Yang XJ, Chen SB

Subject headings genes, ras; apoptosis; cell division; singal transduction

中国图书资料分类号 R 73

各种信号分子(包括激素、生长因子、细胞因子等)通过作用于靶细胞的相应受体，引发一系列级联反应，最终产生生物效应^［1］.大量研究表明，细胞凋亡是受精密调节有序地走向死亡的过程，涉及不同基因的表达及调控和信号传递系统的正负调节、环境因子及体内多种信号物质参与了对细胞凋亡的调节^［2-4］。

生物信号经细胞表面到细胞内经各级信号物质的放大作用，传至细胞核内，导致转录和编码新的蛋白质效应分子，最终引发细胞凋亡^［5］。本文拟对ras信号转导通路及其对细胞凋亡的影响作简要总结。

1 ras基因及其信号转导通路

ras及其Ras相关蛋白为20kDa～25kDa小蛋白分子.很多生长因子激活受体酪氨酸激酶，通过中介分子活化了由癌基因ras编码的蛋白，后者又进一步催化其底物，逐步实现其功能. Ras蛋白的活化继发于受体酪氨酸激酶的激活，但并非后者直接催化的结果，其间还有包含SH2、SH3结构域的重要蛋白质分子参与^［6］。

Ras蛋白：即癌基因ras的表达产物. 目前，已发现几十种不同的Ras样蛋白质^［6］。根据其结构特点，可分为以下三个主要家族：①Ras蛋白哺乳动物细胞可表达4种“真正”的Ras蛋白(分别由基因H-ras、v-ras、K-rasA、H-rasB编码)，这类蛋白主要参与了受体酪氨酸激酶的信号传递过程. Schlessinger^［7］发现，哺乳动物细胞注射 微量抗Ras抗体，可抑制酪氨酸激酶受体所介导的DNA合成；

ras基因的定点突变也能阻断表皮生长因子(EGF)、纤维生长因子(FGF)和血小板源生长因子(PDGF)诱发的DNA合成等. ②Rho/Rac蛋白，以基因rho/rac表达产物为代表，主要包括RhoA,B,C,Rac1、2,CDC42Hs等，此类蛋白介入了细胞骨架的构建. Rac还与激活JNK/SAPK型激酶活力有关^［6］. ③Rab蛋白，系一类以rab基因产物为代表的蛋白质，种类最多，主要与跨膜运输有关. art,Sar,Ran和Rad蛋白也为Ras蛋白超家族成员.

Ras蛋白具有与GTP和GDP结合的特性. GDP结合状态的Ras蛋白无活性，但与

gTP结合的Ras蛋白具有活性. Ras蛋白的这一结合特性主要受鸟苷酸交换因子(GEF)

及鸟苷酸解离抑制因子(GDI)所调节，而且Ras蛋白在细胞膜内侧面上的锚定与否对其活性的实现也很重要，GEF使Ras蛋白从无活性的GDP结合状态转化为有活性的GTP结合状态，而GDI则抑制Ras功能状态的转化. Ras蛋白的内在GTP酶活性较低. GTP酶激活蛋白(GAP)又是将Ras蛋白从GTP结合状态转化为GDP结合状态的重要活性分子^［6］。

细胞分裂原活化蛋白激酶(MAPK)，将信号由Ras蛋白下传的重要信号传递分子^［8］，它的激活表现为自身的磷酸化^［9］，经进一步的研究发现，MAPK并非

ras的直接作用底物，而是由MAPK激酶(MEK)催化的，后者又是MEK激酶(MEKK)的作用底物^［10］。Raf蛋白作为一种MEKK，可能是直接受Ras激活的蛋白激酶^［11］。

mAPK具有广泛的催化活性^［12］，它除调节花生四烯酸代谢及细胞微管形成外，更重要的是介导了细胞核内信号的传递过程。

2 细胞凋亡

凋亡与坏死过程有明显区别.坏死细胞不能保持渗透压平衡而肿胀最终出现细胞裂解，有明显炎症反应，引起细胞继发性损害^［13］.凋亡时细胞体积变小，胞膜虽有明显改变；如膜的起泡和皱折，但胞膜始终完整.早期出现染色体致密，接着细胞核物质在核周围或其外部形成小片断，最后，膜发泡出现膜的结合内含致密的核物质及完整的细胞器的凋亡小体形成^［13］.最终，凋亡小体在体内被邻近的细胞和吞噬细胞吞噬降解.细胞凋亡过程是在一种受控的方式下排除而不引起损伤反应^［14］。

3 Ras基因和细胞凋亡

3.1 Ras基因的诱导凋亡作用 Jurkat(淋巴母细胞系)细胞构建性表达活化的

v-Ha-ras，用药物或遗传方法短暂下调PKC或抑制该酶活力时，Jurkat细胞易于形成凋亡^［15］。ras基因转化的甲状腺细胞在转基因鼠中变成致癌基因，其细胞生长不再受TSH调节，而是变得依赖血清生长.形态及生化学证据表明，用血清撤离方法，v-Ha-ras和K-ras转化的甲状腺细胞出现了凋亡^［16］。Wang et al^［17］用32D。3细胞转染R-Ras，洗尽IL-3和在无淋巴因子条件下将细胞培养各种不同时间，与对照相比，转染R-Ras的细胞呈加速性死亡，细胞因子去除后24h，仅有约30%的细胞存活，对照60%细胞死亡，36h约15%的细胞存活，对照存活约40%。

高表达Ras的32D。3细胞同时转染Bcl-2可阻断Ras基因转染诱导的凋亡作用。Gardner

et al^［18］用L929细胞，构建性表达激活的V-Ras基因，结果表明，用TNF刺激后，

24h近50%细胞发生凋亡，对照组细胞凋亡不足20%，以抑制性N-Ras转染同一细胞，加TNF刺激时导致凋亡细胞下降. 1996年，Gulbins et al^［19］研究表明Fas介导的细胞凋亡可被组成性表达抑制性N17-Ras基因完全消除或表达N17-Rac1加反义核酸也引起细胞凋亡下降。

3.2 Ras诱导凋亡的作用机制

3.2.1 Ras途径及其下游靶分子的激活 Watabe et al^［20］用中药bufalin诱导引起白血病细胞U937细胞凋亡. 无血清培养基+bufalin培养，处理后6h，MAP酶活力明显增加直到12h，首先表现Ras活力升高，接着MAP酶活力增加，而Raf-1和MAPKK也见短暂升高并短时期激活这类相关激酶. 同时，细胞内cAMP浓度显著升高，引起蛋白酶激A磷酸化下降，提示由于蛋白酶A磷酸化的减少而致Raf-1激活。用foskolin和3-

isobutyl-methylxanthine预处理，使细胞cAMP浓度升高，接着以bufalin处理，Raf-1活性下降及DNA梯形片断形成减少凋亡形成下降。U937细胞以MAP1的反义cDNA构建表达，转化的U937细胞加用bufalin，该细胞凋亡梯减少出现对细胞死亡明显抵抗。

提示bufalin诱发引起Ras激活持续激活MAP酶可能为一凋亡信号转导途径. mEKK介导了特征性的细胞凋亡，构建性表达MEKK可引起SWISS 3T3细胞凋亡，用紫外线照射时可增加SWISS 3T3细胞凋亡，证实MEKK调节信号转导与凋亡反应系统的整合导致了凋亡发生^［21］. 有研究表明，Fas介导的调亡通过Fas受体、Ras到小G蛋白Rac1和Rac2的信号传递途径，用基因转染和施加药物抑制Ras和Rac蛋白，阻止细胞凋亡发生^［18］。激发Fas受体可通过Rac1和Rac2诱导肌动蛋白丝多聚化，导致细胞出现形态学变化。

3.3.2 Ras蛋白与其他蛋白激酶和Bcl-2蛋白 蛋白激酶A和酪氨酸蛋白激酶参与细胞凋亡形成^［22］。Liu et al^［23］研究发现用特异性酪氨酸蛋白酶抑制剂木黄酮(genistein)处理卵巢癌细胞引起蛋白酪氨酸激酶活力下降的同时，可抑制人卵巢肿瘤细胞发生凋亡。Wang et al^［17］发现R-Ras与Bcl-2蛋白相互作用，Bcl-2蛋白磷酸化时其抑制凋亡的功能减低或丧失. Bcl-2能干扰Ras蛋白的功能，不改变其与GTP的结合活性和GTPase的活性，说明Bcl-2作用在Ras蛋白的下游，bcl-2干扰

ras与其下游效应蛋白分子的结合而阻扰信号下传，使凋亡形成减少.用药物剔除

raf-1蛋白的作用，引起Taxol刺激的Bcl-2磷酸化水平和诱导凋亡效应下降.抑制细胞PKC酶活力、激活Ras基因能引起凋亡，但可被Bcl-2基因所抑制^［24］.多项研究提示在多步磷酸化反应中发现有Bcl-2蛋白参与，PKC激酶活力受到抑制并激活Ras基因时，Bcl-2的磷酸化调低. 共转染试验表明，Ras基因增加了Sf9细胞的

raf-1表达。

3.3.3 凋亡蛋白激酶的激活 ICE/CED-3家族与发生凋亡有直接关系，但其作用底物鲜有报道. D4-GD1为一种造血细胞GTP解离抑制剂，与Rho家族的GTPase有关，是凋亡蛋白酶CPP32/Yama/Apopain作用的底物^［25］.用抗体竞争交叉方法连接细胞Fas受体或用staurosporine处理后，D4-GD1蛋白头端被切下一个23kDa片断，细胞呈凋亡表现，Fas和staurosporine诱导的凋亡及分解D4-GD1蛋白能被ICE抑制剂所抑制. 体外试验表明，D4-GD1也能被重组的CPP32裂解 形成23kDa的片断，这一作用可完全被CPP32抑制剂所封闭. 对其N-端序列测定表明，D4-GD1在Asp19和Ser20间被断开. 凋亡时，Rho家族GTPase的 D4-GD1受到分解.大肠杆菌表达的重组CPP32加重组并纯化的D4-GD1蛋白，产生同样的23kDa片断，与 Fas和staurosporine诱导

jurkat T细胞凋亡时出现23kDa D4-GD1的结果相一致^［26］。

通讯作者 杨秀疆

4 参考文献

1Scheuerm