畜禽细胞中原癌基因表达及其调控机制初探

焦万洪李 莉

(1.四川省攀枝花市盐边县农牧局畜牧站,四川盐边 617100；2.四川省攀枝花市盐边县桐子林镇畜牧兽医站,四川盐边 617100)

畜禽细胞中原癌基因表达及其调控机制初探

焦万洪1李 莉2

(1.四川省攀枝花市盐边县农牧局畜牧站,四川盐边 617100；2.四川省攀枝花市盐边县桐子林镇畜牧兽医站,四川盐边 617100)

对肿瘤研究最突出的成就是癌基因的发现、染色体畸变与致癌基因表达互相关系的揭示、抑癌基因的发现；癌基因分为两大类型，一是病毒癌基因，一是细胞转化基因。本文仅针对细胞转化基因，即存在于畜禽体中正常细胞中的原癌基因的突变产物，展开论述，表明畜禽肿瘤是畜禽体正常细胞中的原癌基因突变、DNA变化和不正常活动导致的。

原癌基因 表达 调控 初探

1 常见肿瘤

放射性物质、烷化剂，煤焦油苯吡、二苯蒽、甲基胆蒽，二甲基氮基偶氮苯、乙萘胺、亚硝胺盐、黄曲霉毒素等仅通过某种激活机制改变了细胞内原有的遗传信息，使基因发生突变，致使细胞发生恶性转化而变成癌细胞。畜禽常见的肿瘤有母猪乳房附近发生的纤维瘤、猪牛马的脂肪瘤、青毛老马的恶性黑色毒瘤、野兔的乳头状瘤。

2 原癌基因（细胞转化基因）产物及其分类

根据原癌基因产物在细胞中的位置，可将原癌基因产物分为三类：

（1）与膜结合的蛋白，主要有erbB、neu、fins、mas、Src基因产物；

（2）可溶性蛋白，包括mos、sis和fps基因产物；

（3）是核蛋白，包括myc、ets、jun和myb等。

又根据这些蛋白的功能将其分为6类，即蛋白激酶类、生长因子类、生长因子受体类、GTP结合蛋白类、核蛋白类和功能未知类。原癌基因产物的共同特征是它们都能够诱发一系列与细胞生长分化有关的基因表达，从而改变细胞的表型。

3 原癌基因表达调控

原癌基因在正常细胞中通常以单拷贝形式存在，一般根本不表达，若原癌基因发生了点突变、重排、缺失、扩增，改变了转录活性，就会进行低水平表达。

3.1 点突变

虽然原癌基因活化导致癌变的原因多种多样，但点突变是最常见的机制。在ras基因家族中，存在着许多原癌基因发生点突变的实例。Ha—ras和Ki—ras基因最初是从小鼠肉瘤病毒中分离出来的。研究发现，ras基因编码了一个相对分子质量为2.1×104癌蛋白（P21）。肺癌细胞系Hs242的转化基因与Ha—ras高度相似，在Hs242的转化基因中导致转化活性的遗传损伤是第二个外显子中引起p21蛋白第61位谷氨酰胺被亮氨酸所替代的一个点突变。

3.2 基因重排

在畜禽肿瘤细胞中存在染色体数目和结构异常现象，表明存在原癌基因重排，现已查明基因重排包括原癌基因之间及原癌基因与非原癌基因之间的重排。重排后基因内部结构可不受影响，也可能发生改变。在Burkitt淋巴瘤中，Ig基因与c-myc之间发生重排。正常情况下，c-myc定位于8q24，免疫球蛋白重链基因( IgH)定位于14q32，轻链λ基因（Igλ）定位于22q12，轻链κ基因（Igκ）定位于2p11。重排时，c-myc从其上游区到第2外显子的区域内断裂，易位至IgH、Igκ或Igλ的位点，使Ig基因与c-myc相连在一起，Ig基因5′端的启动子发挥作用，使原来不表达的c-myc大量表达，导致细胞分裂失控，发生癌变。

3.3 缺失

很多原癌基因5′上游区存在负调控序列，一旦该序列发生缺失或突变，就丧失抑制基因表达调控的能力。如Burkitt淋巴瘤中c-myc可因负调控序列的缺失或LTR插入破坏其结构而增强表达。

3.4 基因扩增

使每个细胞中基因拷贝数增加，从而直接增加可用的转录模板数以增加基因表达。某些正常细胞在生长、发育过程中需要大量相关蛋白，可通过基因扩增的方式来达到增加表达量的效果。在肿瘤细胞中，DNA扩增事件的发生频率至少比在正常细胞中高上千倍。一旦发生基因扩增，肿瘤细胞就获得了选择性生长优势。实验证明，癌基因常常是肿瘤细胞中DNA扩增的靶位点。

4 细胞周期控制系统

4.1 细胞周期控制系统出错导致癌瘤

细胞周期控制系统由细胞周期素（cyclin）细胞周期素依赖激酶（cdk，cyclin-dependent kinase）和cdk抑制因子（CDI，cdk inhibitor）三大类蛋白家族所组成。cyclin与cdk以cyclin-cdk复合物的形式发挥作用，cyclin称调节亚单位，cdk称催化亚单位。cdk调节细胞周期下游过程丝/苏氨酸（Ser/Thr）蛋白的磷酸化，而cyclin专门结合cdk，控制cdk对蛋白磷酸化作用的能力。CDI能竞争性地与cdk结合，抑制其活性。细胞外信号，包括生长因子、激素、神经递质、药物、癌基因及抑癌基因产物等均可影响细胞周期的运行机制，细胞周期失控地超常运行将导致癌瘤；而停止不前则常是细胞衰老、凋亡的前奏。

4.2 细胞周期失控地超常运行将导致癌瘤

Rb的作用是与细胞转录因子E2F结合并使其失活，E2F原与抑癌基因Rb蛋白结合时处于失活状态，当cyclinA与cdk2结合而活化时，可使Rb蛋白磷酸化，E2F不能再与磷酸化的Rb结合，游离的E2F显活性，可促使与DNA合成有关的基因获得表达，促进DNA合成。当细胞周期自S期进入G2期时，开始有cyclinB的表达，并进入核内，与cdk1（cdc2）结合而激活之。

细胞周期超常快速进行，或在DNA复制不完全或有损伤时仍继续进行，将导致癌变。原癌基因突变或被激活变成癌基因，有的原癌基因本身就是细胞周期蛋白的成员，如原癌基因PRADI就是cyclinD1。有的原癌基因产物可直接诱导cyclin的表达。有的原癌基因产物系cdk、cyclin激酶的底物，或本身具有酪氨酸蛋白激酶活性。如c—abl及c—src均是cdkl—cyclinB的底物，当c—abl被磷酸化后，即失去与DNA结合的功能。

P53是一个抑癌基因，在星形细胞癌、乳腺癌、肺癌、肠癌及肉骨瘤中都有高频率缺失。从癌细胞中得到的P53基因，其保守序列区有单一位点，推测可能由于这一突变导致P53基因产物结构与功能的改变，失去抑癌活性。

总之，细胞的癌变绝非是单一因素引起的，它可能是显性的癌基因与隐性的抑癌基因经过多阶段的协同作用而形成的。一般说来，在一种肿瘤发生过程中起主要作用的几乎不可能是两种以上的癌基因，但很可能涉及到两个以上抑癌基因的突变。