核糖體與癌癥課件

核糖體與癌癥

核糖體(ribosome)亦稱(chēng)核蛋白體，由rRNA和80多種蛋白質(zhì)組成。是細(xì)胞合成蛋白質(zhì)的重要場(chǎng)所。單核糖體有二個(gè)亞基，分別稱(chēng)為大亞基和小亞基。一、核糖體的形態(tài)結(jié)構(gòu)

單個(gè)核糖體為葫蘆形小體，大亞基體積為小亞基的一倍。在大小亞基結(jié)合面上有一條隧道，是mRNA穿過(guò)的地方，而大亞基上還有一個(gè)孔道是新合成肽鏈釋放的通道。核糖體上有4個(gè)活性部位，分別為：受位、供位、肽基轉(zhuǎn)移酶位和GTP酶位。它們與肽鏈合成有關(guān)。原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電鏡圖四、核糖體與癌癥蛋白質(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)生命過(guò)程中發(fā)揮重要功能。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。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)器中的某些組分而誘導(dǎo)腫瘤的發(fā)生。原癌基因/腫瘤抑制子轉(zhuǎn)錄因子UBF(可結(jié)合于rRNA啟動(dòng)子UCE（上游控制元件）和核心)PolIrRNA合成RB和p53對(duì)蛋白質(zhì)合成的調(diào)節(jié)

RBUBFrRNARB是視網(wǎng)膜神經(jīng)膠質(zhì)瘤蛋白，為腫瘤抑制子具有調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的能力，RB基因在人類(lèi)腫瘤中經(jīng)常是遭到破壞的。p130屬RB家族，與RB一樣可以通過(guò)抑制UBF活性影響蛋白質(zhì)合成。因?yàn)閁BF與RB/p130結(jié)合阻止了UBF招募polI活化所必需的其它共因子。P53：腫瘤抑制子p53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rRNA啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄起始所必需）的裝配來(lái)抑制polI轉(zhuǎn)錄。在共轉(zhuǎn)染分析中野生型p53能夠抑制polI轉(zhuǎn)錄活性；而與野生型相比p53裸細(xì)胞polI轉(zhuǎn)錄活性提高。腫瘤細(xì)胞中RB失活突變通常伴隨著p53突變，兩種突變對(duì)于polI活性在腫瘤發(fā)生中也許具有協(xié)同作用。p53和RB家族成員也表現(xiàn)為對(duì)polIII的控制。PolIII負(fù)責(zé)合成各種各樣小的穩(wěn)態(tài)的RNAs，其中包括一些核糖體的組分，例如5’SrRNA，還有一些tRNA。與野生型細(xì)胞相比，p53和RB裸細(xì)胞中的PolIII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TF-IIIB直接的、失活的相互作用而負(fù)性調(diào)節(jié)polIII介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄。（TF-IIIB為一共活化子復(fù)合物，負(fù)責(zé)polIII介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄）。因此，腫瘤細(xì)胞中p53和RB的丟失可能是通過(guò)異常上調(diào)蛋白質(zhì)合成機(jī)器中必要組分而致細(xì)胞增殖提高。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brat（腦腫瘤）的研究。brat基因在蒼蠅中編碼可調(diào)節(jié)rRNA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)瘤。在C-線(xiàn)蟲(chóng)brat純合子為ncl-1，其對(duì)polI/polIII具有直接的負(fù)調(diào)節(jié)作用，并且蒼蠅中的brat有能力挽救線(xiàn)蟲(chóng)ncl-1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。Brat-突變腫瘤可以使rRNA合成提高。但是哪一個(gè)brat蛋白調(diào)節(jié)了polI轉(zhuǎn)錄活性的精確機(jī)制還不清楚。brat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rRNA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)胞提及的增大真正啟動(dòng)了腫瘤的發(fā)展。單一蛋白質(zhì)突變控制核糖體生物合成低等生物L(fēng)16：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L16，導(dǎo)致60s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)被破壞就能夠引起核糖體產(chǎn)生的減少。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(chēng)為minute。Mintue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)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。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：S6：小鼠中去除40s核糖體蛋白質(zhì)S6，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)行調(diào)節(jié)。S6磷酸化與特異的一組被稱(chēng)為T(mén)OP的mRNA翻譯相關(guān)（TOP:aterminaloligopyrimidinebractinthe5’untranslatedregion(UTR)）。這組mRNA包括編碼核糖體蛋白延長(zhǎng)因子1A1和1A2（EEF1A1和EEF2）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TOP基因編碼的蛋白質(zhì)本身即為一種原癌基因，例如EEF2—EEFIA的一種異構(gòu)體—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，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)TOP基因編碼的蛋白質(zhì)可以上調(diào)蛋白質(zhì)合成，那么S6磷酸化可導(dǎo)致細(xì)胞中所有蛋白質(zhì)合成的增加也許存在反饋環(huán)。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)雜性提高歸因于另一種激酶S6K2的存在。MYC（原癌基因產(chǎn)物）和PTEN（腫瘤抑制子）原癌基因產(chǎn)物MYC和腫瘤抑制子PTEN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。c-MYC編碼轉(zhuǎn)錄因子，在一些B細(xì)胞特異的腫瘤和其它的幾種瘤形成中，c-MYC由于基因組失常而失調(diào)。

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)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)胞周期有關(guān)，因此，G0/G1期或G2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質(zhì)的合成。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)胞體積增大和S35的合成，因此，MYC在細(xì)胞中調(diào)節(jié)所有蛋白質(zhì)的合成。NMYC：是MYC家族成員。在NMYC-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B23。PTEN是一種磷酸酶，可以通過(guò)去磷酸化而使PI3K途徑發(fā)生降調(diào)解，PI3K信號(hào)可以使S6K活性提高，同時(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mTOR的調(diào)節(jié)。腫瘤抑制子PTEN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)。PTEN對(duì)S6是一種負(fù)性調(diào)節(jié)在許多腫瘤細(xì)胞中PTEN是突變的帕雷霉素--mTOR抑制劑，防止了由PI3K或AKT介導(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)將尿嘧啶轉(zhuǎn)變成假尿嘧啶而介導(dǎo)了rRNA轉(zhuǎn)錄前的調(diào)節(jié)。DKC1基因的突變與DC相關(guān)。在酵母和蒼蠅中，DKC1的缺陷導(dǎo)致了rRNA修飾的損傷與核糖體生物合成過(guò)渡有關(guān)DKC1也與端粒酶中的RNA合成相關(guān)，是否核糖體功能障礙引起了DC的病理過(guò)程仍需在動(dòng)物模型中進(jìn)一步驗(yàn)證。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)S19突變相關(guān)，一種由于核糖體合成缺陷而使機(jī)體具有癌癥易感性的疾病。在Drosophila中，僅一個(gè)核糖體蛋白質(zhì)的突變既可以造成minutue表型。先天性障礙性貧血病人，在出生時(shí)有一個(gè)生長(zhǎng)不足，表現(xiàn)為嚴(yán)重的生長(zhǎng)遲緩現(xiàn)象。兩這是否具有相同的發(fā)生機(jī)制還需要進(jìn)一步闡明。MYC和PTEN是核糖體生物合成和轉(zhuǎn)錄控制中主要的調(diào)節(jié)子，他們?cè)谀[瘤細(xì)胞中失調(diào)可以提高翻譯工具的活性。但是哪一個(gè)MYC和PTEN的下游靶位與蛋白質(zhì)合成有關(guān)