Biology 版 (精华区)

发信人: rainy (段誉), 信区: Biology
标  题: 第11章　大厦将倾：颠覆正常生长控制
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年06月27日06:32:55 星期三), 站内信件

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　　过去10年中，人们设法拼凑出了完整的细胞信号系统图。系统的轮廓是解开细
胞生长失控、导致人类癌症的钥匙。它还使我们把失控生长和某些特定基因的活动
联系了起来。原癌基因和癌基因勾画了系统的蓝图，指引着元器件——一信号转导
蛋白质的行动。遗传蓝图完好无损时，整个信号系统运作流畅，细胞作出的生长和
休眠的决定也准确无误。但是，如果当突变损及该蓝图时，系统的某些部件会发生
故障，扰乱整个决策程序。癌症就是一种由于细胞中枢信息处理错误引起的疾病。
 
　　我们已经探讨过信号处理系统被扰乱的一个后果：癌细胞的生长就此摆脱对外
源性生长刺激因子的常规依赖。肿瘤蛋白耍了一个小小的花招就获得了自由。它们
通过模拟正常细胞遭遇生长因子后释放的信号，激活信号处理系统。实际上，肿瘤
蛋白愚弄了细胞，使细胞产生遭遇生长因子分子的错觉。 
　　肿瘤蛋白实施这一计谋有几种不同方法。有一类肿瘤蛋白诱使癌细胞向紧邻的
外部环境释放生长因子。这一举措看似无目的之举，但是这些因子实际上很可能返
身刺激刚刚释放出它们的那个细胞，促使该细胞生长。通过鼓励细胞自我制造生长
因子，癌基因和它们的蛋白质产物使细胞摆脱了对外源性生长因子的依赖。事实上
，这些癌基因通过使细胞持续自我刺激生长，改造了细胞。许多种人体肿瘤能向周
围环境释放出大量的PDGF和EGF，就是鲜明的证据。 
　　规定生长因子受体的基因在癌症的起源中也有着不容忽视的作用。受体功能不
正常，会误导细胞，使细胞误以为自己身处生因子的海洋之中，而实际上没有一个
生长因子。这时细胞也会不停生长。 
　　受体功能受损的情况至少有两种。编码生长因子受体的原癌基因会发生突变，
改变受体分子的形状和结构。变形后的受体分子即使没有碰上任何生长因子，它也
会向细胞释放出一股稳定的生长刺激信号流。例如，有些乳腺癌细胞能制造出一个
截短了的EGF受体，该受体没有遇到EGF时照样能不停地煽风点火。 
　　有些人体癌细胞的受体分子异常地多。当细胞表面的受体分子异常密集时，它
们会聚集起来，自发释放信号。这种方法对于促使细胞繁殖异常有效。例如，在乳
腺癌细胞上EGF受体和另一种叫做erbBZ／neu的亲缘受体表达水平异常高时，这些
细胞就会肆意生长，以至药石罔效，群医束手。神经纤维瘤病（脑瘤）和胃癌的
EGF受体也有过多表达，它们同样会诱发细胞癌性生长。 
　　细胞生长摆脱对外源生长因子的常规依赖还有一条路，那就是ras蛋白的功能
障碍。如上所述，正常的ras蛋白静坐于细胞质中等待生长因子受体的信号。收到
受体的一股信号后，ras迅速进入应激状态，向细胞深处传送刺激信号。过后不久
，它便平静下来，回复静止状态。这样的平复确保下游信号系统收到的只是有限的
生长刺激信号。 
　　ras癌基因制造的蛋白质行事和正常ras蛋白有微妙差异。和ras蛋白一样，
ras癌蛋白也会被一个生长因子受体激活并作出回应，向信号级联上的下游靶蛋白
传送信号。但不同之处在于，癌基因造就的蛋白质没有自我平复的能力。它在一个
不定的时段内始终处于活性状态，一波又一波不停地向细胞发送生长刺激信号，以
至信号泛滥成灾。 
　　正常的mpc基因制造的蛋白质位于细胞核中，诱使其他生长促进基因发挥作用
。如果没有外来的生长因子，细胞几乎无法制造myC蛋白。但是在遭遇生长因子后
，1个小时之内，细胞就能全力造出大量myC蛋白，使细胞能够读取很多对其生长至
关重要的信息 
　　mpC癌基因和正常的原癌基因行事有天渊之别。myC癌基因总处在高度活跃状态
，即便没有生长因子出现，它也能驱使细胞不断生长。 
　　在很多人体肿瘤中都发现了周yc基因的癌基因形式。有些癌症通过增加mpC基
因的副本数实现恒久、密集的表达。某些种类的肿瘤细胞中包含的周）C基因数不
是提出的两个，而是几十个。大量则yC基因副本的存在，似乎将myC从通常的管制
中解放了出来，使它能高度、持久地表达。其他一些癌症类型中，mpC基因同另一
种基因融合，后者对mpC的表达施加了非自然的控制。上述两种情况下，myC的活动
都不再如常依赖生长因子的刺激。结果，高密度的mpC蛋白产物驱使细胞不停生长
。 
　　mpC基因的一个近亲周一myC，在一种儿童癌症中扮演了重要角色。儿童成神经
细胞瘤——一种周边神经系统肿瘤——的早期。相对良性病例中，N－msc基因在细
胞中的数目如常不变，只有2份副本。然而，随着肿瘤的发展，－mpC基因的副本数
将增加到10份、20份，甚至每个细胞中的副本数达到100份。这些基因的增量副本
似乎和肿瘤的持续扩张直接相关。成神经细胞瘤细胞中的增量N－myC基因数甚至成
了治疗无效的显著指标。联络中断：丧失肿瘤抑制蛋白质 
　　癌基因蛋白激活的信号系统，正是通常由细胞回应外部生长因子而激活的那一
套。然而，肿瘤蛋白持续激活信号系统，并且无须任何外部的生长刺激信号就能令
细胞不停增殖。 
　　但是，癌基因的作用还只是事情的一半。肿瘤抑制基因在肿瘤的形成中也同样
重要。如前所述，作为细胞繁殖的刹车，在肿瘤发育的多步进程中，肿瘤抑制基因
和它的编码蛋白质丧失殆尽。这种反向调控机制和癌基因的功能截然相反。 
　　肿瘤抑制蛋白通常是怎样在细胞中运作的呢？某种程度上，对它们的功用，亦
可类似肿瘤蛋白作简单的描述。肿瘤从它的环境中收到两种生长调节信号——刺激
生长和抑制生长的两种信号。细胞回应抑制信号的信号处理机制和回应激励信号的
同样复杂。在回应外部生长抑制信号的机制中，许多肿瘤抑制蛋白充任元器件。如
果失去了肿瘤抑制蛋白，细胞就不能正确回应抑制信号。即使外部环境高声喝令它
停止，细胞仍会肆意增殖。 
　　细胞的突变再一次中断了细胞和它环境之间的联络。此刻，突变不是加强了肿
瘤抑制基因的功能，而是失活或者是使之功能失效。尽管对肿瘤抑制基因的研究刚
刚起步，对许多抑制蛋白的功效我们所知不多，但是有一些事实已经开始浮出水面
。与癌基因蛋白一样，抑制蛋白也总是从细胞表面的很多地方对细胞核发挥作用。
下面是几个关于肿瘤抑制作用的非常有趣的例子。 
　　在细胞的表面，有一系列受体，它们使细胞能感知生长抑制信号。在生长抑制
信号中，人们对TGF卡（肿瘤生长因子一p）携带的信号研究最为透彻。与生长刺激
因子一样，TGF 平也是由细胞释放的蛋白链组成，游移在细胞间隙，影响某个靶细
胞，而靶细胞的回应是停止生长。 
　　许多肿瘤细胞似乎逃脱了TGF卡的生长抑制。不同于正常细胞，这些癌细胞对
TGF十的出现非常健忘；尽管生长条件受到TGF卡的严重抑制，它们仍然继续生长。
 
　　实际上，所有细胞的表面都存在特定的受体分子，来感知周围液体中有无TGF
十的出现。TGF个受体的结构很像生长因子受体。它们一端伸入细胞外部空间，穿
越细胞膜，另一端的信号释放结构则深入细胞内部。 
　　有几种癌细胞似乎失去了应该有的TGF个受体。例如，虽然视网膜神经胶质瘤
的细胞丧失这些受体的原因还不清楚，但是这一丧失对细胞有显著的生长利益。正
常视网膜细胞在眼底会碰到大量TGF－p。由于缺少合适的受体，视网膜神经胶质瘤
细胞对TGF－p十分健忘，也就漠视它发布的止步命令。 
　　HNPCC患者丧失TGF个受体的确切机制很清楚。他们体内的一个基因发生了突变
，而该基因正是一个TGF个受体的蓝图。由于HNPCC患者的细胞DNA修复机制有缺陷
，该基因受到损害。DNA修复不当，扰乱了TGF－p受体基因的DNA序列，以致编码受
体丧失了作用。结肠癌细胞和视网膜神经胶质瘤细胞一样，对TGF－p抑制无动于衷
。因为肿瘤细胞也面临达尔文主义适者生存的竞争，所以躲过抑制信号对肿瘤细胞
有巨大的好处。 
　　NF－1肿瘤抑制基因在控制细胞生长方面有独特表现。继承了有缺陷的NF－1的
个体，会患有神经纤维瘤病，该病表现是全身有不计其数的良性赘生物，其中有些
会恶化。在ras 蛋白传播生长刺激信号的小径上，有一个蛋白质也参与其事，该蛋
白质正是由NF－1基因规定的。这样，肿瘤抑制蛋白似乎无所适从。可是，只须深
入剖析NF－1蛋白的作用就能化解矛盾：NF－1蛋白的作用是平复ras蛋白。 
　　在生长因子受体把ras蛋白激活成活性状态之后，NF－l蛋白在半路上袭击了
ras蛋白，在ras获得释放生长刺激因子的机会之前，NF－l就使它失活了。信号之
路上的这一次先发制人的攻击，抑制了细胞内的生长刺激信号。如果没有NF－1蛋
白，就会有过多的生长刺激信号涌入细胞核，促使细胞增殖。 
　　细胞核中还有其他一些抑制蛋白，包括产16、Rb、p53基因和WT-1肿瘤抑制基
因制造的蛋白质。上面前三种蛋白的作用类似后文将讲到的细胞周期钟里的刹车；
WT－1蛋白控制的细胞基因的表达尚待确认。其他肿瘤抑制蛋白作用的确切机制目
前尚不清楚。 
　　肿瘤抑制蛋白和前面描述的癌基因蛋白一样多姿多彩。抑制蛋白发挥作用的地
方位于细胞不同的角落。它们通过很多不同的分子机制抑制细胞生长。但是它们有
一个共同特征：细胞丧失任何一种抑制蛋白，都会导致不能正确回应生长抑制信号
。细胞在必须立刻停止生长的时候继续高歌猛进、生长不辍。 
　　似乎原癌基因和肿瘤抑制蛋白在正常细胞中形成了两组平行的不同信号系统，
一组致力于促进生长，一组抑制生长。这样描述尽管诱人，但实在是一种误解。事
实上，这两类蛋白是作为发挥正负两方面作用的木同部件，共同构成了一个信号系
统。在系统内部，这两类蛋白相互制衡，指挥得当，一张一弛，使细胞能够参与构
建和维护正常的组织大厦. 
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