信號(hào)通路是指當(dāng)細(xì)胞里要發(fā)生某種反應(yīng)時(shí)，信號(hào)從細(xì)胞外到細(xì)胞內(nèi)傳遞了一種信息，細(xì)胞要根據(jù)這種信息來(lái)做出反應(yīng)的現(xiàn)象。下面介紹幾種常見(jiàn)的信號(hào)通路并對(duì)其進(jìn)行了介紹和分析，希望可以幫助到科研朋友們。
第一種信號(hào)通路：p53信號(hào)
1、p53基因的發(fā)現(xiàn)
p53基因是迄今發(fā)現(xiàn)與腫瘤相關(guān)性高的基因。1979年，Lane和Crawford在感染了SV40的小鼠細(xì)胞內(nèi)分離獲得一個(gè)與SV40大T抗原相互作用的蛋白，因其分子量為53 kDa，故而取名為p53(人的基因稱為T(mén)P53)[3]。起初，p53被誤認(rèn)為是癌基因，直到上個(gè)世紀(jì)90年代，人們才認(rèn)識(shí)到引起腫瘤形成或細(xì)胞癌變的p53蛋白是p53基因的突變產(chǎn)物。野生型p53基因是一種重要的抑癌基因，它是細(xì)胞生長(zhǎng)周期中的負(fù)調(diào)節(jié)因子，在細(xì)胞周期調(diào)控、DNA損傷修復(fù)、細(xì)胞分化、凋亡和衰老等許多過(guò)程中發(fā)揮了重要的生物學(xué)功能，因而被譽(yù)為“細(xì)胞衛(wèi)士”。隨著研究的深入，人、猴、雞、大鼠、非洲爪蟾和斑馬魚(yú)等多種模式動(dòng)物的p53基因也相繼被克隆。
其中，人類TP53基因定位于染色體17P13.1，小鼠p53基因被定位在11號(hào)染色體上，并在14號(hào)染色體上發(fā)現(xiàn)無(wú)功能的假基因。在這些進(jìn)化程度迥異的動(dòng)物中，它們的p53基因結(jié)構(gòu)卻異常保守，基因全長(zhǎng)16-20kb，都由11個(gè)外顯子和10個(gè)內(nèi)含子組成。其中第1個(gè)外顯子不編碼結(jié)構(gòu)域，外顯子2、4、5、7、8則分別編碼5個(gè)進(jìn)化上高度保守的結(jié)構(gòu)域，轉(zhuǎn)錄形成約2.5 kb的mRNA。之后，在基因同源性的基礎(chǔ)上又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了p53家族的其它成員，分別是p73和p63，它們也因各自的分子量而得名，具有和p53相似的結(jié)構(gòu)和功能。
2、p53信號(hào)通路
p53基因受多種信號(hào)因子的調(diào)控。例如：當(dāng)細(xì)胞中的DNA損傷或細(xì)胞增殖異常時(shí)，p53基因被激活，導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯并啟動(dòng)DNA修復(fù)機(jī)制，使損傷的DNA得以修復(fù)。然而，當(dāng)DNA損傷過(guò)度而無(wú)法被修復(fù)時(shí)，作為轉(zhuǎn)錄因子的p53還可進(jìn)一步激活下游促凋亡基因的轉(zhuǎn)錄，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡并殺死有DNA損傷的細(xì)胞。不然，這些DNA損傷的細(xì)胞就可能逐漸脫離正常的調(diào)控，有可能終形成腫瘤。
雖然正常狀態(tài)下p53的mRNA水平很高，而且有大量蛋白質(zhì)合成，但p53蛋白容易降解，所以正常細(xì)胞內(nèi)p53蛋白水平很低。蛋白的泛素化(ubiquitination)修飾是細(xì)胞內(nèi)蛋白代謝過(guò)程中的普通的降解方式，p53蛋白的降解也是通過(guò)泛素化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。MDM2是一種特異性針對(duì)p53的泛素化E3連接酶，它可直接與p53蛋白結(jié)合來(lái)促進(jìn)p53蛋白的泛素化降解，并在細(xì)胞內(nèi)p53蛋白動(dòng)態(tài)平衡中發(fā)揮關(guān)鍵的作用。MDM2本身也可被p53蛋白激活，因此MDM2是p53通路中重要的負(fù)反饋調(diào)節(jié)因子(negative feedback regulator)。
3、p53與腫瘤
p53基因敲除小鼠雖然可以產(chǎn)生后代，但其生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)高頻率的自發(fā)性腫瘤，這提示p53蛋白與腫瘤之間存在密切的關(guān)系。事實(shí)上，目前TP53基因是與人類腫瘤的相關(guān)性高的基因，與50%以上的人類惡性腫瘤有關(guān)，而且現(xiàn)正已在超過(guò)51種人類腫瘤病例中發(fā)現(xiàn)TP53基因的異常表達(dá)和功能失活。TP53基因突變是其功能失活的主要原因，至今已發(fā)現(xiàn)400多種TP53基因突變類型，其中147種與胃腸道腫瘤有關(guān)，而常見(jiàn)的突變方式是點(diǎn)突變。通過(guò)分析大量腫瘤病例中的TP53突變位點(diǎn)，證實(shí)腫瘤中95.1%的p53點(diǎn)突變位點(diǎn)發(fā)生在高度保守的DNA結(jié)合區(qū)，尤以第175、245、248、249、273和282位點(diǎn)的突變率高。此外，某些點(diǎn)突變改變了p53的空間構(gòu)象，影響了p53蛋白與MDM2和p300等蛋白的相互作用。另一些點(diǎn)突變發(fā)生在p53的核定位信號(hào)區(qū)，使p53無(wú)法進(jìn)入細(xì)胞核發(fā)揮轉(zhuǎn)錄激活的功能。不同腫瘤的TP53基因突變位點(diǎn)并不一致，例如：結(jié)腸癌中G:C→A:T轉(zhuǎn)換占到79%;在乳腺癌中，G→T顛換占到1/4，而這種突變?cè)诮Y(jié)腸癌十分少見(jiàn);淋巴瘤和白血病的TP53基因突變方式與結(jié)腸癌相似;在肺癌中G:C→T:A突變普遍，而食道癌中發(fā)生G→T顛換的頻率很高。
目前看來(lái)，在腫瘤形成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)和調(diào)控體系中，p53是主要的因素。有人認(rèn)為p53是很好的腫瘤診斷標(biāo)志物，可以作為癌癥早期診斷的重要指標(biāo)。認(rèn)識(shí)到p53基因的重要作用后，全世界數(shù)以千計(jì)的分子生物學(xué)家正在拋開(kāi)原來(lái)的課題轉(zhuǎn)而研究p53，希望以此作為攻克癌癥的突破口?？茖W(xué)家相信，利用p53基因發(fā)現(xiàn)并治療癌癥的前景非常廣闊。除了基因治療，研究人員正在篩選可以影響p53基因上下游調(diào)控的小分子化合物。羅氏制藥公司開(kāi)發(fā)的一種名為nutlins的小分子化合物，能夠干擾p53和MDM2之間的調(diào)控關(guān)系，有望成為一種有效的抗癌藥物。
第二種信號(hào)通路：NF-κB信號(hào)
1975年，E. A. Carswell和L. J. Old等人發(fā)現(xiàn)已接種卡介苗的小鼠注射脂多糖后，小鼠血清中產(chǎn)生了一種可引起動(dòng)物腫瘤組織出血壞死的物質(zhì)，該物質(zhì)對(duì)體外培養(yǎng)的多種腫瘤細(xì)胞株都具有細(xì)胞殺傷作用，于是他們將這種物質(zhì)命名為腫瘤壞死因子(tumour necrosis factor, TNF)。TNF是迄今發(fā)現(xiàn)的抗腫瘤效果強(qiáng)的細(xì)胞因子。1984年起，歐美國(guó)家就開(kāi)始把TNF的基因工程產(chǎn)品應(yīng)用到癌癥臨床治療中，并一度取得轟動(dòng)的成果，然而終由于毒副作用嚴(yán)重而被迫終止。九十年代末以來(lái)，隨著基礎(chǔ)研究的深入和基因工程技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家研制出一些高效、低毒的TNF變構(gòu)體，從而重新確立了TNF在抗腫瘤中的重要地位，掀開(kāi)了TNF在腫瘤研究和治療中的新篇章。
1、TNF簡(jiǎn)介
TNF是一種糖蛋白，它以兩種形式存在：TNF-a和TNF-b。TNF-a由單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，它可引起腫瘤組織出血壞死，而脂多糖(Lipopolysaccharides, LPS)是較強(qiáng)的刺激劑。TNF-b是一種淋巴因子，又稱淋巴毒素(lymphotoxin, LT)?？乖蚪z裂原均可刺激T淋巴細(xì)胞分泌TNF-b，具有腫瘤殺傷及免疫調(diào)節(jié)功能。 人的TNF-a基因長(zhǎng)2.76 kb，由4個(gè)外顯子和3個(gè)內(nèi)含子組成，定位在第六號(hào)染色體上。人TNF-a前體由233個(gè)氨基酸組成，含有76個(gè)氨基酸殘基的信號(hào)肽，切除信號(hào)肽后形成157個(gè)氨基酸的成熟型非糖基化的TNF-a。通過(guò)基因工程方法改造后的TNF-a具有更好的生物學(xué)活性和抗腫瘤效果。
2、TNF與NF-kB信號(hào)通路
TNF-a與TNF-b分子結(jié)構(gòu)相似，所發(fā)揮的生物學(xué)效應(yīng)相近。胞外因子TNF-α以三聚體形式發(fā)揮信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能，與TNF受體(TNF receptor, TNFR)結(jié)合引起受體多聚化，這種多聚化使得TNF受體與細(xì)胞質(zhì)中TRADD分子發(fā)生相互作用。TRADD招募相應(yīng)蛋白后介導(dǎo)兩條轉(zhuǎn)導(dǎo)通路：一條是通過(guò)TRAF2和RIP分子誘導(dǎo)NF-κB的活化，參與抗凋亡;另一條是通過(guò)FADD分子導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。TNFR只有在蛋白合成受阻的情況下才會(huì)誘導(dǎo)凋亡，下面我們將著重介紹由TNF激活的NF-kB信號(hào)通路。
NF-kB(nuclear factor-kappa B)是1986年從B淋巴細(xì)胞的細(xì)胞核抽提物中找到的轉(zhuǎn)錄因子，它能與免疫球蛋白kappa輕鏈基因的增強(qiáng)子B序列GGGACTTTCC特異性結(jié)合，促進(jìn)κ輕鏈基因表達(dá)，故而得名。它是真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子Rel家族成員之一，廣泛存在于各種哺乳動(dòng)物細(xì)胞中。迄今為止，在哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)共發(fā)現(xiàn)5種NF-kB/Rel家族成員，它們分別是RelA(即p65)、RelB、C-Rel、p50/NF-kB1(即p50/RelA)和p52/NF-kB2。這些成員均有一個(gè)約300個(gè)氨基酸的Rel同源結(jié)構(gòu)域(Rel homology domain, RHD)。這個(gè)高度保守的結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)Rel蛋白形成同源或異源二聚體，該結(jié)構(gòu)域也是NF-kB與靶基因DNA序列的特異性結(jié)合區(qū)域。 細(xì)胞內(nèi)NF-kB的活化過(guò)程受到精細(xì)調(diào)控。通常情況下，在細(xì)胞質(zhì)中的NF-kB處于失活狀態(tài)，與抑制蛋白IkB(inhibitory protein of NF-kB)結(jié)合成三聚體復(fù)合物。當(dāng)出現(xiàn)TNF-a信號(hào)、炎癥因子以及LPS、紫外線等外界刺激時(shí)，細(xì)胞因子與細(xì)胞膜表面的TNF受體結(jié)合后，TNF受體發(fā)生多聚化并與細(xì)胞質(zhì)中TRADD分子發(fā)生相互作用。TRADD招募TRAF(TNFR-associated factor)和激酶RIP(receptor interacting protein)，由RIP將信號(hào)傳遞給IKK(IkB kinase)。在NF-kB信號(hào)通路中IKK扮演了非常重要的角色，盡管上游信號(hào)路徑的不同，但是終都匯集到IKK。IKK由a、b和g三個(gè)亞基組成，作為激酶的IKK能使IkB的a亞基的Ser32和Ser36殘基和b亞基的Ser19和Ser23殘基磷酸化。IkB隨即從p50/p65/IkB異源三聚體中解離出來(lái)，經(jīng)泛素化修飾后通過(guò)蛋白酶體降解。于是，受到IkB抑制的NF-kB得以暴露其核定位序列(nuclear localization signals, NLS)，迅速?gòu)募?xì)胞質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，與核內(nèi)DNA上的特異序列相結(jié)合，從而啟動(dòng)或增強(qiáng)相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。
3、NF-kB信號(hào)通路與癌癥
NF-kB具有明顯的抑制細(xì)胞凋亡的功能，與腫瘤的發(fā)生、生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移等多個(gè)過(guò)程密切相關(guān)。在人類腫瘤尤其是淋巴系統(tǒng)的惡性腫瘤中，?？砂l(fā)現(xiàn)NF-kB家族基因的突變。NF-kB家族與癌癥相關(guān)性的第一個(gè)線索是c-Rel基因的發(fā)現(xiàn)，它是禽類逆轉(zhuǎn)錄病毒癌基因v-Rel在細(xì)胞內(nèi)的同源基因。該病毒在雞體中造成多種造血細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化，引起淋巴癌的發(fā)生。由于NF-kB的下游基因包括CyclinD1和c-Myc，因此NF-kB的持續(xù)激活會(huì)刺激細(xì)胞生長(zhǎng)，導(dǎo)致細(xì)胞增殖失控。NF-kB在很多癌細(xì)胞中表達(dá)異常，如在75%的乳腺癌樣品中NF-kB2的表達(dá)比鄰近的正常組織高很多倍。腫瘤細(xì)胞遷移并浸潤(rùn)到周圍組織是腫瘤擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移的前提條件。NF-kB對(duì)腫瘤轉(zhuǎn)移具有明顯的促進(jìn)作用，它能促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)基因ICAM-1、VCAM-1、MMP-9等的表達(dá)。NF-kB還能誘導(dǎo)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子VEGF的表達(dá)，促進(jìn)血管形成。此外，NF-kB還能通過(guò)調(diào)節(jié)COX2等基因的表達(dá)來(lái)促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。
NF-kB與腫瘤治療息息相關(guān)。IFN-a、IFN-b、TNF-a、IL-2、G-CSF、GM-CSF和EPO是迄今為止被批準(zhǔn)用于臨床腫瘤治療的幾種細(xì)胞因子，其中前6種生長(zhǎng)因子已被證實(shí)與NF-kB的信號(hào)通路有關(guān)。目前，國(guó)內(nèi)外主要以NF-kB為靶點(diǎn)，使用抗氧化劑抑制NF-kB活性以及針對(duì)p65和p50設(shè)計(jì)小分子干擾RNA(siRNA)抑制NF-kB合成等方法作為癌癥的治療策略，而且在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及細(xì)胞培養(yǎng)中取得不同程度的療效，但是離臨床應(yīng)用還有很大距離。由于TNF-a具有很好的抗腫瘤作用和多種免疫調(diào)節(jié)功能，許多國(guó)家開(kāi)展了用TNF治療癌癥的臨床研究。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床實(shí)驗(yàn)均表明，TNF-a對(duì)某些腫瘤具有明顯的抑制作用，但是由于不能很好地區(qū)分癌細(xì)胞和正常細(xì)胞，使用TNF-a后副作用較大，這為其大規(guī)模臨床應(yīng)用造成困難。應(yīng)用基因工程改造得到低毒高效的TNF-a變構(gòu)體，對(duì)某些腫瘤的治療效果尤佳。將TNF-a與其它具有腫瘤抑制作用的細(xì)胞因子，如IL-2、IFN-g等聯(lián)合使用，既可減少用藥量、降低毒副作用，又可提高療效，因而有望更快地大量應(yīng)用于臨床。
第三種信號(hào)通路：JAK-STAT信號(hào)通路
1、JAK與STAT蛋白
JAK-STAT信號(hào)通路是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一條由細(xì)胞因子刺激的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，參與細(xì)胞的增殖、分化、凋亡以及免疫調(diào)節(jié)等許多重要的生物學(xué)過(guò)程。與其它信號(hào)通路相比，這條信號(hào)通路的傳遞過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，它主要由三個(gè)成分組成，即酪氨酸激酶相關(guān)受體、酪氨酸激酶JAK和轉(zhuǎn)錄因子STAT。
(1) 酪氨酸激酶相關(guān)受體(tyrosine kinase associated receptor)
許多細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子通過(guò)JAK-STAT信號(hào)通路來(lái)傳導(dǎo)信號(hào)，這包括白介素2?7(IL-2?7)、GM-CSF(粒細(xì)胞/巨噬細(xì)胞集落刺激因子)、GH(生長(zhǎng)激素)、EGF(表皮生長(zhǎng)因子)、PDGF (血小板衍生因子)以及IFN(干擾素)等等。這些細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子在細(xì)胞膜上有相應(yīng)的受體。這些受體的共同特點(diǎn)是受體本身不具有激酶活性，但胞內(nèi)段具有酪氨酸激酶JAK的結(jié)合位點(diǎn)。受體與配體結(jié)合后，通過(guò)與之相結(jié)合的JAK的活化，來(lái)磷酸化各種靶蛋白的酪氨酸殘基以實(shí)現(xiàn)信號(hào)從胞外到胞內(nèi)的轉(zhuǎn)遞。
(2) 酪氨酸激酶JAK(Janus kinase)
很多酪氨酸激酶都是細(xì)胞膜受體，它們統(tǒng)稱為酪氨酸激酶受體(receptor
tyrosine kinase, RTK)，而JAK卻是一類非跨膜型的酪氨酸激酶。JAK是英文Janus kinase的縮寫(xiě)，Janus在羅馬神話中是掌管開(kāi)始和終結(jié)的兩面神。之所以稱為兩面神激酶，是因?yàn)镴AK既能磷酸化與其相結(jié)合的細(xì)胞因子受體，又能磷酸化多個(gè)含特定SH2結(jié)構(gòu)域的信號(hào)分子。JAK蛋白家族共包括4個(gè)成員：JAK1、JAK2、JAK3以及Tyk2，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上有7個(gè)JAK同源結(jié)構(gòu)域(JAK homology domain, JH)，其中JH1結(jié)構(gòu)域?yàn)榧っ竻^(qū)、JH2結(jié)構(gòu)域是“假”激酶區(qū)、JH6和JH7是受體結(jié)合區(qū)域。
(3) 轉(zhuǎn)錄因子STAT(signal transducer and activator of transcription) STAT被稱為“信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子”。顧名思義，STAT在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活上發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用。目前已發(fā)現(xiàn)STAT家族的六個(gè)成員，即STAT1-STAT6。STAT蛋白在結(jié)構(gòu)上可分為以下幾個(gè)功能區(qū)段：N-端保守序列、DNA結(jié)合區(qū)、SH3結(jié)構(gòu)域、SH2結(jié)構(gòu)域及C-端的轉(zhuǎn)錄激活區(qū)。其中，序列上保守和功能上重要的區(qū)段是SH2結(jié)構(gòu)域，它具有與酪氨酸激酶Src的SH2結(jié)構(gòu)域完全相同的核心序列“GTFLLRFSS”。
2、JAK-STAT信號(hào)通路
與其它信號(hào)通路相比，JAK-STAT信號(hào)通路的傳遞過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單。信號(hào)傳遞過(guò)程如下：細(xì)胞因子與相應(yīng)的受體結(jié)合后引起受體分子的二聚化，這使得與受體偶聯(lián)的JAK激酶相互接近并通過(guò)交互的酪氨酸磷酸化作用而活化。JAK激活后催化受體上的酪氨酸殘基發(fā)生磷酸化修飾，繼而這些磷酸化的酪氨酸位點(diǎn)與周圍的氨基酸序列形成“停泊位點(diǎn)”(docking site)，同時(shí)含有SH2結(jié)構(gòu)域的STAT蛋白被招募到這個(gè)“停泊位點(diǎn)”。后，激酶JAK催化結(jié)合在受體上的STAT蛋白發(fā)生磷酸化修飾，活化的STAT蛋白以二聚體的形式進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)與靶基因結(jié)合，調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄。值得一提的是，一種JAK激酶可以參與多種細(xì)胞因子的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程，一種細(xì)胞因子的信號(hào)通路也可以激活多個(gè)JAK激酶，但細(xì)胞因子對(duì)激活的STAT分子卻具有一定的選擇性。例如IL-4激活STAT6，而IL-12卻特異性激活STAT4。
第四種信號(hào)通路： Ras、PI(3)K和mTOR信號(hào)
1、制腫瘤生長(zhǎng)的Ras、PI(3)K和mTOR信號(hào)
隨著人類基因組測(cè)序的完成，目前已發(fā)現(xiàn)了幾百種蛋白激酶。根據(jù)它們結(jié)構(gòu)上的相似性，這些激酶可分為多個(gè)蛋白家族，在細(xì)胞的增殖、生長(zhǎng)、分化和凋亡等過(guò)程中發(fā)揮重要的生物學(xué)功能。Ras、PI(3)K和mTOR就是一類與細(xì)胞增殖緊密相關(guān)的蛋白激酶。
真核細(xì)胞的正常生長(zhǎng)受到周圍環(huán)境所提供的養(yǎng)分的限制。Ras和PI(3)K信號(hào)通過(guò)調(diào)控下游分子mTOR，在調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)方面起著關(guān)鍵作用。在絕大多數(shù)的人腫瘤細(xì)胞中，Ras和PI(3)K信號(hào)通路中的關(guān)鍵調(diào)控因子都發(fā)生了明顯的突變。究其原因，人們發(fā)現(xiàn)這條信號(hào)通路如果發(fā)生突變，就會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞的存活和生長(zhǎng)不再受到養(yǎng)分等環(huán)境條件的限制，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞癌變。
Ras、PI(3)K和mTOR是目前研究得為清楚的信號(hào)通路之一。下面，我們將簡(jiǎn)單地介紹一下這條信號(hào)通路中的幾個(gè)關(guān)鍵組分：
(1) PI(3)K是英文phosphatidylinositol-3-kinase(磷脂酰肌醇-3-激酶)的縮寫(xiě)。它是一個(gè)包括許多脂質(zhì)激酶的家族，由一個(gè)調(diào)節(jié)亞基(p85)和一個(gè)催化亞基(p110)組成。當(dāng)配體與膜受體結(jié)合后，受體激活p85并招募p110，進(jìn)而催化膜內(nèi)表面的PIP2(phosphatidylinositol 4, 5-bisphosphate)生成PI3P(phosphatidylinositol 3-phosphate)。PI3P作為第二信使，進(jìn)一步激活A(yù)KT和PDK1(phosphoinositide-dependent kinase 1)。
(2) AKT又稱作PKB(protein kinase B)，是PI3K重要的下游分子，包括至少3種形式，分別為AKT1、AKT2和AKT3。它們對(duì)于調(diào)控細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、存活以及糖代謝都起著十分重要的作用。
(3) mTOR(mammalian target of rapamycin)是一類絲/蘇氨酸激酶。1991年，人們?cè)诮湍钢邪l(fā)現(xiàn)了雷帕霉素(rapamycin)的作用靶點(diǎn)，取名為T(mén)OR。與酵母相比，哺乳動(dòng)物的TOR蛋白在進(jìn)化和功能上高度保守，也就相應(yīng)地稱為mTOR。mTOR蛋白的C末端具有激酶活性，它是細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖的關(guān)鍵調(diào)節(jié)分子，可接收生長(zhǎng)因子、營(yíng)養(yǎng)、能量等多種信號(hào)，并通過(guò)PI3K/AKT或Ras/ERK信號(hào)通路來(lái)發(fā)揮作用，而對(duì)mTOR信號(hào)通路的抑制可以使細(xì)胞停滯在G1期而觸發(fā)細(xì)胞凋亡。 簡(jiǎn)單地說(shuō)，當(dāng)EGF、胰島素等生長(zhǎng)因子結(jié)合到細(xì)胞膜表面的酪氨酸激酶受體(receptor tyrosine kinase, RTK)后，RTK通過(guò)其酪氨酸激酶活性分別激活兩個(gè)關(guān)鍵的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子：小G蛋白R(shí)as和激酶PI(3)K，再由Ras和PI(3)K共同激活下游關(guān)鍵分子mTOR。激活后的mTOR蛋白促使底物S6K(S6 kinase)和4EBP1(4E binding protein 1)發(fā)生磷酸化。由于這兩個(gè)底物都是蛋白翻譯過(guò)程中關(guān)鍵性的調(diào)節(jié)因子，它們的磷酸化導(dǎo)致核糖體蛋白合成的起始和增加。此外，胞外營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氨基酸、ATP等也能調(diào)控mTOR的激酶活性。于是，mTOR蛋白整合生長(zhǎng)因子和環(huán)境養(yǎng)分兩種信號(hào)，通過(guò)嚴(yán)格調(diào)控細(xì)胞有絲分裂和代謝響應(yīng)不同的環(huán)境條件，保證細(xì)胞只在有利的環(huán)境下增殖。
值得注意的是，一些腫瘤抑制因子，如TSC1、TSC2和LKB1在營(yíng)養(yǎng)匱乏的條件下減弱了mTOR信號(hào)通路的強(qiáng)度。相應(yīng)地，TSC1、TSC2或者LKB1的失活突變，就會(huì)導(dǎo)致相似的癌癥癥狀，并具有共同的臨床表現(xiàn)。因此，這條確保細(xì)胞在環(huán)境適宜條件下發(fā)生增殖的信號(hào)通路，在被癌細(xì)胞利用后就可以使癌細(xì)胞在養(yǎng)料匱乏的條件下存活并生長(zhǎng)。
在篩選激酶抑制劑的過(guò)程中，人們?cè)O(shè)計(jì)了一系列針對(duì)mTOR、PI(3)K、RTKs和Raf等激酶的藥物。在癌癥的分子機(jī)理研究中，盡管這條信號(hào)通路研究得透徹，但這些激酶在細(xì)胞和生物體內(nèi)的生理功能遠(yuǎn)比我們想象的要復(fù)雜。
2、Ras-Raf通路與癌癥
1982年，美國(guó)科學(xué)家R.A. Weinberg等人從膀胱癌細(xì)胞中克隆得到第一個(gè)人類癌基因，由于它和之前發(fā)現(xiàn)的鼠肉瘤病毒基因c-ras高度同源，故而被命名為ras基因(rat sarcoma)。Ras基因在進(jìn)化中高度保守，廣泛存在于各種真核生物細(xì)胞中。哺乳動(dòng)物的Ras蛋白家族有三個(gè)成員，分別是H-ras、K-ras和N-ras。由于Ras蛋白的相對(duì)分子量是21 kDa，故又被稱為p21。Ras蛋白定位于細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)，為GTP/GDP結(jié)合蛋白，通過(guò)GTP與GDP的相互轉(zhuǎn)化來(lái)調(diào)節(jié)信號(hào)通路的傳遞;之后，人們又發(fā)現(xiàn)了Ras的直接效應(yīng)因子Raf-1[10]，這就將Ras和ERK/MAPK信號(hào)通路聯(lián)系起來(lái)。在高等生物中，Raf絲/蘇氨酸激酶家族由三個(gè)成員組成，分別為A-raf、B-raf和C-raf(也稱Raf-1)。
隨著研究的深入，Ras信號(hào)通路構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，被生長(zhǎng)因子激活的酪氨酸激酶受體RTKs以直接或間接的方式結(jié)合GRB2(growth factor receptor-bound protein 2)。GRB2與受體RTK結(jié)合后招募鳥(niǎo)苷酸交換因子SOS蛋白定位在與Ras相鄰的細(xì)胞膜上。這樣，SOS與Ras形成復(fù)合體后，GTP取代GDP與Ras結(jié)合，Ras被激活;而當(dāng)GTP被水解成GDP后，Ras失活。Ras蛋白被激活后，產(chǎn)生一系列級(jí)聯(lián)放大反應(yīng)。首先，它招募細(xì)胞漿內(nèi)的Raf1蛋白至細(xì)胞膜上。之后，Raf激酶磷酸化MAPK激酶(MAPKK，又稱MEK)，再由MEK激活ERK1/2(extracellular signal regulated kinase，又稱MAPK)。ERK被激活后，轉(zhuǎn)至細(xì)胞核內(nèi)并直接激活轉(zhuǎn)錄因子，產(chǎn)生相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)。需要特別指出的是，Raf的激活并不完全依賴于Ras，ERK也能被除Ras之外的其它蛋白激活。這表明信號(hào)通路級(jí)聯(lián)反應(yīng)中的每一個(gè)信號(hào)蛋白都可能被多個(gè)上游蛋白所控制，而它們也可以有多個(gè)下游的靶蛋白，從而形成一個(gè)極其復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控結(jié)構(gòu)。
隨著信號(hào)通路研究的拓展，人們開(kāi)始研究Ras信號(hào)致癌的機(jī)理。在超過(guò)60%的人類惡性黑色素瘤中，都發(fā)現(xiàn)了B-raf的激活突變，這種突變還存在于一些直腸癌以及甲狀腺和肺部的腫瘤中。B-raf突變后，在某些情況下與C-raf形成異源二聚體，隨后持續(xù)地激活下游的ERK信號(hào)，并終激活蛋白激酶mTOR。腫瘤細(xì)胞中也存在不涉及Ras本身的突變而又持續(xù)激活Ras的情況。NF1基因是早被發(fā)現(xiàn)的腫瘤抑制基因之一，它是一個(gè)GAP蛋白(GTPase-activating protein)。NF1基因缺失突變后，由于GTP水解的減少而導(dǎo)致GTP結(jié)合形式的Ras蛋白的積累，從而提高Ras的活性。除此之外，降低miRNA let-7的表達(dá)使靶基因Ras mRNA增加，也能提高Ras的活性。這里所提到的這些蛋白成分都是未來(lái)很好的藥物靶點(diǎn)分子。
3、Ras-PI(3)K信號(hào)通路與癌癥
早在20年前，PI(3)K信號(hào)就被視為一條與病毒癌基因密切相關(guān)的信號(hào)通路。近5年，人們發(fā)現(xiàn)在所有的散發(fā)性腫瘤中這條信號(hào)通路常見(jiàn)。在淋巴瘤、卵巢癌、乳腺癌、胰腺癌、腎癌、肺癌、前列腺癌以及其它癌癥中這條通路都具異常性。PI(3)K信號(hào)通路可以通過(guò)激活RTK和Ras，進(jìn)而活化下游的靶蛋白mTOR。需要指出的是，絲/蘇氨酸蛋白激酶AKT家族的很多成員都是PI(3)K信號(hào)通路在癌癥中的重要靶點(diǎn)，例如在10%～20%的胰腺癌、40%的肝癌和50%的結(jié)腸癌中都可以檢測(cè)到AKT2基因的大量表達(dá)，這是PI(3)K信號(hào)通路在癌細(xì)胞中異常激活的有力證據(jù)。在一些原發(fā)性結(jié)腸癌和卵巢癌中也檢測(cè)到PI(3)K調(diào)控亞基p85?的突變。這條通路中另一個(gè)關(guān)鍵的調(diào)節(jié)因子是PTEN(phosphatase and tensin homolog)，作為重要的腫瘤抑制基因，它的突變將會(huì)導(dǎo)致第二信使PIP3的大量積累，過(guò)度激活下游的mTOR通路而使細(xì)胞發(fā)生癌變。
4、結(jié)語(yǔ)
Ras-Raf和Ras-PI(3)K以及其所激活的mTOR信號(hào)通路涉及了多個(gè)癌基因和抑癌基因的激活和失活，與腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)，日益成為腫瘤研究的熱點(diǎn)。這些基礎(chǔ)研究將為癌癥的治療提供更多的方案。在過(guò)去的幾年中，激酶mTOR的三種抑制劑，分別是雷帕霉素的類似物everolimus、deforolimus和前體temsirolimus已經(jīng)進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。隨著這些研究的深入，我們相信會(huì)有更多的針對(duì)這些信號(hào)通路中的分子藥物被篩選出來(lái)，為終診治癌癥提供良方。
第五種信號(hào)通路： Wnt信號(hào)
Wnt信號(hào)通路廣泛存在于無(wú)脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物中，是一類在物種進(jìn)化過(guò)程中高度保守的信號(hào)通路。Wnt信號(hào)在動(dòng)物胚胎的早期發(fā)育、器官形成、組織再生和其它生理過(guò)程中，具有至關(guān)重要的作用。如果這條信號(hào)通路中的關(guān)鍵蛋白發(fā)生突變，導(dǎo)致信號(hào)異?；罨涂赡苷T導(dǎo)癌癥的發(fā)生。1982年，R. Nusse和H.E. Varmus在小鼠乳腺癌細(xì)胞中克隆得到第一個(gè)Wnt基因，初它被命名為Int1(integration 1)。后來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)小鼠Int基因與果蠅的無(wú)翅基因wg
(wingless)為同源基因，因而將兩者合稱為Wnt。H.E. Varmus 本人也因他在癌癥研究中的杰出貢獻(xiàn)而獲得1989年的諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。
1、nt信號(hào)通路
Wnt是一類分泌型糖蛋白，通過(guò)自分泌或旁分泌發(fā)揮作用。Wnt信號(hào)通路的主要成分包括：分泌蛋白Wnt家族、跨膜受體Frizzled家族、CK1、Deshevelled、GSK3、APC、Axin、β-Catenin、以及轉(zhuǎn)錄因子TCF/LEF家族。
Wnt信號(hào)通路是一個(gè)復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，目前認(rèn)為它包括三個(gè)分支：經(jīng)典Wnt信號(hào)通路，通過(guò)β-Catenin激活基因轉(zhuǎn)錄;Wnt/PCP通路(planner cell polarity pathway)，通過(guò)小G蛋白激活JNK(c-Jun N-terminal kinase)來(lái)調(diào)控細(xì)胞骨架重排;Wnt/Ca2+通路，通過(guò)釋放胞內(nèi)Ca2+來(lái)影響細(xì)胞粘連和相關(guān)基因表達(dá)。 一般提到Wnt信號(hào)通路主要指的是由β-Catenin介導(dǎo)的經(jīng)典Wnt信號(hào)通路。下面我們將簡(jiǎn)單介紹一下經(jīng)典Wnt信號(hào)通路的主要成分：
(1) Frizzled(Fzd或Frz)：分泌型糖蛋白Wnt的細(xì)胞膜上受體，為7次跨膜蛋白，結(jié)構(gòu)類似于G蛋白偶聯(lián)型受體。FZD胞外的N端有一個(gè)富含半胱氨酸的結(jié)構(gòu)域(cysteine rich domain, CRD)，能與Wnt結(jié)合。
(2)Dishevelled(Dsh或Dvl)：Dsh蛋白在細(xì)胞質(zhì)中接受上游信號(hào)，通過(guò)抑制APC、Axin以及GSK3β等蛋白形成的復(fù)合物的功能，穩(wěn)定細(xì)胞質(zhì)中游離狀態(tài)的β-Catenin蛋白。細(xì)胞質(zhì)中積累的β-Catenin蛋白進(jìn)入細(xì)胞核與TCF/LEF家族的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，從而開(kāi)啟了下游靶基因的轉(zhuǎn)錄。
(3)GSK3β：是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶。在沒(méi)有Wnt信號(hào)時(shí)，GSK3β能將磷酸基團(tuán)加到β-Catenin N端的絲氨酸/蘇氨酸殘基上，磷酸化的β-Catenin經(jīng)β-TRCP泛素化共價(jià)修飾后，被蛋白酶體(proteasome)降解。
(4) CK1(casein kinase 1，酪蛋白激酶1)：能將β-Catenin的Ser45位點(diǎn)磷酸化，隨后GSK3β將β-Catenin的Thr41、Ser37、Ser33位點(diǎn)磷酸化。
(5) Axin：是一種支架蛋白，具有多個(gè)與其它蛋白作用的位點(diǎn)，能與APC、GSK3β、CK1等形成β-Catenin降解復(fù)合物。此外它還與Dishevelled、PP2A(protein phosphatase 2A)等wnt信號(hào)的其它組分相互作用。
TCF/ LEF：是一類具有雙向調(diào)節(jié)功能的轉(zhuǎn)錄因子，它與Groucho結(jié)合可以抑制基因轉(zhuǎn)錄，而與β-Catenin結(jié)合則促進(jìn)下游靶基因的轉(zhuǎn)錄。
當(dāng)細(xì)胞沒(méi)有接受Wnt信號(hào)刺激時(shí)，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)大部分的β-Catenin與細(xì)胞膜上Cadherin蛋白結(jié)合使之附著于細(xì)胞骨架蛋白肌動(dòng)蛋白上，參與細(xì)胞的黏附作用。而少部分的β-Catenin被磷酸化后，與GSK3β等形成降解復(fù)合物，終通過(guò)泛素化修飾而降解。Wnt信號(hào)的激活就是指分泌型的配體蛋白Wnt與膜表面受體蛋白FZD結(jié)合后，激活胞內(nèi)蛋白DVL。DVL通過(guò)抑制GSK3β等蛋白形成的β-Catenin降解復(fù)合物的降解活性，穩(wěn)定細(xì)胞質(zhì)中游離狀態(tài)的β-Catenin蛋白。胞漿中穩(wěn)定積累的β-Catenin進(jìn)入細(xì)胞核后結(jié)合LEF/TCF轉(zhuǎn)錄因子家族，啟動(dòng)下游靶基因(如c-myc、Cyclin D1等)的轉(zhuǎn)錄。我們可以把Wnt信號(hào)通路簡(jiǎn)單概括為：Wnt→FZD→DVL→β-Catenin降解復(fù)合體解散→β-Catenin入核→TCF/LEF→下游基因轉(zhuǎn)錄。
2、經(jīng)典Wnt信號(hào)通路與癌癥
雖然研究人員很早就發(fā)現(xiàn)了Wnt信號(hào)通路的許多成員，但是直到十年之后，人們才真正將Wnt信號(hào)通路和癌癥聯(lián)系起來(lái)。1993年，Vogelstein等人報(bào)道腫瘤抑制因子APC(adenomatous polyposis coli，腺瘤性結(jié)腸息肉病蛋白)和β-Catenin之間存在著相互作用。他們發(fā)現(xiàn)大約85%的人結(jié)腸癌中APC基因都發(fā)生了突變，其缺失突變會(huì)導(dǎo)致結(jié)腸癌中的腺瘤性息肉。在Wnt信號(hào)通路中，β-Catenin的穩(wěn)定性與APC蛋白密切相關(guān)。APC蛋白可作為一個(gè)載體將β-Catenin和GSK3β聯(lián)系起來(lái)，促進(jìn)GSK3β磷酸化β-Catenin氨基端保守的Ser/Thr位點(diǎn)，并促使β-Catenin降解。在腫瘤細(xì)胞中，APC基因的突變導(dǎo)致APC蛋白不能與β-Catenin相互作用，同時(shí)也失去了對(duì)β-Catenin表達(dá)水平的調(diào)節(jié)。Β-Catenin在胞漿內(nèi)大量積聚并進(jìn)入細(xì)胞核，與TCF/LEF轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，激活相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，從而導(dǎo)致了細(xì)胞增殖異常和腫瘤發(fā)生。
Β-Catenin本身的突變也可能造成癌癥。Β-Catenin基因的突變可以造成β-Catenin蛋白無(wú)法被磷酸化和泛素化降解，致使β-Catenin在胞漿內(nèi)大量聚集，從而進(jìn)入細(xì)胞核并激活與細(xì)胞分裂和生長(zhǎng)調(diào)控相關(guān)的基因(如c-myc和Cyclin D1等基因)，導(dǎo)致細(xì)胞增殖失控而致癌。初，人們只在大約10%的散發(fā)性大腸癌樣本中發(fā)現(xiàn)了β-Catenin基因的突變。隨后，研究人員檢查了超過(guò)3500份的癌癥樣本，包括結(jié)腸癌、黑色素瘤、肝細(xì)胞瘤、脊髓母細(xì)胞瘤、消化道腫瘤等，發(fā)現(xiàn)在超過(guò)700個(gè)癌癥病例中出現(xiàn)β-Catenin的多種突變。Β-Catenin的N端序列可能是其致癌的關(guān)鍵位點(diǎn)，這些位點(diǎn)的突變使得β-Catenin在胞內(nèi)表達(dá)失控，導(dǎo)致Wnt信號(hào)異常激活，從而誘發(fā)包括結(jié)直腸癌、肝母細(xì)胞瘤、卵巢癌和前列腺癌等在內(nèi)的多種癌癥。
目前看來(lái)，超過(guò)90%的結(jié)腸癌以及很高比例的其它癌癥均與Wnt信號(hào)通路的異常激活密切相關(guān)，而且細(xì)胞實(shí)驗(yàn)也證明如果阻斷Wnt信號(hào)通路可以抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。因此，人們開(kāi)始嘗試把Wnt/β-Catenin信號(hào)通路中的關(guān)鍵蛋白作為藥物靶點(diǎn)，篩選分子藥物治療癌癥。目前，已有多種分子靶向藥物進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。然而癌癥的發(fā)生是一個(gè)多因素、多階段、多基因變異積累的復(fù)雜過(guò)程，多種信號(hào)通路可能同時(shí)參與了癌癥的發(fā)生。隨著未來(lái)研究的深入，我們期待更多Wnt信號(hào)通路新成員的發(fā)現(xiàn)。細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路相互協(xié)同機(jī)制的研究，能夠?yàn)槲覀冊(cè)O(shè)計(jì)更加有效的抗癌藥物提供更多的理論基礎(chǔ)。
第六種信號(hào)通路： BMP信號(hào)
1、BMP信號(hào)通路
BMP(骨形態(tài)發(fā)生蛋白，bone morphogenetic protein)是TGF-β(轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子，transforming growth factor-β)超家族中的重要成員。它通過(guò)調(diào)節(jié)一系列下游基因的活性，控制著諸如中胚層形成、神經(jīng)系統(tǒng)分化、牙齒和骨骼發(fā)育以及癌癥發(fā)生等許多重要的生物學(xué)過(guò)程。BMP信號(hào)的傳遞主要通過(guò)配體BMP與細(xì)胞膜上的絲氨酸/蘇氨酸激酶受體(BMP receptor, BMPR)特異性結(jié)合，形成配體受體二元復(fù)合物。同時(shí)，Ⅱ型受體(BMPR2)能夠活化I型受體(BMPR1)，并進(jìn)一步將信號(hào)傳遞給細(xì)胞內(nèi)的Smad分子。在BMP和TGF-β信號(hào)由細(xì)胞膜傳遞至細(xì)胞核的過(guò)程中，Smad蛋白起到了關(guān)鍵性的作用?；罨腎型受體(BMPR1)進(jìn)一步磷酸化Smad蛋白(Smad1、Smad5和Smad8)，促使Smad分子從細(xì)胞膜受體上脫離下來(lái)，并在胞質(zhì)內(nèi)結(jié)合Smad4分子(common Smad，Co-Smad)后進(jìn)入細(xì)胞核。在細(xì)胞核內(nèi)，Smad多元復(fù)合物在其它DNA結(jié)合蛋白的參與下作用于特異的靶基因，調(diào)控靶基因的轉(zhuǎn)錄。
2、結(jié)腸中的BMP信號(hào)
結(jié)腸(colon)是大腸的主要部分，它的解剖結(jié)構(gòu)由內(nèi)向外依次為粘膜層及粘膜下層、肌層及外膜。粘膜和部分粘膜下層向腸腔內(nèi)的突起為半環(huán)形皺襞的斷面，凹陷處即稱為結(jié)腸隱窩(colonic crypt)。結(jié)腸隱窩處的細(xì)胞類型依次為單層柱狀上皮細(xì)胞、干細(xì)胞、肌成纖維細(xì)胞(myofibroblast)和粘膜肌(muscularis mucosae)。結(jié)腸中的干細(xì)胞位于隱窩底部，不斷分裂增殖后形成的子細(xì)胞邊分化邊向內(nèi)移動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)腸腔表面時(shí)就分化成為成熟的腸上皮細(xì)胞。許多研究證據(jù)顯示，多種BMP信號(hào)通路中的關(guān)鍵蛋白都在結(jié)腸隱窩的細(xì)胞中表達(dá)。例如，位于結(jié)腸粘膜層的柱狀上皮細(xì)胞表達(dá)BMP蛋白和BMP受體。同時(shí)通過(guò)免疫組化方法可以在這些細(xì)胞中檢測(cè)到Smad1、Smad5和Smad8蛋白的磷酸化形式，這表明在分化成熟的柱狀上皮細(xì)胞中，BMP信號(hào)是被激活的。而肌成纖維細(xì)胞和結(jié)腸干細(xì)胞則通過(guò)表達(dá)BMP信號(hào)的拮抗分子Noggin來(lái)抑制這些細(xì)胞內(nèi)的BMP信號(hào)，這些結(jié)果提示BMP信號(hào)可能促進(jìn)成熟的結(jié)腸上皮細(xì)胞走向凋亡。
3、結(jié)腸癌與BMP信號(hào)
結(jié)腸癌是一種高發(fā)病率的惡性腫瘤，在工業(yè)化國(guó)家里，它是僅次于肺癌的第二大殺手。據(jù)美國(guó)國(guó)立癌癥研究院估計(jì)，2008年全美新增結(jié)腸癌約11萬(wàn)例，死亡約5萬(wàn)人。健康成年人體腸道每天大約有1×1010個(gè)細(xì)胞更新，是人體細(xì)胞更新快的器官。這個(gè)更新速度甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了腫瘤組織，這反映腸道具有非常卓越和精細(xì)的細(xì)胞增殖與分化的調(diào)控機(jī)制，但這種無(wú)與倫比的更新速率如同一把“雙刃劍”，一方面可以迅速地更新和修復(fù)腸粘膜細(xì)胞，另一方面卻大大增加了腸道細(xì)胞因增殖失控而癌變的可能性。近些年來(lái)，人們從基因水平、轉(zhuǎn)錄水平、蛋白質(zhì)水平以及細(xì)胞信號(hào)通路等方面對(duì)腫瘤進(jìn)行了大量的研究，腫瘤的發(fā)病機(jī)制逐漸被闡明。從分子遺傳機(jī)制角度看，結(jié)腸癌可能是目前研究為透徹的腫瘤之一。 初發(fā)現(xiàn)BMP分子是因?yàn)檫@類蛋白能誘導(dǎo)異位的軟骨和骨的形成，但目前由于其在大多數(shù)腫瘤，特別是結(jié)腸癌中的異常表達(dá)而成為研究的新熱點(diǎn)。早在十多年前，人們發(fā)現(xiàn)結(jié)腸癌病例中常有Smad4基因的缺失，不過(guò)當(dāng)時(shí)這被認(rèn)為是結(jié)腸癌的發(fā)生與TGF-β信號(hào)相關(guān)，而不是BMP信號(hào)。幼年性息肉綜合癥(juvenile polyposis syndrome, JPS)是一種常染色體顯性遺傳病，多見(jiàn)于兒童和青少年?；颊叩慕Y(jié)腸部位通常有50-200個(gè)息肉，息肉被大量的基質(zhì)包圍，呈現(xiàn)慢性炎癥狀態(tài)，沿著整個(gè)腸管線性分布。JPS 患者很高的結(jié)腸癌患病風(fēng)險(xiǎn)，其家族成員中得結(jié)腸癌的可能性約為9%-50%，患胃癌和胰腺癌也有報(bào)道。目前超過(guò)50%的JPS病例中發(fā)現(xiàn)Smad4和BMPR1A基因發(fā)生缺失和錯(cuò)義突變，導(dǎo)致BMP信號(hào)傳遞受阻。這就說(shuō)明BMP信號(hào)通路在腸道上皮細(xì)胞的增殖平衡中起著關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用，而B(niǎo)MP信號(hào)過(guò)低或失活是JPS病發(fā)的緣由。目前，通過(guò)檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)Smad蛋白的磷酸化水平，發(fā)現(xiàn)約70%的結(jié)腸癌病例中BMP信號(hào)是失活和降低的，這就為腫瘤特別是結(jié)腸癌的臨床診斷提供了重要的指標(biāo)。
4、結(jié)語(yǔ)
盡管BMP信號(hào)通路在動(dòng)物胚胎發(fā)育、組織分化和細(xì)胞增殖更新中發(fā)揮關(guān)鍵作用，但有關(guān)BMP信號(hào)在結(jié)腸癌的成癌機(jī)制中扮演的角色還有待闡明。Schwarte等人利用裸鼠作為動(dòng)物模型，在結(jié)腸癌和胰腺癌細(xì)胞中過(guò)量表達(dá)Smad4能夠有效降低血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的表達(dá)，進(jìn)而減少腫瘤組織周圍血管的生成，起到抑制腫瘤生長(zhǎng)的效果。因此，通過(guò)Smad4和BMP信號(hào)通路中的其它分子來(lái)調(diào)控腫瘤血管生成可以作為抑制腫瘤的一種新方法。深入研究腸道上皮系統(tǒng)的分子生理機(jī)制可能為腸道疾病治療提供一個(gè)新的思路。
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