(十一)核糖體.

1、第十一章第十一章核糖體核糖體 ribosome細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)第一節(jié)第一節(jié)一、核糖體的基本類型與成分一、核糖體的基本類型與成分核糖核蛋白體核糖核蛋白體,簡(jiǎn)稱核糖體簡(jiǎn)稱核糖體(ribosome) 基本基本類型類型多聚核多聚核糖體糖體游離核糖體游離核糖體70S的的核糖體核糖體80S的的核糖體核糖體主要主要成分成分r蛋白質(zhì)：蛋白質(zhì)：40%，核糖體表面，核糖體表面 rRNA:60%,，核糖體內(nèi)部，核糖體內(nèi)部原核生物核糖體組成原核生物核糖體組成真核生物核糖體組成真核生物核糖體組成多核糖體多核糖體(Polyribosome)數(shù)個(gè)或數(shù)十個(gè)核糖體同時(shí)在一條mRNA上進(jìn)行翻譯而聯(lián)系在一起的結(jié)構(gòu)細(xì)胞通過(guò)多核糖

2、體的方式合成蛋白質(zhì)，大大提高了mRNA的效率原核生物中轉(zhuǎn)錄和翻譯是緊密偶聯(lián)的。在轉(zhuǎn)錄完成之前，核糖體就從mRNA5末端開始翻譯。真核生物轉(zhuǎn)錄的mRNA加工為成熟mRNA，從核轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)開始翻譯多核糖體多核糖體多核糖體電鏡圖多核糖體電鏡圖二、核糖體的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)合成過(guò)程中很多重蛋白質(zhì)合成過(guò)程中很多重要步驟與要步驟與50S核糖體大亞單位相關(guān)核糖體大亞單位相關(guān)涉及的多數(shù)因子為涉及的多數(shù)因子為G蛋白蛋白(具有具有GTPase活性活性)，核糖體上，核糖體上 與之相關(guān)位點(diǎn)稱為與之相關(guān)位點(diǎn)稱為GTPase相關(guān)位點(diǎn)。相關(guān)位點(diǎn)。最近人們成功地制備最近人們成功地制備L11-rRNA復(fù)合物的晶體，獲得了復(fù)合物的晶體

3、，獲得了 其空間結(jié)構(gòu)高分辨率的其空間結(jié)構(gòu)高分辨率的三維圖象三維圖象。這一結(jié)果證實(shí)了前人用各種實(shí)驗(yàn)技術(shù)所獲得的種種結(jié)論這一結(jié)果證實(shí)了前人用各種實(shí)驗(yàn)技術(shù)所獲得的種種結(jié)論提出直觀、可靠且比人們的預(yù)料更為精巧復(fù)雜和可能的提出直觀、可靠且比人們的預(yù)料更為精巧復(fù)雜和可能的 作用機(jī)制，從而為揭開核糖體這一具有作用機(jī)制，從而為揭開核糖體這一具有30多億年歷史的多億年歷史的 古老的高度復(fù)雜的分子機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)奧秘邁出了極重要的古老的高度復(fù)雜的分子機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)奧秘邁出了極重要的 一步。一步。 大腸桿菌大腸桿菌16SrRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)16S rRNA的折疊結(jié)構(gòu)的折疊結(jié)構(gòu)三、核糖體蛋白質(zhì)與三、核糖體蛋白質(zhì)與rRN

4、A的功能分析的功能分析 核糖體上具有一系列與蛋白質(zhì)核糖體上具有一系列與蛋白質(zhì) 合成有關(guān)的結(jié)合位點(diǎn)與催化位點(diǎn)合成有關(guān)的結(jié)合位點(diǎn)與催化位點(diǎn) 在蛋白質(zhì)合成中肽酰轉(zhuǎn)移酶的活性研究在蛋白質(zhì)合成中肽酰轉(zhuǎn)移酶的活性研究 原核生物蛋白質(zhì)合成通過(guò)甲酰甲硫氨酰原核生物蛋白質(zhì)合成通過(guò)甲酰甲硫氨酰-tRNA(fMet-tRNAf)起始起始tRNAfMet識(shí)別肽鏈起始密碼子AUGtRNAmMet識(shí)別肽鏈內(nèi)部AUG(Met的密碼子)甲酰甲硫氨酰-tRNA的形成tRNAfMet接受臂莖部與反密碼環(huán)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可能決定對(duì)起始AUG和鏈內(nèi)AUG的識(shí)別甲酰甲硫氨酰甲酰甲硫氨酰-tRNA的形成的形成大腸桿菌大腸桿菌tRNAfMet三葉

5、草結(jié)構(gòu)中的核苷酸順序三葉草結(jié)構(gòu)中的核苷酸順序第二節(jié)第二節(jié) 蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)合成v核糖體在核糖體在mRNA上閱讀方向上閱讀方向5 3v蛋白質(zhì)合成方向從氨基蛋白質(zhì)合成方向從氨基 羧基羧基一、原核生物蛋白質(zhì)合成的三個(gè)過(guò)程一、原核生物蛋白質(zhì)合成的三個(gè)過(guò)程 起始、延伸、終止1. 起始：起始：起始因子IF1、IF2和IF3 mRNA上的核糖體結(jié)合位點(diǎn)(RBS)也稱Shine-Dalgarno順序 (S.D順序)使核糖體與mRNA在特定位點(diǎn)結(jié)合，形成30s起始 復(fù)合物 70s起始復(fù)合物的形成 一些細(xì)菌和病毒一些細(xì)菌和病毒mRNA中中S.D順序比較順序比較16SrRNA與蛋白質(zhì)起始區(qū)與蛋白質(zhì)起始區(qū)S.D位點(diǎn)的

6、堿基配對(duì)位點(diǎn)的堿基配對(duì)大腸桿菌核糖體上蛋白質(zhì)合成的起始大腸桿菌核糖體上蛋白質(zhì)合成的起始2. 延伸延伸延伸因子 EF-Tu EF-Ts EF-G延伸的三個(gè)步驟 結(jié)合 氨酰-tRNA與A位點(diǎn)的結(jié)合 延伸因子(EF-Tu和EF-Ts)參與結(jié)合反應(yīng)的循環(huán)過(guò)程 轉(zhuǎn)肽 肽鍵的形成(23s rRNA催化) 移位 肽基-tRNA從A位轉(zhuǎn)移到P位 無(wú)負(fù)載tRNA釋放 mRNA上下一個(gè)密碼子進(jìn)入A位 EF-G因子參與延伸因子延伸因子Tu(EF-Tu)的循環(huán)的循環(huán)肽鍵的形成肽鍵的形成大腸桿菌核糖體上蛋白質(zhì)合成延伸階段大腸桿菌核糖體上蛋白質(zhì)合成延伸階段3. 終止終止 沒有tRNA形式可以正常識(shí)別終止密碼子三種釋放因子

7、 RF1 RF2 RF3RF1識(shí)別UAA、UAGRF2識(shí)別UAA、UGA大腸桿菌核糖體上蛋白質(zhì)合成的終止過(guò)程大腸桿菌核糖體上蛋白質(zhì)合成的終止過(guò)程二、真核生物的蛋白質(zhì)生物合成二、真核生物的蛋白質(zhì)生物合成真核生物與原核生物蛋白質(zhì)合成許多不同機(jī)制主要發(fā)生在起始階段 真核起始tRNA不需甲?；?真核40s核糖體亞基結(jié)合在mRNA的5-帽子區(qū)，沿mRNA掃描直至 找到合適的AUG 真核生物使用更為復(fù)雜起始因子系統(tǒng)(至少有九種起始因子與起始 相關(guān)) eIF-3 eIF-2(GTP)+Met-tRNAi 40S 40SeIF-3 40S預(yù)起始復(fù)合物 40SeIF-3eIF-2(GTP) Met-tRNAi

8、mRNA eIF-4A eIF-4B ATP eIF-4F Pi+ADP eIF-1 40S起始復(fù)合物 40SmRNAeIF-4AeIF-4BeIF-4FeIF-1 GTP eIF-5 GDP+Pi 60SeIF-6 eIF-6 eIF-2(GDP)、eIF-3 eIF-4A 、eIF-4B eIF-4F、eIF-1 80S起始復(fù)合物 40S60SmRNAMet-tRNAi 延伸延伸 延伸因子 eEF-1 eEF-1 eEF-1和eEF-2終止終止 只有一種釋放因子eRF識(shí)別所有三種終止密碼子兩種校閱機(jī)制提高蛋白質(zhì)合成的精確性兩種校閱機(jī)制提高蛋白質(zhì)合成的精確性氨酰tRNA合成酶的水解作用除去錯(cuò)

9、誤氨基酸Kinetic proofreading機(jī)制用于提高密碼子與反密碼子配對(duì)的精確性核糖體上核糖體上Kinetic Proofreading校閱示意圖校閱示意圖三、真核生物翻譯的控制三、真核生物翻譯的控制一個(gè)蛋白質(zhì)激酶的調(diào)控：Heme Controlled Inhibitor(HCI)是一個(gè)蛋白質(zhì)激酶，它使起始因子(eIF-2)磷酸化，從而不能起始蛋白質(zhì)合成干擾素誘導(dǎo)產(chǎn)生兩種酶：蛋白質(zhì)激酶和2-5-寡腺苷酸合成酶 蛋白質(zhì)激酶磷酸化eIF-2，阻斷蛋白質(zhì)合成 2-5-寡腺苷酸合成酶催化形成2-5-An，后者激活一個(gè)內(nèi)切酶 RNaseL，導(dǎo)致mRNA和rRNA的降解 真核生物蛋白質(zhì)起始被真核生

10、物蛋白質(zhì)起始被eIF2磷酸化阻斷磷酸化阻斷干擾素處理細(xì)胞后引起翻譯起始抑制和干擾素處理細(xì)胞后引起翻譯起始抑制和mRNA降解降解四、新生蛋白質(zhì)的修飾與加工四、新生蛋白質(zhì)的修飾與加工(翻譯后修飾翻譯后修飾)氨基末端和羧基末端的修飾信號(hào)肽酶從新生蛋白質(zhì)除去信號(hào)肽蛋白酶水解二硫鍵形成氨基酸殘基修飾前胰島素原的加工 前膠原的加工前胰島素原的加工前胰島素原的加工前膠原加工前膠原加工(前肽切除前肽切除)前膠原加工前膠原加工(氨基酸修飾氨基酸修飾)蛋白質(zhì)生物合成的抑制劑蛋白質(zhì)生物合成的抑制劑抗生素(四環(huán)素、氯霉素、鏈霉素等)嘌呤霉素白喉毒素嘌呤霉素的結(jié)構(gòu)嘌呤霉素的結(jié)構(gòu)ADP-核糖從核糖從NAD轉(zhuǎn)移到白喉酰胺轉(zhuǎn)

11、移到白喉酰胺白喉毒素作用機(jī)制白喉毒素作用機(jī)制第三節(jié)、第三節(jié)、RNA在生命起源中的在生命起源中的地位及其演化過(guò)程地位及其演化過(guò)程v 生命是自我復(fù)制的體系生命是自我復(fù)制的體系 v DNA代替了代替了RNA的遺傳信息功能的遺傳信息功能v 蛋白質(zhì)取代了絕大部分蛋白質(zhì)取代了絕大部分RNA酶的功能酶的功能 生命是自我復(fù)制的體系生命是自我復(fù)制的體系三種生物大分子，只有三種生物大分子，只有RNA既具有信息載體既具有信息載體 功能又具有酶的催化功能。因此，推測(cè)功能又具有酶的催化功能。因此，推測(cè)RNA 可能是生命起源中最早的生物大分子?？赡苁巧鹪粗凶钤绲纳锎蠓肿?。核酶核酶(ribosome)：具有催化作用的

12、：具有催化作用的RNA。由由RNA催化產(chǎn)生了蛋白質(zhì)催化產(chǎn)生了蛋白質(zhì) DNA代替了代替了RNA的遺傳信息功能的遺傳信息功能DNA雙鏈比雙鏈比RNA單鏈穩(wěn)定；單鏈穩(wěn)定；DNA鏈中胸腺嘧啶代替了鏈中胸腺嘧啶代替了RNA鏈中的尿嘧啶，使之鏈中的尿嘧啶，使之易于修復(fù)。易于修復(fù)。 蛋白質(zhì)取代了絕大部分蛋白質(zhì)取代了絕大部分RNA酶的功能酶的功能蛋白質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的多樣性與構(gòu)象的多變性；蛋白質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的多樣性與構(gòu)象的多變性；與與RNA相比，蛋白質(zhì)能更為有效地催化多種生化反應(yīng)，相比，蛋白質(zhì)能更為有效地催化多種生化反應(yīng)，并提供更為復(fù)雜的細(xì)胞結(jié)構(gòu)成分，逐漸演化成今天的細(xì)并提供更為復(fù)雜的細(xì)胞結(jié)構(gòu)成分，逐漸演化成今天的細(xì)胞

13、。胞。 第四節(jié)、核糖體與癌癥第四節(jié)、核糖體與癌癥v蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的最終執(zhí)行者，核糖體擔(dān)負(fù)蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的最終執(zhí)行者，核糖體擔(dān)負(fù)著細(xì)胞中蛋白質(zhì)的合成，因此核糖體在整個(gè)生著細(xì)胞中蛋白質(zhì)的合成，因此核糖體在整個(gè)生命過(guò)程中發(fā)揮重要功能。命過(guò)程中發(fā)揮重要功能。v核糖體的生物合成和轉(zhuǎn)錄控制在細(xì)胞處理過(guò)程核糖體的生物合成和轉(zhuǎn)錄控制在細(xì)胞處理過(guò)程中多個(gè)水平進(jìn)行。中多個(gè)水平進(jìn)行。v目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些腫瘤抑制子和前癌基因可以目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些腫瘤抑制子和前癌基因可以影響核糖體成熟，通過(guò)改變蛋白質(zhì)合成機(jī)器中影響核糖體成熟，通過(guò)改變蛋白質(zhì)合成機(jī)器中的某些組分而誘導(dǎo)腫瘤的發(fā)生的某些組分而誘導(dǎo)腫瘤的發(fā)生。rRNA合成途徑

14、合成途徑v核仁核仁vPol Iv細(xì)胞周期細(xì)胞周期:S期和期和G2期期rRNA合成達(dá)到高峰，分合成達(dá)到高峰，分裂期受到抑制，裂期受到抑制，G1期又開始恢復(fù)期又開始恢復(fù) v 原癌基因原癌基因/腫瘤抑制子腫瘤抑制子v 轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子UBF(可結(jié)合于可結(jié)合于rRNA啟動(dòng)子啟動(dòng)子 UCE（上游控制元件）和核心（上游控制元件）和核心 )v Pol Iv rRNA合成合成調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)UBFUBF活性的蛋白質(zhì)活性的蛋白質(zhì)v CKII（酪蛋白激酶（酪蛋白激酶II）: 可以使可以使UBF C-末端磷酸化，并以此調(diào)解末端磷酸化，并以此調(diào)解rDNA轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄。錄。 v 復(fù)合物復(fù)合物G1期特異的細(xì)胞周期蛋白依賴的激酶和細(xì)胞周

15、期素期特異的細(xì)胞周期蛋白依賴的激酶和細(xì)胞周期素CDK4-cylin-D1和和CDK2-cyclin-E:可直接磷酸化可直接磷酸化UBF 484和和388位絲氨酸，以利于位絲氨酸，以利于UBF和和polI之間相互作用，并在細(xì)胞周期調(diào)節(jié)中控制之間相互作用，并在細(xì)胞周期調(diào)節(jié)中控制rRNA合成。合成。v 特異生長(zhǎng)因子特異生長(zhǎng)因子 :表皮生長(zhǎng)因子（表皮生長(zhǎng)因子（EGF）通過(guò)細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（）通過(guò)細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERK）活）活化來(lái)傳遞信號(hào)能夠直接調(diào)節(jié)化來(lái)傳遞信號(hào)能夠直接調(diào)節(jié)UBF活性活性 .v 磷酸酶磷酸酶 :有絲分裂期和有絲分裂期和G1早期早期rRNA合成終止是由于合成終止是由于UBF去磷酸化失

16、活造成去磷酸化失活造成的，這是磷酸酶作用的結(jié)果。因此上調(diào)的，這是磷酸酶作用的結(jié)果。因此上調(diào)rRNA合成的激酶的能力將受限于細(xì)合成的激酶的能力將受限于細(xì)胞周期的特殊時(shí)期。胞周期的特殊時(shí)期。v 蛋白磷酸酶：蛋白磷酸酶：腫瘤抑制子蛋白磷酸酶（腫瘤抑制子蛋白磷酸酶（PP2A）介導(dǎo)了）介導(dǎo)了UBF的去磷酸化的去磷酸化 。v 轉(zhuǎn)錄起始因子轉(zhuǎn)錄起始因子TIF-IA ：rRNA合成的波動(dòng)（發(fā)生于影響細(xì)胞生長(zhǎng)的各種條合成的波動(dòng)（發(fā)生于影響細(xì)胞生長(zhǎng)的各種條件下）也與轉(zhuǎn)錄起始因子件下）也與轉(zhuǎn)錄起始因子TIF-IA的活性相關(guān)。哺乳動(dòng)物的活性相關(guān)。哺乳動(dòng)物TIF-IA在在polI和和rDNA啟動(dòng)子的前啟動(dòng)復(fù)合物之間起到

17、一個(gè)橋梁的作用啟動(dòng)子的前啟動(dòng)復(fù)合物之間起到一個(gè)橋梁的作用 RB和p53對(duì)蛋白質(zhì)合成的調(diào)節(jié) vRB UBF rRNAvRB是視網(wǎng)膜神經(jīng)膠質(zhì)瘤蛋白是視網(wǎng)膜神經(jīng)膠質(zhì)瘤蛋白 ，為腫瘤抑制子，為腫瘤抑制子具有調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的能力具有調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的能力 ，RB基因在人類腫基因在人類腫瘤中經(jīng)常是遭到破壞的。瘤中經(jīng)常是遭到破壞的。 p130屬屬RB家族，與家族，與RB一樣可以通過(guò)抑制一樣可以通過(guò)抑制UBF活性影響蛋白質(zhì)合成?；钚杂绊懙鞍踪|(zhì)合成。 因?yàn)橐驗(yàn)閁BF與與RB/ p130結(jié)合阻止了結(jié)合阻止了UBF招募招募pol I活化所必需的其它共因子活化所必需的其它共因子 。v P53：腫瘤抑制子：腫瘤抑制子p53可

18、以通過(guò)直接干擾一種蛋白質(zhì)可以通過(guò)直接干擾一種蛋白質(zhì)復(fù)合物（這種蛋白質(zhì)復(fù)合物為復(fù)合物（這種蛋白質(zhì)復(fù)合物為rRNA啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄起始啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄起始所必需）的裝配來(lái)抑制所必需）的裝配來(lái)抑制pol I轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄。 v 在共轉(zhuǎn)染分析中野生型在共轉(zhuǎn)染分析中野生型p53能夠抑制能夠抑制pol I轉(zhuǎn)錄活性；轉(zhuǎn)錄活性；而與野生型相比而與野生型相比p53裸細(xì)胞裸細(xì)胞pol I轉(zhuǎn)錄活性提高。轉(zhuǎn)錄活性提高。v 腫瘤細(xì)胞中腫瘤細(xì)胞中RB失活突變通常伴隨著失活突變通常伴隨著p53突變，兩種突突變，兩種突變對(duì)于變對(duì)于pol I活性在腫瘤發(fā)生中也許具有協(xié)同作用?；钚栽谀[瘤發(fā)生中也許具有協(xié)同作用。v p53和和RB家族成員也表

19、現(xiàn)為對(duì)家族成員也表現(xiàn)為對(duì)pol III的控制的控制 。Pol III負(fù)責(zé)合成各種各樣小的穩(wěn)態(tài)的負(fù)責(zé)合成各種各樣小的穩(wěn)態(tài)的RNAs，其中包括一，其中包括一些核糖體的組分，例如些核糖體的組分，例如5SrRNA，還有一些，還有一些tRNA。v 與野生型細(xì)胞相比，與野生型細(xì)胞相比，p53和和RB裸細(xì)胞中的裸細(xì)胞中的Pol III轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄活性是提高的。認(rèn)為上述兩種腫瘤抑制子通過(guò)與錄活性是提高的。認(rèn)為上述兩種腫瘤抑制子通過(guò)與TF-IIIB直接的、失活的相互作用而負(fù)性調(diào)節(jié)直接的、失活的相互作用而負(fù)性調(diào)節(jié)pol III介導(dǎo)介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄。（的轉(zhuǎn)錄。（TF-IIIB為一共活化子復(fù)合物，負(fù)責(zé)為一共活化子復(fù)合物，負(fù)責(zé)po

20、l III介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄）。因此，腫瘤細(xì)胞中介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄）。因此，腫瘤細(xì)胞中p53和和RB的丟的丟失可能是通過(guò)異常上調(diào)蛋白質(zhì)合成機(jī)器中必要組分而致失可能是通過(guò)異常上調(diào)蛋白質(zhì)合成機(jī)器中必要組分而致細(xì)胞增殖提高。細(xì)胞增殖提高。 v 由于核糖體合成的提高而產(chǎn)生的效應(yīng)結(jié)果來(lái)源于對(duì)果蠅由于核糖體合成的提高而產(chǎn)生的效應(yīng)結(jié)果來(lái)源于對(duì)果蠅腫瘤抑制子突變體腫瘤抑制子突變體brat（腦腫瘤）的研究。（腦腫瘤）的研究。 brat基因基因在蒼蠅中編碼可調(diào)節(jié)在蒼蠅中編碼可調(diào)節(jié)rRNA合成的一種蛋白質(zhì)。純合子合成的一種蛋白質(zhì)。純合子brat突變的蒼蠅可因腦腫大死亡，腦體積可達(dá)到正常突變的蒼蠅可因腦腫大死亡，腦體積可達(dá)到正常蒼蠅

21、腦體積的蒼蠅腦體積的8倍，如具有潛在轉(zhuǎn)移能力的惡性視神經(jīng)倍，如具有潛在轉(zhuǎn)移能力的惡性視神經(jīng)瘤。瘤。v 在在C-線蟲線蟲brat純合子為純合子為ncl-1，其對(duì)，其對(duì)polI/polIII具具有直接的負(fù)調(diào)節(jié)作用，并且蒼蠅中的有直接的負(fù)調(diào)節(jié)作用，并且蒼蠅中的brat有能力挽救有能力挽救線蟲線蟲ncl-1突變表型。這說(shuō)明此種蛋白質(zhì)功能在進(jìn)化過(guò)突變表型。這說(shuō)明此種蛋白質(zhì)功能在進(jìn)化過(guò)程中是保守的。程中是保守的。 v Brat-突變腫瘤可以使突變腫瘤可以使rRNA合成提高。但是哪一個(gè)合成提高。但是哪一個(gè)brat蛋白調(diào)節(jié)了蛋白調(diào)節(jié)了polI轉(zhuǎn)錄活性的精確機(jī)制還不清楚。轉(zhuǎn)錄活性的精確機(jī)制還不清楚。brat突變

22、細(xì)胞比野生型細(xì)胞更大，他們有增大的細(xì)胞突變細(xì)胞比野生型細(xì)胞更大，他們有增大的細(xì)胞核，這與總核，這與總rRNA產(chǎn)物增加有關(guān)。這些結(jié)果說(shuō)明產(chǎn)物增加有關(guān)。這些結(jié)果說(shuō)明brat突變腫瘤表型將能夠引起細(xì)胞過(guò)渡生長(zhǎng)和核糖體合成增突變腫瘤表型將能夠引起細(xì)胞過(guò)渡生長(zhǎng)和核糖體合成增加。細(xì)胞生長(zhǎng)和核糖體功能提高之間的關(guān)系通常與轉(zhuǎn)錄加。細(xì)胞生長(zhǎng)和核糖體功能提高之間的關(guān)系通常與轉(zhuǎn)錄機(jī)器的過(guò)渡產(chǎn)生有關(guān)。但是是否這是唯一的一種聯(lián)系還機(jī)器的過(guò)渡產(chǎn)生有關(guān)。但是是否這是唯一的一種聯(lián)系還需要進(jìn)一步確認(rèn)，因?yàn)楫a(chǎn)生更多核糖體的細(xì)胞可以提供需要進(jìn)一步確認(rèn)，因?yàn)楫a(chǎn)生更多核糖體的細(xì)胞可以提供更大的空間通載過(guò)量蛋白質(zhì)，或者是否細(xì)胞提及的增大

23、更大的空間通載過(guò)量蛋白質(zhì)，或者是否細(xì)胞提及的增大真正啟動(dòng)了腫瘤的發(fā)展。真正啟動(dòng)了腫瘤的發(fā)展。 核糖體蛋白和腫瘤發(fā)生 v 在核糖體中，在核糖體中，r-pr的作用最初是認(rèn)為其作為分子伴侶穩(wěn)的作用最初是認(rèn)為其作為分子伴侶穩(wěn)定定rRNA結(jié)構(gòu)，保證結(jié)構(gòu)，保證rRNA的正確折疊。的正確折疊。v 近年來(lái)利用近年來(lái)利用X-射線晶體學(xué)和低溫電子顯微鏡方法對(duì)核射線晶體學(xué)和低溫電子顯微鏡方法對(duì)核糖體結(jié)構(gòu)研究得出的結(jié)論使我們對(duì)糖體結(jié)構(gòu)研究得出的結(jié)論使我們對(duì)rRNA不同區(qū)域的特不同區(qū)域的特殊作用有了新的認(rèn)識(shí)，包括在蛋白質(zhì)合成的不同階段核殊作用有了新的認(rèn)識(shí)，包括在蛋白質(zhì)合成的不同階段核糖體蛋白質(zhì)的功能。如核糖體蛋白質(zhì)能調(diào)

24、整核糖體與糖體蛋白質(zhì)的功能。如核糖體蛋白質(zhì)能調(diào)整核糖體與mRNA之間相互作用，包括起始和延長(zhǎng)因子。之間相互作用，包括起始和延長(zhǎng)因子。 單一蛋白質(zhì)突變控制核糖體生物合成單一蛋白質(zhì)突變控制核糖體生物合成 低等生物低等生物v L16：在酵母菌中進(jìn)行的基因靶向試驗(yàn)表明單一一種蛋白質(zhì)的去：在酵母菌中進(jìn)行的基因靶向試驗(yàn)表明單一一種蛋白質(zhì)的去除如除如L16，導(dǎo)致，導(dǎo)致60s核糖體大單位減少，這直接與多核糖體減少核糖體大單位減少，這直接與多核糖體減少和細(xì)胞增殖缺陷相關(guān)。因此僅一種核糖體蛋白質(zhì)的表達(dá)被破壞就和細(xì)胞增殖缺陷相關(guān)。因此僅一種核糖體蛋白質(zhì)的表達(dá)被破壞就能夠引起核糖體產(chǎn)生的減少。能夠引起核糖體產(chǎn)生的減少

25、。v 其它的蛋白質(zhì)：在果蠅中，單一的核糖體蛋白質(zhì)突變就可以導(dǎo)致其它的蛋白質(zhì)：在果蠅中，單一的核糖體蛋白質(zhì)突變就可以導(dǎo)致一組綜合性突變，被稱為一組綜合性突變，被稱為minute。 Mintue 蒼蠅是以體積減少蒼蠅是以體積減少為特征，失去生育能力和隱性的致死性。許多直接和間接的證據(jù)為特征，失去生育能力和隱性的致死性。許多直接和間接的證據(jù)已經(jīng)證實(shí)已經(jīng)證實(shí)minute細(xì)胞核糖體含量降低，因此蛋白質(zhì)合成能力降低。細(xì)胞核糖體含量降低，因此蛋白質(zhì)合成能力降低。蛋白質(zhì)合成的減少導(dǎo)致了細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖的降低。蛋白質(zhì)合成的減少導(dǎo)致了細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖的降低。高等生物：高等生物：v S6：小鼠中去除：小鼠中去除40s核

26、糖體蛋白質(zhì)核糖體蛋白質(zhì)S6，直接導(dǎo)致了核糖體生物合成的缺，直接導(dǎo)致了核糖體生物合成的缺陷和細(xì)胞增殖的降低。而陷和細(xì)胞增殖的降低。而S6磷酸化可以被癌細(xì)胞中失調(diào)的細(xì)胞外信號(hào)進(jìn)磷酸化可以被癌細(xì)胞中失調(diào)的細(xì)胞外信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。行調(diào)節(jié)。S6磷酸化與特異的一組被稱為磷酸化與特異的一組被稱為TOP的的mRNA翻譯相關(guān)翻譯相關(guān)（TOP:a terminal oligopyrimidine bract in the 5 untranslated region(UTR)）。這組）。這組mRNA包括編碼核糖體蛋白延包括編碼核糖體蛋白延長(zhǎng)因子長(zhǎng)因子1A1和和1A2（EEF1A1和和EEF2）以及其它一些與核糖體生物合

27、）以及其它一些與核糖體生物合成和轉(zhuǎn)錄控制有關(guān)的蛋白質(zhì)。由成和轉(zhuǎn)錄控制有關(guān)的蛋白質(zhì)。由TOP基因編碼的蛋白質(zhì)本身即為一種原基因編碼的蛋白質(zhì)本身即為一種原癌基因，例如癌基因，例如EEF2EEFIA的一種異構(gòu)體的一種異構(gòu)體在原發(fā)子宮癌中增多，在原發(fā)子宮癌中增多，EEF2的過(guò)表達(dá)在成纖維細(xì)胞以及異種移植腫瘤模型中是致癌原因。因此，的過(guò)表達(dá)在成纖維細(xì)胞以及異種移植腫瘤模型中是致癌原因。因此，TOP基因的表達(dá)失調(diào)也許啟動(dòng)了腫瘤的發(fā)生。此外，假如大多數(shù)基因的表達(dá)失調(diào)也許啟動(dòng)了腫瘤的發(fā)生。此外，假如大多數(shù)TOP基基因編碼的蛋白質(zhì)可以上調(diào)蛋白質(zhì)合成，那么因編碼的蛋白質(zhì)可以上調(diào)蛋白質(zhì)合成，那么S6磷酸化可導(dǎo)致細(xì)胞

28、中所有磷酸化可導(dǎo)致細(xì)胞中所有蛋白質(zhì)合成的增加也許存在反饋環(huán)。蛋白質(zhì)合成的增加也許存在反饋環(huán)。 v 哺乳動(dòng)物中，哺乳動(dòng)物中，S6磷酸化的調(diào)節(jié)是非常復(fù)雜的。這種復(fù)雜性提高歸因于另磷酸化的調(diào)節(jié)是非常復(fù)雜的。這種復(fù)雜性提高歸因于另一種激酶一種激酶S6K2的存在。的存在。 vS3a ：在腫瘤細(xì)胞中過(guò)量表達(dá)。顯然單個(gè)核糖：在腫瘤細(xì)胞中過(guò)量表達(dá)。顯然單個(gè)核糖體蛋白質(zhì)刪除在許多模型組織中可以直接影響體蛋白質(zhì)刪除在許多模型組織中可以直接影響細(xì)胞的生長(zhǎng)，但是對(duì)核糖體蛋白質(zhì)的過(guò)量表達(dá)細(xì)胞的生長(zhǎng)，但是對(duì)核糖體蛋白質(zhì)的過(guò)量表達(dá)還沒有清晰明朗的認(rèn)識(shí)。核糖體蛋白質(zhì)還沒有清晰明朗的認(rèn)識(shí)。核糖體蛋白質(zhì)S3a過(guò)過(guò)量表達(dá)可以誘導(dǎo)量

29、表達(dá)可以誘導(dǎo)NIH3T3細(xì)胞轉(zhuǎn)型突變，并在細(xì)胞轉(zhuǎn)型突變，并在裸鼠中誘導(dǎo)腫瘤的產(chǎn)生。裸鼠中誘導(dǎo)腫瘤的產(chǎn)生。S3a誘導(dǎo)轉(zhuǎn)型突變的誘導(dǎo)轉(zhuǎn)型突變的能力依賴于其抑制程序性死亡的作用，因此能力依賴于其抑制程序性死亡的作用，因此S3a也許引起了抗凋亡蛋白的上調(diào)。也許引起了抗凋亡蛋白的上調(diào)。 MYCMYC（原癌基因產(chǎn)物）和（原癌基因產(chǎn)物）和PTENPTEN（腫瘤抑制子）（腫瘤抑制子）v 原癌基因產(chǎn)物原癌基因產(chǎn)物MYC和腫瘤抑制子和腫瘤抑制子PTEN通過(guò)對(duì)核糖體蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄和通過(guò)對(duì)核糖體蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄和S6K活性的調(diào)節(jié)表現(xiàn)出對(duì)核糖體生物合成的直接調(diào)節(jié)作用。活性的調(diào)節(jié)表現(xiàn)出對(duì)核糖體生物合成的直接調(diào)節(jié)作用。c-MYC編碼

30、轉(zhuǎn)錄編碼轉(zhuǎn)錄因子，在一些因子，在一些B細(xì)胞特異的腫瘤和其它的幾種瘤形成中，細(xì)胞特異的腫瘤和其它的幾種瘤形成中，c-MYC由于基由于基因組失常而失調(diào)。因組失常而失調(diào)。 v 在免疫球蛋白重鏈增強(qiáng)子的控制下，共刺激表達(dá)在免疫球蛋白重鏈增強(qiáng)子的控制下，共刺激表達(dá)c-MYC的小鼠表現(xiàn)為細(xì)的小鼠表現(xiàn)為細(xì)胞體積增加，對(duì)細(xì)胞體積的影響貫穿于胞體積增加，對(duì)細(xì)胞體積的影響貫穿于B細(xì)胞分化的各個(gè)階段，并且與細(xì)細(xì)胞分化的各個(gè)階段，并且與細(xì)胞周期有關(guān)，因此，胞周期有關(guān)，因此，G0/G1期或期或G2期的細(xì)胞比對(duì)照組的體積更大一些。期的細(xì)胞比對(duì)照組的體積更大一些。如上述所討論的，單一的核糖體蛋白質(zhì)過(guò)渡表達(dá)并不能最終決定蛋白

31、質(zhì)的如上述所討論的，單一的核糖體蛋白質(zhì)過(guò)渡表達(dá)并不能最終決定蛋白質(zhì)的合成。然而，合成。然而，MYC過(guò)渡表達(dá)細(xì)胞可以上調(diào)核糖體蛋白質(zhì)，并導(dǎo)致細(xì)胞體過(guò)渡表達(dá)細(xì)胞可以上調(diào)核糖體蛋白質(zhì)，并導(dǎo)致細(xì)胞體積增大和積增大和S35的合成，因此，的合成，因此，MYC在細(xì)胞中調(diào)節(jié)所有蛋白質(zhì)的合成。在細(xì)胞中調(diào)節(jié)所有蛋白質(zhì)的合成。 v NMYC：是：是MYC家族成員。在家族成員。在NMYC-轉(zhuǎn)染細(xì)胞中，另一組上調(diào)的基因轉(zhuǎn)染細(xì)胞中，另一組上調(diào)的基因表達(dá)的是核仁蛋白表達(dá)的是核仁蛋白B23。v MYC的過(guò)度表達(dá)已經(jīng)說(shuō)明可以使細(xì)胞體積增的過(guò)度表達(dá)已經(jīng)說(shuō)明可以使細(xì)胞體積增大，也許是因?yàn)檫@些細(xì)胞提供了更大的蛋白質(zhì)大，也許是因?yàn)檫@些

32、細(xì)胞提供了更大的蛋白質(zhì)合成能力。是否細(xì)胞體積的增大而使這些細(xì)胞合成能力。是否細(xì)胞體積的增大而使這些細(xì)胞經(jīng)歷了轉(zhuǎn)型突變還不清楚。更多的研究盡管超經(jīng)歷了轉(zhuǎn)型突變還不清楚。更多的研究盡管超出了本綜述的范圍，目前主要集中在原癌基因出了本綜述的范圍，目前主要集中在原癌基因是否有能力通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞的大小使這些細(xì)胞在是否有能力通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞的大小使這些細(xì)胞在癌發(fā)生過(guò)程中對(duì)獲得再次突變更有易感性。癌發(fā)生過(guò)程中對(duì)獲得再次突變更有易感性。 v PTEN是一種磷酸酶，可以通過(guò)是一種磷酸酶，可以通過(guò)去去磷酸化而使磷酸化而使PI3K途途徑發(fā)生降調(diào)解，徑發(fā)生降調(diào)解，PI3K信號(hào)可以使信號(hào)可以使S6K活性提高，同時(shí)活性提高，同

33、時(shí)S6核糖體蛋白質(zhì)過(guò)渡磷酸化，這些過(guò)程可受到激酶核糖體蛋白質(zhì)過(guò)渡磷酸化，這些過(guò)程可受到激酶mTOR的調(diào)節(jié)。腫瘤抑制子的調(diào)節(jié)。腫瘤抑制子PTEN也可以調(diào)節(jié)細(xì)胞體也可以調(diào)節(jié)細(xì)胞體積的大小，并且也與核糖體的生物合成有關(guān)。積的大小，并且也與核糖體的生物合成有關(guān)。v PTEN 對(duì)對(duì)S6是一種負(fù)性調(diào)節(jié)是一種負(fù)性調(diào)節(jié)v 在許多腫瘤細(xì)胞中在許多腫瘤細(xì)胞中PTEN是突變的是突變的 v 帕雷霉素帕雷霉素- mTOR抑制劑抑制劑 ，防止了由，防止了由PI3K或或AKT介介導(dǎo)的真核細(xì)胞轉(zhuǎn)型突變的誘導(dǎo)導(dǎo)的真核細(xì)胞轉(zhuǎn)型突變的誘導(dǎo) 癌癥和核糖體的生物合成v 先天性角化不良癥 DKC1編碼假尿嘧啶合成酶，通過(guò)在特異位點(diǎn)將尿嘧

34、啶編碼假尿嘧啶合成酶，通過(guò)在特異位點(diǎn)將尿嘧啶轉(zhuǎn)變成假尿嘧啶而介導(dǎo)了轉(zhuǎn)變成假尿嘧啶而介導(dǎo)了rRNA轉(zhuǎn)錄前的調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)錄前的調(diào)節(jié)。DKC1基因的突變與基因的突變與DC相關(guān)。相關(guān)。 在酵母和蒼蠅中，在酵母和蒼蠅中，DKC1的缺陷導(dǎo)致了的缺陷導(dǎo)致了rRNA修飾的損修飾的損傷與核糖體生物合成過(guò)渡有關(guān)傷與核糖體生物合成過(guò)渡有關(guān) DKC1也與端粒酶中的也與端粒酶中的RNA合成相關(guān)，是否核糖體功合成相關(guān)，是否核糖體功能障礙引起了能障礙引起了DC的病理過(guò)程仍需在動(dòng)物模型中進(jìn)一步的病理過(guò)程仍需在動(dòng)物模型中進(jìn)一步驗(yàn)證。驗(yàn)證。 v先天性障礙性貧血：這種疾病已經(jīng)被確定與核先天性障礙性貧血：這種疾病已經(jīng)被確定與核糖體蛋白質(zhì)糖體蛋白質(zhì)S19突變相關(guān)突變