抑癌基因又称肿瘤抑制基因,它的发现较癌基因晚,迄今克隆到的抑癌基因的数目亦较少,这并不意味着客观存在的抑癌基因就一定比癌基因少,只是由于技术上的原因,要想分离、鉴定、确认一个抑癌基因比较困难。
早在六十年代,有人将癌细胞与同种正常双倍体成纤维细胞融合,所获杂种细胞的后代只要保留某些正常亲本染色体时就可表现为正常表型。然而,随着染色体的丢失又可重新出现恶变细胞。这一现象表明,正常染色体内可能存在某些抑制肿瘤发生的基因,它们的丢失、突变或失去功能,好可使潜在的致癌因素如激活的癌基因发挥作用而致癌。
遗传学分析表明,人类的许多肿瘤细胞都有隐性遗传损害,已在染色体上定位的损害见表22-5。表22-5 人类肿瘤的隐性遗传损害
肿瘤
受损害的染色体
神经母细胞瘤、黑色素瘤、甲状腺癌嗜铬细胞瘤、MEN2 1p
乳癌 1p
小细胞肺癌、宫颈癌、肾细胞癌、肺腺癌 3p
结直肠癌、家族性息肉 5p
膀胱癌 9p
星状细胞瘤、MEN2 10p
膀胱癌、乳癌、横纹肌肉瘤、肝母细胞瘤胚胎瘤、肾母细胞瘤(Wilm\'s Tumor)肺癌 11p
MEN1 11p
视网膜母细胞瘤、成骨肉瘤、小细胞肺癌、胃癌、结肠癌、乳癌 13p
小细胞肺癌、结肠癌、乳癌、成骨肉瘤、星状细胞瘤、肺磷癌 17p
NF1 17p
结肠癌 18p
听神经瘤、脑膜瘤、NF2、嗜铬细胞瘤 22p
抑癌基因概念是在研究视网膜母细胞瘤(Retinoblastoms ,RB)的遗传损害时提出来的。RB有家族性和散发性两种类型,其发病机制不同。前者有先天的隐性遗传损害,其种系基因是有缺陷的,患RB的频率可高达80-90%,且往往是双侧,散发性RB,两次体细胞突变发生在同一个细胞,机率很小,患病也是单侧,Kundson早在1971年就提出RB发病的“两次击中学说”。现代分子遗传学分析手段的发展充分支持这一学说。1986年Draper统计,RB携带者发生第二原发癌的机率比一般人群要高数百倍。 关于抑癌基因如何起作用所知甚少,总体上总对生长起着控制作用,是一类生长控制基因或负调控基因,若功能丧失则失去负调控,细胞只能接受正调控信号,抑癌基因产物的功能多种多样,已确定的几中抑癌基因产物及其功能如表
亚细胞定位 基因 功能 与体细胞 相关肿瘤 与遗传型突变相关的肿瘤
细胞表面 TGF-β受体 生长抑制 结肠癌 不明
.. E-cadherin 细胞粘附 胃癌,乳腺癌 家族性胃癌
浆膜下 NF-1* 抑制ras的信号传递 神经鞘瘤 I型神经纤维瘤病和肉瘤
细胞骨架 NF-2 不明 神经鞘瘤,脑膜瘤 I型神经纤维瘤病和肉瘤,听神经瘤和脑膜瘤
胞浆 APC* 抑制信号传导 结肠癌、胃癌、胰腺癌、黑色素瘤 家族性结肠多发性息肉病,结肠癌
细胞核 RB 调节细胞周期 视网膜母细胞瘤,骨肉瘤,乳腺癌,结肠癌,肺癌 视网膜母细胞瘤 ,骨肉瘤
p53* 调节细胞周期和DNA损伤所致的凋亡 大多数人类肿瘤 Li-Fraumeni综合征,多发性癌和肉瘤
WT-1 核转录 肾母细胞瘤 肾母细胞瘤
P16 通过抑制周期素依赖激酶调节细胞周期 胰腺癌,食道癌 恶性黑色瘤
BRCA-1 DNA修复 / 女性乳腺和卵巢癌
BRCA-2 DNA修复 / 男性和女性乳腺癌
(*p53的野生型是抑癌基因,而其突变型属癌基因)
(*APC:adenomatous polyposis coli 结肠腺瘤性息肉基因)
(*NF-1:neurofibromatosis 1 神经纤维瘤病-1基因)
DDC:deleted in colon carcinoma 结肠癌丢失基因
RB基因:定位于染色体13q14,编码一种核磷蛋白(pRb)。在调节细胞周期中起重要作用。它在细胞核中以活化的脱磷酸化和失活的磷酸化的形式存在。活化的RB蛋白对于细胞从G0/G1期进入S期有抑制作用。当细胞受到刺激开始分裂时,Rb蛋白被磷酸化失活,使细胞进入S期。当细胞分裂成两个子细胞时,失活的(磷酸化的)Rb蛋白通过脱磷酸性再生使得子细胞处于G1期或G0期的静止状态。活化的Rb蛋白对于细胞进入G1停滞的机制是由于脱磷酸的Rb蛋白与E2F家族结合,因而阻断了DNA上的S期基因的转录。反之,磷酸化的Rb蛋白与E2F分离,使得E2F与DP1蛋白形成异二聚体,活化S期基因的转录。
P53:定位于染色体17p13.1。编码的正常P53蛋白(野生型)存在于核内,是一种核结合蛋白。正常的P53蛋白在DNA损伤或缺氧时活化,使依赖P53的周期素依赖激酶(CDK)抑制者P21和DNA修复基因(growth arrest and DNA damage 45,GA 45)上调性转录,细胞在G1期出现生长停滞,进行DNA修复。如修复成功,细胞进入S期;如修复失败,则通过活化bax基因使细胞进入凋亡,以保证基因组的遗传稳定。因此,正常的P53的蛋白又称为“分子警察”。而在P53基因缺失或发生突变的细胞,DNA的损伤后不通过P53的介导进入G1停滞和DNA修复,因此遗传信息受损的细胞可以进入增殖,最终可以发展成恶性肿瘤。