凋亡相关蛋白和肿瘤分子靶向治疗的研究进展Word文档格式.docx

1、 放疗、化疗等传统的肿瘤治疗方法不仅杀死肿瘤细胞，而且对人体正常的细胞也有很大的杀伤力，明显地降低了人体的免疫力，造成感染、骨髓造血抑制等一系列严重并发症和药物毒副作用。 随着分子生物学的不断发展，人们对肿瘤发生、发展机制的研究也越来越深入。 近年来人们提出了肿瘤的分子靶向治疗，在肿瘤治疗中具有广泛的前景，相对于放疗、化疗等传统的肿瘤治疗手段，分子靶向治疗具有特异性强、疗效高、用药量低、毒副作用小、人体耐受性好等优点。 肿瘤分子靶向治疗的关键是诱导肿瘤细胞凋亡。 细胞凋亡的信号转导通路包括内源性通路、外源性通路和内质网应激通路这三大通路，共同的终末通路是caspase 激活启动细胞凋亡进程。

2、内源性通路又称为线粒体途径，外源性通路又称死亡受体途径，包括： Fas/Fasl 途径、TNF 途径和 TRAIL 途径。 细胞凋亡要受到生物体自身的严格控制，目前重要的凋亡调控蛋白包括 Bcl-2 家族蛋白、P-53蛋白和 IAP 家族蛋白。 在细胞凋亡信号传导通路上的凋亡相关蛋白如果发生甲基化、磷酸化、突变等异常，导致了凋亡相关蛋白的失活，从而抑制了细胞的凋亡。 细胞凋亡以及凋亡蛋白的调控与肿瘤的发生密切相关，因而成为肿瘤分子靶向治疗的靶点。 本文主要就近几年来国内外发现的一些特异性蛋白质如何引起细胞异常增殖，导致肿瘤的发生做一介绍。 1FAP-1 蛋白与 Fas/Fasl 途径 Fas

3、系统是介导细胞凋亡的信号转导系统，主要由 Fas 配体（Fasl）及其相应的受体（Fas-R）构成。 Fas 又称 CD95 或凋亡蛋白-1（Apo-1），是一种细胞膜型糖蛋白，分子量为 43KDa,属于肿瘤坏死因子受体家族（TNFR），胞膜外区有3 个富含半胱氨酸的结构域（CRD），胞浆部分含有 70 个左右 DD（death domain）区。 Fasl（Fas 配体）为细胞膜型糖蛋白，分子量为 40KDa。 Fas 先与其配体Fasl 结合，然后通过 DD 区与 FADD（Fas 相关死亡蛋白结构域）结合，形成死亡诱导信号复合物（death inducing signaling comp

4、lex, DISC），再通过 FADD的 DED（death effector domain）区，将 procaspase-8 募集在 DISC 上，通过激活的 caspase-8 直接活化 caspase-3,从而导致细胞的凋亡。 Caspase（cysteine-containing aspartate-specific proteases）是指一群含有半胱氨酸的蛋白酶，目前发现有 14 种 caspase 家族成员，根据在细胞凋亡中的作用，caspase 分为两大类，一类是启动 caspase，包括 caspase-2,-8, -9,-10 等，对细胞凋亡的刺激信号作出反应，启动细胞的凋

5、亡过程。 另一类是效应 caspase,包括 caspase-3,-6,-7 等，是在细胞凋亡过程中的具体执行者,完成对特定蛋白质底物的水解。 其中 caspase-3 是最重要的成员，引起细胞凋亡的最下游成分，是细胞凋亡的效应分子。 Caspase 引起细胞凋亡的途径通常为死亡受体接受死亡信号，引起上游 procaspase-8 的激活，导致 procaspase-9 激活， 最终导致 caspase-3 的激活，caspase-3 对特定蛋白质底物进行水解，破坏细胞核纤层，直接导致细胞结构的破坏，使细胞凋亡。 FAP-1（Fas 相关磷酸酯酶）是已发现的一种蛋白质酪氨酸磷酸酯酶，其功能与

6、Fas 系统之间有着密切的联系。 据研究发现 FAP-1 可以与 Fas 分子在胞质尾部的 15 个氨基酸残基结合，即与 Fas C 端负性调节区相结合，而抑制 Fas 的活性，使 Fas 不能与 Fasl 结合，阻断凋亡信号的传递。 在正常组织中 FAP-1 不表达或低表达，而在肿瘤中 FAP-1 蛋白表达增高，消除了 Fas 介导的凋亡，所以 FAP-1是 Fas 介导凋亡途径中的一个负性调节蛋白，可成为肿瘤分子靶向治疗的靶点。 2TRAIL 蛋白 肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TRAIL）又称凋亡蛋白 2 配体（Apo-2 Ligand），为型跨膜蛋白，属于肿瘤坏死因子超家族成员，TRA

7、IL C 端（胞外区）有一与 Fasl 和 INF-同源三聚体亚单位结构，与受体结合而发挥生物学效应。 TRAIL 受体主要包括 DR4 和 DR5 这两种死亡受体，DR4 和 DR5 均含有胞内死亡结构域和依赖 caspase 途径凋亡信号的识别结构域。 死亡受体 DR4 或 DR5 通过其胞外区与 TRAIL 结合后，富含半胱氨酸的胞外区能结合 Fas 相关死亡蛋白结构域（FADD），FADD 含有与胱冬酶原（procaspase）分子相似的死亡效应蛋白结构域（DED），再与 procaspase-8 串联结合，形成TRAIL-DR4/DR5-FADD-procaspase -8的大分子复

8、合体，即死亡诱导信号复合体（DISC），可使 caspase-8 激活,再通过启动非线粒体依赖性和线粒体依赖性这两种细胞凋亡途径，导致细胞的凋亡。 非线粒体依赖性途径： caspase-8 活化后能够引起半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（caspase 蛋白酶）的级联反应，并进一步链式水解激活其下游的同源酶，直至最终激活 caspase-3 从而导致细胞的凋亡。 线粒体依赖性途径： 激活的 caspase-8切割胞质中 Bcl-2 家族成员 BID 产生 tBID，tBID 转位到线粒体，导致线粒体跨膜电位崩解，使线粒体膜通透性增加，释放出细胞色素 C（Cytc），Cytc 与 Apaf-1（凋亡酶激活

9、因子-1）结合后，再与 procaspase-9 结合，形成凋亡复合体，活化 caspase-9 激活下游 caspase-3，从而诱导肿瘤细胞的凋亡。 这两条通路汇合于 caspase-3，再由 caspase-3 催化诸多与凋亡形成有关的靶分子降解，最终导致细胞凋亡。 TRAIL 能选择性与细胞表面死亡受体结合，诱导肿瘤细胞的凋亡而对正常细胞无明显的毒性反应。 体外实验发现携带 TRAIL 基因的腺病毒转染的肿瘤细胞不但可以诱导其自身肿瘤细胞的凋亡，还可以通过旁路效应诱导未转染的肿瘤细胞的凋亡，因而认为使用 TRAIL 促进剂可提高 TRAIL 的表达水平，有效阻止肿瘤发生、发展进程，为肿

10、瘤的分子靶向治疗提供新的靶点。 3Survivin 蛋白与 IAP 家族蛋白 IAP（inhibitor of apoptosis protein）为一组具有抑制凋亡作用的蛋白质因子，所有的 IAP 都含有对抗凋亡作用非常重要的 70 氨基酸的 BIR 重复序列（Baculovirus IAP Repeat）。 在 C 末端还拥有一个高度保守的 RING 序列，因而它们具有泛素（Ubiquitin）E3 的活性。 IAP 抗凋亡的机制： 通过 BIR 序列与caspase 蛋白质作用，可以直接抑制 caspase-3，caspase-7 和 caspase-9 的作用；通过 RING 序列，I

11、AP 可以催化 caspase-3 和 caspase-7 泛素化，导致这些caspase 被 procaspase 降解，从而抑制细胞的凋亡。 Survivin 蛋白是新发现的一种凋亡抑制蛋白，为细胞凋亡抑制蛋白 IAP 家族的一个新成员。 Survivin BIR 功能区通过与有丝分裂的微管结合，能够特异性作用于凋亡过程中的 caspase，主要抑制 caspase-3，caspase-7 的活性，从而 阻断细胞的凋亡过程。 另外，Survivin 也可通过 P21 间接抑制 caspase，其机制是 Survivin 与细胞周期调控因子 CDK4 形成 Survivin/ CDK4 复合

12、体，使得 P21从 CDK4 的复合体中释放出来，P21 进一步与线粒体 caspase-3 结合，抑制其活性，从而阻止细胞凋亡。 Survivin 在前列腺癌、胃癌、子宫内膜癌、膀胱癌等肿瘤中表达增强，如果有效地抑制或失活 Survivin，可成为肿瘤分子靶向治疗的靶点。 4Livin 蛋白 Livin 是新近发现的一个凋亡蛋白抑制因子。 它包含有一个高度保守杆状病毒 IAP 氨基酸重复序列（BIR）和一个锌指状结构域，其中 BIR 是 Livin 与 caspase互相作用并抑制其活性的必要成分。 Livin 抑制细胞凋亡作用主要通过其 BIR 区与凋亡的核心物质 caspase 结合，直

13、接作用于 caspase-3 和 caspase-7，从而抑制其活性，阻止细胞的凋亡，也可直接抑制 procaspase-9 的活化过程或直接抑制活化的 caspase-9 的功能从而发挥抗凋亡作用。 Livin 在多数正常组织中不表达，而在前列腺癌、结肠癌等肿瘤组织中特异性高表达，有效地抑制或失活 Livin,可成为诱导肿瘤凋亡分子靶向治疗的新靶点。 5ABT-263 和 Bcl-2 家族蛋白 Bcl-2 家族蛋白是另一组抑制细胞凋亡的蛋白质，参与细胞凋亡的调控。 Bcl-2 家族蛋白成员 Bcl-2、Bcl-xl、Mcl-1 及其所编码的蛋白能抑制细胞凋亡并能在生长因子缺乏时延长细胞存活时

14、间，甚至使细胞永生化，因而与肿瘤的发生发展密切相关。 抗凋亡蛋白分子 Bcl-2 和 Bcl-xl 的过度表达在对凋亡刺激反应中阻止细胞色素 C（Cytc）的释放，使 Cytc 不能与 procaspase-9 结合形成凋亡复合体，无法激活下游 caspase-3 从而抑制肿瘤细胞的凋亡，因此 Bcl-2家族蛋白在调控凋亡的线粒体内源性途径中起了关键性的作用。 ABT-263 蛋白是新近发现的一个潜在的口服的和可利用的 Bcl-2 家族蛋白抑制因子。 ABT-263 对 Bcl-2、Bcl-xl、和 Bcl-w 具有很高的亲和力，能破坏 Bcl-2/ Bcl-xl 与死亡蛋白的相互作用，导致凋

15、亡的启动。 在人类肿瘤细胞中，ABT-263导致 Bax 易位、细胞色素 C（Cytc）的释放，从而促进肿瘤细胞的凋亡。 据报道ABT-263 在小细胞肺癌和急性原始淋巴细胞白血病的异种移植模型中能导致全部肿瘤的退化，在 B 细胞淋巴瘤和多发性骨髓瘤的异种移植模型中能大大增强常规化疗的疗效。 因此可以为肿瘤的分子靶向治疗提供新的靶点。 6热休克蛋白 60 与线粒体凋亡途径 线粒体是多种应激因素诱导细胞凋亡的主要通路之一，线粒体凋亡通路的启动始于线粒体释放促凋亡因子进入胞浆，这些因子包括细胞色素 C、凋亡诱导因子、核酸内切酶 G 等，其中细胞色素 C 是一个主要因子。 线粒体凋亡通路主要受Bcl-2 家族蛋白的调控。 热休克蛋白（heat shock protein, HSP）是可被热休克诱导表达的一类结构高度保守的蛋白，是维持细胞生命活动所必需的蛋白质