细胞反叛 精彩片段:
第11章 大厦将倾:颠覆正常生长控制
过去10年中,人们设法拼凑出了完整的细胞信号系统图。系统的轮廓是解开细胞生长失控、导致人类癌症的钥匙。它还使我们把失控生长和某些特定基因的活动联系了起来。原癌基因和癌基因勾画了系统的蓝图,指引着元器件——一信号转导蛋白质的行动。遗传蓝图完好无损时,整个信号系统运作流畅,细胞作出的生长和休眠的决定也准确无误。但是,如果当突变损及该蓝图时,系统的某些部件会发生故障,扰乱整个决策程序。癌症就是一种由于细胞中枢信息处理错误引起的疾病。
我们已经探讨过信号处理系统被扰乱的一个后果:癌细胞的生长就此摆脱对外源性生长刺激因子的常规依赖。肿瘤蛋白耍了一个小小的花招就获得了自由。它们通过模拟正常细胞遭遇生长因子后释放的信号,激活信号处理系统。实际上,肿瘤蛋白愚弄了细胞,使细胞产生遭遇生长因子分子的错觉。
肿瘤蛋白实施这一计谋有几种不同方法。有一类肿瘤蛋白诱使癌细胞向紧邻的外部环境释放生长因子。这一举措看似无目的之举,但是这些因子实际上很可能返身刺激刚刚释放出它们的那个细胞,促使该细胞生长。通过鼓励细胞自我制造生长因子,癌基因和它们的蛋白质产物使细胞摆脱了对外源性生长因子的依赖。事实上,这些癌基因通过使细胞持续自我刺激生长,改造了细胞。许多种人体肿瘤能向周围环境释放出大量的PDGF和EGF,就是鲜明的证据。
规定生长因子受体的基因在癌症的起源中也有着不容忽视的作用。受体功能不正常,会误导细胞,使细胞误以为自己身处生因子的海洋之中,而实际上没有一个生长因子。这时细胞也会不停生长。
受体功能受损的情况至少有两种。编码生长因子受体的原癌基因会发生突变,改变受体分子的形状和结构。变形后的受体分子即使没有碰上任何生长因子,它也会向细胞释放出一股稳定的生长刺激信号流。例如,有些乳腺癌细胞能制造出一个截短了的EGF受体,该受体没有遇到EGF时照样能不停地煽风点火。
有些人体癌细胞的受体分子异常地多。当细胞表面的受体分子异常密集时,它们会聚集起来,自发释放信号。这种方法对于促使细胞繁殖异常有效。例如,在乳腺癌细胞上EGF受体和另一种叫做erbBZ/neu的亲缘受体表达水平异常高时,这些细胞就会肆意生长,以至药石罔效,群医束手。神经纤维瘤病(脑瘤)和胃癌的EGF受体也有过多表达,它们同样会诱发细胞癌性生长。
细胞生长摆脱对外源生长因子的常规依赖还有一条路,那就是ras蛋白的功能障碍。如上所述,正常的ras蛋白静坐于细胞质中等待生长因子受体的信号。收到受体的一股信号后,ras迅速进入应激状态,向细胞深处传送刺激信号。过后不久,它便平静下来,回复静止状态。这样的平复确保下游信号系统收到的只是有限的生长刺激信号。
ras癌基因制造的蛋白质行事和正常ras蛋白有微妙差异。和ras蛋白一样,ras癌蛋白也会被一个生长因子受体激活并作出回应,向信号级联上的下游靶蛋白传送信号。但不同之处在于,癌基因造就的蛋白质没有自我平复的能力。它在一个不定的时段内始终处于活性状态,一波又一波不停地向细胞发送生长刺激信号,以至信号泛滥成灾。
正常的mpc基因制造的蛋白质位于细胞核中,诱使其他生长促进基因发挥作用。如果没有外来的生长因子,细胞几乎无法制造myC蛋白。但是在遭遇生长因子后,1个小时之内,细胞就能全力造出大量myC蛋白,使细胞能够读取很多对其生长至关重要的信息
mpC癌基因和正常的原癌基因行事有天渊之别。myC癌基因总处在高度活跃状态,即便没有生长因子出现,它也能驱使细胞不断生长。
在很多人体肿瘤中都发现了周yc基因的癌基因形式。有些癌症通过增加mpC基因的副本数实现恒久、密集的表达。某些种类的肿瘤细胞中包含的周)C基因数不是提出的两个,而是几十个。大量则yC基因副本的存在,似乎将myC从通常的管制中解放了出来,使它能高度、持久地表达。其他一些癌症类型中,mpC基因同另一种基因融合,后者对mpC的表达施加了非自然的控制。上述两种情况下,myC的活动都不再如常依赖生长因子的刺激。结果,高密度的mpC蛋白产物驱使细胞不停生长。
mpC基因的一个近亲周一myC,在一种儿童癌症中扮演了重要角色。儿童成神经细胞瘤——一种周边神经系统肿瘤——的早期。相对良性病例中,N-msc基因在细胞中的数目如常不变,只有2份副本。然而,随着肿瘤的发展,-mpC基因的副本数将增加到10份、20份,甚至每个细胞中的副本数达到100份。这些基因的增量副本似乎和肿瘤的持续扩张直接相关。成神经细胞瘤细胞中的增量N-myC基因数甚至成了治疗无效的显著指标。联络中断:丧失肿瘤抑制蛋白质
癌基因蛋白激活的信号系统,正是通常由细胞回应外部生长因子而激活的那一套。然而,肿瘤蛋白持续激活信号系统,并且无须任何外部的生长刺激信号就能令细胞不停增殖。
但是,癌基因的作用还只是事情的一半。肿瘤抑制基因在肿瘤的形成中也同样重要。如前所述,作为细胞繁殖的刹车,在肿瘤发育的多步进程中,肿瘤抑制基因和它的编码蛋白质丧失殆尽。这种反向调控机制和癌基因的功能截然相反。