癌  基  因

  逆转录病癌基因

  癌基因是指其编码的产物与细胞的肿瘤性转化有关的基因。它以显性的方式作用，对细胞生长起阳性作用，并促进细胞转化。它的发现可追溯到动物致癌病毒的研究。Rous于1911年首先发现鸡肉瘤病毒（RSV）,它能使鸡胚成纤维细胞在培养中转化，也能在接种鸡后诱发肉瘤。以后的研究证明，它是一种RNA逆转录病毒（retrovirus）。它除含有病毒复制所需的基因（如gag、pol及env）外，还含有一种特殊的转化基因，能导致培养的细胞转化和呈因（v-onc）。第一个被发现的癌基因就是RSV的v-src,它编码一种蛋白质相对分了质量为60000，是第一个被鉴定的蛋白质-酪氨酸激酶，也是刺激细胞增生的信息途径的关键成分。以后从许多动物中分离出40余种高度致部的逆转录病毒，并从中鉴定出30余种病毒癌基因（表2-1）。

  病毒性癌基因的起源---前癌基因的发现

  病毒性癌基因既然不是参与病毒复制生活周期中的组成部分，那么它们是从哪里来的呢？它们又是怎样整合到病毒基因组中去的呢？此项研究最终导致人类癌症中的细胞癌基因（c-onc）的发现。最初是从分离Abelson小鼠白血病病毒中发现的一种新癌基因adl，可能来自宿主细胞基因，它整合到病毒基因组内，产生表2-1  逆转录病毒癌基因

新的高度致癌病毒，形成病毒-宿主重组的产物。以后，Varmus和Bishop等于1976年证实src基因的cDNA探针能与正常鸡细胞DNA中密切相关的列杂交，并且在广泛范围脊椎动物（包括人）的正常DNA中亦可发现，说明它在进化中是高度保守的。由此证实逆转录病毒癌基因来片正常细胞中的相关基因，这种正常、未改变的细胞基因被称不前或原癌基因（proto-oncogenes）。它们是生物细胞基因组的正常成分，其编码的蛋白质（如 src、ras及raf等）参与调节正常细胞的生长与分化，是在控制细胞增殖的信息转导途径中起作用，它们既可能被转导入逆转录病毒而活化成病毒癌基因（v-onc）,也可因突变或异常表达而活化成细胞癌基因（c-onc）。活化的癌基因能诱导细胞的异常增殖和肿瘤发生。

  细胞癌基因的特征与分类

  癌基因在几方面不同于相应的前癌基因：（1）首先，癌基因常常比前癌基因呈更高水平的表达，并有时在不适当的细胞类型中转录。这种基因表达的异常有时就足以使正常功能的前癌基因转变成能推动细胞转化的癌基因。（2）癌基因编参政的蛋白质在结构和功能上不同于由前癌基因编参政的蛋白质。如raf前癌基因编码的蛋白质是一个氨基端的调节区和一个羧基端的蛋白质激酶区组成的；而病毒raf癌基因（v-raf）蛋白质却缺少该调节区并由病毒的gag基因列所替代，结果Raf蛋白质酶区呈组成性激活，可引起细胞转化。导致产生这种融合性蛋白质的重组常发生在逆转录病毒捕捉前癌基因时，在此过程中，前癌基因的氨基端或羧基端列常缺失，导致控制前癌基因蛋白质活性的调节区缺失，从而产生以失去调节的方式起作用的癌基因蛋白质，推动细甩增生并导致转化。（3）不同于相应的前癌基因，许多癌基因由点突变，导致癌基因产物中单个氨基酸的替换，而丧失其调节的活性。一个重要的例子是ras癌基因：ras癌基因之不同于其前癌基因，是由于点突变导致单个氨基酸的替换，使密码子12从GGC（某氨酸）改变成GTG（缬氨酸），致使从人膀胱癌提取的DNA能诱发培养中小鼠细胞的转化。这是第一次在人癌中发现有生物学活性的细胞癌基因。它是由Weinstein和Cooper分别在1981年转基因的实验中发现的，他们用从人肿瘤中提取的DNA，转染培养小鼠NIH/3T3成纤维细胞，成功地诱发其转化，证明人肿瘤细胞中含有细胞癌基因。它们中有的是以前在逆转录病毒中鉴定的病毒癌基因的细胞同源物，由细胞中的前癌基因经突变而产生；有的则是在肿瘤发生过程中由DNA重组而产生的新的癌基因。此后，用基因转染试验研究等在10％-15％的人肿瘤中检测出许多种细胞癌基因。癌基因可以根据它们相应的前癌基因在正常细胞中所编码的蛋白质的功能来分类：包括多肽类生长因子、生长因子受体、细胞内信息途径的成分及转录因子；也可根据它们被活化的机制来分类：除了点突变外，还有其他多种机制可使前癌基因激活成癌基因，包括碱基的易位、扩增、重排、过度表达等；还可以根据前癌基因的亚细胞定位及其有蛋白质-酪氨酸激酶的活性；或位于胞质内的蛋白质，属于胞质组，能引起NIH/3T3细胞的形态学转化，在传递信息、改变转录方式中起作用；另一类编码的蛋白质位于细胞核内，不能转化NIH/3T3细胞，但能提供细胞在培养中的无限期生长能力，主要参与控制基因转录、调节细胞生长和分化。这两类基因需要它们的互补联合作用，才能使细胞充分转化成具有致瘤性。这种基因之间的互补性合作可能与人类肿瘤发生的我阶段发展也有一定关系。表2-2介绍几种具有代表性的人类肿瘤基因及其分类。

表2-2  人类肿瘤的代表性癌基因及其分类

  第一个被鉴定的人类癌基因是ras基因。ras基因家族的三个密切相关成员：H-ras、K-ras和N-ras是在人类肿瘤中最常见的癌基因，它们在大约15％的人类恶性肿瘤中被检出，包括50％的结肠癌和25％的肺癌。除了第12号密码子上的点突变引起单个氨基酸的替换外，第13号和第61号密码子上的替换在人类肿瘤中也较常见。在动物模型中曾发现化学致癌剂的致突变作用与细胞转化之间的直接联系。ras前癌基因编码鸟嘌呤核苷酸结合蛋白，在转导来自多种生长因子受体的致核分裂的信息中起作用。Ras蛋白的活性是由结合鸟苷三磷酸（GTP）或鸟苷二磷酸（GDP）所控制，使它在有活性（与GTP结合）及无活性（与GDP结合）状态之间转换。而突变的ras癌基因则具有维持Ras蛋白质在组成上活性（GTP结合）构型的效应。此效应使Ras蛋白质对GTP酶活化蛋白（GAP）的反应无效，而GAP的作用是刺激由正常Ras结合的GTP水解，结果是降低了细胞内GTP酶的活性，使Ras蛋白质保持了呈活性的GTP结合状态，可能促进细胞增生的失调而致癌。

  由染色体易位激活癌基因的例子很多，如人Burkitt淋巴瘤中8号染色体的一个片段易位至14号染色体免疫球蛋白重链的基因座上，这种易位使前癌基因c-myc插入到免疫球蛋白的基因座，以失调节的方式表达而成为癌基因，编码转录因子，对生长因子的刺激起反应，推动细胞增生而致癌。位也可引起前癌基因编码的序列重排而形成异常的基因产物，如在慢性髓性白血病中，9呈染色体的一个片段易位至22号染色体，使abl前癌基因与bcr融合，产生Ber/Abl融合蛋白质，见图2-1，基中Abl蛋白质的氨基端被Bcr的氨基酸序列替换，导致Abl蛋白质酪氨酸激酶的异常活性和改变其亚细胞定位，导致细胞转化而致癌。

  在肿瘤细胞中基因扩增，比在正常细胞中多1000倍，使肿瘤细胞生长更快和增加恶性表型。如在神经母细胞瘤中，N-myc的扩增与快速生长及增加侵袭性有关；另一种癌基因erb-B2的扩增则与乳腺癌及卵巢癌的进展有关。