细胞周期调控与肿瘤
谭立军1 沈忠英2 汤雪明1
作者单位:11上海第二医科大学细胞生物学实验室(200025)
21汕头大学医学院病理教研室
细胞周期的研究长期以来一直是生命科学领域中的一项重要内容。它除了与细胞增殖直接相关外,还在一定程度上与细胞分化和凋亡相关联[1],可能将细胞增殖、分化和凋亡有机联系起来。
细胞周期包括G 1期、S 期、G 2期和M 期。细胞在正常状态下沿上述时相的演进发生相应的形态学变化。以往对细胞周期的有序交替及各时相的依次变更现象认识不足,随着不断揭示出细胞周期各阶段的大量分子事件改变,使人们对细胞周期的调控有了更加深刻的认识。细胞周期有两个重要的时相转换:G 1→S 和G 2→M ,分别在它们的转接点G 1 S
及G 2 M 上设有各自的“检查点”(checkpo in t ),从而严格控制“关卡”的通行,实现对细胞周期的调控。现已查明的调控因子颇多,归纳起来主要可分三大
类[2]:CD K (cyclin 2dependen t k inase ,周期素依赖性激酶)、Cyclin (周期素)和CD K I (Cyclin 2dependen t k inase inh ib ito r ,CD K 抑制剂)。其中,CD K 是细胞周期调节的中心环节,起催化活性;Cyclin 是CD K 的正调节因子,活化CD K 活性;CD K I 是负调节因子,使CD K 失活。
现从CD K 、CD K I 和Cyclin 三方面阐述它们对细胞周期可能的调节作用,并进一步讨论它们失调可能造成的细胞周期紊乱及与肿瘤形成的关联。
一、CD K CD K 是一组依赖周期素的蛋白激酶,对细胞周期调节起关键作用。目前已找到CD K 1～7七个成员,彼此在DNA 序列上的同源性超
过40%,其蛋白产物均在30～40kD 。CD K 虽在整个细胞周期中的含量趋于平稳,但因不同时相Cyclin 的集聚并与相应的CD K 结合,从而被激活。CD K 激酶活性通过使其底物发生磷酸化而体现,这些底物主要有pR b 及其相关蛋白p 107、p 130,此外还有转
录因子E 2F 等。它们都是实现G 1向S 转换,推进细
胞周期所必需的前提条件。如抑癌基因产物R b 被磷酸化后的pR b 脱离与E 2F 的结合,E 2F 游离后启动DNA 复制与合成有关的因子,细胞遂从G 1进入S 期,参与G 1→S 转换的有CD K 2～5等4种。
典型的CD K 催化亚基有一300个氨基酸的催化核心,此核心若呈单聚体或非磷酸化状态时,其催化活性完全丧失[3]。人CD K 2的活性构型尚不清楚,但已知晓其酶原结构至少有以下二种方式存在:11其底物结合点被一长T 形环路封闭;21其A T P 结合点的侧链方向性阻碍了其磷酸化。CD K 自身通过翻译后水平进行调节。CD K 的活化虽通常是与Cy 2clin 结合,但CD K 3不与任何Cyclin 结合;近来又发现CD K 5可以与无Cyclin 结构的新一类CD K 调节亚基P 35结合而活化[4]。此外,CA K (CD K 2activated k inases )在CD K 活化中亦有重要作用。CA K 在
CD K 2的T h r 161、CD K 2的T h r 160及CD K 7的T h r
170
位点上磷酸化而使它们活化;CA K 也能活化绝大多数CD K 2Cyclin 复合物。CD K 的失活则可有:与Cy 2
clin 分离、T h r 160及T h r 161
位点脱磷酸化、
同CD K I 相结合、T h r 14和T yr 15
位点磷酸化(失活CD K 1～2)等途径。
CD K 与肿瘤的关系尚不十分清楚,推测它的异
常将影响到细胞周期改变,因而造成肿瘤细胞周期的异常。CD K 4、6在一些肿瘤株中有扩增、高表达或突变。肿瘤被诱导分化时往往表现CD K 4迅速下降,且其稳定性及活性也降低[5]。导入外源CD K 4基因使之高表达,则阻止诱导分化,也使细胞对T GF Β等生长抑制因素不敏感。
二、Cycl i n Cyclin s 在整个细胞周期中的含量不是固定不变的,而是不同Cyclin 在其作用的细胞周期时相含量积累达高峰,然后迅速降解失活。通常分为G 1期和M 期Cyclin ,前者包括Cyclin C 、D 、E ,后者有Cyclin A 、B 。主要根据其峰值及主导作用划
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592?肿瘤1997年9月(第17卷第5期)
分。新近又发现Cyclin G和H。
Cyclin结构上有共性:均有高度保守的Cyclin box序列,还拥有D estructi on box结构,参与自身降解[6]。
11Cycli n A:有432氨基酸,其中第210～295为Cyclin盒,N′端45～55为D estructi on盒,与U b iq2 u itin结合而降解。Cyclin A在G1期合成,作用于G1 S及G2 M交界点,促进细胞向S期和M期演进。Cyclin A既可与P cdk2
33结合发挥组蛋白H1激酶活性,又可与P cdc234结合使pR b107等蛋白磷酸化。
21Cycli n B:有433氨基酸,其中第201～288为Cyclin盒,C′端42～50为D estructi on盒,亦与U2 b iqu itin结合而降解。Cyclin B合成晚于Cyclin A,在晚S期及G2期合成,并只与P cdc234结合,在G2 M 转换起作用,使细胞进入有丝分裂。Cyclin B在细胞分裂的中晚期失活。
31Cycli n C:有303氨基酸,其中第58～136为Cyclin盒,C′端有PES序列(即P ro2Glu2A sp2Ser2 T h r),与其降解有关。Cyclin C在G1期合成(G1早期,其m RNA达高峰),但对它的研究工作极少,尚不清楚与其结合的CD K种类,也无完全的证据表明它干扰细胞周期哪个时相,推测可能作用于G1→S转换。
41Cycli n D:可分D1、D2和D3亚型,有组织特异性,分别由基因CCND1(定位于11q13)、CCND2(定位于12p13)和CCND3(定位于6p21)编码[7]。Cyclin D1有295氨基酸、Cyclin D2有290氨基酸、Cyclin D3有292氨基酸,相互间同源性达5311～6315%。它们的第51～141为Cyclin盒,C′端有PES区。近年来Cyclin D的文献报道日益增多,尤其是Cyclin D1,已经有了广泛而较深入的研究。已明确Cyclin D 合成于G1早期,主要作用于G1→S转换,使细胞进入S期。
51Cycli n E:有395氨基酸,其中第128～215为Cyclin盒,C′端含PES区。Cyclin E对DNA复制的启动十分重要,其含量高峰在G1 S交界点处,作用于G1→S转换。
Cyclin与肿瘤的关系最初是从Cyclin D1同甲状旁腺瘤的关联中体现出来的,这时Cyclin D1(即p rad21或bcl21)基因发生重排如inv(11)(p15;q13),使之位于甲状旁腺激素基因启动子旁,并随之而高表达[8]。现已比较肯定它可作为原癌基因,其N端有一DNA病毒的共同序列L en2X2Cys2X2Glu,故
使它如同SV40T抗原、腺病毒E1A及乳头状瘤病毒E7一样可与pR b及其相关蛋白结合而致抑癌基因失活[9]。虽未能发现单独以Cyclin D1转化细胞,但它与ras合作可转化大鼠胚肾细胞和乳腺纤维母细胞,也可与c2m yc在转基因小鼠上诱发B淋巴瘤。在许多人类肿瘤组织中,Cyclin D1有明显的基因扩增和高表达,比如乳腺癌、食管癌[10]、甲状旁腺瘤和胃癌等。
除Cyclin D外,Cyclin A、C、E也与肿瘤有关。Cyclin A基因可作为乙肝病毒HBV基因组片段在人肝癌细胞中的整合位点,形成嵌合蛋白使Cyclin A丧失其D estructi on盒而致不被降解[11]。Cyclin A 还可成为肿瘤病毒转化细胞时的作用靶子,E1A和E7等破坏Cyclin A2P1072E2F复合物,使E2F游离增加,促使细胞进入S期。Cyclin E在乳腺癌组织及其细胞株中有过度表达和扩增,但其参与转化尚缺乏直接证据。此外,Cyclin A和Cyclin E还与细胞贴壁依赖性(ancho rage dependen t)有关,并可能参与细胞凋亡(A pop to sis)行为。当细胞“锚着”生长,免于凋亡时,Cyclin E、A与CD K2复合物含量升高[12]。
三、CD K I CD K I是CD K的抑制剂,作为细胞周期的负性调节因子,阻止细胞经过“检查关卡”,常认为具抑癌基因活性。它是近几年才新发现的一组基因,现报道的至少有七种,可大致分为二类:一类在肿瘤中异常率高,蛋白含ankyrin重复结构,如P15、P16、P18;另一类在肿瘤中异常率低,含一相似的60氨基酸的抑制域,如P21、P27。前者抑制CD K416活性,后者抑制CD K2、4、6等活性。
CD K I不同于一般的抑癌基因P53,它是直接结合CD K或其与Cyclin的复合物而发挥细胞周期调节功能的,P53则通过P WA F21
21间接作用于细胞周期。P53在肿瘤中异常有点突变、杂合性丢失,高表达, CD K I在肿瘤中异常主要有纯合性丢失、突变和不表达;P53在原代和建株肿瘤中均有异常,而CD K I 多见于细胞株中有异常,原代肿瘤样品中往往难以见到异常。
11P21:是1993年发现的第一个CD K I基因,定位于6p21。当初认为它与野生型P53激活密切相关,故
取名P WA F21
21
(W ild2type P53A ctivated F ragm en t21),后又发现它与细胞老化等多种因素有关,故又称
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6
9
2
?TUM OR(Shanghai)Sep tem ber1997,V o l117N o15
P S D I1
21、P ci p21
21、P CA P20
21、P P I C1
21等[13]。P21能与多种CD K2Cy2 clin复合物结合抑制CD K活性,如Cyclin D2CD K4、Cyclin E2CD K2、Cyclin A2CD K2等。推测其在细胞周期多个环节上普遍起作用,并有潜在抑癌基因功能,然目前尚未检测出它在人类肿瘤中的异常行为。
P ki p21
27与P WA F21
21在N端有42%同源性,它定于12p13。P27受T GFΒ激活,也因细胞生长接触性抑制而活
化,与多种CD K2Cyclin复合物作用,发挥P WA F21
21相似的功能[14]。
21P16:是CD K I基因典型代表,已成为当前研究热点。它定位于9p21～22,称M T S1基因(m u lti2tum o r supp resso r gene),主要抑制CD K4活性,故命名为
P I N K4A
16。P16已确定为抑癌基因,在许多人类肿瘤建株细胞系中有十分明显的异常(高达75%),表现为纯合丢失和突变[15、16]。但只在少数几种人类肿瘤手术切除标本中有上述改变,这几种肿瘤包括食管癌、胰腺癌、胶质母细胞瘤、转移性非小细胞肺癌[16]。其可能的解释有:①建株培养生存压力选择所为;②P16是肿瘤的晚期事件;③常规检测方法缺陷;通常采用P16第1、2外显子PCR2SSCP方法则难以发现启动子和非编码区的突变以及DNA甲基化状态、P16中富含G、C碱基也使此法检出率可能低,另外瘤组织中所含的正常组织会掩盖P16突变的检出;④M T S1位点上有其他分离性抑癌基因存在;⑤即使P16基因无异常,并不意味P16蛋白有活性及其降解是否异常。近有报道导人P16基因可抑制肿瘤细胞恶性行
为,为其抑癌作用提供了可靠依据[17]。P I N K4B
15,又称M T S2,与P16位点临近,在氨基酸水平上超过70%同源。其功能与P16十分相似,也能形成P16 P152 CD K42Cyclin D1 PCNA复合物,从而较特异地抑制CD K4、6功能。但尚未见在人类肿瘤中P15的突变。
31P18:可抑制CD K6和CD K4的功能,但与肿瘤
的关系尚不明。有人在21个肺癌细胞系中均未找到突变,P18仍为野生型存在[18]。随着细胞周期调控研究的深入,不断地发现新的CD K I基因,如P57就是晚近才发现的。
总之,细胞周期的调控是一个十分复杂的综合过程。可以设想:肿瘤细胞所表现的细胞周期紊乱改变正是由于细胞周期调控中某种或多种因素失衡所致,因此,弄清细胞周期调控与肿瘤发生的关系具有极为重大的意义。
参 考 文 献
1 M artin SJ,M cGahon A J,N ish i oka W K,et al.P cdc2
34and apop to2 sis.Science,1995,269:106
2 H artw ell L H,Kastan M B.Cell cycle contro l and cancer.Science 1994,266:1821
3 M o rgan DO.P rinci p les of CD K regulati on.N ature,1995,374: 131
4 T sai L H,D elalle I,Caviness V S,et al.P53is a neural2specific regulato ry subunit of cyclin2dependent k inase5.N ature,1994, 371:419
5 Kyokaw a H,R ichon VM,R ifk ind RA,et al.Supp ressi on of cy2 clin2dependent k inase4during differentiati on of eryth ro leuke2 m ia cells.M o l Cell B i o l,1994,14(11):7195
6 田生礼,冯 彪,刘 及1细胞周期素与细胞周期的调控1国外医学分子生物学分册,1995,17(3):109
7 Inaba T.M atsush i m e H,V alentine M,et al.Genom ic o rganiza2 ti on,ch romo som al localizati on,and independent exp ressi on of hum an cyclin D genes.Genom ics,1992,13:565
8 M o tokura T,B loom T,K i m H G,et al.A novel cyclin encoded by a bcl12linked candidate oncogene.N ature,1991,350:512
9 H inds PW,Dow dy SF,Eaton EN,et al.Functi on of a hum an cyclin gene as an oncogens.P roc N atlA cad SciU SA,1994,91: 709
10 N akagaw a H,Zukerberg L,Togaw a K,et al.H um an cyclin D1 oncogene and esophageal squamous cell carcinom a.Cancer 1995,76:541
11 W ang J,Chenivesse X,H englein B,et al.H epatitis B viurs in2 tegrati on in a cyclin A gene in hepatocellular carcinom a.N ature 1990,343:555
12 Fang F,O rend G,W atanabe N,et al.D ependence of cyclin E2 CD K2K inase activity on cell ancho rage.Science1996,271:499 13 el2D eiry W S,H arper JW,O′Conno r PM,et al.W A F1 C IP1is induced in P532m ediated G1arrest and apop to sis.Cancer R es 1994,54(5):1169
14 Toyo sh i m a H,H unter T.P27,a novel inh ibito r of G1cyclin2cdk p ro tein k inase activity is related to P21.Cell1994,78(1):67 15 Kam b A,Gruis N,T an W F,et al.A cell cycle regulato r po ten2 tially invo lved in genesis of m any tumo r types.Science1994, 264:436
16 L iu L Y,Yan YX,M cC lure M,et al.M T S21(CD KN2)tumo r supp resso r gene deleti ons are a frequent event in esophagus squamous cancer and pancreatic adenocarcinom a cell lines.
O ncogene1995,10:619
17 Serrano M,Gom ez L E,D ep inho RA,et al.Inh ibiti on of ras2in2
duced p ro liferati on and cellular transfo r m ati on by P ink4
16.Science
1995,267:249
18 O kamo to A,H ussain SP,H agi w ara K,et al.M utati ons in the p16I N K4 M T S1 CD KN2,p15I N K4B M T S2,and p18genes in p ri2 m ary and m etastatic lung cancer.Cancer R es1995,55:1448
(收稿:1996209218)
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肿瘤1997年9月(第17卷第5期)
细胞周期检查点与肿瘤治疗 本综述由解螺旋学员hello负责整理（2017年12月） 细胞周期指细胞从上次分裂结束到下次分裂结束所经历的过程，包括分裂期（M期）和分裂间期。根据DNA合成的情况，间期又分为G1期（DNA合成前期，Gap1）、S期（DNA合成期）和G2期（DNA合成后期，Gap2）。细胞周期蛋白（cyclin）与细胞周期蛋白依赖性激酶（cyclin dependent kinase, Cdk）是细胞周期调控系统的核心。Cyclin随细胞周期进程周期性出现及消失，哺乳动物的cyclin包括cyclinA-H。Cyclin在分子结构上均含有一段保守序列，称为细胞周期蛋白框，介导cyclin与Cdk的结合1。Cdk按发现的先后顺序命名为Cdk1~8，其激酶活性需要在cyclin和磷酸化的双重作用下激活2。Cdk激酶抑制物（CKI）负性调节Cdk活性，CKI分为CIP/KIP和INK4两大家族。在细胞周期进程中，Cdk结合特定的cyclin，使相应的蛋白质磷酸化，促进G1期向S期，G2期向M期的转换。细胞周期检测点（checkpoint）能够监控细胞周期的活动，保证细胞染色体数目的完整性及细胞周期正常运行，包括未复制DNA检测点、纺锤体组装检测点、染色体分离检测点和DNA损伤检测点3。未复制DNA检测点监控DNA复制，决定细胞是否进入M期，保证细胞分裂必须发生于DNA 复制之后。纺锤体组装检测点监控纺锤体组装，决定细胞是否进入后期，防止纺锤体装配错误的中期细胞进入后期。染色体分离检测点监控后期末子代染色体在细胞中的位置，决定细胞是否进入末期及发生胞质分裂，只有染色体分离正常的后期细胞可以通过染色体分离检测点进入末期。DNA损伤检测点监控DNA损伤的修复，决定细胞周期是否继续进行，负责监测细胞DNA损伤后的修复。DNA损伤后，细胞周期检查点激酶（checkpoint kinase）可以阻滞细胞周期，修复受损的DNA，从而维持基因组的稳定性，包括Chk1（checkpoint kinase 1）和Chk2（checkpoint kinase 2）。研究表明，生长因子如表皮生长因子（epidermal growth factor, EGF）、血小板衍生生长因子（platelet derived growth factor, PDGF）、转化生长因子（transforming growth factor, TGF），RNA剪接因子SR蛋白、SR特异激酶（SR protein specific kinase, SRPK1），microRNA均参与了对细胞周期的调控。细胞周期与组织再生、肿瘤发生关系密切。肿瘤细胞可以分为三类细胞周期行为不同的细胞：增殖型细胞、暂不增殖型细胞和不增殖型细胞，根据肿瘤细胞所处的有丝分裂时相，确定有效的治疗方法，为肿瘤治疗提供理论依据4。 DNA损伤检测点激酶Chk1在肿瘤发生发展中扮演的角色尚有争议。最初，Chk1是抑癌
周期调控蛋白在肿瘤放射治疗中的研究进展 摘要：细胞周期调控蛋白的异常表达是导致细胞周期调控机制受到破坏的原因 之一,与恶性肿瘤的发生密切相关。现认为，癌症等恶性肿瘤可能是一类细胞周期性疾病。细胞周期蛋白在肿瘤的发生发展中所扮演的角色日益成为人们关注的焦点, 很多相关蛋白和基因经射线照射后会导致细胞周期发生改变。细胞对电离辐射的敏感性，最重要的是DNA修复和电离辐射引发的信号转导机制，导致基因表达、细胞周期进程和细胞凋亡进程的改变。电离辐射能够激活DNA修复，阻止细胞周期进程过大引起细胞凋亡，而这些事件和效应的改变多与辐射敏感蛋白有关。可见，作为信号级联反应节点上的多种辐射敏感蛋白质的表达情况，对电离辐射抑制肿瘤细胞增殖和肿瘤发生发展，具有至关重要的作用。肿瘤对射线的反应称为肿瘤的放射敏感性，是肿瘤放射治疗的核心问题。同一类肿瘤，分化程度越低，增殖能力越强，即肿瘤细胞生长越快对放疗越敏感。处于G2期和M期的细胞对放疗最敏感，Gl期次之，S期不敏感，G0期对放射抗拒。因此，将肿瘤细胞同步化并使其处于一个对放射线敏感的细胞周期可能是一种提高肿瘤放射治疗效果的重要途径。 关键词：细胞周期调控蛋白；肿瘤细胞；辐射 1 引言 近年来，随着肿瘤综合治疗的理论和技术的发展，放疗和手术﹑化疗﹑生物治疗并列为肿瘤治疗的四大手段，70％以上的肿瘤病人在病情的不同阶段需要放射治疗。细胞周期的监控和驱动机制的紊乱是肿瘤细胞失控性生长的根本性原因，放射线对生物体的作用有直接作用和间接作用，肿瘤细胞及其他细胞﹑组织﹑器官等在经过一定剂量的放射线照射后会引起一系列的变化，来达到治疗的效果。尤其是作用于细胞周期效果更为显著，细胞周期是一系列的蛋白及相关酶的调控时期，因此照射后，对周期调控蛋白﹑基因及相关蛋白酶会有一定的影响。细胞周期的紊乱将导致肿瘤性增生。Cyclin是细胞周期活动及真核细胞关卡控制的中心因子之一，其异常原因包括基因突变﹑表达异常﹑自身结构异常稳定性改变以及表达时相紊乱等。Cyclin异常引起细胞周期失控，细胞无限增值，凋亡停止，最终导致细胞恶性转化和肿瘤形成。细胞周期监测点的功能缺陷为肿瘤细胞提供了生长优势，然而，有研究发现，许多抗癌药物或辐射会破坏G2期的检查点，从而导致肿瘤细胞死亡。本文对一些相关调控蛋白在不同肿瘤细胞中经临床辐射照射后的生物学特性变化作了简介，可作为相关实验的参考。 2 肿瘤细胞周期调控蛋白的特点 2.1 周期调控蛋白的生物学特性
细胞周期调控与肿瘤发生 细胞周期(cell cycle)是细胞生命活动的基本过程,指从细胞分裂结束开始,到下一次细胞分裂结束为止的过程,DNA合成和细胞分裂是细胞周期的两个主要事件。在进化过程中,细胞发展并建立了一系列的调控机制,以确保细胞周期严格有序地交替和各时期依次有序变更。细胞的调控机制主要以蛋白质的相互作用为基础，以信号传递引起一系列级联反应为主要过程，以对整个过程的监督和控制为主要表现形式。 人们对细胞周期的调控是从MPF的发现开始的。最初，人们对MPF有以下两种解释： 1、细胞分裂期（M期）细胞中的一种能够使染色体凝集的因子，称为细胞促分裂因子（mitosis-promoting factor,MPF）或M期促进因子(M-phase-promoting factor,MPF)。 2、成熟的卵细胞中的一种可以诱导卵母细胞成熟的物质，称为卵细胞促成熟因子（matuation-promoting factor,MPF）。 但是，随着对MPF的深入研究，科学家又给出了新的解释：MPF是一种能够促进细胞有丝分裂或G2/M转换的周期蛋白激酶，含有两个亚单位，一个是催化亚单位，一个是调节亚单位。催化亚单位的激酶活性要通过与调节亚单位的结合才能体现出来。MPF的调节亚单位就是细胞周期蛋白（cyclin）。 cyclin是一类随细胞周期变化周而复始出现和消失的蛋白质。目前，人们已相继克隆和分离数十种cyclin，这些不同的cyclin在细胞周期中表达的时期不同，执行的功能各异。但各种周期蛋白之间有共同的结构特点，即均含有一段约100个氨基酸残基的保守序列，称为周期蛋白框（cyclin box）。周期蛋白框介导cyclin 与CDK（周期蛋白依赖性蛋白激酶）的结合，不同的周期蛋白框识别不同的CDK，组成不同的周期蛋白-CDK复合体，表现不同的CDK激酶活性。M期cyclin白分子的近N端含有一段9个氨基酸组成的特殊序列，称为破坏框（destruction box），参与泛素介导的周期蛋白A和B的降解。G1期cyclin分子的C端含有一段特殊的序列，可能与G1期cyclin的更新有关。 而周期蛋白依赖性蛋白激酶（cyclin-dependent kinase，CDK），是蛋白质激酶家族中的一员，有三个重要的功能域，其中第二功能域结合cyclin，和cyclin 协同作用，是细胞周期调控中的重要因子。CDK可以和cyclin结合形成异二聚体，其中CDK为催化亚基，cyclin为调节亚基，不同的cyclin-CDK复合物，通过CDK活性调节不同底物磷酸化，从而实现对细胞周期的调控。 在细胞周期中，CDK激酶的活性受到多种因素的综合调节。cyclin与CDK 的结合是CDK激酶活性的必要条件和先决条件，但并不是充分条件。如果仅仅是cyclin和CDK的结合，并不能激活CDK激酶的活性，因为激酶活性的体现还需要激酶本身的修饰（如磷酸化和去磷酸化）及一些细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子（CDK inhibition,CDKI，可以通过抑制CDK激酶的活性，对细胞周期起负调控作用）的去除等。 细胞周期是一个高度有序的运转过程。如前所述,它的正确运转是在适宜的环境中通过对cyclin-CDK复合物的活性进行精确调控来实现的。cyclin、CDK 的异常表达、CDK抑制因子的缺失等都将使细胞周期发生紊乱,细胞的增殖失控,最终发生癌变。 肿瘤是一类以细胞生长和增殖失控为主要特征的疾病,细胞在增殖、分化和
苑中2011 届高三生物二轮专题复习学案 1 “细胞增殖”相关知识的建构（2 课时）一、减数分裂与基因的分离、自由 组合定律请画出能体现基因自由组合现象的细胞分裂图像 例1、（08 江苏）某种昆虫长翅（A）对残翅（a）为显性，直翅（B）对弯翅（b）为显性，有刺刚毛（D）对无刺刚毛（d）为显性，控制这3 对性状的基因均位于常染色体上。现有这种昆虫一个体基因型如下图所示，请回答下列问题。（1）长翅与残翅、直翅与弯翅两对相对性状的遗传是否遵 循基因自由组合定律，并说明理由。。（2）该昆虫一个初级精母细胞产生的精细胞的基因型为____________。（3）该昆虫细胞有丝分裂后期，移向细胞同一极的基因有。（4）该昆虫细胞分裂中复制形成的两个D 基因发生分离的时期 有______ 。（5）为验证基因自由组合定律，可用来与该昆虫进行交配的异性个体的基因型分别是 _______________________________________________ ____________________________ 。二、细胞分裂与可遗传变异请画出可遗传变异种类的概念图苑中2011 届高三生物二轮专题复习学案 2 1、基因重组（非同源染色体的自由组合、交叉互换）例2、（07 广东）在减数分裂中每对同源染色体配对形成四分体，四分体中的非姐妹染色单体 之间经常发生交换。实验表明，交换也可以发生在某些生物体的有丝分裂中，这种现
象称为有丝分裂交换。图39—1 是某高等动物一个表皮细胞发生有丝分裂交换的示意图，其中D 和d，E 和e，F 和 f 表示某对同源染色体上的三对等位基因。图39—1 交换 过程示意图（左：交换前的染色体；右：交换后的染色体）（1）请问该细胞在发生有丝分裂交换后，产生几种基因型 的子代表皮细胞？并分别写出基因型 _______________________________________________ __________________。（2）如果不考虑该生物产生配子时发生的交换，那么该生物产生的配子有几种基因型？并 写出基因型 _______________________________________________ _____________。（3）如果图39—1 是该生物的精原细胞在产生精细胞时发生减数分裂交换后的结果，请问由它产 生的配子类型有几种？并写出基因型 ______________________________。（4）如果细胞在减数分裂和有丝分裂中都发生交换，你认为哪一种分裂方式对于遗传多样性的贡献更大？为什么？ _______________________________________________。 2、染色体变异（染色体结构变异、染色体数目变异）例 3、（10 苏州高二期末）右下图表示某生物体的细胞进行减数 分裂过程中，其中联会的两对染色体之间出现异常的
第十四章2012 细胞周期的调控与癌细胞 第一节细胞增殖的调控 一、MPF的发现及其作用（P421，299） MPF（maturation-promoting factor） ——促成熟因子 细胞促分裂因子(mitosis-promoting factor) Ｍ期促进因子(M phase-promoting factor) 染色体超前凝集现象（premature chromosome condensation，PCC）——M期细胞与间期细胞的融合实验，导致染色体不同程度的凝集。 G1期细胞与M期细胞融合 G1期PCC呈细单线状 S期细胞与M期细胞融合 S期PCC呈粉末状 G2期细胞与M期细胞融合 G2期PCC呈双线染色体状 (P424) 1988年，从非洲爪蟾中实验分离MPF，并证明主要成分为p32和p45两种蛋白，二者相互结合后，表现出蛋白激酶活性，可以使多种蛋白质底物磷酸化。 二、p34cdc2激酶的发现及其与MPF的关系（P424，301） 1、cdc基因（cell division cycle）的发现： L.Hartwell，P. Nurse；酵母温度敏感突变株 2、cdc基因的表达产物 p34cdc2 ，本身不具有蛋白激酶活性，当与p56cdc13结合后，可以使得多种蛋白底物磷酸化，又称p34cdc2激酶； 3、p34cdc2与MPF的关系（P424） 免疫实验和序列分析证明： p34cdc2与p32为同源蛋白 4、细胞周期蛋白（cyclin）与MPF（P425） 1983年，Tim Hunt在海胆中发现两种细胞周期蛋白（cyclin A，B），广泛分布于各种真核生物中，含量随细胞周期而变化，间期积累，分裂期消失。 序列分析表明，周期蛋白B与p45是同源物。
细胞凋亡与肿瘤 巴桑卓玛 (西藏大学医学院基础医学研究所) 摘 要 细胞凋亡是一种进化保守的细胞死亡形式,不仅在正常的生理状态具有重要作用,而且与多种疾病的发生发展密切相关。近年来研究认为,细胞凋亡异常可能与肿瘤发生有关。凋亡调控基因已被看作是一类新的肿瘤发生相关基因。肿瘤的发生,是由于细胞增殖与细胞凋亡之间的平衡失调的结果,细胞凋亡在肿瘤生长过程中起负调控作用,因此研究抑制多种肿瘤细胞增殖并诱导细胞凋亡而对正常细胞影响不大是肿瘤治疗的新思路。 关键词 细胞凋亡 诱导 治疗 肿瘤 多细胞机体,包括人,均存在着细胞增殖与死亡的平衡,以维持机体的稳态,二者是一个矛盾的两个方面,此矛盾的运动发展推动着机体的生、老、病、死。传统的肿瘤研究者关注的首先是细胞的增殖。肿瘤细胞是永生性细胞,如何抑制肿瘤细胞的无限增殖能力,是他们首先考虑的问题。然而,机体还存在另一普遍现象,即死亡。细胞的死亡有两种形式,一种是病理性死亡,称为坏死(necrosis)。它是由于局部缺血、高热、理化因素及微生物的侵袭所致的细胞急速死亡。其重要的特点是细胞肿胀、溶解、释放出裂解产物,使周围组织产生炎症反应。另一种是生理性死亡———凋亡(apoptosis)。 1 细胞凋亡与一般的死亡有很大的不同,主要表现以下几个方面 形态学特征:细胞凋亡是细胞在生物体发育过程中,在一定诱导条件下接受指令而发生的程序化事件,是导致最终自我消亡的生命活动。发生时首先是染色质的凝集,嗜碱性染色增强,然后细胞核崩解,此时线粒体保持形态正常,最后细胞体积缩小,一部分细胞质和核碎片进入由膜包被的程序死亡小体,它们从细胞表面出芽脱落,并被组织专职巨噬细胞、上皮细胞吞噬。由于细胞内容物不泄漏,因而没有炎症反应。 生化特征:染色质降解,核小体间连接DNA部位被降解,产生寡聚核小体DNA 片段,即180-200bp整数倍的不同长度的DNA片断。 细胞凋亡的化学信号:在细胞程序死亡时出现快速持续的Ca2+浓度上升。如在胞质钙离子载体tributyrin和抗-CD3抗体诱导的胸腺细胞凋亡中就发现有钙离子浓度升高的现象。研究发现Ca2+增加与A TP一起作用于染色质,使原来折叠的很紧的染色质变松散,露出亲水部分,以便脱氧核糖核酸酶(Dnase)水解。Danson (1993)发现Ca2+可以参与Ca-calmokulin dependent phospatase作用,产生凋亡。Wornonicz提出Ca2+可以直接作用于核内转录因子引起凋亡。另外Ca2+还可活化
六、肿瘤的化学治疗 耶鲁大学：氮芥 淋巴瘤：化疗的开始。 1. 可治愈的肿瘤（5%）： ●绒毛膜上皮癌 ●儿童急性淋巴细胞白血病、 ●何杰金氏病、非何杰金氏病、 ●睾丸生殖细胞癌、 、睾、 ●②腰椎穿刺鞘内给药：脑膜白血病； ●③动脉插管化疗：肝癌、头颈癌 ●④肿瘤内注射： 307 细胞增殖周期，哪些因素影响肿瘤对化疗的敏感性？ ●细胞增殖周期：肿瘤细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束这一间隔周期。 ●细胞增殖周期分为四个时相： ●G1期为DNA合成前期：刚分裂出来的子细胞继续增大，合成RNA、蛋白质，为S期DNA 的合成作准备。 ●S期为DNA合成期：DNA不断增加，增加1倍。 ●G2期DNA合成后期：以S期合成的DNA为模板，转录合成RNA，再翻译合成蛋白质。
●M期：为有丝分裂期，分裂为2个含有全部遗传信息的子细胞。 ●在一个肿瘤群体内可有不同增殖期的肿瘤细胞。 ●肿瘤化疗的敏感性与增殖比率、细胞周期时间和、倍增时间有关。 ●增殖比率（growth fraction）：处在细胞增殖周期的细胞占整个肿瘤总体细胞数的百分比 ●细胞周期时间（cell cycle time）：指肿瘤细胞分裂结束到下一次分裂结束的时间。 ●倍增时间（doubling time）：肿瘤细胞或体积增长1倍所需的时间。 ●睾丸：21d、恶性淋巴瘤：25，骨肉瘤：34，HD:38，小细胞肺癌：81，肺磷癌：87，结肠 腺癌：96，乳腺癌：134，肺腺癌：134。 ●增殖比率高、细胞周期和倍增时间短的：对化疗敏感，甚至治愈。 ●增殖比率小，细胞周期和倍增时间长的：对化疗不太敏感。 复发 G0 致 312 什么是多药耐药性（MDR）？ ●肿瘤细胞对一种化疗药物产生耐药性后，对其它作用机制和结构不同的抗肿瘤药物产生交叉 耐药性。多数针对天然药物：阿霉素、紫杉醇。 ●多药耐药基因MDR-l又称P170糖蛋白，为一种膜转蛋白，通过A TP供能，把抗癌药从 细胞内排出。钙通道拮抗剂异博定可与抗癌药竞争结合部位，逆转抗药性，但所需剂量太大，毒性限制其临床使用。大小肠、肝脾肾等解毒器官P170糖蛋白含量较高，对化疗不敏感。 1.摄取、转运机制改变：摄取减少、外排增加。 2.活化酶的量或活性降低；分解酶含量或活性增加； 3.药物作用靶向酶变异、或与药物亲和力改变：topoII 多柔比星抗药 4.DNA修复机制改变：
Int. J. Mol. Sci.2014, 15, 3145-3153; doi:10.3390/ijms15023145 OPEN ACCESS International Journal of Molecular Sciences ISSN 1422-0067 https://www.doczj.com/doc/395188260.html,/journal/ijms Review Autophagic Cell Death and Cancer Shigeomi Shimizu *, Tatsushi Yoshida, Masatsune Tsujioka and Satoko Arakawa Department of Pathological Cell Biology, Medical Research Institute, Tokyo Medical and Dental University, 1-5-45 Yushima, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8510, Japan; E-Mails: yoshida.pcb@mri.tmd.ac.jp (T.Y.); tsujioka.pcb@mri.tmd.ac.jp (M.T.); arako.pcb@mri.tmd.ac.jp (S.A.) *Author to whom correspondence should be addressed; E-Mail: shimizu.pcb@mri.tmd.ac.jp; Tel.: +81-3-5803-4692; Fax: +81-3-5803-4821. Received: 6 January 2014; in revised form: 10 February 2014 / Accepted: 13 February 2014 / Published: 21 February 2014 Abstract: Programmed cell death (PCD) is a crucial process required for the normal development and physiology of metazoans. The three major mechanisms that induce PCD are called type I (apoptosis), type II (autophagic cell death), and type III (necrotic cell death). Dysfunctional PCD leads to diseases such as cancer and neurodegeneration. Although apoptosis is the most common form of PCD, recent studies have provided evidence that there are other forms of cell death. One of such cell death is autophagic cell death, which occurs via the activation of autophagy. The present review summarizes recent knowledge about autophagic cell death and discusses the relationship with tumorigenesis. Keywords: programmed cell death; autophagic cell death; Atg5-independent autophagy; Beclin1; tumorigenesis; c-Jun N-terminal kinase (JNK) 1. Introduction Apoptosis is a form of programmed cell death (PCD), and its molecular basis is well understood. However, PCD is mediated by other mechanisms as well. For example, morphological analyses of embryogenesis revealed three types of PCD as follows: apoptosis (type I cell death), autophagic programmed cell death (type II cell death), and necrotic programmed cell death (type III cell death)[1,2]. This review focuses on recent experimental evidence that illuminates the mechanisms of autophagic cell death and its role in tumorigenesis.
第五节细胞增殖周期 重点难点解析 本节讲述细胞周期的概念、细胞周期各时相的特点、有丝分裂各期的特点、细胞周期的调控。要求重点掌握细胞周期的基本概念、细胞周期各时相的物质变化和分裂各期细胞的形态特征；了解细胞周期的调控。建议结合实验《有丝分裂》学习，把实验室形态观察同理论描述结合起来，加深对知识的理解和记忆。 一、细胞周期的一些概念 1．细胞周期(cell cycle)：指细胞从上一次分裂结束开始到下一次分裂终了所经历的过程。是细胞生长、分裂的循环过程。包括间期和分裂期，间期分为G1期(合成前期)、S期（合成期）和G2期（合成后期）；分裂期分为前期、中期、后期、末期四个时期。 2．细胞周期时间（Tc）：一个细胞周期的全过程所需的时间称为细胞周期时间（Tc）。Tc的长短主要由T G1所决定。 3．细胞的分类：根据细胞的增殖情况可以将细胞分为三类： ⑴连续分裂的细胞（周期性细胞）：这类细胞可以不断的进入细胞周期进行分裂增殖，如：小肠绒毛上皮隐窝细胞、表皮基底层细胞和部分骨髓细胞等。 ⑵暂时不分裂细胞（G0期细胞）：这类细胞暂时从G1期退出细胞周期，不进行分裂增殖，但在适当刺激下可重新进入细胞周期进行分裂增殖。如：某些免疫细胞和肝、肾细胞。 ⑶终末分化细胞：这类细胞不可逆的脱离细胞周期，丧失分裂增殖能力，但保持其生理功能活动。如：神经、肌肉细胞、多形核细胞等。 二、细胞周期各时相的动态及特点 细胞周期的中心事件简单来说就是：间期遗传物质复制；分裂期遗传物质平均分配到两个子细胞中。为实现这一过程，细胞会进行一系列结构和功能上复杂的变化。而细胞周期各时相都有其各自的特点。 （一）G1期（合成前期） 是指分裂期结束到S期DNA合成开始前的细胞生长发育时期。是为进入S期准备必要的物质基础的时期。 主要特点： 1．细胞体积增大，RNA、核糖体及大量蛋白质合成。 2．合成DNA复制所需的酶和蛋白。如DNA聚合酶、触发蛋白、钙调蛋白及G l期周期蛋白及周期蛋白依赖激酶、S期活化因子（S－phase activator factor，SPF）等。 3．限制点（R点)。在G1期存在1－2个R点，决定细胞进入S期，或者停止于G0期。 4．在Gl期末，中心粒开始复制。 （二）S期（合成期） 是指从DNA合成开始到DNA合成结束的整个时期。 主要特点： 1．进行DNA复制，组蛋白、非组蛋白合成，并组装成染色体。 2．复制需SPF的启动信号，必须处于感受状态的染色质DNA才能开始复制。 3．复制有一定的顺序：一般常染色质和富含C—G的碱基片段先复制；异染色质和富
肿瘤发生发展与细胞凋亡及前沿 肿瘤分为良性肿瘤（enign tumor）恶性肿瘤（alignant tumor)都是组织细胞增生的结果，只不过良性肿瘤是有限增生，而恶性肿瘤是无限增生。癌症特指恶性肿瘤，包括实体瘤和非实体瘤，如白血病就是非实体瘤的癌症。 细胞增殖、组织形成和器官发育受到严格的遗传控制，并表现特定的时（间）空（间）局限性。当细胞发生癌变时，细胞的增殖便失去控制，细胞不受限制地分裂。一个癌细胞不断增殖就可以形成癌组织，某个组织产生的癌细胞还能随血流转移到其他组织，这就是人们常说的“肿瘤转移”现象。 Ⅰ肿瘤的发生发展 肿瘤的产生都是基因表达出了问题。所谓基因表达就是合成出特定的蛋白质，它们又反过来促进细胞的癌变。每个人的基因都是相同的，但基因在不同人体内的表达状况却因人而异，这就是为什么有人患癌症，而有人却不患癌症的缘故。当然，决定是否患癌症的因素还有体内免疫系统识别并清除癌细胞的能力。 因此，肿瘤的发生主要是肿瘤基因受环境因素影响的结果。肿瘤基因表达是“内因”，环境因素诱导是“外因”，外因通过内因而起作用。常见的外因有以下几种。首先是病毒转化。已经证实的肿瘤病毒包括：导致鼻咽癌的Epstein-Barr （EB）病毒；导致肝癌的乙型肝炎病毒（HBV）、导致宫颈癌的人乳头瘤病毒（HPV）等。肿瘤病毒致癌的机理是影响基因表达，它们会让某些应该低表达的基因高表达，或者让某些应该高表达的基因低表达。因此，肿瘤发生原因之一是病毒干扰了正常细胞基因表达的结果，通过接种相应的疫苗防止肿瘤病毒感染是抗癌的重要措施之一。其次是基因突变。多年前人们就发现，人体内存在跟病毒癌基因相似的细胞癌基因，后来发现所谓癌基因都是由正常基因突变而成的。引起基因突变的既有物理因素（如辐射），也有化学因素（如毒素）。有人说，居住在穷乡僻壤的农民从未受到城市环境污染的毒害，为什么也会得癌症呢？这要看患者是否吸烟、酗酒，因为吸烟可致肺癌，酗酒可致肝癌，甚至吃了霉变的黄豆（含黄曲霉素）也会得癌症。再次是表观遗传。这是最新研究发现，即基因本身不变但表达模式发生变化，因而纠正了过去认为肿瘤形成必有基因变异的成见，而代之以只要环境因素影响肿瘤基因表达就能致癌的新观点。人体内既有癌基因，又有抑癌基因，研究发现，某些农药可以对癌基因进行去甲基化修饰，使之高表达而形成肿瘤细胞。还有一些化学试剂可以使抑癌基因发生甲基化而失活，导致人体不能正常清除肿瘤细胞而致癌。 目前的医疗水平还不足以专门杀灭肿瘤细胞，常用的放射性治疗（简称放疗）或化学治疗（化疗）都是采取让正常细胞与癌细胞“同归于尽”的策略，只不过癌细胞是少数且因“疯长”更易吸收药物而优先死亡。因此，如果能早期发现肿瘤，治疗效果较好，但一旦进入晚期，瘤发生转移后，治愈的可能性就很小了。 Ⅱ细胞凋亡 胞死亡存在两种不同形式：一种是细胞意外性死亡，称细胞坏死。另一种称细胞凋亡，是指细胞在一定的生理或病理条件下，遵循自身的程序，自己结束其
浅谈细胞周期调控 朱春森 摘要：近年来有关细胞周期调控机制研究进展较快，细胞周期调控可分为G1期调控和非G1期调控。在G1期调控中，细胞周期蛋白依赖性激酶复合体CDK激活后,通过Rb蛋白和转录因子启动基因转录。P16、p21、p15等蛋白通过抑制CDK的活性而发挥作用。P53蛋白和ｍｄｍ2蛋白协同调节细胞周期活动。细胞周期的停滞或细胞凋亡对维护基因组稳定有重要意义。 关键词：细胞周期调控 Cyclin CDK CDI 调控机制 细胞周期调控是指各种调控因子通过自身的激活和灭活,使细胞启动和完成细胞周期重要事件,并保障这些事件按次序正常进行。细胞周期调控对维护基因组的稳定有着重要的意义。 1. 细胞周期调控的分子基础 细胞周期调控的分子基础包括细胞周期蛋白(Cyclin)、细胞周期蛋白依赖蛋白激酶(CDK)和细胞周期蛋白依赖蛋白激酶抑制物(CDI)。它们分别包括CyclinA、CDK17和ｐ21、ｐ27、ｐ18等,ｐ53和视网膜母细胞瘤蛋白(pRb)也参与细胞周期调控。 1.1 Cyclin 周期蛋白不仅仅起激活CDK的作用，还决定了CDK何时、何处、将何种底物磷酸化，从而推动细胞周期的前进。目前从芽殖酵母、裂殖酵母和各类动物中分离出的周期蛋白有30余种，在 脊椎动物中为A 1-2、B 1-3 、C、 D 1-3 、E 1-2 、F、G、H等。分为G 1 型、G 1 /S型S型和M型4类（见表 1）。各类周期蛋白均含有一段约100个氨基酸的保守序列，称为周期蛋白框，介导周期蛋白与CDK结合。 表1不同类型的周期蛋白 *包括D1-3，各亚型cyclin D，在不同细胞中的表达量不同，但具有相同的功效 1.2 CDK CDC2与细胞周期蛋白结合才具有激酶的活性，称为细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)，因此CDC2又被称为CDK1，激活的CDK1可将靶蛋白磷酸化而产生相应的生理效应。这些效应的最终结果是细胞周期的不断运行。因此，CDK激酶和其调节因子又被称作细胞周期引擎。目前发现的CDK 在动物中有7种。各种CDK分子均含有一段相似的激酶结构域，这一区域有一段保守序列，即PSTAIRE，与周期蛋白的结合有关。 1.3 CDKI CDKI家族即细胞周期蛋白依赖激酶抑制剂家族，目前发现的CDKIS按其结构和功能不同分为两类:一类为INK4(Inhibito:of CDK4)家族，包括pl6、pls、p18、p19四名成员，其蛋白结
细胞周期，癌症与诺贝尔奖 2001年的诺贝尔生理医学奖授予了3位研究细胞周期并取得卓越成就的科学家，他们的工作使我们对细胞增殖及其与癌症的关系有了更深刻的理解，从而为我们找到治愈癌症之路指明方向。但是，他们的工作究竟有多重要，而有那么多的科学家在这一领域中工作，为什么独独是这3位而不是其它人得到这个全世界科学家都梦寐以求的这个荣誉呢？我们就来看看他们到底都做了些什么。 2001年诺贝尔生理医学奖获奖者（从左至右）Leland Hartwell、Tim Hunt和Paul Nurse。 一、细胞周期 所谓细胞周期（cell cycle）是指连续分裂细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂结束所经历的整个过程。在这个过程中，细胞遗传物质复制并加倍，且在分裂结束时平均分配到两个子细胞中去。细胞周期又可以分为间期（interphase）和有丝分裂期(M phase)。从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂开始的时期就是间期。这一时期，在光学显微镜下看不到细胞有明显的变化，但此时期的细胞内却正在进行一系列的生化活动，主要的活动围绕制造完全相同的又一套遗传物质展开。这一期以DNA合成为标志，又分为G1期，S期和G2期。而在光学显微镜下可以看到的只是M期，经过分裂期，加倍的染色体和其他细胞组分被平均分配到两个完全一样的子细胞中。换句话，通过分裂，形成了一个新细胞。 事实上早在1841年，时任职于柏林大学的波兰神经内科学家和生物学家罗伯特·里麦克（Robert Remak，1815-1865）就报道了细胞分裂现象，并得出结论，细胞分裂是细胞增殖的方式也是机体生长发育的“根本动力”；更有意义的是，他在此时就已经认为肿瘤组织中细胞的形成机制“几乎与正常动物组织相同”。不过，由于受观察手段得的限制，人们还不可能了解到有丝分裂间期中发生的生化事件，而又由于在显微镜下染色体的变化是如此规律，因此，认为细胞的增殖活动主要发生在形态变化明显的有丝分裂期就不难理解了。直到1953年，Howard和Pelc才发现蚕豆根尖细胞分裂中遗传物质DNA的复制发生于静止期中的一个时期，这一时期与有丝分裂期在时间上存在前后两个间隙。由此，他们第一次明确的提出了细胞周期的概念，并将细胞周期划分为上述的4个时期，其中的S期即是DNA合成的时
第10卷 第1期中 华 男 科 学 Vol.10 No.1 2004年1月 National Journal of Andrology Jan.2004 ?论著? survivin 蛋白在前列腺癌中的表达及其与 肿瘤细胞凋亡的关系 高吴阳1,胡传义1,易慕华2 (三峡大学仁和医院,1.泌尿外科,2.病理科,湖北宜昌443001) 摘要: 目的:探讨新的凋亡基因survivin 蛋白在前列腺癌(PCa )的表达及其与肿瘤细胞凋亡的关系。 方法:采用免疫组化SP 法和DNA 原位未端标记T UNE L 法分别测定42例PCa 组织及10正常前列腺(NP )组织中survivin 蛋白的表达和细胞凋亡。 结果:survivin 蛋白在PCa 中的阳性表达为80.59%,与病理分级、临床分期和淋巴结转移密切相关(P <0.05),而NP 中无阳性表达;PCa 组织及NP 组织中细胞凋亡指数(AI )分别为3.03±1.33、1.07±0.77,其差异有显著意义(P <0.05);survivin 蛋白的表达与细胞AI 呈负相关(r =-0.679,P <0.001)。 结论:survivin 蛋白的异常表达而引起的细胞凋亡抑制,在PCa 的发生、发展中起一定的作用;联合检测survivin 蛋白和AI ,有助于对肿瘤细胞的分化程度作出正确评价,以指导临床治疗及估计预后。关键词:survivin 蛋白;凋亡;前列腺癌;免疫组化 中图分类号:Q255;R737.25 文献标识码:A 文章编号:100923591(2004)0120012203 Expression of survivin Protein in Prostatic Carcinoma Tissues and Its Correlation with Apoptosis of Cancer Cells G ao Wuyang ,Hu Chuanyi ,Y i Muhua Department o f Urology (Gao WY ,Hu CY ),Department o f Pathology (Yi MH ),Rehe Hospital ,Three Gorges Univer sity ,Yichang ,Hubei 430031,China Correspondence to :Gao Wuyang Abstract : Objective :T o investigate the expression of survivin protein in the tissues of prostatic carcinoma and its correlation with apoptosis of cancer cells. Methods :Expression of survivin protein and apoptosis index (AI )were detected by immunohistochemical and terminal de 2oxynucleotidyl transterase 2mediated dUTP biotin nich end labeling (T UNE L )technique in the tissues of 42cases of prostatic carcinima (PCa )and 10cases of normal prostate (NP ). Results :Survivin prosteins were expressed in 34of the 42(80.59%)cases of PCa.The positive rate of survivin was strongly ass ociated with pathological grades ,clinical stages and lymphmetastasis in PCa (P <0.05).In contrast ,NP did not express survivin.Survivin protein expressioin was negatively correlated with AI in PCa (r =-0.679,P <0.001). Conclusions :Apop 2tosis inhibition by survivin may participate in the onset and progression of PCa ,and the detection of survivin protein and AI in PCa may help to evaluate the degree of cell diferentiation ,decide therapeutic strategies and estimate prognosis. Natl J Androl ,2004,10(1):12214K ey w ords :survivin protein ;apoptosis ;prostatic carcinoma ;immunohistochemistry 前列腺癌(prostatic carcinoma ,PCa )是男性泌尿生殖系肿瘤中最重要的一种,其病因和发病机制尚 ?21?收稿日期:2003207215;修回日期:2003210208 作者简介:高吴阳(19622),男,湖北宜昌市人,副主任医师,本科,从事泌尿男科学专业。通讯作者:高吴阳
细胞周期与肿瘤增殖的关系 细胞增殖是细胞生命活动的重要特征之一。细胞通过有丝分裂、无丝分裂和减数分裂来达到增值的目的，细胞在分裂之前必须进行各种必要的物质准备，然后才能进行细胞分裂。通过一系列的分裂，如此周而复，始细胞的数量不断增加。这种细胞物质累积与细胞分裂的循环过程，称为细胞增殖。从一次细胞分裂结束开始，经过物质积累的过程，直到下一次细胞结束为止，称为一个细胞周期（cell cycle）。一个细胞周期既是一个细胞的整个生命过程。 肿瘤是机体的细胞异常增殖形成的新生物，常表现为机体局部的异常组织团块（肿块）。肿瘤性增殖与非肿瘤性增殖有重要区别，表现在： 1.肿瘤性增殖与机体不协调，对机体有害； 2.肿瘤性增殖一般是克隆性的； 3.肿瘤的细胞形态、代谢和功能均有异常，不同程度地失去了分化成熟的能力； 4.肿瘤细胞生长旺盛，失去控制具有相对的自主性，即使引起肿瘤性增殖的初始因素已消除，仍能持续生长。 众所周知肿瘤的最主要特征就是无限增殖，也就是说:肿瘤细胞具有永生化（immortalization）的特性。染色体末端存在称为端粒（telomere）的DNA重复序列，其长度随细胞的每一次分裂逐渐缩短。细胞分裂一定次数后，端粒短缩到一定程度，细胞死亡。生殖细
胞具有端粒酶活性，可使缩短的端粒长度恢复，但大多数体细胞没有端粒酶活性，体外培养细胞只能分裂大约50次。许多恶性肿瘤细胞都含有端粒酶活性，可能使其端粒不会缩短，这与肿瘤细胞的永生化有关。肿瘤细胞永生使细胞周期发生紊乱，细胞的增殖体系不受控制。 研究发现一个细胞周期分为四个时相，即G1期、S期、G2期和M期。在G1期的晚期阶段有一个特定时期如果细胞连续分裂，则可以通过这个特定时期，进入S期，开始合成DNA，并继续前进，直到完成细胞分裂。这个特定时期被称为限制点（R点）或检验点。限制点被认为是G1期晚期的一个基本事件。细胞只有在内在和外在因素的共同作用下才能完成这一基本事件，任何因素影响到这一基本事件的完成都将严重影响细胞从G1期向S期的转换。肿瘤细胞的发生可能是由于在这个限制点时的内在或者外在因素的改变使得细胞的分裂方向发生改变，现在已知的致癌因素有三个方面：物理因素、化学因素和生物因素。例如物理因素中的射线、化学因素中的烷化剂和酰化剂都有可能影响到R点的功能，使细胞发生癌变。G1期之后的正常细胞有三个去向：分化、持续增殖、暂不增殖（G0期细胞或休眠细胞）细胞癌变后将向着持续增殖的方向走去，不再受到细胞内各种机制的控制，使细胞永生！ 细胞增殖是受到细胞核基因的控制的，在核基因中有原癌基因和抑癌基因与细胞的肿瘤发生有关，这些基因在正常的时候不会引起肿瘤，它们编码的产物是对促进细胞生长增殖十分重要的蛋白质，如生长因子、生长因子受体、信号转导蛋白和转录因子。当这些基因发生
多细胞机体，包括人，均存在着细胞增殖与死亡的平衡，以维持机体的稳态，二者是一个矛盾的两个方面，此矛盾的运动发展推动着机体的生、老、病、死。细胞凋亡是多细胞生物体的一种重要的自稳机制。它可以主动地清除多余的特异性或分化能力与机体不相适应的，以及已经完成功能而又不再应用的细胞；清除有潜在危险的细胞，如自身反应性淋巴细胞，DNA损伤又得不到修复有癌化危险的细胞等。故凋亡是调节生物体正常发育不可缺少的一种机制，此种调节一旦失败会导致机体疾病，肿瘤的发生甚至死亡。 细胞的死亡有两种形式，一种是病理性死亡，称为坏死(necrosis)。它是由于多种致病因子如局部缺血、理化因素及生物因子的作用所致的细胞急速死亡。其重要的特点是细胞肿胀、溶解、释放出裂解产物,使周围组织产生炎症反应。另一种多发生于生理情况下，故称为生理性死亡——凋亡(apoptosis)，又称程序性死亡(programmedcell death，PCD)。1972年Kerr最先提出这一概念。 肿瘤细胞是永生性细胞，肿瘤的发生不仅与细胞的异常增殖和分化有关，也与细胞凋亡的异常有关。1972年Kerr等人在提出凋亡概念的同时预测:恶性肿瘤中的自发凋亡可能会涉及到导致肿瘤消退的治疗作用[1]。 1 细胞凋亡细胞凋亡属诱发行为，其诱因很多，如DNA损伤、生长因子撤除、糖皮质激素作用、FasL以及TNF作用、细胞间接触等。细胞凋亡的机制极为复杂，除了涉及诸如凋亡因子、受体、适配蛋白、启动蛋白、效应蛋白、抑制蛋白等多种蛋白的相互作用外，还涉及到线粒体和内质网。 研究发现细胞凋亡主要有2条独立的凋亡途径。一条是通过死亡受体激活途径。死亡受体即细胞膜表面的某些蛋白质，它们能与携带凋亡信号的专一性配基结合，并迅速将凋亡信号转导至细胞内而诱导细胞凋亡。另一条通路是线粒体-细胞色素C途径。线粒体释放的细胞色素C能与Apaf-1及Caspase-9形成复合体(凋亡小体)，在dATP 、ATP存在下激活caspase-3，启动caspase级联 细胞凋亡和肿瘤的关系研究进展 李娜 高俊岩 刘敏 [摘要] 细胞凋亡的过程极为复杂，是调节机体正常发育的重要机制，涉及一系列调控因子。这些调控因子在维持细胞自稳中发挥重要作用。肿瘤的发生，发展与治疗也受到与多凋亡调控蛋白的调控。本文综述了关于细胞凋亡及肿瘤的一些调控机制，望从对凋亡调控蛋白的研究中，进一步阐明凋亡的作用机理，为肿瘤以及其它一些恶性疾病的治疗提供理想的途径。 [关键词] 细胞凋亡；肿瘤 [Abstract] Apoptosis is a very complex process. It accommodates the body to grow normally by many regulators. It is important that by these regulators the body can keep steady. Also by these regulators we can control the tumor and cure the tumor. This review summarized some regulations of apoptosis and tumor. By this study we want to know more about the mechanism of apoptosis and offer perfect therapy for tumor. [Key words] Apoptosis; tumor 反应，诱导细胞凋亡[2]。 1.1 死亡受体途径及其调控 凋亡细胞表面有特定的感应器即死亡受体, 死亡受体可以接受胞外的死亡信号而激活细胞内的凋亡。细胞受到某些凋亡信号的刺激,Fas(CD95)通过与其特异性配体FasL(CD95L)结合而在细胞膜表面发生聚合,形成的复合物通过FADD与Caspase-8特异的结构域结合并使Caspase-8形成二聚体而自身激活，Caspase-8释放到胞浆中激活效应型Caspase-3,6,7,导致细胞凋亡。还有研究发现，Caspase-8可把bcl-2家族的Bid切割成tB id, tB id能促进线粒体释放细胞色素c。释放到胞浆的cytc激活caspase-9，caspase-9再激活效应 caspase，导致细胞凋亡[3] 。 TNFR的衔接子是TRADD。TRADD又可与另两个衔接子结合：一个是FADD，另一个是RIP，RIP与TRAF2结合后进入核，通过信息的不同通路，可能经NFkB因其凋亡。 1.2 线粒体-细胞色素C途径 当线粒体受到氧化剂、神经酰胺、钙离子、某些胱天酶、Bax等刺激后，释放出细胞色素-C， 从而活化Apaf-1[4] 。活化的Apaf-1通过与CARD-CARD的相互作用活化Caspase-9，随即Caspase-9酶切Caspase-3原，导致细胞凋亡。 大量证据表明，细胞色素C从线粒体释放至胞质是引发凋亡的关键步骤。凋亡过程中细胞色素C的释放是线粒体外膜通透性增高的结果。关于细胞色素C释放的具体机制，目前主要有两种假说：①线粒体外膜蛋白聚合形成膜通透转运孔(PTP)复合体，导致外膜非特异性断裂；②Bcl-2家族蛋白形成通道，调控细胞色素C 释放。 2 肿瘤的调控正常人体组织、细胞的生长受到精确的调控。而肿瘤细胞具有无限生长的特性。通过研究证实，肿瘤细胞的无限生长是肿瘤细胞凋亡受抑制的结果，因而凋亡障碍同肿瘤的发生、发展具有密切的关系。凋亡是体内细胞平衡的一个关键要素，通过消除不健康的细胞而达到平衡。 2.1 抗凋亡因素的调控 2.1.1 Bcl-2与肿瘤细胞凋亡调控Bcl-2家族成员都含有1～4个Bcl-2同源结构域(BH1～4)。其中BH4是抗凋亡蛋白所特有的结构域，BH3是与促进凋亡有关的结构域。根据功能和结构可 作者单位：100037 海军总医院检验科 (李娜 刘敏) 100053 北京卫生学校 (高俊岩)