乌贼墨对H22癌细胞内Ca2+浓度、核膜Ca2+/Mg2+-ATP酶活性及c-jun表达的影响
作者:王成斌 孙克任 谢克勤 苏小游
单位:王成斌(中国预防医学科学院环境卫生监测所,北京 100021);孙克任(山东医科大学山东省毒理学重点实验室);谢克勤(山东医科大学山东省毒理学重点实验室);苏小游(山东医科大学山东省毒理学重点实验室)
关键词:Ca2+;Ca2+/Mg2+-ATP酶;c-jun;乌贼墨
卫生研究000213 摘 要:利用荧光探针和免疫组织化学方法,研究了乌贼墨对H22癌细胞内Ca2+浓度、核膜Ca2+/Mg2+-ATP酶活性及c-jun表达的影响。结果发现,乌贼墨使H22癌细胞内Ca2+浓度分别降低了69%和79%,核膜Ca2+/Mg2+-ATP酶活性分别降低了21%和37%,c-jun表达明显减少。结果提示乌贼墨可能通过降低细胞内Ca2+浓度,继而影响到核膜上Ca2+依赖性Ca2+/Mg2+-ATP酶活性,减少了Ca2+向细胞核内的转运,使Ca2+对c-jun表达的促进作用减弱,抑制了细胞的分裂增殖。这可能是乌贼墨抑制肿瘤生长的机制之一。
, http://www.100md.com
分类号:R73.361 文献标识码:A
文章编号:1000-8020(2000)02-0096-03
Effect of sepia on intracellular Ca2+ concentration,nuclear
Ca2+/Mg2+-ATPase activities and c-jun expression
in H22 cancer cells
Wang Chengbin Sun Keren Xie Keqin Su Xiaoyou
(Institute of Environmental Health Monitoring,Chinese Academy of Preventive Medicine,Beijing 100021,China)
, 百拇医药
Abstract:The effect of sepia on the intracellular Ca2+ concentration,nuclear Ca2+/Mg2+-ATPase activities and the expression of c-jun were studied in H22 cancer cells by using fluorescent probe and immunohistochemical method.The results showed that intracellular Ca2+ concentration decreased 69% and 79%,nuclear Ca2+/Mg2+-ATPase activities diminished 21% and 37%,c-jun expression decreased obviously.The results suggested that sepia probably diminished the intracellular Ca2+ concentration,affected Ca2+-dependent nuclear Ca2+/Mg2+-ATPase activities,thus reduced the amount of Ca2+ transporting into nuclei,so lessened the promoting effect of Ca2+ on c-jun expression,and therefore inhibited cellular differentiation and proliferation.This might be one of the possible anti-cancer mechanisms of sepia.
, 百拇医药
Key words:Ca2+, Ca2+/Mg2+-ATPase, c-jun, sepia
70年代以来,人们发现乌贼墨能抑制肿瘤生长[1],对乌贼墨抗癌功能的研究逐步深入。现已经发现乌贼墨可提高免疫功能,诱生细胞毒性因子和肿瘤坏死因子,杀伤癌细胞[2,3]。乌贼墨还能降低凝血时间,增强纤溶酶活性,有促凝血作用等[4]。为了进一步研究乌贼墨抗癌的机理,我们利用Fura-2/AM荧光探针标记、免疫组织化学及生化方法,测定H22癌细胞内Ca2+浓度、核膜Ca2+/Mg2+-ATP酶活性及c-jun表达的变化,以探讨乌贼墨抗癌的可能机制。
1 材料与方法
1.1 材料
, 百拇医药
昆明种小鼠,体重18~22g,由山东医科大学实验动物中心提供,H22癌细胞由山东省医学科学院药物所提供,Fura-2/AM荧光探针购于Sigma公司,c-jun抗体由美国Oncogene Science公司提供。
1.2 H22癌细胞内Ca2+浓度的测定[5]
小鼠腹腔接种浓度为2.5×107/ml的H22癌细胞悬液0.2ml。8天后,抽取腹水,用冰冷Hank's氏液洗2次,Eagle液(含10%小牛血清)制备成浓度为2×106/ml的细胞悬液,取3ml细胞悬液加入Fura-2/AM荧光探针,37℃恒温振荡45min,细胞悬液中依次加入乌贼墨0、2.5和5.0mg,37℃水浴预温3min,日立850型荧光分光光度计,激发波长350nm,发射波长450nm,测定荧光强度,根据公式计算细胞内游离钙离子浓度:
, 百拇医药
[Ca2+]i=Kd(F-Fmin)/(Fmax-F)。
1.3 H22癌细胞核膜Ca2+/Mg2+-ATP酶活性的测定
30只小鼠随机分为3组,每组10只,雌雄各半,右腋皮下接种浓度为2.5×107/ml的H22癌细胞悬液0.2ml。24h后,Ⅰ组(对照组)灌服生理盐水10μl/g BW,Ⅱ组灌服乌贼墨1.25mg/g BW,Ⅲ组灌服乌贼墨2.5mg/g BW,连续10天。10天后,杀死动物,取瘤组织,用冷0.25mol/L蔗糖溶液洗2次,玻璃匀浆器制成匀浆,按苏拔贤等的方法制备并收集细胞核,以上步骤均于4℃下进行[6]。参照徐友涵等的方法测定酶的活性[7]。蛋白定量用Bradford法[8]。
, 百拇医药
1.4 H22癌细胞内c-jun的表达
动物及药物同1.3。杀死动物后,取瘤组织,福尔马林固定,石蜡包埋,制成3~4μm切片,采用ABC(华美公司)法显示c-JUN蛋白免疫阳性细胞。
2 结果
2.1 H22癌细胞内Ca2+浓度的变化
附表显示,H22癌细胞内Ca2+浓度随乌贼墨剂量的增加而明显下降,分别比对照组下降了69%和79%(t=3.12,P<0.01)。
2.2 H22癌细胞核膜Ca2+/Mg2+-ATP酶活性的变化
, 百拇医药
经不同剂量的乌贼墨治疗后,Ⅱ、Ⅲ组H22癌细胞核膜Ca2+/Mg2+-ATP酶活性分别比对照组下降了21%和37%(t=3.25,P<0.01)。
附表 乌贼墨对H22癌细胞内Ca2+浓度及核膜Ca2+/Mg2+-ATP酶活性的影响(n=10,
±s) 组别
乌贼墨剂量
(mg/g BW)
Ca2+浓度
(nmol/L)
, 百拇医药
Ca2+/Mg2+-ATP酶活性
(nmol*mg-1*min-1)
Ⅰ组
0
367.32±31.83
163.55±1.52
Ⅱ组
2.5
112.57±11.06(1)
128.86±1.60(1)
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Ⅲ组
5.0
78.65± 5.88(1)
102.50±1.96(1)
注:(1)与对照组比较P<0.01
2.3 H22癌细胞内c-jun表达的变化
Ⅰ组未经乌贼墨治疗,着色强度较强,细胞核呈棕红色,有弥漫性细颗粒分布,细胞浆中也有分布(图1)。经乌贼墨治疗后,Ⅱ组阳性细胞数目下降,出现阴性细胞及肿瘤细胞坏死碎片(图2);Ⅲ组出现较多阴性细胞及大量肿瘤细胞坏死碎片(图3)。
, 百拇医药
肿瘤细胞着色较强,未出现阴性细胞
图1 对照组H22癌细胞内c-jun表达(×400)
肿瘤细胞(A)着色与图1相比明显减弱,出现阴性细胞(B)
图2 Ⅱ组H22癌细胞内c-jun表达(×400)
出现肿瘤细胞坏死碎片(A)及大量阴性细胞(B)
图3 Ⅲ组H22癌细胞内c-jun的表达 (×400)
3 讨论
, 百拇医药
c-jun属于一种早期反应基因。其特点是静止细胞受到有丝分裂原刺激,能瞬时性地增强表达。除有丝分裂原外也可受其他诱导剂诱导[9]。c-jun表达后生成39kD的一种蛋白质c-JUN,可与c-fos基因表达的62kd的磷酸化蛋白c-FOS通过亮氨酸拉链结构域平行地相互作用形成二聚体[10],与DNA结合,作为转录活化因子AP-1(activator protein-1),然后与TPA反应元件结合,调节基因转录、细胞分裂、分化及增殖[11~14]。
c-jun是核内基因,其表达受许多信号系统的调节,特别是受细胞内Ca2+浓度变化的影响[14]。细胞核内Ca2+浓度受细胞浆内Ca2+浓度和核膜上Ca2+依赖性Ca2+/Mg2+-ATP酶的影响[15~17]。在癌细胞中,细胞内Ca2+浓度升高,引起核膜上的活性升高,使转运到细胞核内的Ca2+增加,细胞核内Ca2+浓度升高。核内的Ca2+与钙调素(CaM)结合,激活后共同作用,升高Ca2+/CaM-依赖性蛋白激酶,特别是Ca2+/CaM-依赖性蛋白激酶Ⅳ的活性,使cAMP反应元件结合蛋白(CREB)的133位Ser残基发生磷酸化,并活化CREB结合蛋白[18]。二者结合,形成活化的转录因子,从而促进了c-jun的转录[14]。c-jun转录表达增加后,又可促进其它基因的转录,并加快细胞的分化增殖。
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我们通过测定H22癌细胞内Ca2+浓度及核膜Ca2+/Mg2+-ATP酶活性,发现乌贼墨可显著降低H22癌细胞内Ca2+浓度和细胞核Ca2+/Mg2+-ATP酶活性,明显减少c-jun的表达,提示乌贼墨可能通过降低H22癌细胞内Ca2+浓度,引起细胞核Ca2+依赖性Ca2+/Mg2+-ATP酶活性降低,导致向细胞核内转运的Ca2+减少,使Ca2+对c-jun表达的促进作用减弱,从而抑制了细胞的分裂增殖。这可能是乌贼墨抑制肿瘤生长的机制之一。
基金项目:山东省卫生厅科学基金资助课题(No.90C0830)
作者简介:王成斌,男,医学硕士,实习研究员
, http://www.100md.com
参考文献:
[1]常敏毅.乌贼墨囊中含有高效抗癌物质.中国海洋药物,1991,4:17—20
[2]吕昌龙,洪明标,钟建国,等.乌贼墨对小鼠移植瘤的抑制作用.实用肿瘤学杂志,1994,1:6—8
[3]吕昌龙,赫
.乌贼墨诱生小鼠细胞毒因子活性的检测.中国医科大学学报,1994,23(4):322—326
[4]谢光临,吕昌龙,赫
.乌贼墨促凝血作用机制的实验研究.中国医科大学学报,1994,23(6):530—533
[5]李明,王峻峰,韩济生,等.应用Fura-2/AM检测分离的神经细胞内游离钙浓度及变化.药学学报,1991,26(12):890—894
, 百拇医药
[6]苏拔贤.生物化学制备技术.北京:科学出版社,1982,155—158
[7]徐友涵,宋睦华.一种简便、灵敏的ATPase活性测定法.生物化学与生物物理进展,1986,4:64—66
[8]Bradford MM.A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding.Anal Biochem,1976,72:248—254
[9]Sassone-Corsi P,Lamph WW,Kamps M,et al.Fos-associated cellular p39 is related to nuclear transcription factor AP-1.Cell,1988,54:553—560
, http://www.100md.com
[10]陈瑗,周玫.氧化应激与c-fos和c-jun转录和AP-1激活.生物化学与生物物理进展,1995,22(5):386—390
[11]Piechaczyk M,Bianchard JM.c-fos proto-oncogene regulation and function.Crit Rev Oncol Hemtol,1994,17:93—131
[12]Caubet JF.c-fos proto-oncogene expression in the nervous system during mouse development.Mol Cell Biol,1989,9:2269—2272
[13]Kovary K,Bravo R.Existence of different Fos/Jun complexes during the G0 to G1 transition and during exponential growth in mouse fibroblasts:differential role of Fos proteins.Mol Cell Biol,1992,12:5015—5023
, 百拇医药
[14]Roche E,Prentki M.Calcium regulation of immediate-early response genes.Cell Calcium,1994,16:331—338
[15]Giles EH,Francisco HC, Sangeeta C.Mechanisms controlling gene expression by nuclear calcium signals.Cell Calcium,1998,23(2,3):131—134
[16]Himpens B,de Smedt,Casteels R.Relationship between [Ca2+]changes in nucleus and cytosol.Cell Calcium,1994,16:239—246
[17]Yamaguchi M,Oishi K.Involvement of Ca2+-stimulated adenosine 5′-triphosphatase in the Ca2+ releasing mechanism of rat liver nuclei.Mol Cell Biochem,1994,131:167—172
[18]Jankneche R,Hunter T.Versatile molecular glue.Curr Biol,1996,6:951—954
收稿日期:1999-09-08, http://www.100md.com
单位:王成斌(中国预防医学科学院环境卫生监测所,北京 100021);孙克任(山东医科大学山东省毒理学重点实验室);谢克勤(山东医科大学山东省毒理学重点实验室);苏小游(山东医科大学山东省毒理学重点实验室)
关键词:Ca2+;Ca2+/Mg2+-ATP酶;c-jun;乌贼墨
卫生研究000213 摘 要:利用荧光探针和免疫组织化学方法,研究了乌贼墨对H22癌细胞内Ca2+浓度、核膜Ca2+/Mg2+-ATP酶活性及c-jun表达的影响。结果发现,乌贼墨使H22癌细胞内Ca2+浓度分别降低了69%和79%,核膜Ca2+/Mg2+-ATP酶活性分别降低了21%和37%,c-jun表达明显减少。结果提示乌贼墨可能通过降低细胞内Ca2+浓度,继而影响到核膜上Ca2+依赖性Ca2+/Mg2+-ATP酶活性,减少了Ca2+向细胞核内的转运,使Ca2+对c-jun表达的促进作用减弱,抑制了细胞的分裂增殖。这可能是乌贼墨抑制肿瘤生长的机制之一。
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分类号:R73.361 文献标识码:A
文章编号:1000-8020(2000)02-0096-03
Effect of sepia on intracellular Ca2+ concentration,nuclear
Ca2+/Mg2+-ATPase activities and c-jun expression
in H22 cancer cells
Wang Chengbin Sun Keren Xie Keqin Su Xiaoyou
(Institute of Environmental Health Monitoring,Chinese Academy of Preventive Medicine,Beijing 100021,China)
, 百拇医药
Abstract:The effect of sepia on the intracellular Ca2+ concentration,nuclear Ca2+/Mg2+-ATPase activities and the expression of c-jun were studied in H22 cancer cells by using fluorescent probe and immunohistochemical method.The results showed that intracellular Ca2+ concentration decreased 69% and 79%,nuclear Ca2+/Mg2+-ATPase activities diminished 21% and 37%,c-jun expression decreased obviously.The results suggested that sepia probably diminished the intracellular Ca2+ concentration,affected Ca2+-dependent nuclear Ca2+/Mg2+-ATPase activities,thus reduced the amount of Ca2+ transporting into nuclei,so lessened the promoting effect of Ca2+ on c-jun expression,and therefore inhibited cellular differentiation and proliferation.This might be one of the possible anti-cancer mechanisms of sepia.
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Key words:Ca2+, Ca2+/Mg2+-ATPase, c-jun, sepia
70年代以来,人们发现乌贼墨能抑制肿瘤生长[1],对乌贼墨抗癌功能的研究逐步深入。现已经发现乌贼墨可提高免疫功能,诱生细胞毒性因子和肿瘤坏死因子,杀伤癌细胞[2,3]。乌贼墨还能降低凝血时间,增强纤溶酶活性,有促凝血作用等[4]。为了进一步研究乌贼墨抗癌的机理,我们利用Fura-2/AM荧光探针标记、免疫组织化学及生化方法,测定H22癌细胞内Ca2+浓度、核膜Ca2+/Mg2+-ATP酶活性及c-jun表达的变化,以探讨乌贼墨抗癌的可能机制。
1 材料与方法
1.1 材料
, 百拇医药
昆明种小鼠,体重18~22g,由山东医科大学实验动物中心提供,H22癌细胞由山东省医学科学院药物所提供,Fura-2/AM荧光探针购于Sigma公司,c-jun抗体由美国Oncogene Science公司提供。
1.2 H22癌细胞内Ca2+浓度的测定[5]
小鼠腹腔接种浓度为2.5×107/ml的H22癌细胞悬液0.2ml。8天后,抽取腹水,用冰冷Hank's氏液洗2次,Eagle液(含10%小牛血清)制备成浓度为2×106/ml的细胞悬液,取3ml细胞悬液加入Fura-2/AM荧光探针,37℃恒温振荡45min,细胞悬液中依次加入乌贼墨0、2.5和5.0mg,37℃水浴预温3min,日立850型荧光分光光度计,激发波长350nm,发射波长450nm,测定荧光强度,根据公式计算细胞内游离钙离子浓度:
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[Ca2+]i=Kd(F-Fmin)/(Fmax-F)。
1.3 H22癌细胞核膜Ca2+/Mg2+-ATP酶活性的测定
30只小鼠随机分为3组,每组10只,雌雄各半,右腋皮下接种浓度为2.5×107/ml的H22癌细胞悬液0.2ml。24h后,Ⅰ组(对照组)灌服生理盐水10μl/g BW,Ⅱ组灌服乌贼墨1.25mg/g BW,Ⅲ组灌服乌贼墨2.5mg/g BW,连续10天。10天后,杀死动物,取瘤组织,用冷0.25mol/L蔗糖溶液洗2次,玻璃匀浆器制成匀浆,按苏拔贤等的方法制备并收集细胞核,以上步骤均于4℃下进行[6]。参照徐友涵等的方法测定酶的活性[7]。蛋白定量用Bradford法[8]。
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1.4 H22癌细胞内c-jun的表达
动物及药物同1.3。杀死动物后,取瘤组织,福尔马林固定,石蜡包埋,制成3~4μm切片,采用ABC(华美公司)法显示c-JUN蛋白免疫阳性细胞。
2 结果
2.1 H22癌细胞内Ca2+浓度的变化
附表显示,H22癌细胞内Ca2+浓度随乌贼墨剂量的增加而明显下降,分别比对照组下降了69%和79%(t=3.12,P<0.01)。
2.2 H22癌细胞核膜Ca2+/Mg2+-ATP酶活性的变化
, 百拇医药
经不同剂量的乌贼墨治疗后,Ⅱ、Ⅲ组H22癌细胞核膜Ca2+/Mg2+-ATP酶活性分别比对照组下降了21%和37%(t=3.25,P<0.01)。
附表 乌贼墨对H22癌细胞内Ca2+浓度及核膜Ca2+/Mg2+-ATP酶活性的影响(n=10,
乌贼墨剂量
(mg/g BW)
Ca2+浓度
(nmol/L)
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Ca2+/Mg2+-ATP酶活性
(nmol*mg-1*min-1)
Ⅰ组
0
367.32±31.83
163.55±1.52
Ⅱ组
2.5
112.57±11.06(1)
128.86±1.60(1)
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Ⅲ组
5.0
78.65± 5.88(1)
102.50±1.96(1)
注:(1)与对照组比较P<0.01
2.3 H22癌细胞内c-jun表达的变化
Ⅰ组未经乌贼墨治疗,着色强度较强,细胞核呈棕红色,有弥漫性细颗粒分布,细胞浆中也有分布(图1)。经乌贼墨治疗后,Ⅱ组阳性细胞数目下降,出现阴性细胞及肿瘤细胞坏死碎片(图2);Ⅲ组出现较多阴性细胞及大量肿瘤细胞坏死碎片(图3)。
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肿瘤细胞着色较强,未出现阴性细胞
图1 对照组H22癌细胞内c-jun表达(×400)
肿瘤细胞(A)着色与图1相比明显减弱,出现阴性细胞(B)
图2 Ⅱ组H22癌细胞内c-jun表达(×400)
出现肿瘤细胞坏死碎片(A)及大量阴性细胞(B)
图3 Ⅲ组H22癌细胞内c-jun的表达 (×400)
3 讨论
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c-jun属于一种早期反应基因。其特点是静止细胞受到有丝分裂原刺激,能瞬时性地增强表达。除有丝分裂原外也可受其他诱导剂诱导[9]。c-jun表达后生成39kD的一种蛋白质c-JUN,可与c-fos基因表达的62kd的磷酸化蛋白c-FOS通过亮氨酸拉链结构域平行地相互作用形成二聚体[10],与DNA结合,作为转录活化因子AP-1(activator protein-1),然后与TPA反应元件结合,调节基因转录、细胞分裂、分化及增殖[11~14]。
c-jun是核内基因,其表达受许多信号系统的调节,特别是受细胞内Ca2+浓度变化的影响[14]。细胞核内Ca2+浓度受细胞浆内Ca2+浓度和核膜上Ca2+依赖性Ca2+/Mg2+-ATP酶的影响[15~17]。在癌细胞中,细胞内Ca2+浓度升高,引起核膜上的活性升高,使转运到细胞核内的Ca2+增加,细胞核内Ca2+浓度升高。核内的Ca2+与钙调素(CaM)结合,激活后共同作用,升高Ca2+/CaM-依赖性蛋白激酶,特别是Ca2+/CaM-依赖性蛋白激酶Ⅳ的活性,使cAMP反应元件结合蛋白(CREB)的133位Ser残基发生磷酸化,并活化CREB结合蛋白[18]。二者结合,形成活化的转录因子,从而促进了c-jun的转录[14]。c-jun转录表达增加后,又可促进其它基因的转录,并加快细胞的分化增殖。
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我们通过测定H22癌细胞内Ca2+浓度及核膜Ca2+/Mg2+-ATP酶活性,发现乌贼墨可显著降低H22癌细胞内Ca2+浓度和细胞核Ca2+/Mg2+-ATP酶活性,明显减少c-jun的表达,提示乌贼墨可能通过降低H22癌细胞内Ca2+浓度,引起细胞核Ca2+依赖性Ca2+/Mg2+-ATP酶活性降低,导致向细胞核内转运的Ca2+减少,使Ca2+对c-jun表达的促进作用减弱,从而抑制了细胞的分裂增殖。这可能是乌贼墨抑制肿瘤生长的机制之一。
基金项目:山东省卫生厅科学基金资助课题(No.90C0830)
作者简介:王成斌,男,医学硕士,实习研究员
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参考文献:
[1]常敏毅.乌贼墨囊中含有高效抗癌物质.中国海洋药物,1991,4:17—20
[2]吕昌龙,洪明标,钟建国,等.乌贼墨对小鼠移植瘤的抑制作用.实用肿瘤学杂志,1994,1:6—8
[3]吕昌龙,赫
[4]谢光临,吕昌龙,赫
[5]李明,王峻峰,韩济生,等.应用Fura-2/AM检测分离的神经细胞内游离钙浓度及变化.药学学报,1991,26(12):890—894
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[6]苏拔贤.生物化学制备技术.北京:科学出版社,1982,155—158
[7]徐友涵,宋睦华.一种简便、灵敏的ATPase活性测定法.生物化学与生物物理进展,1986,4:64—66
[8]Bradford MM.A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding.Anal Biochem,1976,72:248—254
[9]Sassone-Corsi P,Lamph WW,Kamps M,et al.Fos-associated cellular p39 is related to nuclear transcription factor AP-1.Cell,1988,54:553—560
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[10]陈瑗,周玫.氧化应激与c-fos和c-jun转录和AP-1激活.生物化学与生物物理进展,1995,22(5):386—390
[11]Piechaczyk M,Bianchard JM.c-fos proto-oncogene regulation and function.Crit Rev Oncol Hemtol,1994,17:93—131
[12]Caubet JF.c-fos proto-oncogene expression in the nervous system during mouse development.Mol Cell Biol,1989,9:2269—2272
[13]Kovary K,Bravo R.Existence of different Fos/Jun complexes during the G0 to G1 transition and during exponential growth in mouse fibroblasts:differential role of Fos proteins.Mol Cell Biol,1992,12:5015—5023
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[14]Roche E,Prentki M.Calcium regulation of immediate-early response genes.Cell Calcium,1994,16:331—338
[15]Giles EH,Francisco HC, Sangeeta C.Mechanisms controlling gene expression by nuclear calcium signals.Cell Calcium,1998,23(2,3):131—134
[16]Himpens B,de Smedt,Casteels R.Relationship between [Ca2+]changes in nucleus and cytosol.Cell Calcium,1994,16:239—246
[17]Yamaguchi M,Oishi K.Involvement of Ca2+-stimulated adenosine 5′-triphosphatase in the Ca2+ releasing mechanism of rat liver nuclei.Mol Cell Biochem,1994,131:167—172
[18]Jankneche R,Hunter T.Versatile molecular glue.Curr Biol,1996,6:951—954
收稿日期:1999-09-08, http://www.100md.com