度保守，属于看家基因(house-keeping genes)，按照原癌基因的结构，产物的功能及所在位置，将已知的细胞癌基因分为下列4类：①蛋白激酶类；②信息传递蛋白类；③生长因子及其受体类；④核内蛋白类. 细胞癌基因普遍存在于各种细胞，在正常情况下的表达或有时间，空间限制的表达，参予细胞分化及增殖，癌基因在生物进化中大都表现为高度保守性，正常细胞中的癌基因和肿瘤细胞中的癌基因的核苷酸顺序十分相似，后者可使NIH3T3细胞恶性转化，前者经激活后才具有转化能力，说明在正常情况下细胞癌基因不致癌，生理条件下内外环境中的某些刺激可激活癌基因，从而调节细胞的生长，分化和信息传递，因此通常认为，癌基因并不是肿瘤所特有，而是细胞的生长，分化和信息传递. 是细胞的正常基因，只有在异常表达或发生突变时，才会导致肿瘤发生. 细胞癌基因的生理功能主要表现为两方面：调节细胞生长和参予细胞分化和发育过程. 虽然细胞癌基因的表达产物和表达方式不同，但具有作用相关性，它们在时间、空间上协同作用，能维持并协调细胞的正常增殖与生长发育，具有正常生理功能同时又具有潜在致癌能力的原癌基因，其致癌潜能的发挥，通常需要首先被激活，常见的激活因素，有病毒，化学物质，辐射等^［2，4］. 激活的机制可分为两大类：①由病毒诱导的活化，如反转录病毒感染动物细胞后，得到一个动物细胞的原癌基因顺序，并把它整合进自己的基因组内，这一原癌基因便被激活，或者反转录病毒感染动物细胞后，将它本身基因组内的一个强大增强子或启动子插入到动物细胞原癌基因的附近或内部，使原癌基因激活；②非病毒诱导的活化，如点突变基因扩增和染色体重排.

在恶性肿瘤发病过程中，除了癌基因起作用外还涉及到另一类基因，即肿瘤抑制基因(tumor suppressor gene)或抗癌基因. 这是一种抑制细胞生长和肿瘤形成的基因. 在生物体内与癌基因功能相抵抗，共同保持生物体内正负信号，相互作用的相对稳定. 肿瘤抑制基因的失活和癌基因的激活都是癌化过程的一部分. 抗癌基因主要有以下功能^［3，4］：①诱导终末分化；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；⑤抑制蛋白酶活性；⑥改变DNA甲基化酶活性；⑦调节组织蛋白酶活性；⑧调节血管形成；⑨促进细胞间联系. 癌基因受内外多种因子等的激活，使细胞生长分化失控，增强了细胞瘤性转化的可能性，当抗癌基因失活时，进一步加剧了细胞瘤性转化，最终导致了细胞癌变的发生. 恶性肿瘤转移是肿瘤患者死亡主要原因，它涉及到肿瘤细胞自与宿主之间错综复杂的关系，目前认为，肿瘤细胞转移基因的激活和转移抑制基因失活可诱发肿瘤细胞转移表型而导致转移的发生，原发部位肿瘤组织中具有转移潜性的细胞群是肿瘤转移的细胞生物学基础.

到目前为止，发现的癌基因已有100多个，抗癌基因有7个，转移基因及转移抑制基因各有一些，癌基因的发现和深入研究，提高了人们对恶性肿瘤的发生、发展规律及对细胞增殖与分化的调控机制及其浸润转移机制的认识. 肿瘤的发生与转移与某些特定的癌基因密切相关，对这些癌基因及其产物的检测，为肿瘤的临床诊断提供了一条崭新的途径，必将受到临床实验室技术人员和肿瘤工作者的重视.

p53基因是迄今发现与人类肿瘤相关性最高的基因^［4-8］. 在短短的10⁺a中，人们对p53基因的认识经历了癌蛋白抗原，癌基因到抑癌基因的三个认识转变，现已认识到，引起肿瘤形成或细胞转化的P53蛋白是p53基因突变的产物，是一种肿瘤促进因子，它可以消除正常p53的功能，而野生型p53基因是一种抑癌基因，它的失活对肿瘤形成起重要作用^［9］.

2p53基因结构及表达

p53基因在人类，猴，鸡和鼠等动物中相继发现后，对其进行了基因定位，人类p53基因定位于17P13.1，鼠p53定位于11号染色体，并在14号染色体上发现无功能的假基因，进化程度迥异的动物中，p53有异常相似的基因结构，约20kb长，都由11个外显子和10个内含子组成，第1个外显子不编码，外显子2，4，5，7，8，分别编码5个进化上高度保守的结构域，p53基因5个高度保守区即第13～19，117～142，171～192，236～258，270～286编码区. p53基因转录成2.5kb mRNA，编码393个氨基酸蛋白，Mr 53000，p53基因的表达至少受转录及转录后二种水平的调控. 在停泊生长或非转化细胞中，p53 mRNA水平很低，但刺激胞液后mRNA显著增加. 持续生长的细胞，其mRNA水平不随细胞周期而出现明显变化，但经诱导分化后mRNA水平降低，部分是转录后调控. p53基因的转录由P1，P2二个启动子控制. P1启动子位于第一外显子上游100bp～250bp，P2位于第一内含子内，在启动子中包含1个NF1蛋白结合位点和一个转录因子AP1相关蛋白的结合位点，对正常p53基因的转录，不仅需要二个启动子的平衡作用，而且p53基因内含子也起作用，如内含子中有正调控作用，其调控有组织特异性^［8-10］.

3p53基因产物及功能

P53蛋白N-端为酸性区1～80位氨基酸残基，C-端为碱性区319～393位氨基酸残基，正常的P53蛋白在细胞中易水解，T_1/2为20min，突变性P53蛋白T_1/2为1.4h～7h不等，P53蛋白N端有一个与转录因子相似的酸性结构域，与GAL4的DNA结合区重组时，融合蛋白能激活GAL4操纵子转录，激活功能定位在p53第20～40位密码子，p53细胞定位及反式激活功能提示，P53蛋白可直接或通过与其他蛋白作用参与转录控制^{［6,11-13］}.

P53蛋白的DNA结合作用及反式激活作用还提示其参与细胞生长调控. 通过流式细胞仪测定单个细胞的细胞周期中p53的表达，发现激活的淋巴细胞比未激活者有较多的p53表达，而且随细胞从G1至S期再到G2，M期而增加，提示p53表达与细胞生长的相关性比进入细胞周期或周期中特定时刻为高. 以编码反义p53 RNA的质粒转染非转化细胞导致细胞生长完全停止，P53抗体注入将进入生长周期的静止细胞，可抑制细胞入S期，提示p53可能为G0/G1-S转换所必需，但P53抗体对细胞从分裂至S期无作用，G1期细胞有抑制作用的二丁酸钠也抑制p53合成，这些结果提示p53对细胞生长调控作用至少表现在从G0-G1，或G1-S，但其作用机制尚未弄清楚. 目前认为，P53蛋白可通过调控Cipt基因表达而调控细胞生长，即P53蛋白可刺激Cipt基因产生Mr 21000的蛋白，这种蛋白能够有效抑制某些促使细胞通过细胞周期进入有丝分裂的酶活性，从而抑制细胞生长^［12-16］. 此外，p53的抑制作用还伴随细胞生长核抗原株表达的降低. 细胞生长，核抗原参与细胞DNA复制. 因此，p53可能通过抑制与DNA复制相关的细胞基因或基因产物而发挥作用^{［8,17-20］}.

4p53的失活机制

P53蛋白与其他蛋白的相互作用，p53基因突变，都可以导致正常生物功能的丧失.

4.1p53与蛋白质的相互作用一些蛋白质能与P53蛋白作用，导致其正常生物学功能的丧失，DNA肿瘤病毒如HPV16，18，SV40和腺病毒编码癌蛋白，引起宿主细胞的恶性病变，这些癌蛋白如SV40T抗原，腺病毒ELa,ELb，HPVE6能与Rb，p53结合. Scheffner证实，HPVE6结合p53后，启动细胞内蛋白酶降解p53，从而降低p53正常功能. 而SV40T，腺病毒ELb没有发现这种降解作用方式. 此外，p53还可以被细胞基因产物相互作用而失活，如MDM2可结合p53而使其失活，在一些常见的人类肉瘤中，都有MDM2基因扩增，这种扩增可能干扰p53的正常功能^{［19,21-24］}.

4.2p53基因突变p53正常功能的丧失，最主要的方式是基因突变，通过肿瘤中大量的突变体分析，证实大部分突变是位于4个突变热点之一的错义突变. 这4个突变热点是aa129～146，171～179，234～260，270～287：正对应于p53基因进化最保守区段，体外实验证实突变体失去特异位点的结合能力，此外，突变体还可以改变p53的球形构象. 例如，一些突变体可与热休克蛋白结合，一些突变引起213～217肽段的暴露，另外，一些则引起酸性激活结构域的改变，这些突变提示p53的微小改变可引起远离突变位点区段甚至整个蛋白构象的改变. 构象的改变不仅影响突变体，还影响野生型的功能. 实验证明，野生型突变体组成的四聚体不能与结合位点结合，也丧失对目的基因的方式激活作用，突变体对野生型的结合失活. 可以解释内源野生型