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癌基因的发现

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现已知道在肿瘤发生中,作为环境因素的病毒、化学致癌物和射线,它们作用于机体内的靶分子都是DNA,在研究肿瘤病毒如何使宿主细胞转化和研究肿瘤DNA能否使培养的经两条实验途径中,殊途同归,发现了癌基因,早在本世纪初,Rockefeller研究所的Rous医生将鸡肉瘤组织匀浆后的无细胞滤液皮下注射于正常鸡,发现可以引起肿瘤,可惜当时对病毒还缺乏认识,直到五十年代才重新发现原来致瘤的因素是病毒,并以Rous医生的名字命名为罗氏肉瘤病毒(Rous Sarcoma Virus ,RSV)。1975年,Bishop从RSV中分离到第一个病毒癌基因src,该基因编码分子量为60kDa的磷蛋白质,以pp60src表示。

1976年Stehelin以实验证明正常鸡成纤维细胞基因组中存在有与病毒癌基因src的同源序列。此后陆续发现许多禽类和鼠类病毒部基因也有类似情况,即宿主细胞基因组中含有病毒癌基因的同源序列,称之为细胞癌基因(c-oncogene,c-onc)。

那么,v-onc与c-onc的关系如何?这可从二者结构的比较和逆转录病毒感染宿主后的生活史或复制周期两方面加以分析。

首先,从结构上看c-onc是间断的,这是真核基因的特点,即有内含子因而基因的跨度较大。然而v-onc却是连续的,没有内含子,所以基因跨度较小,以v-onc和c-src为例如图22-1。再从逆转录病毒感染宿主细胞后的复制周期(图22-2)分析。

c-src和v-src结构的比较


图22-1 c-src和v-src结构的比较

逆转录病毒正常复制周期主要步骤


图22-2 逆转录病毒正常复制周期主要步骤

不难看出,v-onc原本不是病毒的基因,而是动物细胞正常基因的一个复本。当病毒在宿主细胞内复制时,由于DNA重组而将宿主细胞基因中带有v-onc的序列重组到病毒的基因组内。所以说c-onc是v-onc原型,又称为原癌基因(proto-oncogene)。

病毒癌基因对病毒本身无关紧要,却可使宿主细胞转化,引起肿瘤,而细胞癌基因对细胞的生长、分化和功能活动却是至关紧要的。正常的细胞癌基因并不致癌,只是当它们异常表达或其表达产物异常时才会导致细胞的恶性转化,迄今发现的细胞癌基因都是一些有十分重要的功能“看家基因”,而且是高度保守的,例如人与小鼠的K-ras基因产物K-Ras的氨基酸序列相差仅为1%,人与大鼠的H-ras基因产物H-Ras的氨基酸序列完全相同。

逆转录病毒属于RNA肿瘤病毒,在DNA肿瘤病毒的基因组也存在着能使宿主细胞转化的基因,例如腺病毒的E1A、E1B基因,多瘤病毒的大T、中T基因。人乳头瘤病毒的E6、E7基因,以及DV40中的大T基因。它们为病毒复制所必需,同时又有使宿主细胞转化的作用,故沿用原名,不另以癌基因命名。

细胞癌基因可按其表达产物的功能和定位分类如表22-1。

表22-1 细胞癌基因按其产物定位和功能分类

定位 功能 癌基因,产物
分泌蛋白 生长因子 sis PDGFβ链
跨膜蛋白 受体型酪氨酸激酶 erb B ,EGF受体
erb B2 ,EGF样受体
(neu)
fms ,CSF-1受体
膜结合蛋白 G-蛋白
非受体型酪氨酸激酶
ras p21ras
src pp60src
胞浆可溶性蛋白 非受体型酪氨酸激酶
丝氨酸/苏氨酸激酶
信号转导连接蛋白
ab1
raf
crk,SH2/SH3调节蛋白
vav ,SH2调节蛋白
胞核蛋白 转录因子 myc
myb
fos
jun
erb A,T3受体

从上表可以看出,所有细胞癌基因均在信号转导中扮演着重要角色。正因为如此,它们的异常或“变质”--表达失控或表达产物异常--对细胞的危害就很大,既然v-onc只是c-onc的一个复本,那么为什么c-onc本不致癌而v-onc又会致癌呢?实验证明,v-onc的致癌或由于表达的失控,或由于基因的突变,导致产物的量的增多或质的改变。

已知从自然发生的人肿瘤组织提取的DNA可以转化HIH/3T3细胞,尽管只有10%的人的肿瘤DNA具有转化此种细胞的能力,但癌基因已在所有主要类型人肿瘤中检出,最先是从T24/EJ膀胱癌细胞系检查到的,属于ras家族成员,以后又用核酸探针检测出正常人的细胞基因组中有ras同源序列存在,与T24细胞中的ras不同,无转化能力,二者差别仅仅在于一个点突变(第12位氨基酸密码子的G突变为T)。

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