1、毕业论文文献综述生物技术垂体瘤转化基因PTTG诱发肿瘤的机制摘要垂体瘤转化基因PTTG是从垂体瘤分离得到的一种原癌基因。在多种正常增生性组织中有表达，在多种肿瘤组织中呈现高表达。PTTG是一种很强的肿瘤转化基因，通过多种机制参与肿瘤的发生，在促进细胞转化及肿瘤形成中起着重要作用。本文主要从五个方面来介绍垂体肿瘤转化基因PTTG诱发肿瘤的机制。关键词垂体瘤转化基因；肿瘤；细胞转化；细胞凋亡1PTTG的结构和生物学特点PTTG是PEI等1于1997采用差异显示PCR等分子生物学技术分离出的新型原癌基因。在大鼠垂体瘤细胞中发现一条与当时基因库中无同源序列的约396BP的DNA片段，后用其在垂体肿瘤细
2、胞中检测到一个长约13KB的MRNA呈高表达，且在正常垂体细胞中则不表达。用396BP的DNA片段为探针在大鼠垂体瘤CDNA文库中分离出一条长约974BP的CDNA克隆，这个CDNA被命名为垂体瘤转化基因PITUITARYTUMORTRANSFORMINGGENE，PTTG。ZHANG等2（1999）以鼠PTTGCDNA为探针用原位荧光杂交法，首次从人体胎儿肝细胞组织CDNA文库中分离出PTTGHPTTG。研究证实HPTTG是一个至少含有3个成员的基因家族,分别为HPTTG1、HPTTG2、HPTTG3。HPTTG1定位于染色体的5Q33，有5个外显子4个内含子；HPTTG2定位于染色体的4Q
3、12，HPTTG3定位于染色体8Q13。HPTTG2及HPTTG3均无内含子，二者与HPTTG1的核苷酸序列分别有94和89同源性。HPTTGCDNA序列由787BP组成，含一个609BP的完整阅读框架，编码一个含202个氨基酸残基，分子量约为22KD的蛋白质。该蛋白质分为一个氨基末端的碱性区和一个羧基末端的酸性区。酸性区富含脯氨酸，且含有两个能与SH3相互作用的脯氨酸区域PXXP区域2,3。而SH3功能域是细胞内信息传导的重要传递体。PXXP区域中氨基酸的突变可导致PTTG细胞转化和致癌能力丧失及碱性成纤维细胞生长因子BFGF表达的下降。由此表明PXXP区域对于PTTG蛋白功能至关重要。采用
4、RTPCR、WESTERN印迹等研究技术发现在多种正常增生性组织和肿瘤组织中存在HPTTG1、HPTTG2及HPTTG3差异性表达。并发现PTTG在细胞内的分布主要存在于细胞质，部分定位于细胞核。表明这些基因与肿瘤发生有关，肿瘤组织以HPTTG1表达增加为主，因而HPTTG1在肿瘤发生及发展中起着关键性作用4,5。2PTTG促肿瘤发生机制21PTTG表达蛋白与反式激活作用在酵母和哺乳动物细胞中，PTTG表达蛋白与异源性DNA结合区融合后，其酸性羧基末端123202氨基酸具有反式激活作用5。CHIEN等利用酵母22杂交筛选等技术发现了一种新蛋白质，称PTTG结合因子PBF，可以结合在PTTG表达
5、蛋白的羧基末端。PBFMRNA在人组织中普遍表达，无论在体外或体内均特异性地与PTTG相互作用。PBF内含一碱性序列核定位信号子序列NLS。PTTG的核转位需要PBF内NLS的存在，因为HPTTG主要在细胞质内表达，因此当PBF与PTTG在相同细胞内共同表达可以导致PTTG由细胞质向核内转移。缺失了NLS的PBF突变体不能与PTTG结合，也不能促其核内移位。以上说明PTTG通过与PBF结合，并在其引导下向核内移位发挥转录、活化功能，该功能在其致癌过程中起重要作用。进一步研究显示，PTTG蛋白反式结构域定中氨基酸之间可通过MAPK级联活化能增强PTTG蛋白反式激活作用。CMYC基因的表达产物是调
6、控细胞增生的一个重要因子，研究发现其表达受MAPK介导的细胞内信号转导机制的调节。PTTG表达蛋白在转录起始位点附近与CMYC结合，从而激活CMYC转录，CMYC蛋白过度表达可促进细胞转化及多种肿瘤发生。因此，PTTG也可能通过反式激活作用激活原癌基因，生长因子等间接致癌6,7。22PTTG基因的诱导细胞转化作用细胞出现完全转化需要2个互补的基因的协同作用，但是，PTTG单独作用即可导致细胞转化，并不需要互补癌基因的协同，显示了强大的细胞转化作用8。PTTG的细胞转化作用可能是通过碱性成纤维细胞生长因子BFGF家族实现的。用一个含有全部PTTG编码区的真核细胞表达载体,稳定地转染NIH3T3细
7、胞后，过表达PTTG的3T3细胞能形成明显的细胞集落,而3T3亲代细胞和只转染载体的3T3细胞则不能形成。将转染PTTGCDNA的NIH3T3细胞做无胸腺裸鼠皮下种植,3周内诱发肿瘤形成8,9。研究发现，表达PTTG的3T3细胞能促进BFGF大量转录和分泌。BFGF具有促进有丝分裂、血管形成和调控激素分泌等功能。而在成功的垂体瘤切除术后,降低了PTTG的水平,患者血清中的BFGF水平较术前显著下降2,10。PTTG蛋白中的2个富含脯氨酸的PXXP序列,PXXP区域对PTTG介导的细胞转化作用至关重要,PXXP序列是SH3潜在结合位点，而SH3又是细胞内小G蛋白重要的信号转导介质。PXXP区域内
8、的点突变,可导致PTTG丧失诱导细胞转化、肿瘤形成和促进BFGF产生的能力，但是仍有MRNA和蛋白的表达9，故推测PTTG可能通过SH3介导的细胞内信号通路发挥其细胞转化作用。23PTTG与肿瘤血管生成血管生成与肿瘤的生长和转移密切相关11。肿瘤的生长和转移有赖于血管的形成，血管生成对肿瘤的作用是增加血液灌注，促进肿瘤生长和抑制细胞凋亡，并使肿瘤浸润和转移。肿瘤生长过程大致分以下几个时期第一期为无血管期，该期的肿瘤细胞主要靠弥散获得营养；第二期为血管浸润性生长期，该期肿瘤组织内有新血管形成，为肿瘤组织提供营养和排除代谢产物，使肿瘤得以迅速生长，当肿瘤生长至LMM3时，如果缺乏新生血管以供应营养
9、，癌细胞将停止增殖11；第三期为侵袭转移期，当肿瘤生长到一定程度时，就向周围组织侵袭或发生转移，肿瘤血管生成与其侵袭密切相关。在血管形成的调控中，碱性成纤维细胞生长因子BFGF起着关键作用。BFGF能促进表皮、内皮细胞再生，促进血管内皮细胞分裂，诱导其从基膜中分离出来，以刺激内皮细胞向肿瘤组织趋化运动，并形成管状结构，还提高组织中血纤维蛋白溶解酶原激活因子类及诱导内皮细胞产生其他蛋白酶，是血管形成较为直接的诱导物，从而促进毛细血管的形成12。ISHIKAWA13等研究了过表达野生型人PTTGWTHPTTG的NIH3T3细胞转染体产生的调节性介质WTHPTTGCM与人类肿瘤血管的形成分布密切相关
10、。来源于野生型HPTTG转染体的调节性介质WTHPTTGCM在体外能够诱导人类脐静脉内皮细胞的增生、迁移和毛细血管管腔形成。在体内，WTHPTTGCM能够诱导鸡的绒毛膜、尿囊膜产生轮辐状外观。与浓缩的未转染PTTG的NIH3T3细胞产生的CM相比较，WTHPTTGCM引起BFGF浓度明显上调。新生血管生成前，肿瘤常局限于LMM32MM3，血管形成后，可于短期内迅速生长达1CM32CM3，并迅速发生转移，试验表明随着肿瘤微血管密度的增加，肿瘤侵袭转移等恶性潜能亦明显增加。故BFGF对肿瘤生长、转移、预后起重要作用。24PTTG蛋白抑制姐妹染色单体分离在有丝分裂过程中,姐妹染色单体的分裂受到严格的
11、调控。姐妹染色单体分离以前被COHESINS蛋白（DNA复制完成时，两股DNA是由一个暂时性的蛋白联系的，称为COHESINS蛋白）牢牢地结合在一起。在细胞有丝分裂中期，参与染色单体分离的分裂子SEPARIN蛋白ESP1由于与安全子蛋白SECURIN结合，而安全子类蛋白SECURIN通过抑制有丝分裂中期向后期的转换而发挥调节细胞分裂的作用，即抑制姐妹染色体分离14。当细胞进入有丝分裂中末期，安全子被一后期启动复合物ANAPHASEPROMOTINGCOMPLEX，APC所降解，从而解除了对分裂子的抑制。有丝分裂中期向后期过度时COHESINS被分裂子SEPARIN降解，姐妹染色单体得以分离，从
12、而保证其正常分裂。PTTG过表达和非整倍体的形成有关,安全子蛋白在有丝分裂期可维持姐妹染色单体的结合。PTTG为SECURIN的人类同源体，包含一个609KB的开放阅读框，能编码安全子样蛋白质EAP1/PTTG，过量的安全子样蛋白质EAP1/PTTG与ESP1结合后，抑制姊妹染色单体分离，干扰细胞的分裂，引起异倍体产生和基因的不稳定性,从而导致原癌基因数量增加和抑癌基因杂合性丢失的积累，细胞出现增生性凋亡失控，肿瘤形成。推测PTTG诱导肿瘤形成是由于姊妹染色单体不能分离，导致细胞非整倍体的形成,进一步发展成为肿瘤14,15。KIM等16利用FISSRPCR法检测甲状腺癌患者PTTG与染色体稳定
13、指数发现，PTTG表达与染色体稳定性强烈相关并呈量化关系。细胞非整倍体形成可能是PTTG诱导肿瘤发生的又一重要机制。25PTTG具有细胞凋亡和染色体非整倍体性的双重作用PTTG可阻断并抑制细胞周期而诱导细胞凋亡或染色体非整倍体形成。在细胞凋亡内源性途径中，线粒体获得的凋亡信号往往来源于细胞内的转录因子P53，P53是重要的肿瘤抑制基因和促凋亡因子。一般情况下，细胞中P53的活性很低，当细胞遭遇异常情况如DNA损伤，原癌基因引起异常生长信号等，P53才会被激活，通过阻断细胞周期使细胞生长停止，甚至引发细胞凋亡。在依赖P53的细胞凋亡过程中，P53通过激活凋亡正调节因子的表达来促进凋亡。同时，P5
14、3还能抑制抗凋亡因子的表达。而在大多数癌细胞中，P53均发生突变或丢失。YU等17研究发现表达野生型P53的乳腺癌MCF27细胞中，PTTG过度表达能引起细胞凋亡,并观察了P53在此过程中的作用。在表达PTTG的细胞中，P53从细胞质被移位到细胞核内，且P53过度表达可以增强PTTG介导的细胞凋亡。在缺乏P53的骨肉瘤MG263细胞中，表达PTTG的MG263细胞中出现了非整倍体细胞，包括巨核细胞和多核细胞的存在。研究发现，PTTG诱导细胞凋亡是由于其阻断了细胞周期而实现的，其阻断机制有二，一是直接抑制，指通过抑制姊妹染色单体的分离而抑制细胞周期。二是PTTG很可能活化了除P53以外的另一种监
15、视机制,导致细胞周期的抑制。P53在防止PTTG诱导的非整倍体形成中起保护作用。P53可以通过反式激活凋亡诱导基因而使DNA严重受损的细胞发生凋亡。一些癌基因如CMYC表达可以活化P53使细胞发生凋亡。PTTG基因过表达导致的非整倍体形成是在P53阴性的情况下发生的。研究证明，细胞的凋亡不是非整倍体形成的结果，因为大多数细胞在进入凋亡前并无非整倍体的形成。与此相反，凋亡能够清除将要形成非整倍体的细胞，避免细胞形成非整倍体及随之而来的肿瘤发生。对预防肿瘤起重要作用。PTTG这种既能导致细胞凋亡，又能引起细胞非整倍体形成的双重作用是独特的，推测可能正是由于这种双重作用,是PTTG诱导肿瘤形成的一种
16、可能机制。3展望垂体瘤转化基因PTTG是一种原癌基因,能诱发多种肿瘤。PTTG不仅表达在多种肿瘤中,而且在体内高增殖性的组织中如胸腺亦有高度的活性,但是在大多数的正常组织中则活性低,因而可能成为肿瘤治疗的新的靶点。可采用RNA干扰技术（RNAI），引起靶向PTTG基因发生基因沉默，从而对一些肿瘤进行治疗。RNA干扰可以制造基因沉默的。它利用了由小干扰RNASMALLINTERFERINGRNA，SIRNA引起的生物细胞内同源基因的特异性沉默SILENCING现象，其本质是SIRNA与对应的MRNA特异结合、降解，从而阻止MRNA的翻译。近年来RNAI在开发应用于肿瘤的治疗方面也显示了良好的前景
17、。如以PTTG诱发的胶质瘤为例，来说明PTTG是一种极具潜在价值的肿瘤治疗靶点1820。FRIESE等21在胶质瘤细胞系LNT229体外实验中通过对TGFBETAL及TGFBETA2的靶向性RNAI干涉，发现可增加CD8（）T及NK细胞对肿瘤的识别及溶瘤作用，并其表达沉默可导致胶质瘤迁移及侵袭能力下降。但同时RNA干扰技术也存在风险，在干扰靶向PTTG基因的同时是否会引起正常基因也同时发生基因沉默还有待更加深入地研究。总而言之，RNA干扰成为治疗肿瘤又一可能性的新方案。参考文献1PEIL,MELMEDSISOLATIONANDCHARACTERIZATIONOFAPITUITARYTUMORT
18、RANSFORMINGGENEPTTGJMOLENDOCRINOL,1997,1144334412ZHANGX,HORWITZGA,PREZANTTR,ETALSTRUCTURE,EXPRESSION,ANDFUNCTIONOFHUMANPITUITARYTUMORTRANSFORMINGGENEPTTGJMOLENDOCRINOL,1999,1311561663KAKARSSMOLECULARCLONINGGENOMICORGANIZATIONANDIDENTIFICATIONOFTHEPROMOTERFORTHEHUMANPITUITARYTUMORTRANSFORMINGGENEPTTG
19、JGENE,1999,24023173244CHENL,PURIR,LEFKOWITZEJ,ETALIDENTIFICATIONOFTHEHUMANPITUITARYTUMORTRANSFORMINGGENEHPTTGFAMILYMOLECULARSTRUCTURE,EXPRESSION,ANDCHROMOSOMALLOCALIZATIONJGENE,2000,24812241505DOMINGUEZA,RAMOSMORALESF,ROMEROF,ETALHPTTG,AHUMANHOMOLOGUEOFRATPTTG,ISOVEREXPRESSEDINHEMATOPOIETICNEOPLASMS
20、EVIDENCEFORATRANSCRIPTIONALACTIVATIONFUNCTIONOFHPTTGJONCOGENE,1998,1717218721936CHIENW,PEILANOVELBINDINGFACTORFACILITATESNUCLEARTRANSLOCATIONANDTRANSCRIPTIONALACTIVATIONFUNCTIONOFTHEPITUITARYTUMORTRANSFORMINGGENEPRODUCTJBIOLCHEM,2000,2752519422194277PEILIDENTIFICATIONOFCMYCASADOWNSTREAMTARGETFORPITU
21、ITARYTUMORTRANSFORMINGGENEJBIOLCHEM,2001,27611848484918PEIL,MELMEDSISOLATIONANDCHARACTERIZATIONOFAPITUITARYTUMORTRANSFORMINGGENEPTTGJMOLENDOCRINOL,1997,1144334419HAMIDT,KAKARSSPTTGANDCANCERJHISTOHISTOPATHOL,2003,18124525110MCCABECJ,KHAIRAJS,BOELAERTK,ETALEXPRESSIONOFPITUITARYTUMOURTRANSFORMINGGENEPT
22、TGANDFIBROBLASTGROWTHFACTOR22FGF22INHUMANPITUITARYADENOMASRELATIONSHIPSTOCLINICALTUMOURBEHAVIOURJCLINENDOCRINOLOXF,2003,58214115011FOLKMANJWHATISTHEEVIDENCETHATTUMORTRSAREANGIOGENESISDEPENDENTJNATLCANCELLNST,1990，821312HAMADAJ,CAVANAUGHPC,LOTANOSEPARABLEGROWTHANDMIGRATIONFACTORSFORLARGECELLLYMPHOMAC
23、ELLSSECRETEDBYMICROVASCULARENDOTHELIALCELLSDERIVEDFROMTARGETORGANSFORMETASTASISJBRJCANCER，1992，6634935413ISHIKAWAH,HEANEYAP,YUR,ETALHUMANPITUITARYTUMORTRANSFORMINGGENEINDUCESANGIOGENESISJCLINENDOCRINOLMETAB,2001,86286787414ZOUH,MCGARRYTJ,BERNALT,ETALIDENTIFICATIONOFAVERTEBRATESISTERCHROMATIDSEPARATI
24、ONINHIBITORINVOLVEDINTRANSFORMATIONANDTUMORIGENESISJSCIENCE,1999,285542641842215ORRWEAVERTLPERSPECTIVESCELLCYCLETHEDIFFICULTYINSEPARATINGSISTERSJSCIENCE,1999,285542634434516KIMD,PEMBERTONH,STRATFORDAL,ETALPITUITARYTUMORTRANSFORMINGGENEPTTGINDUCEGENETICINSTABILITYINTHYROIDCELL1JONCOGENE,2005,24304861
25、7YUR,HEANEYAP,LUW,ETALPITUITARYTUMORTRANSFORMINGGENECAUSESANEUPLOIDYANDP53DEPENDENTANDP53INDEPENDENTAPOPTOSISJBIOLCHEM,2000,27547365023650518ZHANGX,HORWITZGA,HEANEYAP,ETALPITUITARYTUMORTRANSFORMINGGENEPTTGEXPRESSIONINPITUITARYADENOMASJCLINENDOCRINOLMETAB,1999,84276176719SAEZC,JAPONMA,RAMOSMORALESF,E
26、TALHPTTGISOVEREXPRESSEDINPITUITARYADENOMASANDOTHERPRIMARYEPITHELIALNEOPLASIASJONCOGENE,1999,18395473547620HEANEYAP,SINGSONR,MCCABECJ,ETALEXPRESSIONOFPITUITARYTUMOURTRANSFORMINGGENEINCOLORECTALTUMOURSJLANCET,2000,355920571671921FRIESEMA,WISCHHUSENJ,WICKW,ETALRNAINTERFERENCETARGETINGTRANSFORMINGGROWTHFACTORBETAENHANCESNKG2DMEDIATEDANTIGLIOMAIMMUNERESPONSE,INHIBITSGLIOMACELLMIGRATIONANDINVASIVENESS,ANDABROGATESTUMORIGENCITYINVIVOJCANCERRES2004,642075967603
