抑癌基因P21CIP1／WAF1研究进展.doc

抑癌基因P21CIP1WAF1研究进展j一曲c困医学综述1999年第5卷第7期)王lff手悖棚扭抑癌基因P21CIP1/WAFI研究进展山东医科大学附属院(济南2500L2)张维冷延华综述荆梦杰审挂一一近年来,细咆周期调控对肿瘤发展的影响越来越受瓠人们的关注.细胞胤期调控有关的分子有:细胞厨刺蛋白(c,vcin),细咆周期蛋白依赖性激酶(cyclindependentkinase,CDK).磷酸化酶和细胞周期蛋白依赖徽酶抑制蛋白(eyeindependentkinaseinhibitor.CDI),其中.cyclin的周期性积累与分解对细胞周期进程起着决定性作用.而CDI通过在细胞周期适当的时间点E负调节CDK的活性.从而在细胞周期的进程中起着关键性作用.CDI可划分为二大粪:一粪为CIP/KIP,包括p21,p27及p57三种细胞周期抑制蛋白.可抑制eyclinedk复合物:另一类为Ink4.包括p15,p16,p18,P19.叮抑制CDK4/CDK6.有关研究表明,p21Cip1/War1参与细胞的多种功能活动,在细胞生长调控中发挥极重要的作用本文就p21Cip1.Wall的研究现状做简述.1p21的发现及一般性扶Xong等在一个二倍体人成纤维细胞系W138中与eyeltnD1.CDK2,4或5一起通过免疫沉淀分离出来p21蛋白质.并发现p21与c.vclinD1/cyclin1)3,edk2/cdk4.,cdk5,增殖细胞核抗原(proliferatingcellnuclearantigen,PCNA)结合成为四价复告体.1993年,Harper等通过一次杂交筛选体系研究发现周期蛋白依帻性激酶相互作用蛋白1(CDKinteracting,protenl,Cip1基因cDNA.E1一Deiry等用差碱杂交法研究野生型p53诱导蛋白时,分离出野生型p53激活片段Wafl(WildtypeP53actJvatedfragment)1.同时,Noda等在细瞻老化过程中发现了抑制蛋白Sdi(senescentcellderivedinhihitor1)一.经比较发现Cipl,Waf1和Sdil均产生p11蛋白.故称为p21基因:p21基阔定位于几第6号染色体短臂的2带1iX(印21.2),DNA长度为85kb,有3/r外显产,分昌_J为68bp,4S0bp和160obp.转译起始信号位于第2号较长外显子晦.其eDNA长约2.1kb在p21基田上饼分制约2.4kb和8kb处.各有一个p53蛋白特殊结台值.p21基因编码一富含精氪酸并有164十氨基酸组成的蛋白.藏置自在第13-41号氮基酸之间有一半胱茸酸富含区C(xjC(x)C(x)C构成锌指结构.p2I蛋白N端结合并抑制cyelincdk.而c端则结告并抑制PCNA,中旧cdk2结合2p21的生物学特点7弓2f2.1p21的摹本生物学作用一般认为.细胞期的正常演进依赖于周期蛋白和抑制蛋自的蛹节而完成=具体为二者对CDK的正负平衡调节作用.而p21妁摹表功能则为:在G1期如DNA受损.p21可通过抑制C1)K的活性而阻碍细胞进入s期如DNA损伤在S期.p21可通过使pcNA失活而停止DNA合成.从而让细胞修复.p21结合并抑制许多型eyclincdk复台体.包括colin】)cdk4,cyclinAcdk2,eyelinEcdk2.其中对edk4的抑制较强Xiong等在人的二倍体成纤维细胞研究中,发现p21与多种cyclincdk复合物结合在起.并推测p21通过抑制cyclincdk活性,阻止增殖细胞G1向s期过蘸.此外,转录因子E2F可促进细咆进s期.而去磷酸化的Rb蚩门(retinblastomaprotein)能与E2F形成复合物并抑制其转录活性.p21则叮通过抑制cyclincdk对Rb蛋白的磷酸化.使Rb蛋门去磷酸化.脯而抑制细胞周期G1向S的过渡.近来,有的学者研究发现,p21还可在G2/M期阻止细胞周期.导致细胞隹长抑制,其作用机制尚未清楚.研究发现.p21可在无cyclincdk的情况F通王二与PCNA结台而抑制后者活性,嫩活DNA多聚酶8.从而抑制DNA复制=Waga等通过SV40真棱细盹DNA体外复制研竞发现,在去除cydin和cdk情况.p21可直接抑制依赖PCNA的DNA复制PCNA是DNA聚合酶8的功能亚基,在DNA复制与修复中发撵重要作用p2l通过抑制PCNA而直接阻止DNA复制,伯p21却不能抑制PCNA在DNA修复中的作用吲此.j细胞DNA损伤后,细胞被阻L匕在G1期并停止fA复制,而DNA修复却能继续进行.22p21调控依赖p53途径:E1-Deity等研窀发现,青有野生型p53基因的神经胶质瘤细胞株中可观察到p2lmRNA的表进.而在含有突变型p53基因的丰F黄细胞株中,用同样的方法却未发现p21mRNA曲丧达当使用射线或化学药物致细胞I)NA损伤时.亦观察副了这一现象.由此证明了p21基困的表达爱野生型p53基因的调控.进一步研究证实.p21基困启动具有p53结台位点,野生型p53嫩活p21基因转录.两突变型p53则不能.推测机制如下:细胞DNA受损伤后,p21基因在p53诱导下表述水平升高,抑制cdk1Pars,nsSL.etalJSurg.1;97.84l60213irdl.HansenHJOralPatho1.I988.17:53Yasmi:NuH-ta1.NipponRin1)c.1095,53(7):1784Stede:STevensonWG.nal1t3icChem.1983.2jl1c29I7371】5JbigerSM.etaJGene,】g94.141:293】6SchultaRM.etalCancerRes.1988.48f】9-.jI(1JClerckYA.ta1.CRs.1992.52(3-.7IJ】18PomonA.etaJC帅rRes,1991.51(8】2】3819DeclerckYA.eta1.CR1992.52(3j702iiA1binlA.eta1.JNatICancerln.】9gI.83r,.77?96?的活性尤矮是cyclinD与cdk4复合物活性,抑制细胞从G1期进凡S期.使细胞停止于G1期,从而有更多的时间修复DNA模板.如果DNA损伤严重无法修复.将导致细胞凋亡(apoptosis);非依赖p53途径:Michiei等在小鼠胚胎成纤维细胞研究中发现.p21的表达也有不依赖p53的方式.Noda等研究发现.p2l在衰老的成纤维细胞中的表达量是增殖细胞中的lO2O倍.推测p21在维持寰老细胞表型中发挥重要作用j=Skapek等在研究肌细胞分化过程中,发现肌源性转录因子I)(myogenicD.MyDd)可擞活p21的表达,此过程亦不依赖p53调控.Liu等研究还发现,维生索D诱导髓性白血瘸终束丹化时伴有p21的表达,且该表达为p53非依赖性l6.进一步研究发现,表皮生长田子(EGF】,血小板源生长因子(PGF),NO干扰素(IFN,a2pha).糖度质激素等亦可诱导p21的表达.p21在此逾径中的调控机制尚不清楚.可能依赖于p2l的独立通道而发挥作用.3p21与肿瘤的关系31p21与肿瘤发生ElDeity等将p21转录人结肠癌细胞,脑肿瘤细胞和肺腺癌细胞系中,研究发现p21对它们的生长具有显着的抑制作用.而将突变的p21转人时则没有上述的作用,由此得出:p21可抑制肿瘤细胞的生长=说明p21在正常情况下充当肿瘤抑制基固.近年来.有关p21与呻瘤发生.发展关系的研究进展较快许多学者研究报道,p21与肿增细胞的分化.增生,转移有关,井具有预后价值,Marchetti等报道.p2lmRNA和蛋白于分化程度高的非小细胞肺癌细胞中的表达水平较高.阳性率分别为6j和63,提示:p21为癌细胞分化的诱导舟质.并推测p21的表达与肿瘤分化相关Fukui等将p21转A兔动弥血管平滑肌细胞(SMCs)中.发现p21一SMCs的转移恬性明显低于与血小扳生长因子BB反应的细胞载体.认为p2I抑制SMC的转移和增生keguchi等在152倒胃癌p2篮自的表达中研究世现.免疫组化显示p21阳性率为38.而且p21与肿瘤分化类型,浸润深度,淋巴结和肝脏转移相关,从而得出,p21阳性表达者具有较好的预后.p21具有预后价值.虽然p21在调节某些细胞凋亡中具有重要的作用.但p2i本身能否致细咆凋亡现仍有争论.在多数情况下p21并不诱导瘤细胞凋亡.但在某些因子或药物作用下.以及在p53等促凋亡固索存在下,抑制p21的表达有可能诱导瘤细胞的大量凋亡.肿瘤组织中p21基固的突窭较少见Facher等在96例肿瘤标本中研究发现,有l8倒(188)p21第3l密码子处有基因多态性(cA和cT转换).Balbin等在倒乳腺浸润性导管癌中,发现1例第94密码子灶育cT转换,导致精氯酸被色舞酸所代替并发理此突变破坏了p21的功能,为第94密码子处的精氨酸在p21抑制CDK的过程中发挥重要作用=Lu等研究医学综述1999年第5卷第7期亦发现.p2l囊变均位于CDK结合区此外.rsump.uma等利用PCR技术在28捌脑肿瘤活性标本中研究发理.2例在第2外显子处有p21基因突变.i例里形细胞瘤第33密码子处有缺失突变,另i捌神精管旺细胞瘤第3密码于处有等位突变.p21基因突变可能引起p21蛋白的减少和缺戋,使细胞周期紊乱,诱发肿瘤的形成f然而,缺戋p21的结肠癌细胞系在紫外线照射后并不现生长抑制p21缺失小鼠的胚胎成纤维细胞.在紫外绒照射反应中细胞周期阻带仅部分受到损害.因此.p21与肿瘤的关系有待进一步研究.32p21与肿瘤治疗Waldmaa等在研究人乳腺癌细胞系MCF一7中p21表达时.发现p21具有细胞保护效应.并可服滞细胞于G/S期,p2l缺失可导致S/M脱偶联.他还通过改变p21调控点(checkpoint).来调整治疗的敏感性,认为控制点状况影响抗癌治疗的敏感性此结论对鉴定,试验新的抗癌复合物具有重要意义.zi等应用人乳腺癌细胞MDAMB468研究发现.抗癌剂水蓟素(sitymaria)抑新细脆生长和增生是由于p21盎白表达导致G1期阻止的结果.认为水飞蓟素抗乳腺癌的作用可能是通过诱导p21来完成的这是个很重要的发现Mohammad等将胰腺癌细胞转入小鼠.此建立异种移植具有免疫缺陷的模型.此模型可用来发明新的抗癌药物.Joshi等应用腺病毒载体(tADp21)于体外研究了胰腺癌细胞系生长抑制的情况.发现转染railp21的肿瘤细胞呈现明显的生长抑制.此发现对于研究新的抗人胰腺癌药物将产生重要作用.艟着p21作用机制及其在肿瘤发生发展中作用的阐明.不仅会更加清楚肿瘤发生的调控机制.而且最终有可能为我们指出一条肿瘤治疗的新途径.参考文献1XiongYetat.Celt.1992,71:5052HarperJW.et.(1【,19g3.75:8053E1DeityWSetatCel1.1993,758174NodaA,etaLExpCeURes.1994.211:905DulicV,1.MolCeilBio1.1998,18(1):5469blichiellP.eta1.CancerRes.1994.54;33917SkakSX.etat.Scice.1995.267:10238I.iuY,etat.CanceRes,1996.59l3I9Marchetti.etatOocogene.1996,1Z:131910FukmRtet.Atherolerosist1997,132(1).53l1IkeguchiM,aJ.DeeDilate日ndScience,1998,43(5):96412FacherEA,ete1.Cancer1997,79(12);949913BatbnM,etaI.JBiolChem,1996271(96):1578214LuY,cte1.