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编号:10225119
抑癌基因p53与喉鳞癌
http://www.100md.com 《华西医学》 2000年第3期
     作者:张晓晴 林代诚 梁传余

    单位:张晓晴(华西医科大学附属第四院耳鼻咽喉科 成都 610044);林代诚(华西医科大学附属第一医院耳鼻咽喉科 成都 610041);梁传余(华西医科大学附属第一医院耳鼻咽喉科 成都 610041)

    关键词:

    华西医学000389

    [中图分类号]R739.65;R361+.3 [文献标识码]D

    [文章编号]1002-0179(2000)03-0385-02

    p53基因是已知肿瘤抑癌基因和癌基因中变异频率最高的基因。近年的研究表明p53基因突变在喉鳞癌的发生发展过程中可能起着重要作用。有关喉癌中p53基因突变率各家的报道相差较大,约在28%~80%不等。目前关于应用银染PCR-SSCP技术及DNA直接测序方法研究喉鳞癌新鲜组织中p53基因的文献报道较少,参考现有文献,本文将p53基因的研究新进展及其与喉癌的关系做一综述。
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    1 p53基因的发现及结构

    p53基因最初是1979年Crawford等在研究猿病毒40(Simiar virus 40 SV40)转化细胞对发现的该转化细胞提取物中与兔抗T血清发生免疫共沉淀的53kd的蛋白质,称之为p53蛋白,将编码该蛋白的基因命名为p53基因〔1〕。之后Eliyahu报道p53基因是癌基因之一,它能促进ras基因对鼠成纤维细胞的转化〔2〕,1985年Wolf等发现白血病细胞HL-60中p53基因缺失。1988年Friend发现病毒感染的红白血病细胞中p53基因失活。接着Crawford等〔3〕发现p53蛋白在肿瘤细胞中有高水平的表达,此阶段,p53基因被认为原癌基因,直至1989年Finlay等〔4〕证明了野生型p53基因的丢失,突变可导致p53蛋白的功能异常,才确认野生型p53基因为抑癌基因。因此,p53基因在不断的研究中经历了三个认识阶段。即肿瘤抗原、癌基因、抑癌基因。
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    野生型p53基因定位于人染色体短臂17p13.1区,全长16~20kb,由11个外显子和10个内含子组成,编码393个氨基酸组成的核内磷酸蛋白。其转录产物为2.5kb mRNA,有抑制或阻止细胞转化、繁殖的功效,从而避免肿瘤的发生。哺乳类与两栖类、鱼和鸟类p53基因序列存在5个结构相似的高度保守区:Ⅰ区为13~19,Ⅱ区为117~142,Ⅲ区为171~181,Ⅳ区为234~258,Ⅴ区为270~286位密码子区域。其中p53基因活性的关键部位5~8外显子均分布于Ⅱ-Ⅴ区内〔5〕,175、248、249、273和282位密码子是5个“突变”热点,在不同组织类型的不同肿瘤中其突变率和分布都不同。研究表明,人类肿瘤p53突变主要发生在高度保守区,另有10%的突变位于此区之外〔6〕

    2 p53基因与蛋白的功能

    按氨基酸的性质及功能将p53蛋白分成三部分:N端的酸性区,主要起转录活化作用,中间段的核心疏水区,可抵抗蛋白水解酶的作用,此区可结合特定序列的DNA;C端的碱性区,具有形成四聚体的能力。上述的外显子5~8均位于中段核心区,p53的点突变多集中在这一DNA的结合区,从而引起p53蛋白空间结构的变化,进而影响DNA的正常结合,导致p53生物活性丧失。p53基因分为两型:一型是使细胞周期停止在G1期,抑制细胞繁殖的野生型;一型是具有突变能力的突变型。野生型p53与细胞分裂周期密切相关〔7〕,它是细胞生长的“监护器”,其生物学功能类似“分子警察”(Molecular Policeman)。现已证实野生型p53类似于转录因子,既能激活也可抑制其它基因的表达。野生型p53的一种交感反应成分已被识别出来〔8〕,这种成分与异种的启动子结合可诱导它们对野生型p53的反应活性。
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    3 p53基因失活的原因及作用机理

    野生型p53基因失活原因为:①基因突变:如基因丢失、点突变、缺失、插入、重排等。其中以点突变为主。有错义突变、无义突变和终止密码突变等形式〔9〕。②显性抑制效应、突变型p53蛋白与野生型p53蛋白结合,形成寡聚蛋白复合物,后者可竞争性地结合野生型p53蛋白的正常底物,而起到抑制作用。因此,在p53基因杂合子细胞中产生类似纯合子突变的效应。③p53还能与肿瘤病毒蛋白,如HpV16型E6蛋白,40大T抗原、而使p53基因功能丧失。所谓p53结合蛋白指与p53蛋白结合的蛋白,包括细胞蛋白如HSP70、MDM2、RPA和病毒癌蛋白HAP16/18E6、AD5EIB两大类。④核内定位信号(LNS)的异常:p53蛋白在核内累积取决于特异性的NLS,如NLS缺陷,p53蛋白不能有效地从胞质移入核内,致其功能降低或丧失〔10〕

    17p等位基因丢失伴野生型p53基因突变是最常见的致癌模式。结构突变通常是碱基置换,移码突变或基因缺失等,点突变尽管只发生于一、二个碱基,但因基发生于主要功能区,而使相应蛋白质产物的氨基酸组成发生变异,从而引起蛋白质功能的变化。除p53基因结构发生各种点突变外,基因转录或翻译水平的变异也是突变的一种方式。
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    p53基因的突变可产生三种功能不同的突变型p53蛋白:①获得性突变:突变的p53具有肿瘤性;②丧失性突变:突变的p53失去肿瘤抑制功能;③静止性突变:突变后的p53仍保留wp53的肿瘤抑制功能,p53基因突变后产生何种功能的Mp53,取决于p53基因突变的碱基位置和类型。编码中心区域的任何错义突变均可导致p53抑制功能丧失,而外周区域的某些肽链残基亦可造成p53功能的改变。p53功能及表达的一个重要途径是磷酸化调节。

    当野生型p53基因发生突变转变为突变型p53基因时,其纯合子或半合子丧失细胞生长的抑制功能而使细胞癌变。另有学者发现突变型p53基因还可使肿瘤细胞对放疗、化疗产生抗性而导致转移。目前,对p53基因的研究主要集中在人体实体癌上。野生型p53可诱导凋亡,而突变型p53则可抑制凋亡,虽然不象bcl-2那样作用明显。由此可见,虽然p53目前是分子生物学的研究热点,但其本身的肿瘤抑制作用及Mp53的致肿瘤作用机制异常复杂,有待于进一步的研究。

, 百拇医药     4 p53基因与喉鳞癌的关系

    p53基因是目前所知人类肿瘤中突变率最高的肿瘤抑制基因,突变率在某些肿瘤中高达90%以上。在头颈部肿瘤组织及细胞系中约34%~93%,且与癌肿早期复发有关〔11,12〕。近年来,随着PCR技术和结合DNA直接测序方法的应用,喉癌p53基因已显示其存在着高频率的基因突变。Kiuru〔13〕等研究包括17个来自喉鳞癌在内的40个头颈部鳞癌的细胞系,p53基因突变率为79%。国内李一伟使用PCR-SSCP放射性自显影的方法观察喉鳞癌石蜡包埋组织中p53基因外显子5-8突变率为32%〔14〕,且认为p53基因突变与喉癌恶性度密切相关。Munk等报道原位癌的p53蛋白阳性率为32.4%。Maestro等〔15〕发现60%喉癌存在着p53基因异常。Anwar等〔16〕对43例喉癌的研究显示65%蛋白过度表达,且发现p53基因与ras基因有关。Zhang等〔17〕分析40例喉癌新鲜组织,认为p53突变率为37.5%。Servomaa〔18〕研究头颈部肿瘤,结果p53基因突变率为80%,经测序得知一个或两个野生型等位基因缺失占75%,以上数据均表明p53基因突变在喉癌中普遍存在,人喉鳞癌组织中p53基因的频发异常提示p53基因功能的失活,并在其发生过程中起着重要作用,对其进行更深入的研究有着非常深远的意义。Suzuki研究41例喉鳞癌p53蛋白表达率为62%,其中p53基因点突变在严重吸烟者中发生较高。表明吸烟可能是导致喉鳞癌发生的高危因素之一,此结果与肺癌研究的结果相似。Scholnick〔19〕等对37例喉鳞癌的研究得出,p53基因突变为56%,Rb基因突变率为59%,染色体3pl13~14区为64%,并且表明抑癌基因p53、Rb基因在喉癌发生机制中有重要作用。Fracchiolla〔20〕等用PCR-SCP方法得出p53基因突变为28%(5/18);刘风安等〔21〕也用同样方法测到喉癌p53基因突变率为69.7%(23/33)。Chang〔22〕等认为喉癌p53基因突变率为43%(3/7)。研究表明,检测人类肿瘤中p53基因的突变发生频率高低有着重要的临床意义。尽管p53基因点突变究竟发生在喉鳞癌病变哪一阶段尚不十分清楚,但如此高的突变率表明p53基因点突变在喉鳞癌的发生发展过程中起着非常重要的作用。在喉癌中,高水平p53基因突变率提示病人预后差,恶性转化倾向高,因此在临床上无论对已错过手术时机的晚期患者还是手术后的早、中、晚期病人,凡是存在p53基因突变,均可行预后评估及可能的基因和介入性治疗。在对p53基因突变与喉鳞癌临床分期、病理分化程度、淋巴结转移及预后的关系上国内外研究结果差异很大。p53基因突变与肿瘤良性生长向恶性转化密切相关。Dolcetti等对30例喉鳞癌患者的研究认为p53基因突变是喉癌发生发展的早期事件,与其临床分期和病理分化程度关系不大,并且发现原发癌和癌旁正常组织均有p53蛋白表达,其中67%的喉癌早期复发病例p53表达率阳性,术后5年存活者为84%,提示:喉癌可能通过细胞间作用诱发癌旁组织恶性转化而生长。Ito等的研究表明良性肿瘤和高分化的恶性肿瘤常无或很少检出p53基因突变,而低分化的恶性肿瘤突变率高。提示p53基因突变可作为肿瘤恶性度增高处肿瘤转移。这与最近研究者们报道的有关对喉鳞癌进行放射或手术疗效的观察结论一致。关于喉鳞癌中p53基因突变与其临床分期、病理分化程度、肿瘤部位淋巴结转移及预后测定的相关性,国内外研究结果差异很大甚至相反,目前存在着争议,且有关喉鳞癌与p53基因突变关系的研究文献相对较少,因此目前结论尚不成熟,有待于大样本的进一步研究证实。
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    5 喉鳞癌与p53基因的突变热点

    人类肿瘤中p53基因变异很常见,主要为突变和杂合性丢失(loss of heterozygosity LOH)突变包括点突变缺失,重排、插入以及形成融合蛋白等其中以点突变最为常见,至今已经发现的p53基因点突变的类型超过了2000种,p53基因点突变具有如下特点:在进化保守区内,突变多为一个核苷酸替换另一个核苷酸的错义突变,在N端和C端则多为无义突变或终止密码突变〔24〕。p53基因有特定的突变高频区域和突变热点,密码子第129~146,171~179,234~260,270~287,多集中于其中五个含CPG双核苷酸的密码子上,即密码子175,245,248,273和282。Caamani等认为头颈部鳞癌的p53突变热点多在151,155,174,194,220,248和273密码子上。Zhang等〔17〕研究40例喉鳞癌冰冻组织,认为喉鳞癌中46%(6/13)的基因突变属G→T的颠换,54%(7/13)为G→A、G→T的转换(在238~248密码子区域内),并且认为p53突变与吸烟有关。Kiuru〔13〕报道应用PCR-SSCP和直接测序法,就33例头颈部鳞癌40个细胞系(23个细胞系来自口腔癌,另17个来自喉癌)p53基因突变频率和突变谱进行研究,发现突变率为79%(26/33),23例基因丢失率为70%(23/26)。其中4个病人各发生2次p53基因突变,总突变数为30次,其中40%为转换,33%为颠换,27%为丢失、插入和其他变异。30个突变中有5个是位于第4外显子上。有学者认为:喉癌的突变50%是G∶C→T∶A的颠换,p53突变与吸烟和饮酒有关。许多学者认为吸烟、饮酒是头颈部肿瘤重要的致癌因子,重度吸烟及酗酒患者的p53蛋白表达较非吸烟者及酗酒者更高。Munirajan等〔25〕认为p53基因突变谱的产生可能是由一些烷基因子引起的鸟嘌呤和胸腺嘧啶残基烷基化的结果,它与烟草中亚硝胺的存在有关。但也有作者认为p53突变与吸烟饮酒无关〔19,26〕
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    6 结语

    近年来已经从蛋白质晶体学的角度搞清了p53蛋白同DNA的结合位点〔27〕,从而清晰地阐明了p53基因功能的分子机理。随着p53基因研究的深入,已经越来越有理由相信p53基因是癌变机理中一个极其重要的分子。喉鳞癌中p53基因的频发突变现象表明了p53基因与喉鳞癌的发生发展有着密切的关系,然而要证实这个推断仍需大量的研究工作。虽然有关肿瘤抑制基因的许多问题尚未搞清,但可以设想,肿瘤抑制基因p53的发现及对它的研究,将为喉癌的基因治疗开辟一个广阔天地。p53基因治疗将会成为肿瘤辅助治疗一个十分重要的方面之一〔28〕。突变型p53基因阻断疗法即将反义RNA作为调控特定基因表达的手段,现已被广泛采用。怎样将野生型p53基因准确地转染到喉鳞癌的细胞内,即野生型p53基因的替代疗法抑制突变型p53基因扩增及其蛋白表达,以达到基因治疗的目的。这将是广大学者的研究方向和目前要解决的问题。

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    (收稿日期:2000-01-19), 百拇医药