收藏本站邀请好友

珍屯网

 找回密码
 注册

QQ登录

只需一步,快速开始

查看: 599|回复: 7

【Cancer cell】解析和追踪肿瘤研究新进展

[复制链接]
鲜花(7) 鸡蛋(0)
发表于 2010-10-21 10:18:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
《Cancer Cell》
肿瘤细胞
Cancer Cell provides a high-profile forum for showcasing advances in cancer research, with a strong emphasis on translational research. Cancer Cell publishes monthly; papers are freely available starting 12 months after publication. The 2009 impact factor for Cancer Cell is 25.288 (2009 Thomson Reuters JCR).
(《肿瘤细胞》提供一个高水准的论坛展示肿瘤研究的新进展,特别是转化型研究。月刊,出版12个月后可免费获取全文,2009年影响因子为25.288)


本帖子中包含更多资源

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?注册

x
鲜花(7) 鸡蛋(0)
 楼主| 发表于 2010-10-21 10:19:52 | 显示全部楼层
(1)
A Genetic Defect in Exportin-5 Traps Precursor MicroRNAs in the Nucleus of Cancer Cells
肿瘤细胞核输出蛋白Exportin 5基因缺陷导致MicroRNAs前体滞留于细胞核中


领域: MicroRNAs, 核输出蛋白,微卫星不稳定性

主要发现和研究意义:MicroRNAs在肿瘤发生中起到重要作用。本研究发现结肠,胃和子宫内膜肿瘤中Exportin 5基因突变和微卫星不稳定性导致了肿瘤发生。Exportin 5能够促进MicroRNAs前体从胞核向胞浆移位,这一功能对于维持MicroRNA成熟和加工至关重要。恢复表达野生型Exportin 5在突变型中,逆转了表型,从而抑制了肿瘤发生。这些发现为肿瘤防治提供了新靶标。

背景知识:
microRNA的发现
1993年,Lee,Feinbaum和Ambros等人发现在线虫体内存在一种RNA(lin-4),是一种不编码蛋白但可以生成一对小的RNA转录本,每一个转录本能在翻译水平通过抑制一种核蛋白lin-14的表达而调节了线虫的幼虫发育进程。对于出现这种现象的原因,科学家们猜测是由于基因lin-14的mRNA的3'UTR区独特的重复序列和lin-4之间有部分的序列互补造成的。在第一幼虫阶段的末期降低lin-14的表达将启动发育进程进入第二幼虫阶段。7年后科学家又发现了第二个miRNA-let-7,let-7相似于lin-4,同样可以调节线虫的发育进程。
自从let-7发现以来,应用随机克隆和测序、生物信息学预测的方式,又分别在众多生物体如病毒、家蚕和灵长类动物中发现了成千的miRNAs。被鉴定的miRNAs均被miRBase网站整理并加以注释。此网站由著名的Sanger研究所主办,并对公众开放。(http://microrna。sanger。ac。uk/)

microRNA的生物起源
miRNAs起源于内源性表达转录本,是长约21-25nt的双链RNA分子,其典型特征是具有发卡结构。图1表述了对当前miRNA和siRNA起源的理解。miRNA途径开始于一个miRNA基因的pri-miRNA(PrimarymiRNA)转录本(step 1);这个70-100nt的发卡RNAs(pri-miRNA)在核内被核糖核酸酶Drosha加工处理而最终成为pre-miRNA(Precursor miRNA,)(step 2);之后pre-miRNA被核输出蛋白exportin 5转运入胞质(step 3),接着被第二个核糖核酸酶Dicer消化为21-25nt的miRNA(step 4);这个阶段的miRNA可以结合RISC(RNA-Induced Silencing Complex)并与靶标mRNA互补并列(step5-6);miRNA和靶序列的互补程度决定了靶基因mRNA要不在翻译水平被部分抑制,要不完全断裂(step 7)。植物体中,断裂似乎是主要的工作方式,而哺乳动物中则以翻译水平的抑制为主要方式。
siRNA途径是由导入外源的双链RNA(dsRNA)所触发的一种进化上保守的反应(step A);这种双链的dsRNA被核糖核酸酶Dicer消化为大约21-23nt的siRNA(small interfering RNAs)(step B);siRNA又与RISC相互作用导致siRNA双链的解离并与靶标mRNA互补并列(step C-D);siRNA与它的靶标mRNA有近乎完美的互补,从而导致mRNA在这些互补位点直接断裂(step E);科学家们就是人为的设计这种dsRNA或者siRNA达到对靶基因的降解。这些合成的沉默试剂作为一种新的生物学工具,极大的促进了新基因鉴定、基因功能分析和信号通路的研究。

microRNA的研究领域
(1)miRNA表达谱(miRNA Profiling)
由于miRNAs在众多程序的调控,诸如生物发育、细胞增殖和凋亡以及近来被证明与肿瘤发生相关等领域发挥作用,因此miRNAs的鉴定和定性研究成为迅速发展的一大研究领域。最典型的鉴定miRNAs的方法是检测miRNA的表达谱,如果发现某一种miRNA在某种特定组织或细胞中特异性表达的话,此miRNA将被假定在此特定组织或细胞中发挥某种调控作用。同样,如果某一种miRNA在生物特殊发育阶段表达的话,则它有可能是调控发育进程一个主要分子。miRNA的表达谱可以通过克隆特定组织、细胞或者某个生物体特定发育阶段的miRNA并测序完成,或者通过芯片检测得以完成。克隆和测序miRNAs是目前最常用的一种方法,虽然相当费时费力,但却可以发现新的miRNAs;而芯片检测虽然是一种高通量的检测方法,但只能检测已知的miRNAs表达水平。
(2)miRNA功能分析(miRNA Functional Analysis)
随着成百上千的microRNA在植物、动物和病毒中被鉴定出来后,通过抑制细胞中miRNA的表达水平来研究miRNA的功能迅速发展为一个重要的研究领域。在此期间,miRANs在生理状态下的靶标须待鉴定,因此在探索miRNA功能的过程中运用人工合成的miRNA抑制剂成为一种重要的研究工具。miRNA的活性可以通过对与内源性miRNAs互补的磷酰二胺吗啉代反义寡核苷酸(morpholino phosphorodiamidate antisenseoligonucleotides )的化学修饰阻断。另外,锁核苷酸(locked-nucleic acid, LNA)具有更高的结合亲和力,通常被用来抑制人体细胞的miRNA。LNA修饰的探针也用来检测miRNAs的定位和表达方式。

miRNA与肿瘤的关系
最初对miRNA表达变化的探讨来自于对B细胞慢性淋巴性白血病(CLL)的研究,其后,众多研究小组在多种人类肿瘤中检测到miRNA的表达变化,因此被认为是发生癌变的共同特征,但是癌症的肿瘤的形成和miRNA表达变化究竟是谁因谁是果尚还没有明确的实验证据。大约50%得到注解的miRNA在基因组上定位于与肿瘤相关的脆性位点(fragile site),这说明miRNA在肿瘤发生过程中起至关重要的作用。另外,在采用基因芯片技术对来自多种肿瘤组织样本的miRNA表达进行检测发现,一些miRNA表达下调,而另一些miRNA表达上调,这些miRNA所起的作用类似于抑癌基因和癌基因的功能,有研究人员将miRNA命名为“oncomirs”。
1)充当抑癌基因作用的miRNA:
miR-125b-1:位于染色体的11q24脆性位点,乳腺癌、肺癌、卵巢癌、子宫癌病人中11q924位点常有缺失,而这一位点并不存在已知的抑癌基因,因此推测与miR-125b-1的表达异常有关系。
miR-15a/miR-16-1:65%B细胞慢性淋巴型白血病(CLL)病人,50%的套细胞淋巴瘤病人,16-40%的骨髓瘤病人、60%的前列腺癌病人中有13q14位点的缺失。因此,在这个30Kb的区域中必定有一个肿瘤抑制基因的存在。而mir-15a和mir-16-1位于这一区域中一个功能未知的被称为LEU2的非编码蛋白的RNA基因的内含子区域。有报道称,miR-15a/miR-15a负调控BCL2,因此,这两个miRNAs的缺失或下调,导致了BCL2表达的升高,促进了白血病、淋巴瘤和前列腺癌的发生。
miR-143/miR-145:结肠癌中的表达明显下调,并且,其发夹结构的前体分子在肿瘤和正常组织中含量相似,这表明,可能是由于其成熟过程受到破坏。miR-143/miR-145的肿瘤抑制基因功能不仅仅局限于结肠癌,在乳腺癌、前列腺癌、子宫癌、淋巴癌等细胞系中其表达量也明显下调。
let-7:在肺癌病人的相关组织中的表达显著降低;体外组织培养实验表明,在人的肺癌细胞中瞬时的表达let-7可以抑制细胞的增殖,这也说明let-7在肺组织中可能是一个抑癌基因。另外,也有实验表明,在人类细胞中let-7通过3’非翻译区域直接抑制癌基因Ras的表达。大约有15-30%的人类肿瘤都含有Ras突变,而激活的突变导致这个蛋白表达上升可以引起细胞转化。
2)充当癌基因作用的miRNA:
miR-21:在胶质母细胞瘤中发现该基因表达增加。这个基因在肿瘤组织中表达量比正常组织高5-100倍。反义核酸的研究发现这个miRNA通过抑制凋亡而并非影响细胞增殖控制细胞生长,这预示着这个miRNA具有癌基因的功能。另一项独立研究,利用芯片来检测肿瘤和正常组织的245个miRNAs的表达水平,也发现胶质母细胞瘤中miR-21表达升高。由于miR-21不是一个大脑特异性的基因,在乳腺癌样品中表达也有增加,这个基因可能在肿瘤发生中起到广泛的作用。
miR-155:BIC基因上具有一段138个核苷酸的保守序列,编码miR-155的发夹结构。在Burkitt淋巴瘤、Hodgkin淋巴瘤等肿瘤中,miR-155表达量有显著上升,因此,miR-155可能是作为一个癌基因和MYC协同作用,而其正常功能是在B细胞的分化中起作用,其可能的靶基因是那些对抗MYC信号通路的基因。

微卫星不稳定性
微卫星遍布于人类基因组中, 在动物及部分微生物基因组中也有存在。它们是由同一脱氧寡核苷酸重复串联而成, 重复顺序为1~6bp ,重复次数不超过60 次, 片段
长度通常小于350bp , 在人群中表现出高度的个体特异性,并且稳定遗传。人类基因组中包含数万个微卫星位点, 由于它们一般处于可积累中性突变的非编码DNA 区域,在人群中呈现高度多态性。
微卫星多态性是微卫星不稳定性(microsatellite instability , MI) 的表现。微卫星多态性表现于同一微卫星位点在不同个体之间以及同一个体的正常组织与某些异常组织之间,微卫星位点的重复单位的数目不同。微卫星多态性的检测采用PCR方法。选择位于微卫星序列两侧的合适引物,对基因组DNA 进行PCR 扩增,将扩增产物以变性聚丙烯酰胺凝胶进行电泳分析。对不同的标记引物,如荧光物质,同位素,生物素可分别采用不同的显示方法,不带标记的引物可以银染显色后观察结果。与正常组织相比较,若某一等位基因条带消失或相对密度减少50 %以上,记为杂合性缺失(loss of heterozygosity , LOH) ;若等位基因条带增多和大小有改变则记为MI。传统的细胞遗传学核型分析检测LOH ,将遗漏亚显微(submicroscopical) 缺失,而微卫星标志物覆盖了许多基因组中的目的区域,克服了这个限制。MI 的产生原因可能是DNA 复制过程中的“链滑”( st rand slippage) 现象。DNA 复制过程中,当复制复合物复制一个重复单位(repeat unit) 后,子链与模板链分离,然后与下一个或下几个重复单位重新结合,使一个或几个重复单位形成”环凸”(looped out) 区域。正常情况下该结构可被错配修复系统(mis2match repair system) 所校正,但校正系统失常时,子链DNA 如继续延伸即可引起突变。自1993 年,MI 应用于遗传性非息肉性结直肠癌研究以来,MI 已应用于胃癌、大肠癌、肺癌、肾癌、乳腺癌、白血病等多种肿瘤。

鲜花(7) 鸡蛋(0)
 楼主| 发表于 2010-10-21 10:20:13 | 显示全部楼层
(2)

Epigenetic Antagonism between Polycomb and SWI/SNF Complexes during Oncogenic Transformation
肿瘤转化过程中Polycomb 与SWI/SNF复合物之间的表观遗传拮抗


领域:表观遗传学,染色质重塑

主要发现和研究意义:表观遗传学改变与肿瘤发生密切相关。然而目前不清楚那种表观遗传学改变决定肿瘤发生。SNF5是ATP依赖的染色质重塑复合物SWI/SNF的核心亚基之一。突变SNF5导致肿瘤发生的原因是:Polycomb 与SWI/SNF复合物之间表现为表观遗传拮抗。缺失SNF5导致了Polycomb基因EZH2的高表达以及组蛋白K27位点三甲基化修饰。而且SNF5与EZH2在调节肿瘤干细胞上也呈现出相互拮抗。

背景知识:

表观遗传学
表观遗传学是与遗传学(genetic)相对应的概念。遗传学是指基于基因序列改变所致基因表达水平变化,如基因突变、基因杂合丢失和微卫星不稳定等;而表观遗传学则是指基于非基因序列改变所致基因表达水平变化,如DNA甲基化和染色质构象变化等;表观基因组学(epigenomics)则是在基因组水平上对表观遗传学改变的研究。

所谓DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下,在基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5'碳位共价键结合一个甲基基团。正常情况下,人类基因组“垃圾”序列的CpG二核苷酸相对稀少,并且总是处于甲基化状态,与之相反,人类基因组中大小为100—1000 bp左右且富含CpG二核苷酸的CpG岛则总是处于未甲基化状态,并且与56%的人类基因组编码基因相关。人类基因组序列草图分析结果表明,人类基因组CpG岛约为28890个,大部分染色体每1 Mb就有5—15个CpG岛,平均值为每Mb含10。5个CpG岛,CpG岛的数目与基因密度有良好的对应关系。由于DNA甲基化与人类发育和肿瘤疾病的密切关系,特别是CpG岛甲基化所致抑癌基因转录失活问题,DNA甲基化已经成为表观遗传学和表观基因组学的重要研究内容。

肿瘤的发生、发展不仅取决于遗传因素,同时也受到表观遗传修饰的影响。表观遗传通过DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑以及非编码RNA等4种调控方式来实现对基因表达的控制,同时也就意味着异常的表观遗传修饰会导致肿瘤发生。肿瘤表观遗传学机制贯穿肿瘤发生、发展的整个过程,并具有一定的广泛性和组织特异性,因此对肿瘤的表观遗传学进行深入的研究对肿瘤的临床诊断、治疗和预防都具有重要的指导意义。

染色质重塑
染色质重塑是DNA 甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑复合物的共同作用。它通过影响核小体结构,为其他蛋白提供和DNA 的结合位点。其中染色质重塑因子复合物主要包括SWI/ SNF 复合物和ISW 复合物。染色质重塑复合物如果发生突变,可
导致染色质不能重塑,影响基因的正常表达,导致人类疾病。如果突变引起抑癌基因出现异常将导致癌症,例如:小儿科癌症中检测到SNF5 的丢失。

SWI/SNF复合物
SWI/SNF复合物是一种进化保守的多亚单位的染色质重构复合物,它能够利用ATP水解产生的能量动员核小体,使染色质重构,从而调节靶基因的转录。越来越多的研究证实了这种复合物在肿瘤发生中的作用,它的几个亚单位具有内在的肿瘤抑制子活性,或者肿瘤抑制基因激活所必须的。例如,它的核心亚单位SNF5在横纹肿瘤中特异性的失活,在Snf5基因敲除的小鼠胚胎致死,SNF5在突变或失活的情况下,小鼠极易发生肿瘤。它的具有ATPase活性的亚单位BRG1在多种肿瘤细胞系中发生突变。另外SWI/SNF复合物与已知的肿瘤抑制基因和癌基因产物如RB、BRCA1、c-MYC和MLL之间也直接发生作用。因此,在SWI/SNF复合物与肿瘤之间存在什么样的联系以及它在肿瘤发生中的作用机制,值得引起关注。

Polycomb Group (PcG)蛋白家族
在组蛋白上有一种由修饰构成的“组蛋白密码”。组蛋白的这种密码是由能辨别这种修饰位点的一些蛋白质复合物来解密的。Polycomb complex group(PcG) 蛋白质就是细胞内组蛋白解密的蛋白质复合物之一。PcG作为基因转录的抑制因子主要控制在发育过程中一些参与细胞分化与胚胎发育的重要转录因子如Hox、Gata、Tbx、Sox、Bmp等家族基因的准确的表达程序, 参与干细胞“身份”的维持,调节干细胞的分化与胚胎发育,并且与一些肿瘤的发生机制有关。PcG主要由两个蛋白复合体组成。复合体2(PRC2)具有组蛋白甲基化酶功能,能使组蛋白3(Histone3,H3) K27位点进行三甲基化修饰(H3K27me3);复合体1(PRC1)则能特异地识别这个修饰的位点,并与之结合,从而发挥抑制效应。

鲜花(7) 鸡蛋(0)
 楼主| 发表于 2010-10-21 10:20:35 | 显示全部楼层
(3)
Nuclear Cyclin D1/CDK4 Kinase Regulates CUL4 Expression and Triggers Neoplastic Growth via Activation of the PRMT5 Methyltransferase
核Cyclin D1/CDK4调节CUL4表达以及通过活化PRMT5甲基转移酶来诱发肿瘤生长(为本期封面文章)


领域:细胞周期蛋白,甲基化,激酶,信号转导

主要发现和研究意义:细胞周期蛋白D1(Cyclin D1)通过磷酸化视网膜母细胞瘤蛋白(Rb)以及直接与转录调节因子相互作用来促进细胞生长。本研究给出了直接的证据表明Cyclin D1促进肿瘤生长是通过活化CDK4激酶。并且发现MEP50蛋白是CDK4激酶的直接底物。MEP50是PRMT5甲基转移酶的共调节因子。PRMT5参与组蛋白甲基化和转录抑制。MEP50磷酸化增强了MEP50/PRMT5活性。MEP50活性增强能够诱导Cyclin D1依赖性的肿瘤生长,包括抑制CUL4 表达, 增强CDT1 表达,以及DNA复制。进一步,本研究在人类肿瘤中发现cyclin D1 E3链接酶Fbx4突变导致了核cyclin D1聚集,从而增强了MEP50活性。

背景知识:
Cyclin D1
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。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。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。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。
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。

CDK4
细胞周期依赖性激酶4(cdk4)是丝氨酸/苏氨酸激酶家族的成员,调控细胞周期G1期的进程。Cdk4与周期蛋白D(cyclin D)结合形成复合物,在G1期的演进中起重要作用,一旦出现失调就可能导致癌症的发生,并且也有一系列的内在和外在的信号调控着这个复合物。Cdk4以及它的调控因子在肿瘤的发生和转移中都显示了重要的作用。

PRMT5和MEP50
甲基转移酶复合体(Methylosome)的蛋白质复合体是由PRMT5、MEP50及CLNS1A所组成。PRMT5 属于域型的精氨酸甲基转移酶,它在组蛋白上的作用位点分别是组蛋白H3 第8 位精氨酸(H3R8)和H4 第3 位精氨酸(H4R3),通过对这2 个位点的对称双甲基化修饰,PRMT5 能够对特定靶基因的表达进行抑制。 对于PRMT5 抑制转录的机制并不像PRMT1 和CARM1那么清楚,但也发现它们三者存在一些相似的调控方式。例如PRMT5也会与一些与转录相关的因子形成复合物来参与基因转录调控,但这些因子主要是一些辅抑制因子,如组蛋白去乙酰化酶HDAC,它的组蛋白去乙酰化会与PRMT5 的甲基化相协同,共同抑制靶基因的转录。同时 PRMT5 也像PRMT1 和CARM1 一样能与染色质重塑复合物相互作用,调节染色质构象改变,从而达到抑制转录的目的。除此之外,PRMT5催化的组蛋白甲基化还与DNA 甲基化存在相互联系,现已发现,PRMT5 是甲基化CpG 连接蛋白2 (methyl-CpG binding domain protein 2, MBD2)复合物的一个亚基,MBD2 能特异地结合到甲基化 DNA 上,随后募集PRMT5并催化组蛋白上H4R3 的甲基化,这两种甲基化修饰都是与转录抑制相关的,但它们却位于染色质的不同层面上,一个在 DNA 水平,而另一个在组蛋白水平,此过程将它们很好地联系了起来,丰富了人们对转录调控网络的整体认识。
虽然调控方式有相似之处,但就调控的功能而言,PRMT5 与PRMT1、CARM1 可能是相互拮抗的。一方面PRMT1与PRMT5有相同的作用位点 H4R3,但引起的转录调控作用却完全相反,即一种激活基因转录,而另一种则抑制基因转录,存在着竞争。另一方面,它们分别与功能相反的修饰酶相互作用,PRMT1 和CARM1 结合组蛋白乙酰化酶CBP/p300,并与染色质重塑复合物作用,促进染色质结构的解体而激活转录,而PRMT5 则募集组蛋白去乙酰化酶HDAC,与染色质重塑复合物的作用更会降低染色质膜板的转录效率。以上两点为它们的相互拮抗提供了依据,但这两类酶在一个基因内,共同参与调控转录激活和抑制的直接证据还有待发现。

组蛋白修饰
在真核细胞的细胞核中,核小体是染色质的主要结构元件。核小体主要由四种组蛋白(H2A,H2B,H3和H4)构成。这四种组蛋白和缠绕于组蛋白的DNA共同组成了核小体。每个组蛋白都有进化上保守的N端拖尾伸出核小体外。这些拖尾是许多信号传导通路的靶位点,从而导致转录后修饰。该类修饰包括组蛋白磷酸化、乙酰化、甲基化、ADP-核糖基化等过程。尤其是组蛋白乙酰化、甲基化修饰能为相关调控蛋白提供其在组蛋白上的附着位点,改变染色质结构和活性。一般来说,组蛋白乙酰化能选择性的使某些染色质区域的结构从紧密变得松散,开放某些基因的转录,增强其表达水平。而组蛋白甲基化既可抑制也可增强基因表达。乙酰化修饰和甲基化修饰往往是相互排斥的。在细胞有丝分裂和凋亡过程中,磷酸化修饰能调控蛋白质复合体向染色质集结。

鲜花(7) 鸡蛋(0)
 楼主| 发表于 2010-10-21 10:20:52 | 显示全部楼层
(4)
Myeloid Leukemia Development in c-Cbl RING Finger Mutant Mice Is Dependent on FLT3 Signaling
C-Cbl原癌基因的RING Finger结构域突变小鼠中髓系白血病的发展依赖于FLT3信号


领域:髓系白血病,信号转导,原癌基因

主要发现和研究意义:尽管髓系白血病起源于干细胞的假设已有三十多年的历史,但是明确找到关于白血病干细胞(leukemia stem cells, LSC)的实验室证据是最近几年的事情。本研究制备了一种白血病动物模型。发现C-Cbl原癌蛋白的RING Finger结构域突变小鼠呈现髓样增殖性疾病伴有白血病发展,而且FLT3信号通路以及AKT,ERK通路活化。此外相应的转录因子异常。抑制FLT3通路能够防止白血病发生。C-Cbl的E3范素华连接酶活性能够抑制髓样细胞的增殖以及白血病的发展。

背景知识:

C-Cbl原癌蛋白
c-Cbl最近被证明是泛素-蛋白酶体(ubiquitin-proteasome)通路中的一个新的RING Finger型泛素连接酶(ubiquitin ligase, E3)。c-Cbl可以介导受体酪氨酸激酶和非受体酪氨酸受体激酶的降解。
骨髓造血不良症候群和慢性髓系单球系白血病都是急性骨髓性血癌的前期病况,两者占本院成人骨髓性恶性病的13%。这两种病况都可演化为急性骨髓性血癌;其间复杂的致癌机转,是国际学界努力研究的主题。
2009年Nature文章借助单一核苷酸多形性阵列(SNP arrays)技术,分析了222位骨髓造血不良症候群和慢性髓系单球系白血病病人骨髓细胞的全基因变异。研究团队发现70位病人有后天性的特殊基因变异,其染色体之片段非由双亲传来,而由双亲之一传来,称为后天性单亲双基因(acquired parental disomy, aUPD)。当此段染色体带有抑癌基因突变或致癌基因时,就易产生癌症。
后天性单亲双基因最常发生在第十一对染色体的长臂上。研究群进一步做核苷酸定序分析,发现在第十一对染色体长臂有后天性单亲双基因者,88%有C-CBL基因突变,此突变多发生在慢性髓系单球系白血病病人,且其大部份骨髓细胞染色体上的C-CBL对偶基因,均呈现同样的突变,而非短缺正常的基因。
C-CBL基因转译合成C-CBL蛋白,它是一种泛素(ubiquitin)连结酵素(ligase),可将广泛存在于细胞的泛素,连结于细胞膜上已活化的细胞生长激素受体,后者经多个泛素连结后,就会进入细胞内并被裂解,使酪氨酸激酶(tyrosine kinase)受体活化后之讯息传递适可而止,进而抑制细胞增生,因此有抑制肿瘤生长的功能。
研究显示:剔除C-CBL基因的小鼠,会产生造血细胞增殖。研究团队也发现带有BCR-ABL致癌基因的转殖鼠,若剔除了C-CBL基因,会加速急性血癌的发生。这些结果显示C-CBL基因是抑癌基因。突变的C-CBL蛋白,抑制了造血细胞之生长激素受体与泛素结合的能力,并使酪氨酸激酶受体的活化时间延长和造血细胞增殖。剔除C-CBL基因的小鼠造血细胞,转殖入突变的C-CBL基因时,对各种造血生长激素的反应增强,血液细胞繁殖会极度增加。若同时转殖入正常和突变的C-CBL基因,则对造血生长激素的反应减弱,细胞繁殖程度比全为C-CBL突变基因时降低。这些研究揭露了突变的C-CBL基因潜藏的致癌性质:在没有正常的C-CBL存在时,突变的C-CBL会获得功能,而导致造血细胞不当繁殖。
突变的C-CBL,会获得新功能,而有致骨髓系血癌之潜力,此与正常C-CBL基因为抑制癌症,正为相反。 C-CBL基因突变在骨髓系血癌是一种新发现的致癌机转。由于持续的酪氨酸激酶活化的讯息传递,是许多种癌症的特性,检测其他癌症是否也有C-CBL基因突变,将是值得探究的课题。对于目前并无有效治疗的慢性髓系单球系白血病,将来很可能发展以C-CBL基因突变为标靶的治疗。

FLT3信号
FLT3 基因即FMS样酪氨酸激酶3(Fms-like tyrosine kinase 3)也称为胎肝激酶2(fetal liver kinase-2)或人干细胞激酶1(human stem cell kinase-1 , STK-1),与集落刺激因子1受体(CSF1R或 FMS)、血小板衍化生长因子 (PDGFR)、干细胞因子受体(KIT)等同属于Ⅲ型受体酪氨酸激酶 (class Ⅲ receptor tyrosine kinase , RTKⅢ)家族。
人FLT3基因位于染色体13q12上,全长约100kb,共包含24个外显子。其结构由胞外区、跨膜区和胞内区三部分组成,胞外区有5个免疫球蛋白样功能区,跨膜区有不连续的激酶作用位点,胞内区为氨基酸激酶催化域。正常情况下FLT3表达于肝、脾、淋巴结、胸腺、性腺、脑等各种组织。FLT3表达于多种人和鼠髓系及B 淋系细胞株。在骨髓中,FLT3表达限于CD34+干/祖细胞。小鼠骨髓移植实验显示缺乏FLT3干细胞重建T淋系及髓系的功能降低,说明FLT3在多能干细胞发生分化过程中起重要作用。
FLT3配体(FLT3 ligand,FL)为Ⅰ型跨膜蛋白,并可自膜释出成为可溶性同二聚体蛋白,表达于骨髓造血微环境组织,以及髓系、B淋系、T淋系造血细胞。FLT3与FL在造血干/祖细胞的增殖和分化中起重要的调节作用。当FL与FLT3的细胞外结构域结合时,FLT3二聚体化,使激酶结构域的活化环(activation loop,A loop)构象发生改变,酪氨酸残基磷酸化,从而与多种胞浆蛋白作用,介导一系列细胞内信号传导,导致细胞增殖和活化。
正常情况下,FLT3的表达只限于CD34+细胞,而AML和ALL细胞中FLT3的表达与CD34表达并不同步,说明其为异常表达。Stirewalt DL等[1]研究表明,FLT3基因发生突变,有可能破坏正常血细胞的增殖分化与凋亡,导致白血病发生。目前FLT3基因突变类型主要有两种即近膜区的内部串联复制(internal tandem duplication,ITD)和酪氨酸激酶结构域点突变。

鲜花(7) 鸡蛋(0)
 楼主| 发表于 2010-10-21 10:21:06 | 显示全部楼层
(5)

T-Lymphoblastic Lymphoma Cells Express High Levels of BCL2, S1P1, and ICAM1, Leading to a Blockade of Tumor Cell Intravasation
T淋巴母细胞淋巴瘤表达高水平BCL2,S1P1以及ICAM1,阻滞肿瘤细胞向血管侵入


领域:T淋巴母细胞淋巴瘤(T-LBL),T-淋巴细胞白血病(T-ALL),肿瘤转移

主要发现和研究意义:胸腺淋巴瘤与胸腺白血病密切相关,但目前还不清楚为什么T – LBL患者病变仍然高度局限于纵隔部分,而T-ALL患者病变呈现多部位大规模弥散分布。本研究在斑马鱼模型中证明了T-LBL细胞伴有Bcl-2,S1P1和ICAM1高表达,从而破坏了血管侵入,细胞连接,肿瘤代谢以及自噬。但是PI3K – AKT通路的活化能够逆转上述表型。

背景知识:
T 淋巴母细胞淋巴瘤(T-Lymphoblastic Lymphoma, T-LBL)
好发于青少年,男性较多见,原发性者少见,皮损大多为继发性。主要发生于淋巴结,常累及纵隔、骨髓及中枢神经系统,且易演变为白血病。淋巴母细胞性淋巴瘤大多为T细胞性。根据瘤细胞的形态,可分为两种亚型:①曲核型,占65%左右。瘤细胞来源于T细胞,呈不规则圆形,彼此不粘附,胞质少,核膜薄,染色质呈粉尘状,分布均匀,可见中等大或小核仁。核呈脑回状、鸡爪样或花瓣状,核分裂象多见。大片瘤细胞间可有少数散在的反应性巨噬细胞,形成“满天星”图像。瘤细胞也可呈单行串珠状排列,好犯血管壁或血管腔。②非曲核型,此型瘤细胞来源除T细胞外,也可为B细胞或U细胞。瘤细胞形态不一,胞核呈圆或卵圆形,时见小核仁。

T-淋巴细胞白血病(T-lymphoblastic Leukemia, T-ALL)
急性T淋巴细胞白血病(T-cell acute lymphoblastic leukemia,T-ALL)是以T淋巴细胞增殖为特征的恶性克隆性疾病。大约50%~70%的T-ALL患者可检出核型异常,细胞遗传学的改变已成为T-ALL最重要的诊断指标。近年来,随着荧光原位杂交(FISH)、微阵列-比较基因组杂交(array-CGH)以及cDNA芯片等细胞遗传学及分子生物学技术的广泛应用,人们认识到T-ALL患者的预后与染色体易位、缺失、基因突变等细胞和分子遗传学改变密切相关并取得一定进展。

Bcl-2
Bcl-2蛋白是bcl-2 原癌基因的编码产物,是细胞存活促进因子,属膜整合蛋白,分子量为26kDa, 定位于线粒体、内质网和连续的核周膜。Bcl-2蛋白家族是一个特别的家族,成员中有些促进凋亡,如Bad、Bid 、Bax,有些成员阻止细胞凋亡,如Bcl-2、 Bcl-x、Bcl-w。Bcl-2能够阻止细胞色素c从线粒体释放到细胞质,从而抑制了细胞凋亡。

S1P1
磷酸鞘氨醇(sphingosine-1-phosphate,S1P)是一种具有重要生物学活性的溶血磷脂,它作为第一信使与各种免疫细胞膜上相应的G蛋白偶联受体相互作用发挥不同的免疫调节功能。S1P可抑制T细胞的增殖,并抑制活化的CD4+T细胞分泌IFN-γ和IL-4。S1P对T细胞、B细胞、树突状细胞和NK细胞都具有趋化性,其主要效应是通过其受体S1P1介导调节淋巴细胞再循环和组织分布。S1P对调节性T细胞趋化性弱,是调节性T细胞发挥最佳活性所必需的。新型免疫抑制剂FTY720进入人体后快速磷酸化,形成具有生物学活性的FTY720-P,与S1P相似,是其受体S1P1、S1P3、S1P4和S1P5的真正激动剂,可影响成熟T细胞、B细胞、树突状细胞及调节性T细胞的组织分布与功能活性,具有低毒高效可逆的免疫抑制效应,能够预防异体移植物排斥及治疗自身免疫病。1型1-磷酸鞘氨醇受体(S1P1)是淋巴细胞表面的重要受体。

ICAM1
ICAM-1是血管内皮细胞等产生的一类免疫球蛋白超家族粘附分子,除介导免疫、炎症反应及细胞间粘附和连接外,还能传递多种细胞信号,引起细胞内骨架蛋白结构与功能的改变。

PI3K-AKT
磷脂酰肌醇3-激酶(PI3Ks)信号参与增殖、分化、凋亡和葡萄糖转运等多种细胞功能的调节。 近年来发现, IA型PI3K和其下游分子蛋白激酶B(PKB或Akt)所组成的信号通路与人类肿瘤的发生发展密切相关。 该通路调节肿瘤细胞的增殖和存活, 其活性异常不仅能导致细胞恶性转化, 而且与肿瘤细胞的迁移、黏附、肿瘤血管生成以及细胞外基质的降解等相关。
在PI3K家族中, 研究最广泛的是能被细胞表面受体所激活的I型PI3K。 哺乳动物细胞中Ι型PI3K又分为IA和IB两个亚型, 他们分别从酪氨酸激酶连接受体和G蛋白连接受体传递信号。IA 型PI3K是由催化亚单位p110和调节亚单位p85所组成的二聚体蛋白, 具有类脂激酶和蛋白激酶的双重活性。 PI3K通过两种方式激活, 一
种是与具有磷酸化酪氨酸残基的生长因子受体或连接蛋白相互作用, 引起二聚体构象改变而被激活; 另一种是通过Ras和p110直接结合导致PI3K的活化。 PI3K激活的结果是在质膜上产生第二信使PIP3, PIP3与细胞内含有PH结构域的信号蛋白Akt和PDK1(phosphoinositidedependentkinase-1)结合, 促使PDK1磷酸化Akt蛋白的Ser308导致Akt的活化。 Akt还能通过PDK2(如整合素连接激酶ILK)对其Thr473的磷酸化而被激活。 活化的Akt通过磷酸化作用激活或抑制其下游靶蛋白Bad 、Caspase9、NF-κB、GSK-3、FKHR、 p21Cip1和p27 Kip1等, 进而调节细胞的增殖、分化、凋亡以及迁移等。

鲜花(7) 鸡蛋(0)
 楼主| 发表于 2010-10-21 10:21:18 | 显示全部楼层
(6)
Downregulation of p53-inducible microRNAs 192, 194, and 215 Impairs the p53/MDM2 Autoregulatory Loop in Multiple Myeloma Development
下调p53基因诱导的microRNA 192,194,和215,损害了多发性骨髓瘤发展中
p53/MDM2自主调节回路


领域:p53,多发性骨髓瘤, MDM2

主要发现和研究意义:激活p53的基因治疗可能特别适合50%左右的造血系统恶性肿瘤。本研究发现miR - 192,194和215是MDM2/p53自动调节监控回路的成员,能够控制p53和MDM2蛋白表达之间的平衡。多发性骨髓瘤细胞表达集群的甲基化的miR - 194 - 2 - 192。这些miRNA表观遗传学上的下调,导致MDM2的mRNA和蛋白水平过表达,并且降低p53下调MDM2表达的能力。因此这些microRNA能够增强p53活化药物的活性,从而为多发性骨髓瘤病人提供新的治疗策略。

背景知识:

p53
p53 基因是迄今为止已发现的与人类肿瘤发生相关性最高的抑癌基因,其主要生物学功能是通过调控DNA 修复、细胞周期停滞和诱导细胞凋亡,维持基因组和细胞稳定,抑制肿瘤生长。突变型p53 基因(mutant p53)则起着原癌基因的作用,可促进肿瘤的发生、发展。p53基因是迄今为止已发现的与人类肿瘤发生相关性最高的抑癌基因,约有50%以上的肿瘤患者发现有p53 基因突变,约有70% - 80% 的肺癌患者有p53基因突变,而且p53 基因突变在肿瘤发生中是早期事件,可应用于肿瘤的早期诊断。突变型p53 基因能够与多种蛋白相互作用,从而调控其功能。例如突变型p53 能够与p53家族成员p63,p73相互作用,从而抑制这些蛋白的促凋亡功能。尽管突变型p53 基因不能直接结合DNA,但是却能调控转录活性。野生型p53能调控多种基因表达,例如促凋亡蛋白PUMA和Noxa。

Mdm2
泛素蛋白连接酶MDM2(Murine double minute 2)具有癌基因活性, MDM2 高表达会导致抑癌基因p53 失活而诱发肿瘤, 但在至少7%的肿瘤中p53 基因正常而mdm2 异常扩增,表明MDM2 还具有其他底物分子, 以p53 不依赖的方式促进肿瘤的发生。MDM2 通过与p53 的直接结合抑制p53 转录因子活性, 促进p53 泛素化修饰和降解及其出核移位过程。Mdm2基因敲除的小鼠胚胎致死, 而p53− /−Mdm2− /−的小鼠可正常出生, 可见MDM2 是p53 最重要的负调控分子之一。大约10%的人类肿瘤存在mdm2 的异常扩增或蛋白表达水平的增强而导致p53 功能失活。然而, 在p53 缺失的背景下mdm2的转基因小鼠也易于自发性形成肿瘤, 且伴有大范围的淋巴瘤和肉瘤。

MicroRNAs(miRNAs)
是一类分布广泛的小的非编码蛋白质的RNAs,其功能是负调控基因表达。它们调节了多种生物学信号通路,生物信息学数据显示,每个miRNA 可以调节数百个靶基因,这也表明miRNAs 可能影响所有的信号途径。最近的证据表明,miRNA 突变或者异位表达与多种人类癌症相关,miRNAs 可以起到肿瘤抑制基因或者癌基因的功能。研究表明miRNAs 可以抑制重要的肿瘤相关基因的表达,可能在癌症的诊断和治疗中起重要作用。肿瘤是由于细胞不受控制的增殖,受到损伤的细胞不能正常死亡引起的。细胞有几种保护措施,保证在发育过程中和成体中的细胞通过一种协调的机制,进行正常的分裂,分化,和死亡。多种调控因子通过基因表达的开关,调节细胞分裂和分化。在肿瘤,被称为肿瘤抑
制基因和癌基因表达失调。大多数肿瘤抑制基因和癌基因都是从DNA 转录成RNA,然后翻译成蛋白质,行使其生物学功能。最近的证据表明,非编码蛋白的RNA 分子,被称为microRNAs (miRNAs),也可以起到肿瘤抑制基因和癌基因的作用。
miRNAs 是由约22 个核苷酸组成的非编码的单链RNAs,这是一类在动植物中新发现的基因表达调控因子。它们通过依赖于miRNA 和靶基因的互补性的两种不同的机制反向调控靶基因的表达。当miRNAs 和编码蛋白质的mRNA 几乎完全配对时,miRNAs 诱导RNA介导(RNAi)的干扰途径。简而言之,mRNA 转录本在miRNA 关联的多蛋白RNA 介导的沉默复合体(miRISC)中被核酸酶剪切,导致靶mRNA 的降解。这种miRNA 介导的基因沉默机制在植物中比较普遍,但在哺乳动物中也有发现。然而,绝大多数哺乳动物中的miRNAs 并不导致靶mRNA 的降解,而是通过另外一种机制进行基因表达调控的。这些miRNAs 通过不完全的碱基配对和mRNA 的3’非翻译区(UTRs),在一个类似于或者可能是等同于RNA 干扰途径中使用的RISC 复合物中,在转录后水平上抑制基因翻译。与抑制翻译一致的是,通过这种机制控制翻译的miRNAs 仅降低其靶基因的蛋白质表达水平,但其mRNA 水平几乎没有受到什么影响。然而,最近的一些发现表明,miRNAs 与它们的靶基因只有部分互补的情形也会导致mRNA 的降解,但是目前还不清楚,翻译抑制是否发生在mRNA 的降解之前。
miRNAs 的生物合成最近才得到了比较详细的阐明。miRNAs,通常是由RNA 聚合酶II (Pol II) 转录的,最初产物是被称为pri-miRNA 的大的前体分子。pri-miRNAs 在细胞核内被RNase III Drosha 和双链RNA 结合蛋白Pasha 处理成约70 个核苷酸组成的pre-miRNA,这种分子为一个不完全的茎环结构。RAN 和GTP 依赖的exportin 5 将这种前体分子输送到细胞质中。茎环结构随后被另一个RNase III Dicer 处理,剪切产生约22 个核苷酸长度的miRNA:miRNA* 双链。然后这种双链很快被整合到miRISC 复合体中。成熟的miRNA 保留在具有功能的复合物中,对靶基因表达进行反向调控。

鲜花(7) 鸡蛋(0)
 楼主| 发表于 2010-10-21 10:21:29 | 显示全部楼层
(7)
Pharmacologic Inhibition of the Anaphase-Promoting Complex Induces A Spindle Checkpoint-Dependent Mitotic Arrest in the Absence of Spindle Damage
药物抑制后期促进复合物诱导纺锤体检查点依赖性的有丝分裂停止,缺乏纺锤体损伤


领域:有丝分裂,纺锤体

主要发现和研究意义:后期促进复合物(APC)调控有丝分裂,成为抗有丝分裂化疗药物的靶标。本研究证实了一种名为TAME的APC小分子抑制剂物,并且开发了一种细胞渗透衍生化合物proTAME。proTAME处理后导致显著的细胞有丝分裂停止,这是因为APC依赖性的蛋白分解对于纺锤体组装检查点(SAC)的失活需要。相反,微管抑制剂作为SAC活化物却不能完全抑制APC的活性。因此,细胞蛋白质的合成依靠持续的有丝分裂停止。APC抑制剂可能会因此直接提供一个更加统一并且特异的诱导有丝分裂停止的抗肿瘤方法。

背景知识:

后期促进复合物(Anaphase-Promoting Complex,APC)
一种多亚基的泛素连接酶性质的蛋白质复合物。可促进一些蛋白质,如分离酶抑制蛋白多泛素化而被蛋白酶体降解,从而引起姐妹染色单体分离、促进中期向后期转换。APC即遍在蛋白连接酶(ubiquitin ligase, E3)复合物。 E3通常是一种复合体,由多亚基组成。例如从非洲爪蟾卵细胞中分离的周期蛋白B的E3至少含有8个不同的亚基。APC激发E2-遍在蛋白复合物同有丝分裂周期蛋白破坏框结合, 然后激发遍在蛋白同破坏框C-末端的赖氨酸残基结合,此过程不断循环使遍在蛋白多聚化。

纺锤体(spindle)
大量微管纵向排列组成的中间宽两极小的细胞器,形状象纺锤,因而得名。因为纺锤体和染色体运动密切相关,所以纺锤体是一个重要的有丝分裂装置。纺锤体由极间丝(又叫连续丝或称极间微管)、着丝点丝(又叫染色体牵丝)、星体丝及区间丝四种微管组成。极间丝,指一极与另一极相连的纺锤丝,但绝大多数极间丝(连续丝)并非真正连续,而是来自两极的微管在赤道面彼此相搭,侧面结合。有的微管和两极均不接触。着丝点丝是指一端由极部发出,另一端结合到着丝点上的微管。区间丝是指在后期和末期时连接已经分向两极的染色单体或子核之间的微管。星体丝是指围绕中心粒向外辐射状发射的微管。动物细胞的纺锤体两端有星体(由中心粒构成的)称为有星纺锤体。植物细胞的纺锤体没有星体称无星纺锤体。

有丝分裂
又称为间接分裂,由W。 Fleming (1882)年首次发现于动物及E。 Strasburger(1880)年发现于植物。特点是有纺锤体染色体出现,子染色体被平均分配到子细胞,这种分裂方式普遍见于高等动植物(动物和高等植物)。是真核细胞分裂产生体细胞的过程。有丝分裂是一个连续的过程,为了描述方便起见,习惯上按先后顺序划分为间期、前期、中期、后期和末期五个时期,在前期和中期之间有时还划分出一个前中期。

您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

关注该公众号后回复:“邀请码”免费获取本站邀请码

Archiver|手机版|小黑屋|网站地图|珍屯网    

GMT+8, 2019-7-17 13:20 , Processed in 0.174772 second(s), 25 queries , Gzip On.

Powered by 珍屯网

© 2011-2019 zhentun.com

快速回复 返回顶部 返回列表