医药学论文:cyclin d1与人类肿瘤[1]
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现代学者在观察肿瘤的不协调生长和增生时,发现了与细胞周期调控有关的蛋白,并认为肿瘤与细胞周期调控失常有着密切联系。cyclin D1作为细胞周期调节因子之一,其过度表达是多种人类原发性肿瘤的特征,对肿瘤的诊断和预后判断具有重要意义。
一、正常细胞周期调控
细胞周期分为G1、S、G2和M 4阶段,由3类因子进行精密调控,它们分别是周期素依赖性激酶(cyclin-dependent kinases,CDKs)、周期素(cyclins)和周期素依赖性激酶抑制因子(cyclin-dependent kinases inhibitors,CKIs),其中CDKs处于调控中心地位,cyclins起正调节作用,CKIs发挥负调节作用。
1.周期素:目前已在哺乳动物细胞中分离出8类主要的周期素,连同亚类共11种,分别是A、B1、B2、C、D1、D2、D3、E、F、G和H。周期素含量随细胞周期而变化,不同的周期素在其相应周期时相达到含量和活性的高峰,激活相应的CDKs,随后迅速降解失活[1]。例如:cyclin C、D1-3和E在G1期达到最大活性,并调节G1期向S期的过渡。
2. 周期素依赖性激酶及其抑制因子:CDKs(CDK1-7)是一组依赖于周期素,在细胞周期调节中起关键作用的蛋白激酶,其活性也随周期而变化。如CDK4、6主要在G1期与D型cyclins相结合。与细胞周期调控有关的还有CKIs,分为两类:一类是Kip/Cip家族,包括3种结构相关的蛋白(p21、p27和p57);另一类是INK4蛋白家族,由4种相似蛋白(p15、p16、p18和p19)构成。Kip/Cip家族能结合并抑制大多数cyclin-CDK复合物,而INK4分子则可能是含D型cyclins复合物的特异性抑制因子。
二、肿瘤细胞周期调控
在肿瘤细胞中,推动细胞周期的蛋白如周期素常过度表达,而减缓细胞分裂的蛋白如CKIs却常常失活。在多种与恶性肿瘤演进有关的细胞周期调节因子中,cyclin D1备受瞩目。
1.cyclin D1:cyclin D1含295个氨基酸,由染色体11q13上的CCND1基因编码。动物模型和细胞株实验表明cyclin D1蛋白过度表达可使细胞G1期缩短,体积变小,对分裂原的依赖性减弱[2]。在一些甲状旁腺瘤中,11号染色体发生臂间倒位即inv(11)(p15q13),CCND1(起初命名为prad-1)转位至甲状旁腺素基因启动子的下游,受其控制,呈现蛋白过度表达[1]。
2.cyclin D1与视网膜母细胞瘤抑制蛋白(retinoblastoma tumor suppressor protein,pRB):pRB定位于细胞核,其含量不随细胞周期而变化。pRB在G1期处于低磷酸化状态,结合并抑制一组被命名为E2Fs的转录因子,从而抑制S期相关基因的转录,使细胞停滞于G1期。cyclin D1蛋白与CDK4/6在G1期形成复合物,再通过N末端的LXCXE基序与pRB结合,随后在CDK4/6的作用下,pRB的Ser和Tyr残基磷酸化,释放出E2F,启动S期相关基因的转录,引起细胞分裂或转化。cyclin D1与pRB的功能相互依赖,当cyclin D1蛋白在G1期过表达时,pRB磷酸化提前,G1期缩短。缺乏功能性(低磷酸化)pRB的细胞,cyclin D1和cyclin D1-CDK复合物的含量显著降低,说明低磷酸化pRB能刺激cyclin D1转录。由此可见,cyclin D1蛋白的合成并活化引起pRB磷酸化失活,后者反过来又抑制了cyclin D1表达,构成G1晚期负反馈环[1]。
三、人类恶性肿瘤中的cyclin D1表达
除了甲状旁腺瘤,cyclin D1蛋白表达增加还见于一些原发性恶性肿瘤和细胞株。一般来说,当细胞株培养过程中出现cyclin D1蛋白增多而又难于判断时,原发瘤提 供的信息更为可靠。这是因为其他促使细胞加速生长的因素也可能使cyclin D1蛋白表达升高。在大多数情况下,cyclin D1蛋白表达增加与CCND1基因扩增相一致,但并非总是如此。在一些肿瘤中,cyclin D1的RNA和(或)蛋白质增加却不伴明显的基因扩增,提示其他细胞基因(如Rb基因)可能影响了cyclin D1的蛋白表达,但其机制尚未完全阐明。CCND1基因最常发生的异常是DNA扩增,除此之外尚未在该基因编码区发现其他明显异常,提示参与医药学论文