细胞信号转导与肿瘤的研究

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1、细胞信号转导与肿瘤的研究摘要：细胞信号转导的存在及其过程是近年细胞生物学、分子生物学和医学领域的研究热点之一。细胞信号转导异常与肿瘤等多种疾病的发生、发展和预后直接相关。综述细胞信号转导和与肿瘤发生相关的几条主要信号通路，阐明它们的作用机制对于探索肿瘤发病机制并最终攻克肿瘤具有重要的意义。关键词：细胞信号转导；肿瘤；信号通路生物细胞每时每刻都在接受来自细胞内外的各种各样的信号,细胞信号转导(cellsignaltransduction,CST)是生命活动的一种最基本最主要的方式。相同的信号作用于不同的细胞可以引发完全不同的生

2、理反应；不同的信号作用于一种细胞可引发相同的生理反应。随着癌基因和抑癌基因的发现，细胞信号转导通路的阐明，极大地丰富了人们对细胞癌变机制的认识。通过对癌基因产物(癌蛋白,oncoprotein)功能的分析，发现许多癌蛋白位于正常细胞信号转导通路的不同部位，对促进细胞分裂增殖起着重要的作用。在肿瘤发生发展的过程中，由于正常的基因调控紊乱，可导致细胞信号传递网络的异常。与正常细胞相比，往往一些通路处于异常活跃状态，而有一些通路却传递受阻。了解CST的机制及与肿瘤相关的信号通路对于加深认识生命过程和揭示生命的本质具有重要意义。1　

3、细胞信号转导的概念细胞信号转导系统由能接受信号的特定受体(receptor)、受体后的信号转导通路以及其作用的终端所组成。细胞信号通过受体或类似于受体的物质激活细胞内的信号转导通路，触发离子通道的开放、蛋白质(protein)可逆磷酸化反应以及基因(gene)表达改变等变化，进而导致一系列生物效应。不同的信号转导通路间具有相互的联系和作用，形成极其复杂的网络，主要包括物理信号、化学信号和生物信号[1]。2　细胞内信号分子2.1　G蛋白　G蛋白(Gprotein)是由一种分子量10万的可溶性膜蛋白，G蛋白分为典型G蛋白和小分子

4、量G蛋白。典型G蛋白是由γ、β、r三个亚单位共同构成异源性聚体，其中Gα是G蛋白的主要功能亚单位。Gα主要包括两个结构域：三磷酸乌苷(guanosinetriphosphate,GTP)酶结构域和螺旋结构域。GTP酶结构域包括核苷酸结合口袋、受体、效应物以及Gβγ亚单位的结合位点。G蛋白在静息状态下处于GV-GDP/Gβγ的无活性三聚体状态。当刺激信号被GPCRs识别后，核苷酸结合口袋发生构象转变，GTP与GDP交换，G、蛋白激活，Gα-GTP与Gαβγ分离，调节下游分子的生物活性。Gα亚单位含有的GTP酶水解GTP，Gα-

5、GDP与Gβγ又重新结合成无活性的三聚体。小分子量G蛋白的分子量在2万左右，分子量亚基约为20～26kDa。小分子量G蛋白由单条肽链(亚基)构成，可根据序列同源性以及生物学特性，将小分子量G蛋白分成不同的亚家族(subfamily)。小分子量G蛋白能与GDP或GTP结合，并具有GTP酶活性，但GTP酶活性比三聚体的G蛋白低。小分子量G蛋白参与了细胞的生长、分化、增殖、黏附、变形运动、细胞骨架调整、蛋白转运、膜泡运输，以及细胞的胞吞和胞吐等一系列重要的细胞生命活运过程。2.2　联结蛋白　联结蛋白(connexin,CX)在介导

6、细胞内蛋白质与蛋白质的相互作用中起着非常重要的作用，CX本身不具有催化活性，含有一些特殊的结构，如蛋白结合结构域(proteinbindingdomains,PBD)。因此，具有使细胞内不同功能的蛋白相互结合，甚至形成多个蛋白组成的复合体的作用。2.3　第二信使　第二信使是指细胞外刺激信号，如生长因子等与受体结合后，在细胞内产生的具有生物活性的一些小分子化学物质，主要包括cAMP、环鸟苷酸(cyclicguaninemonophosphate,cGMP)、二酰基甘油(diacylglycetol,DAG)、肌醇三磷酸(ino

7、sifoltriphosphate,IP3)和Ca2+等。除了激活胞浆激酶外，几个重要的第二信使，如cAMP、DAG、Ca2+等还可以通过结合一些小G蛋白交换因子，激活IP，抑制Ras蛋白的活性，使得信号通过重要的Ras蛋白进一步传递下去。3.与肿瘤发生相关的几条主要信号通路3.1Hedgehog信号通路：Hedgehog信通路是近年来备受关注的一个调控胚胎发育的信号转导途径，而且与人类肿瘤的发生与发展紧密相关。Hedgehog信号通路的异常激活可以导致多种肿瘤的形成，如基底细胞癌、胰腺癌、前列腺癌、胃肠道恶性肿瘤等[2]。

8、Hedgehog信号通路主要由3部分组成：Hh信号肽(Shh、Ihh、Dhh)、跨膜受体(Ptch、Smo)和下游转录因子(Gli)。在正常状态下，Hh蛋白由其经过自我裂解产生的N末端裂解物(Hh-N)与胆固醇或脂酰基结合，附着于细胞模表面。Hh信号通路的激活是通过配体Hh与跨膜蛋白Ptc