TIP30CC3 基因研究进展1.doc
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1、精品论文大全TIP30/CC3 基因研究进展1王韶辉 1,赵博生 1,张士璀 21 山东理工大学生命科学学院,山东淄博(255049)2中国海洋大学生命科学学院,山东青岛(266003)E-mail:wsh2078摘要:人的TIP30蛋白是能特异性地提高HIV-1增殖调节蛋白Tat的转录辅助因子,其序列 与CC3蛋白是相同的,而CC3蛋白是与肿瘤转移抑制有关的。TIP30/CC3是短链脱氢酶/还原酶(SDR)家族的一个成员,也是一个丝氨酸/苏氨酸激酶。它的抑癌功能不断得到发现和证实,作用机理也被不断深入研究,为肿瘤治疗带来了新的希望。一些新的促凋亡途径的提出, 加深了人们对这一方面的了解,给许
2、多问题的解决提供了新的思路。但是,依然有许多问题需要解决,需要更深入的研究。 关键词:TIP30/CC3,凋亡,肿瘤抑制CC3 基因是 1997 年 shtivelman(1)用 RNA 差异显示技术比较高转移性小细胞肺癌细胞 系(v-SCLC)及低转移性小细胞肺癌细胞系(c-SCLC)时首先发现的一种与肿瘤转移抑制 相关的新基因。它在 c-SCLC 中高表达,而在 v-SCLC 中低表达或不表达。1998 年肖华等(2) 亦发现一种分子量为 30KD 的转录共分子,可特异性地提高 HIV-1 增殖调节蛋白 Tat 的转录, 并命名为 TIP30 (Tat interacting protei
3、n30)。序列分析发现 TIP30 与 CC3 为同一蛋白。由于 TIP30/CC3 在抑癌和诱导细胞凋亡等方面的功能,备受人们的关注。至今,人们 在 TIP30/CC3 抑癌功能、促凋亡功能、蛋白结构以及作用机理等方面进行了一系列研究。 本文将对 TIP30/CC3 的研究进展情况做一综述。1. TIP30/CC3 的结构特征TIP30/CC3 基因定位于人类第 11 号染色体,小鼠的第 7 号染色体。Mitsuhiro 等(3)在 构建 Tip30 目标载体用于小鼠 Tip30 基因剔除实验的过程中,以 Tip30 cDNA 为探针,用重 叠克隆的方法从小鼠 129SvJ 基因组文库中筛选
4、出 14 个重叠克隆,其中包含一个 49kb 的基 因组区域,包括 5 个有编码作用的外显子。人类 Tip30 基因的 cDNA 序列表明它有一个编码 含 242 个氨基酸残基的多肽的开放阅读框,5端始第 99 位有第一个甲硫氨酸密码子。序列 比对分析发现哺乳动物的 TIP30/CC3 氨基酸序列与线虫、酵母和大肠杆菌有高度的同源性, 表明 TIP30/CC3 蛋白在进化上是高度保守的。TIP30/CC3 在各种组织广泛表达,包括心、脑、 肺、肾、骨胳、肌肉和胰腺等(3)。Baker 在进行缺口 BLAST 配对比较后认为(4),TIP30/CC3 属于短链氧化/还原酶(SDR) 家族。这个酶
5、家族已经被广泛研究,因为它能调控类固醇如:皮质醇、睾丸激素以及人的前 列腺激素等的浓度。进一步比对发现,大肠杆菌二磷酸鸟苷(UDP)半乳糖-4 异构酶(SDR 家族成员)的结构与 TIP30/CC3 的结构最为相似,Baker 等(5)即以此为模板进行 TIP30/CC3 的 3D 模型的构建。后来,Kamel 等(6)所做的 TIP30/CC3 晶体结构证明此 3D 模型基本上 是正确的。由 TIP30/CC3 的 3D 模型和晶体结构可以看到(5,6),TIP30/CC3 的 242 个氨基酸的 前 20 个氨基酸残基与 SDRs 没有联系,这 20 个氨基酸残基形成一个 -螺旋,同时这一
6、区 域包含许多带正电荷或负电荷的氨基酸,对于稳定与 Tat 或其它蛋白质的结合有重要作用。 TIP30/CC3 的第 21242 个氨基酸残基的构象与 SDRs 相似:在末端有一个 超二级结构,1本课题得到国家“863”计划资助项目(2005AA626010)的资助。-2-以结合 NAD(P)(H),而结合 NAD(P)(H)是 TIP30/CC3 发挥功能所必须的(6),其特征基序为 GXXGXXG(X 代表任一氨基酸);有一个与 SDRs 相同的催化位点,包括一个丝氨 酸、酪氨酸和赖氨酸,它们在催化氢化物转移的过程中起着非常重要的作用。TIP30/CC3 并 不象其它 SDRs 那样形成稳
7、定的二聚体,TIP30 晶体结构表明(6),其二聚体是通过 Cys172 残基形成的二硫桥维系,不大可能存在于细胞内的氧化环境,而必须与 PEG600 结合存在。2. TIP30/CC3 的生理功能2.1 抑癌作用TIP30/CC3 首先是作为一个抑癌基因被发现的(1)。随后,其抑癌作用被不断得到深入 研究和证实。Mitsuhiro 等(3)做小鼠基因剔除试验发现剔除 TIP30/CC3 基因的小鼠易自发 发生肝癌、输尿管癌及膀胱癌,充分证明 TIP30/CC3 是一个重要的肿瘤抑制子。张霞等(7) 通过构建表达 TIP30/CC3 基因的腺病毒载体 pAd-TIP30,观察其抑癌作用,发现
8、TIP30/CC3 基因可显著抑制肿瘤在裸鼠内的生长,抑瘤率达 62.8%。这说明 TIP30/CC3 基因在肿瘤发生 过程中起着重要作用。同时,一些与人类有重大关系的肿瘤也得到了广泛研究,TIP30/CC3 的抑癌作用对不同 癌症的抑制作用也得到了证实。Mitsuhiro 等(3)用免疫组化方法证实 33%的人肝癌组织缺 少 TIP30/CC3 表达。同样,张霞等用免疫组化方法或免疫印迹杂交法证明 TIP30/CC3 蛋白 在肝癌(8)、涎腺腺样囊性癌(9,10)、肠癌(11)以及肺癌(12)等组织中的表达明显低 于癌旁组织。并且 TIP30/CC3 与肿瘤的转移有较强的负相关性,临床分期越
9、晚 TIP30 蛋白 的表达水平就越低。将 TIP30/CC3 修饰后的人涎腺腺样囊性癌高转移细胞(ACC-M)接种 于裸鼠体内,观察致瘤性,结果显示不仅成瘤率降低,且肿瘤生长缓慢,同时还能延长带瘤 生存时间(13)。2.2 特异性地提高 HIV-1 增殖调节蛋白 Tat 的转录TIP30/CC3 基因是一个转录共分子,可以 Tat(trans -activator transcription)依赖性方式增 强转录(2)。Tat 蛋白是 HIV-1 复制所必须的,是由 HIV-1 基因组编码的一个调控蛋白,其 在 HIV 的生活史中起着极其重要的作用,即 Tat 特异性的与顺式作用元件 TAR
10、(trans activation responsive region) 蛋白结合,通过增强转录起始水平和提高转录延伸效率的方式 来提高 HIV-1 的复制水平。而 Tat 发挥作用需要一些辅助因子的共同作用,其中 TIP30/CC3 通过与 Tat 和 RNA 聚合酶形成复合体的形式,特异性地提高 Tat 的转录,肖华等(2)用 转染实验说明过量表达 TIP30/CC3 能增强 Tat 的转录活力约 9 倍。但是在 TIP30/CC3 缺失的 情况下,Tat 的转录仍可进行,只是效率降低,可能是 TIP30/CC3 加强了 TatRNA 聚合酶 复合体的结构。TIP30/CC3 与其它的 T
11、at 作用蛋白如 TFIIH,TAK, 和 TFIID 不同,在 Tat 缺 乏的时候并不提高 HIV 的转录水平,这表明 TIP30/CC3 即不是通用的转录因子,也不是通 用的延伸因子,只是特定地影响 Tat 介导的转录。TIP30/CC3 也不能增强其它结合 DNA 的 因子的转录,只是特异提高 Tat 蛋白的转录。2.3 抑制血管的生成NicAmhlaoibh 等(14)在体外实验中观察到转染 TIP30/CC3 基因的 v-SCLC 细胞培养 基(CM)可以显著抑制人脐血管内皮细胞(HUVEC)的增殖,提示 TIP30/CC3 基因可能有抑制 肿瘤血管形成的作用。张霞等(11,15)
12、用免疫组化和腺病毒感染的方法观察人肝癌组织中TIP30 基因的表达与血管内皮细胞生长因子 VEGF(vascular endothelial growth factor)表达的关系,发现在 TIP30/CC3 基因表达降低的肝癌组织中,VEGF 的表达增高;而 TIP30/CC3 基因表达的癌与癌旁组织 VEGF 表达无差别者占多数;组织学结果证明了 TIP30/CC3 基因 可以抑制 VEGF 的表达。另外,在细胞中外源性导入 TIP30/CC3 基因后 VEGF 的表达及转 录都显著下降,这为肿瘤治疗提供了新的思路。2.4 抑制细胞核运输免疫组化分析表明,TIP30 蛋白主要表达于细胞质(
13、8,9,11,12),但它却能调节细 胞核内基因的转录。Frank W. King 和 Emma Shtivelman(16)用免疫共沉淀和 Pull-down 等 技术证明 TIP30/CC3 在过量表达时,与运输蛋白以及 GTP 酶形成一种复合物,抑制了蛋白 输入核内。伴随着低水平的核内输入蛋白,细胞对死亡信号的敏感度增加,调亡增加。3. TIP30/CC3 发挥作用的机理3.1 TIP30/CC3 的丝氨酸/苏氨酸激酶活性肖华等(17)通过实验证实 TIP30/CC3 是一种丝氨酸/苏氨酸激酶,催化自身磷酸化, 并通过磷酸化 TatRNA 聚合酶复合体中 RNA 聚合酶的 C-末端区域(
14、CTD)的重复七 肽发挥作用。这个激酶活性不仅是 TIP30/CC3 激发转录功能所必须的,也是使敏感细胞在 不利生活条件下发生凋亡、抑制肿瘤转移等所必须的。3.2 TIP30/CC3 的抑癌机理癌症的发生是一个复杂的过程,是多因素、多基因发生改变所造成的。抑癌作用也必然 是一个复杂的多因素共同作用的结果。首先,TIP30/CC3 基因具有促凋亡作用,它通过高表达可以上调一系列促凋亡基因的表 达,以抑制肿瘤生长。这些促凋亡基因包括 Saiv 和 Bcl-2 家族(18)的两个促凋亡的成员 Bad 和 Bax;还有重要的抑癌基因 p53,而 p53 作为细胞周期开关(19),可以调节细胞周期 从
15、 G1 期向 S 期的转化,延长细胞生长周期,从而抑制肿瘤生长。石梅等(20)认为,TIP30/CC3 基因过量表达首先引起 p53 的大量表达,p53 基因随后引起 Bax 等的大量表达;同时石梅等 还发现 TIP30/CC3 基因过量表达可以下调致癌基因 Bcl-x1 表达蛋白的水平。其次,TIP30/CC3 基因通过下调一部分血管形成调节分子的转录(14)来抑制肿瘤生长。 在体内(15)和体外(14)实验中都证实,TIP30/CC3 过表达可以抑制 HUVEC 和 VEGF 的 表达或转录,导致肿瘤血管形成减少或缓慢,从而降低了肿瘤细胞通过血管传播至远处的机 会。第三,TIP30/CC3
16、 基因与一些化学药物或因子共同作用,加强抑癌效果。IFN- 在肿瘤 组织内表达能有效抑制肿瘤生长,江中明等(21)构建含有 TIP30/CC3 与人 IFN- 基因的真 核共表达质粒,用于检测此联合基因治疗涎腺腺样囊性癌的疗效,结果发现,二者有明显的 协同作用;张蕾等(22)证明 TIP30/CC3 与抗癌药物紫杉醇联合抑制涎腺腺样囊性癌 ACC-2 细胞生长可产生叠加效应;Jian Zhao 等(23)用含有 TIP30/CC3 和 5-氟尿嘧啶(5-FU)的 腺病毒载体,转入有肝癌的裸鼠的肝癌组织,发现能彻底根除转入的肝癌细胞。c-myc 的异常表达是许多肿瘤发病的标志,免疫沉淀反应试验证
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