关于Bcl—2凋亡蛋白家族的研究进展

1、关于Bcl2凋亡蛋白家族的研究进展刘丁峰章圣朋刘晓平【摘要】正常细胞变成癌细胞的过程中经历了一系列的遗传和表观遗传变化，其中B细胞淋巴瘤/白血病-2Bcelllymphoma/leukemia-2，Bcl-2在众多的肿瘤细胞中都有高表达，高表达的Bcl-2能形成凋亡抵抗而使癌细胞对化疗产生耐药性，从而使化疗药失去效用。由此可见，针对这些变化的治疗手段可能对肿瘤以及耐药肿瘤有治疗效果。在过去的30年里，无数研究者通过对Bcl-2调控的凋亡通路的研究，促进了一系列拮抗Bcl-2蛋白的小分子化合物的开展。本文就对Bcl-2蛋白的发现、研究、家族情况以及在肿瘤发生开展和治疗中的作用做综述。【关键词】B

2、cl-2；凋亡抵抗；耐药性【Abstract】Asetofgeneticandepigeneticalterationsarethemarkoftumorformation，andBcl-2Bcelllymphoma/leukemia-2，theBcl-2hashighexpressioninnumeroustumorcells，highexpressionofBcl-2canformapoptosisresistanceandmakethecancercellsdevelopresistancetochemotherapy.Itfollowsthattherapiesdesignedtoco

3、unterthesealterationsmightbeeffectiveasanti-cancerstrategies.Inthepast30years，numbersofresearchershaspromotedthedevelopmentofsmall-moleculecompoundstoagainsttheBcl-2protein.ThisarticlefocusesonthediscoveryandstudyofBCL-2，thewiderBCL-2proteinfamilyand，specifically，itsrolesincancerdevelopmentandtherap

4、y.【Keywords】Bcl-2；Apoptosisresistance；Drugresistance虽然细胞凋亡相关研究持续了很多年，但是直到20世纪80年代，它还是一个深奥的课题。今天，细胞凋亡的研究已经成为一个大的研究领域。Bcl-2这个蛋白，它在动物进化中高度保守，伴随着细胞凋亡的始终。而染色体易位导致的Bcl-2激活又与人类恶性疾病密切相关，这些因素激起了人们对它的兴趣。也因此Bcl-2被认为是抑制细胞凋亡的标志物。1Bcl-2家族的发现与分类Bcl-2的发现，最先做出奉献的是Fukuhara和Rowley针对人卵泡淋巴瘤t14；18染色体易位的研究【1】，他们的研究促进了后来的染

5、色体断点的克隆。Tsuji-moto等在1985年研究克隆滤泡性非何杰金B细胞淋巴瘤最常见的转位t14；18过程中发现Bcl-2B细胞淋巴瘤/白血病-2基因2-3。从发现Bcl-2到现在，数百个研究组揭示了Bcl-2家族的16个成员，现将它们分为了3大类。1促细胞存活的蛋白，包括Bcl-2、Bcl-xL、Mcl-1myeloidcellleukaemiasequence1，髓细胞白血病序列1、Bcl-w也被称为BCL2L2、BCL-B也被称为BCL2L10和A1也被称为BFL1。2拥有多个BH结构域的促细胞凋亡蛋白，如BAX、BAK和BOK等。3只有BH3结构域的促细胞凋亡蛋白，BIM、PUM

6、A等。2Bcl-2蛋白在细胞生命活动中的作用实验证明原癌基因v-abl和v-fms的表达能使IL-3依赖的小鼠骨髓细胞FDC-P1在无生长因子的环境中生长，而且能在小鼠体内形成肿瘤4-5。Bcl-2表达体系转入到此细胞中，在无生长因子情况下培养，虽然细胞不增殖，但是对照组是无法存活的，当这株细胞重新放入有IL-3的培养基中，细胞又可以增殖【6】。这结果揭示了，Bcl-2不能影响细胞增殖，但是能促使细胞在无生长因子的环境下存活。Korsmeyer发现Bcl-2转基因的小鼠会积累过剩的B淋巴细胞，这些细胞能在培养中免于死亡。众多研究组的进一步研究证实不同细胞系以及原代细胞在应激情况下过度表达的Bc

7、l-2能够形成凋亡抵抗【7】。总体来说，这些发现说明Bcl-2蛋白不同于当时发现的其他原癌蛋白，因为它不会促进细胞生长和增殖，它的作用是让细胞耐受细胞程序性死亡，从而使细胞存活下来。这些异常的细胞存活下来会向癌细胞转变。因此，Bcl-2做为第一个细胞死亡环节的开关，被研究者们克隆出来，作为一类抑制细胞死亡的原癌模型被研究。3Bcl-2家族中的促细胞凋亡蛋白及其作用机制Korsmeyer发现BAX和Bcl-2的免疫共沉淀反应，他还发现这两个蛋白有共同的BH结构域。令人惊讶的是，BAX过渡表达促进细胞凋亡，而不是抑制8。这也让人们知道了Bcl-2家族不仅有促细胞存活的蛋白还有促细胞凋亡蛋白，他们调

8、控细胞凋亡是通过直接的相互作用。另一个促细胞凋亡成员BAK于1995年被克隆。BOK在1997年被克隆。Korsmeyer团队发现BID在caspase8的剪切下，形成活性蛋白tBID，它结合Bcl-2，拮抗其作用，結合BAX，激活其作用产生。这为凋亡蛋白BAX靠只有一个BH3结构域蛋白激活提供依据9。没有外界刺激通常会伴随小鼠BID缺失，随后的生化研究和基因研究表示，它们的肝细胞却能应对FAS引起的凋亡10。这结果确认了I型/II型模式，死亡受体FAS能以两种途径诱导细胞凋亡，一种包含了BID，一种不包括BID。I型模式中的淋巴细胞中，过量表达的Bcl-2不能阻止凋亡的进行，因为caspas

9、e8的活化是足够的。相反的，在II型模式中，如肝细胞，胰腺B细胞，FAS诱导的细胞凋亡要依赖caspase引导的tBID的形成，tBID形成之后激活BAX、BAK，拮抗Bcl-2，从而形成凋亡。wang和同事们在细胞体外培养时，发现凋亡过程中，BAX由胞质转移到线粒体形成孔道帮助细胞色素c释放11。Bcl-2能抑制细胞色素c的释放12。尽管细胞色素c的释放对APAF1介导的caspase9激活以及一系列下游caspase的激活至关重要，但是，值得一说的是，就算缺乏APAF1和caspase9，BAX和BAK对于细胞凋亡的作用也足够了。因此，在哺乳动物中，BAX和BAK的激活是细胞凋亡的标志，c

10、aspase的激增对细胞裂解很重要13-14。4Bcl-2小分子抑制剂的发现类似Bcl-2结构的蛋白在促癌细胞存活的作用显而易见，当药物拮抗这些蛋白时，可能对癌症会有治疗作用。早期此类药物的研究集中在反义寡核苷酸的开发。后续的研究发现，这些反义核苷酸的作用是诱导了干扰素得到的，而不是抑制了Bcl-2的表达15。通过筛选，棉子酚等被报道能抑制BAX、BAK双敲除细胞中的Bcl-2的表达16-17。ABT-737结合并抑制Bcl-2、Bcl-XL、BCLW，结构类似于BH3。体内体外实验证明，ABT-737能单独杀灭多种癌细胞，当配合化疗药物，杀灭的癌细胞范围更广。应用BAX、BAK双敲除小鼠细胞

11、所做的研究确认了ABT-737和临床使用的替代者ABT-263杀灭癌细胞是BAX、BAK依赖的18-21。在临床试验中，ABT-263在慢性淋巴细胞白血病患者身上单独使用能减轻肿瘤的危害。在临床前研究中，ABT-263配合其他传统的治疗方法对其他多种肿瘤有效，包括某些肺癌。然而，由于Bcl-XL对血小板的存活很关键，而BAX、BAK能引导血小板减少症，这限制了ABT-263在病人身上的用量，这成为限制这类化合物作用的因素22-23。由于以上原因，ABT-199应运而生，它不作用于Bcl-XL，从而不造成血小板减少症。这种复合物在癌症I期的治疗中展现了非常好的疗效，又单独应用于三期治疗，特别是那

12、些复发的或者顽固的淋巴恶性肿瘤24-25。ABT-199随后被研究者联合其它抗肿瘤治疗方案，如抗CD20单克隆抗体，结果如ABT-263一样能减轻癌症患者的负担。临床研究揭示，类似BH3结构的复合物作用Bcl-2蛋白能杀死血液相关肿瘤细胞26。由于MCL1在很多类型肿瘤中高度表达，并且被证实对肿瘤的存活有促进作用。因此针对MCL1的高亲和性的复合物被人们热切希望合成出来，作为研究工具和药物来使用。但是这类MCL1拮抗剂要谨慎使用，因为MCL1蛋白对很多正常细胞的生存极其关键，这包括心肌细胞和神经元细胞27。类似BH3结构的复合物与标准化疗方案配合，尤其是与那些引起DNA损伤的治疗方案配合，往往

13、会有副作用，因为联合的药物不仅能伤害肿瘤细胞，还能杀害普通细胞。与只作用于癌细胞的药物联合，如CD20单克隆抗体，或者是原癌激酶拮抗剂伊马替尼、吉非替尼、艾洛替尼等，这些都是选择杀伤癌症细胞的有前途的策略。5结语Bcl-2的拮抗剂以及类似BH3结构的药物给人们带来治疗癌症的希望。然而，挑战依然存在。臨床试验结果看起来令人兴奋，迄今为止，无类似BH3结构的药物已经在临床上使用。一旦获得批准，确定最优的使用，最优的配合方案将等待人们探寻。【参考文献】【1】Fukuhara，S.&Rowley，J.D.Chromosome14translocationsinnon-Burkittlympho

14、mas.Int.J.Cancer22，14-211978.【2】TsujimotoY，CossmanJ，JaffeE，etal.Involvementofthebcl-2geneinhumanfollicularlymphomaJ.Science，1985，2284706：1440-1443.【3】TsujimotoY，JaffeE，CossmanJ，etal.Clusteringofbreakpointsonchro-mosome11inhumanB-cellneoplasmswiththet11；14chromosometranslocationJ.Nature，1985，3156017：

15、340-343.【4】Cook，W.D.，Metcalf，D.，Nicola，N.A.，Burgess，A.W.&Walker，F.Malignanttransformationofagrowthfactor-dependentmyeloidcelllinebyAbelsonviruswithoutevidenceofanautocrinemechanism.Cell41，677-6831985.【5】Wheeler，E.F.，Askew，D.，May，S.，Ihle，J.N.&Sherr，C.J.Thev-fmsoncogeneinducesfactor-independen

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17、micedemonstrateextendedBcellsurvivalandfollicularlymphoproliferation.Cell57，79-881989.8Oltvai，Z.N.，Milliman，C.L.&Korsmeyer，S.J.Bcl-2Heterodimerizesinvivowithaconservedhomolog，Bax，thatacceleratesprogrammedcelldeath.Cell74，609-6191993.9Wang，K.，Yin，X.-M.，Chao，D.T.，Milliman，C.L.&Korsmeyer，S.J.BI

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19、6，147-1571996.12Kluck，R.M.，Bossy-Wetzel，E.，Green，D.R.&Newmeyer，D.D.Thereleaseofcytochromecfrommitochondria-aprimarysiteforBcl-2regulationofapoptosis.Science275，1132-11361997.13Marsden，V.etal.ApoptosisinitiatedbyBcl-2-regulatedcaspaseactivationindependentlyofthecytochromec/Apaf-1/caspase-9apoptos

20、ome.Nature419，634-6372021.14Ekert，P.G.etal.Apaf-1andcaspase-9accelerateapoptosis，butdonotdeterminewhetherfactor-deprivedordrug-treatedcellsdie.J.CellBiol.165，835-8422021.15Lai，J.C.etal.G3139oblimersenmayinhibitprostatecancercellgrowthinapartiallybis-CpG-dependentnon-antisensemanner.Mol.CancerTher.2，

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22、ticABT-737targetsselectiveBcl-2proteinsandefficientlyinducesapoptosisviaBak/BaxifMcl-1isneutralized.CancerCell10，389-3992021.19Oltersdorf，T.etal.AninhibitorofBcl-2familyproteinsinducesregressionofsolidtumours.Nature435，677-6812021.20Tse，C.etal.ABT-263：apotentandorallybioavailableBcl-2familyinhibitor

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