肿瘤抑制基因p53基因与肿瘤关系以及基因治疗的研究进展.pdf
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1、国外医学遗传学分册2001年第24卷第4期 201状。而且,骨骼肌肌纤维的衰退率也大大降低。在Dystrophin缺陷鼠的研究中,转基因Utrophin的表达使跨膜的DPC复合物结构重复形成,并能阻止骨骼肌损伤。这些研究结果预示了在DMD病人骨骼肌纤维中Utrophin的人为补偿可能从功能上取代Dystrophin,这为DMD的基因治疗开辟了新的途径1 216。22潜在的治疗方法有些研究报道,在不同的细胞系中Utrophin的表达水平是不同的,说明不同细胞类型中有特异的转录因子调控Utrophin的表达78。这就不免使人想到是否可以通过另一条途径来增加肌肉组织中Utrophin的表达量,即通过
2、对肌肉组织中Utrophin基因启动子特异的正调控,如通过某种物质的刺激来促进Utrophin基因的转录,从而增加内源Utrophin的表达量,最终达到对DMD患者治疗的目的。理论上来讲,这应该是一种最简便、最可行的方案。但就目前对Utrophin的研究状况来讲,要达到这一步仍需广大科研人员的进一步努力。3小结总之,Dystrophin相关蛋白一Utrophin的发现为DMD基因治疗开辟了一条新途径。从Utrophin转基因对mdx鼠的作用效果来看,转基因Utrophin在鼠骨骼肌中的高效表达,确实明显改善了mdx鼠的DMD表型,产生了很好的疗效。这些研究预示了Utrophin在骨骼肌纤维膜中
3、的过量持续表达,可能能替代Dystrophin的功能。随着对Utrophin研究的进一步深入,将Utrophin转基因法应用于DMD病人的治疗,将有望成为现实。参考文献Fassati A矗口ZAdvances in Genetics,1997,351117153Gussoni E甜“Nature Medicine,1997,3(9)1970977胡冬贵国外医学遗传学分册,1994,17(4):187192胡冬贵。黎青国夕卜医学遗传学分册,199619(4);19l一194Beggs AH“Hum(hnet,19908614548胡冬贵国外医学遗传学分册。1995,18(4):191193Fab
4、br洒o E以dBiochem J,1995,3121309314Dennis CL“以Nucleic Acide Res,1996,Z4(9)116461652Tinsley jM甜以Nature1996,384 l 349352RafaeI JA“Nature Genetics,1998。19 l 798Z盛文利等国外医学遗传学分册,1996,19(4);200203Deconink AE以dCell,1997,90(4)1717726Nauyen TM以“J Cell Biol。1991,ll(6)116951700Love DR“Nature,1989。339I 5558Tinsley
5、 JM甜“Nature1992。360:591-593FaIlin M“J Mol Cell Cardiol,1999。31 115011508England SB“口fNature1990,343;180一182肿瘤抑制基因p53基因与肿瘤关系以及基因治疗的研究进展金焰综述傅松滨审校(哈尔滨医科大学生物学教研室,黑龙江哈尔滨150086)摘要:在50肿瘤中都发现p53基因有缺失或突变,可见它与癌症的关系非常密切。现已确认的抑癌基因根据其结构与功能的不同分为两类:一类是特异性地抑制CDK4和CDK6,包括p16、p15、p18和p19;另一类是对CDK有广谱抑制作用,包括p21、p27、p53
6、。本文就p53基因的结构、功能与肿瘤的关系以及在基因治疗中的应用作了简要的总结。关键词:p53;抑制基因;基因治疗中图分类号:R3943;R730。54 文献标识码:A 文章编号:l001一1048(2001)04一0201一06肿瘤抑制基因(又称为抑癌基因或抗癌基因)的失活与癌基因的激活参与人类各种肿瘤的形成和发展。常见的肿瘤抑制基因主要有p53、p21、p27、Rb、p16、NFl、NF2、APC、VHL和DCC等。其收稿日期:2000一0918作者简介:金焰,男1975年出生,硕士资金项目,黑龙江省自然科学基金(Q989)黑龙江省科学技术计划攻关项目(G99c20一6一1)中p53基因是
7、最受瞩目者,这是因为在人类恶性肿瘤中至少有50发生了p53基因的变化。研究表明,野生型p53基因与细胞周期生长调节、细胞转化的调节、DNA复制以及诱导细胞程序性死亡(apoptosis)有密切关系。以下就p53基因与肿瘤发生、发展的关系以及基因治疗的研究新进展进行综述。,:l=I幻妇胡钮阳刀口口口l!l口陆口眵nnn口口口万方数据202 国外医学遗传学分册2001年第24卷第4期l p53基因的结构与功能p53基因位于17p13,全长1620kb,有10个内含子,第一个内含子特别长,达10kb,有11个外显子,第一个外显子不编码,距离其他外显子约810kb,其上游400bp处有一启动子p1,下
8、游1kb处有启动子p2,两者为转录起始点。p2受内含子14kb的调节。人和小鼠p53 mRNA分别为25kb和22kb1。野生型p53蛋白(wtp53)为核内磷酸化蛋白,分子量53kD。人p53全长393个氨基酸,在体内以四聚体形式存在,半衰期为2030分钟,在被SV40转化的细胞中,wtp53可与SV40大抗原形成复合物,表达水平最高,半衰期延长。wtp53分为N一末端的转录活化区(150位氨基酸)、信号区(6094位氨基酸)、顺序专一的DNA结构区(100290位氨基酸)、四聚体化区(323355位氨基酸)、C一末端的非专一DNA结合区(370393位氨基酸)。wtp53转录活化区的功能:
9、p53蛋白是一个转录因子,可通过转录活化区与通用转录因子(multisubunit transcription factor 11D)结合并相互作用。TFllD是TATA结合蛋白(TBP)和TATA结合蛋白相关结合因子(TAF)结合而成的复合物。p53与TFllD中的TAF结合,TFllD通过TBP与其下游基因启动子中的TATA盒结合,从而发挥作用。近来证实了p53转录活化区与TAF31、TAF一70的结合,并发现p53的22位亮氨酸、23位色氨酸在这一结合中起重要作用2。p53信号区的功能:此区34个氨基酸中有12个脯氨酸,含5个脯一XX一脯重复顺序。p53信号区不是转录活化所必须的,也不参
10、加DNA损伤对p53上游的调节,其功能在于借助其SH一3区结合活性,把p53直接与信息传递途径连接起来。p53 DNA结合区的功能:Cho3等的研究发现活此区折叠成4条链及5条链反向平行的两个8片层,它们也是直接与DNA作用的两个a一螺旋的支架。p53蛋白就是通过此区与靶基因中结合元件的结合激活靶基因的转录而行使其生物学功能的。p53四聚体化区的功能:wtp53在溶液中为四聚体。此区326333位氨基酸形成8片层,335354位氨基酸形成a螺旋,二者之间形成一个V型结构。此区有缺陷的p53在转染试验中不能抑制癌细胞株的生长。p53非专一DNA结合区的功能:Jayaramans3等的研究提示在遇
11、到DNA损伤时,p53可能补充其他蛋白到损伤部位,提供DNA损伤的信号。2 wtp53的生物学特性及抗肿瘤机制wtp53是一种由p53基因编码的与细胞分裂周期有关的核磷酸蛋白,其表达几乎见于各种有核细胞,但处于较低水平,正常p53蛋白具有DNA结合特性,与转录调节有关。p53蛋白能够诱导p21蛋白,以此蛋白为中介物质,对细胞分化和增殖有抑制作用钊。wtp53的抗肿瘤作用主要是阻滞G。G。期使细胞不能进入S期,从而抑制细胞的增殖。p53基因在DNA遭到破坏时,wtp53可与细胞核内特异的DNA部位结合,通过氨基酸的酸性激活区激活邻近基因的启动子而促进基因的表达,对抑制细胞增殖的基因起到转录激活因
12、子的作用;wtp53抑制肿瘤发生的另一途径是不通过DNA特异结合部位而直接对某些基因的启动子起负调控作用,受负调控的基因多数是一些与细胞增殖有关的基因,其机制可能是wtp53通过与这些基因的TATA结合蛋白(TBP)结合后,使TBP不能与启动子的TATA盒结合,从而抑制转录的起始。更重要的是p53基因参与细胞周期调节和对凋亡的调控。在DNA受损伤后,原核生物及真核生物细胞均延迟细胞分裂,从G,一S,从G:一M演进的延迟会在大多数有机体发生。其中G。关卡的存在可防止用损伤的DNA作为模板进行DNA复制,允许损伤的DNA在关键的细胞功能发生之前修复,可增加细胞存活时间,限制带有可遗传的基因损伤的细
13、胞增殖。野生型p53基因能以序列专一的方式与DNA调控区结合,与DNA结合后,p53蛋白可以起转录因子的作用,活化CDK抑制剂p21基因waf一1cip一1cdi一1基因的转录,其产物则可抑制CDK活性,使cyclinCDK不能磷酸化Rb,从而阻碍了E2F的释出,使DNA合成有关的基因不能表达,即DNA合成终止,细胞生长停止在G。关卡,细胞停留于S期。p53产物通过诱导GADD一45基因表达,而有助于DNA修复。另外,p53产物还可以和TATA结合蛋白结合,抑制cfos、cjun、Rb、IL一6、PCNA及p53基因自身的转录,并且与RPA相互作用,参与DNA的复制及修复,抑制细胞增殖利。wt
14、p53蛋白可通过诱导gadd一45基因,引起G。期停滞。p53蛋白也可直接同DNA复制机制中的成分如单链结合蛋白(RPA)增殖细胞核抗原(PCNA)相互作用抑制DNA复制,阻止细胞分裂,使之出现G。期阻滞。同时,p53蛋白激活基因GADD45也可与万方数据国外医学遗传学分册2001年第24卷第4期 203PCNA相互作用,阻止S期进展。另外,p53蛋白还和核苷酸切除修复机制(NER)的成分如TF2H的亚单位xPB、xPD和cSB、RPA、PCNA相作用,促进NER的进展,保证遗传的稳定性剖。研究发现wtp53基因在诱发细胞凋亡中起了重要的作用。细胞程序性死亡(programmed celIde
15、ath)又称凋亡(apoptosis)是机体内细胞自然死亡的一种生理现象。它与坏死不同,在形态学上主要表现为染色质沉淀、细胞体积缩小,DNA在核小体间断裂成碎片,电泳呈梯状分布,但线粒体仍保持完整,形成的凋亡小体可迅速被周围的吞噬细胞吞噬。由于细胞程序性死亡的过程中不出现溶酶体的破坏释放,故不会引起周围组织的炎症反应。最近一些实验发现野生型p53基因有诱导某些肿瘤细胞的功能。Sanding93等用腺病毒转染p53基因和p16基因在肿瘤体外培养细胞系中,观察到p53基因过表达引起肿瘤细胞凋亡。用wtp53基因及突变的p53143A基因转染骨肉瘤细胞株SAOSLM。(无内源p53),再把转染细胞静
16、脉注射给裸鼠。4个月后,两种转染细胞在肺产生了数目相近的转移瘤,但wtp53基因转染的SAOSLM:产生的转移瘤主要由骨基质及凋亡细胞所组成,说明SAOSLM:细胞终极分化及凋亡诱导与wtp53基因有关。Rampvist10和他的同事们最近对人类Burkitt淋巴细胞系也作了类似的研究。作者将小鼠突变的p53基因(该突变的p53在32则表现野生型p53功能,在37表现突变型p53功能)转入内源性p53突变的Burkitt淋巴瘤细胞系B14,转基因细胞在37培养时细胞生长曲线与B14细胞基本一致,但在32培养十几小时,由于外源性野生型p53基因开始表达,细胞即出现程序性死亡。这项实验不仅证明野生
17、型p53能够诱导肿瘤细胞的程序性死亡,而且还表明突变的p53丧失这一功能。wtp53基因下调Bcl一2基因,上调Bax、IGFBP一3基因,调控凋亡。Wang111等报道的一组实验结果提示野生型p53诱导T细胞淋巴瘤细胞系的程序性死亡,可受到Bcl一2癌基因表达产物的抑制。说明一些病理信号或者一些特殊信号传递途径的激活可以阻滞p53介导的细胞凋亡的发生。我们已经知道,p53基因下游的两个调控基因决定了凋亡的诱导途径:Bax基因和IGFBP3基因。Bcl一2基因的过表达可以阻滞p53介导的细胞凋亡。Bax基因的高度保守区与Bcl一2有广泛的氨基酸序列同源性,在活体中可自身形成同源二聚体,Bax基
18、因通过与Bcl一2基因的结合,对抗了Bcl一2基因阻滞凋亡的途径。另一个p53基因的调控因子是胰岛素类生长因子结合蛋白3(IGFBP3)。IGFBP3基因通过与IGF结合抑制IGF有丝分裂信号传递,阻滞了它与受体问的相互作用。因此,IGF的失活增强了细胞对凋亡信号的反应,降低细胞有丝分裂能力。3 p53基因丢失、突变及其与肿瘤发生的关系31肿瘤细胞中p53基因突变在多种肿瘤如人乳腺、大脑、直肠、结肠、食管、肺等腺癌及成骨肉瘤、横纹肌肉瘤中有50存在p53基因突变。大约90的小细胞肺癌和50的非小细胞肺癌有p53突变。其中,83为错义点突变,6为无义点突变,10为缺失和插入。最近,Lonardo
19、12总结前人文献,发现骨肉瘤中p53突变为1842。Hong133通过PCRSSCP等方法,对25例胃腺癌病人外科术后p53基因改变进行了研究。结果发现,25例原发性胃癌的48存在有p53基因突变。Tamura1钉从24个外科手术胃癌标本中检测出14个非整倍体肿瘤中有9个在p53基因48外显子中检测到突变。32 p53基因突变的主要特点广谱性:据统计,人类各系统有51种以上肿瘤涉及到p53基因的改变。保守性:ps3基因突变的位点大多集中在核心区,属进化最保守区。最常见的突变热点为Ar92”、Ar9273、Arg”5、Gly245。特异性:不同的肿瘤有各自不同的突变谱,表现在高发位点、突变形式及
20、频率不同。突变的多样性:不仅表现在同一肿瘤的不同个体或同一个体中,还表现在两个等位基因的内部,即一个等位基因突变而另一个等位基因缺失,从而构成不同基因型。33突变使p53蛋白失活的机制一些突变发生于DNA结合位点的氨基酸上,使p53蛋白关键性的DNA接触位点消失而失活。另一些突变发生在稳定核心区折叠结构中起重要作用的氨基酸上,使之不能形成折叠结构而致p53蛋白失活,突变的p53蛋白的作用:突变的p53蛋白可通过“负显性效应”阻碍野生型p53基因的抑制生长功能。野生型p53蛋白可激活邻近p53蛋白一DNA结合位点上p21基因的表达,突变型p53蛋白则丧失这一活性;突变型p53蛋白与野生型p53蛋
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- 肿瘤 抑制 基因 p53 关系 以及 基因治疗 研究进展
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