抑癌基因(tumor suppressor gene)指正常細(xì)胞內(nèi)存在的,能抑制細(xì)胞轉(zhuǎn)化和腫瘤發(fā)生的一類基因群,當(dāng)它們受到各種因子的作用失活后,細(xì)胞的生長分化失控,增加了細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的可能性。目前已分離克隆的抑癌基因有Rb、p53、p16、p33ING1、nm23、TIMP、KAI1、APH、MCC、APC、DCC、BRCA1等,最近被認(rèn)為候選抑癌基因的有FHIT、PTEN/MMAC1/TEP1等。
Rb基因又名成視網(wǎng)膜細(xì)胞瘤基因, 是最早發(fā)現(xiàn)的一種抑癌基因, 定位于人染色體13q14上,編碼的一組DNA結(jié)合蛋白與細(xì)胞分化的過程有關(guān),具有抑制細(xì)胞轉(zhuǎn)化的能力。與人類腫瘤相關(guān)性最高的基因目前認(rèn)為是p53基因,該基因定位于17p13.1, 編碼的核磷酸蛋白具有轉(zhuǎn)錄激活的作用,正常的p53基因具有抑制腫瘤細(xì)胞生長的作用,且DNA損傷后可觸發(fā)細(xì)胞凋亡,防止惡變。近幾年來發(fā)現(xiàn)的p16基因即多腫瘤抑制基因1(multiple tumor suppressor 1, MTS1) ,定位于人類多種惡性腫瘤頻繁發(fā)生缺失的染色體區(qū)域9p21,p16表達(dá)產(chǎn)物的基本功能是作為細(xì)胞周期素依賴激酶4(cyclin dependent kinase 4,CDK4)抑制蛋白。
新近發(fā)現(xiàn)的抑癌基因p33ING1,定位于染色體11q33,需依賴于野生型p53,才能發(fā)揮細(xì)胞生長的抑制效應(yīng)。而定位在人染色體5q21的抑癌基因MCC、APC在肺癌中經(jīng)常表現(xiàn)為純合性缺失,在小細(xì)胞肺癌(SCLC) 細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn),抑癌基因APH、MCC、APC的表達(dá)低下,提示它們可能與SCLC的形成有關(guān)。nm23、TIMP、KAI1基因的作用是抑制腫瘤轉(zhuǎn)移。DCC(結(jié)直腸癌缺失基因)是在結(jié)腸癌中新發(fā)現(xiàn)的抑癌基因。 BRCA1抑癌基因主要與家族性乳腺癌和卵巢癌的發(fā)生有關(guān)。FHIT基因定位于人染色體3p14.2,與肺癌、乳腺癌、腸癌、胰腺癌等有關(guān),染色體3p是乳腺癌、肺癌、卵巢癌等腫瘤的經(jīng)常缺失區(qū),抑癌基因APH也位于3p區(qū)(3p21.3)。PTEN/MMAC1/TEP1基因定位于人染色體10q23,在肺癌發(fā)現(xiàn)有突變。
抑癌基因的抑癌功能主要是通過在細(xì)胞增殖周期對細(xì)胞分裂和生長進(jìn)行負(fù)調(diào)控,防止細(xì)胞周期失控變成無限制地增殖而實(shí)現(xiàn)的。
細(xì)胞周期中有兩個重要的調(diào)節(jié)點(diǎn),即G1-S和G2-M調(diào)節(jié)點(diǎn)。細(xì)胞周期的運(yùn)行主要依賴于細(xì)胞周期依賴性激酶(CDK),該酶只有與細(xì)胞周期素(cyclins)結(jié)合才有活性,可促進(jìn)細(xì)胞周期中G1→S和G2→M的轉(zhuǎn)變。在細(xì)胞周期素中最有意義的是細(xì)胞周期蛋白D(cyclin D),它能激活CDK2、4、5,促進(jìn)細(xì)胞由G1期進(jìn)入S期,進(jìn)行DNA合成。
目前認(rèn)為p53、p16、Rb基因與G1-S調(diào)節(jié)點(diǎn)有關(guān)。p53基因的表達(dá)產(chǎn)物p53蛋白的作用機(jī)制主要是間接作用于細(xì)胞周期,p53可促進(jìn)P21蛋白(CDK2的抑制劑)的表達(dá),從而在細(xì)胞周期中抑制G1期至S期的轉(zhuǎn)換,阻礙細(xì)胞進(jìn)入DNA合成期,使細(xì)胞分裂和生長受到抑制。而p16具有直接的細(xì)胞生長抑制效應(yīng),p16與細(xì)胞周期蛋白D競爭同CDK4的結(jié)合,當(dāng)p16與CDK4結(jié)合后,CDK4/cyclin復(fù)合物活性受到抑制,細(xì)胞分裂生長受阻。CDK/cyclin復(fù)合物對Rb蛋白具有磷酸化作用,Rb被磷酸化后其G1期停滯作用喪失,而Rb非磷酸化時可阻止細(xì)胞由G1期進(jìn)入S期。