第14章 没有指针的钟:细胞周期钟
期蛋白指引它的伴侣CDK,把那些对细胞复制DNA的能力有关键影响的靶蛋白磷酸化;而其他细胞周期蛋白的引导,使那些导致细胞分裂的靶蛋白磷酸化。如果没有细胞周期蛋白和CDK的合作,细胞的绝大多数活动都将停止,细胞进入冰冻期——G。状态。
细胞周期钟运作的奥妙不在于细胞周期蛋白和伴侣蛋白质CDK。这两种分子成分仅仅是时钟内部没有意识的齿轮。是凌驾于这两种成分之上的控制者造就了奇妙的周期钟。通过激励或抑制细胞周期蛋白一CDK的联合行动,决定着时钟的运转。
正常细胞内部所有有关细胞是否生长的重要决策几乎都是在生长周期的G;阶段作出的,即在细胞分裂后、开始下一次DNA复制前的几小时内作出。在这个时间段内,细胞要么继续全力生长,要么退出生长周期,又或者分化成另一种状态,以崭新的面目示人,同时放弃再次分裂的可能。人体内大多数细胞都处在“有丝分裂期后”的这种分化状态。它们只从事某项特定的任务,不再生长和分裂。不幸的是,人体的大脑细胞就是属于这种命运。成年人体内每天死去的神经细胞数以万计,并且,由于残存的神经细胞永远失去了繁殖能力,因此神经细胞后继无人。
在细胞周期钟内,有几种肿瘤抑制蛋白起着时钟不同阶段的制动首脑的作用,人们对它们进行了深入的研究。例如,在G;阶段的中后期,视网膜神经胶质瘤蛋白起着总刹车的作用。除非它被适当的细胞周期蛋白一CDK组合磷酸化,它会断然阻止细胞继续前进。如果它没有被磷酸化,细胞就会在G;阶段停顿下来,被迫退出积极生长周期。肿瘤细胞没有视网膜神经胶质瘤蛋白,就会对导致正常、中规中矩的细胞驻足考虑其行动步骤的各种因素不假思索,径直进入DNA复制(S阶段)
P53肿瘤抑制蛋白在细胞周期钟机制中也有不俗表现。如前所述,当DNA受损时,P53水平上升。P53被激活后,产生第二种蛋白P21;PZI然后挤进所有的细胞周期蛋白一CDK 组合复合体,以此阻断细胞周期钟机制。
还有两种肿瘤抑制蛋白户15和广16,也起着抑制细胞周期钟的作用。这两种蛋白是几乎毫无二致的孪生于;两者中的任何一种都能够阻断在G;生长周期阶段中起作用的某种重要的CDK,从而阻止细胞在G;阶段中期后继续生长。tGF卡这种强力生长抑制蛋白,很多作用是通过p15发挥出来的。我们曾讲到tGF个同受体在细胞表面相结合。一旦同tGF于结合,受体即向细胞发出信号,导致P15制动蛋白猛增30倍;然后,由P15阻断一个关键的CDK来关闭周期钟。
家族性黑色素瘤患者常常继承有户16基因的缺陷形式。由于不具备在特定情况下关闭细胞周期钟的能力,患者的细胞将继续不适当地生长。最近的研究显示,在其他许多种癌症之中,也有P16基因丧失或者失活现象。有一些实验室报道说超过一半以上的人体肿瘤中没有P16的活动。
所有促进细胞增殖的信号最终必须汇总到细胞周期钟。例如,细胞外部的生长因子激发的信号通过细胞质导入细胞核,影响周期钟的运转。最重要的是,生长刺激信号诱发产生了大量的细胞周期蛋白D,这是一种关键的动阶段的时钟成分。细胞周期蛋白D与一个伴侣CDK 联手,使视网膜神经胶质瘤制动蛋白磷酸化并失活,从而使细胞能挺进生长周期的下一个阶段。
在下一个10年里,有关冲击细胞表面的信号是如何影响细胞周期钟的部件,以及周期钟是如何处理这些相互存在矛盾的信号,作出决定,并向细胞发布进军令,对于这些问题,我们将搞清它们的细节
·微调周期钟:DNA肿瘤病毒的生长策略
本书的前面部分,我们描述了有一