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Molecular Biology
Chapter 17: Cell Proliferation
17.8:
有丝分裂原和细胞周期
有丝分裂原及其受体在控制细胞周期进程中起着至关重要的作用。然而,对细胞分裂的有丝分裂控制丧失会导致肿瘤形成。因此,有丝分裂原和有丝分裂原受体在癌症研究中起着重要作用。例如,表皮生长因子 (EGF) – 一种有丝分裂原及其跨膜受体 (EGFR),决定了细胞增殖的命运。当 EGF 与 EGFR 结合时,EGFR 是存在于细胞膜上的酪氨酸激酶受体 ErbB 家族的成员,它会将生长诱导信号传递给相应的细胞。然而,EGFR 的过度激活会导致肿瘤生长、侵袭和转移。它需要在癌细胞中失活以诱导细胞周期停滞、去分化或程序性细胞死亡。因此,新型靶向癌症疗法的开发需要更深入地了解有丝分裂原和细胞周期之间的机制和协调。
表皮生长因子 (EGF) 在癌症治疗中作为有丝分裂原的作用
在非恶性组织中,细胞表面的 EGFR 数量受到严格调节,以确保细胞分裂速率准确匹配组织的需求。然而,在癌细胞中,EGFR 过表达,并且经常受到癌细胞自身分泌的 EGF 或 EGF 样蛋白的永久刺激。当 EGFR 突变使受体进入持续激活状态时,可能会发生类似的效果。EGFR 和密切相关的 ErbB2 受体的过表达与更具侵袭性的临床行为有关,例如在 3 级癌症中,肿瘤细胞可能会扩散到身体的其他部位。因此,旨在抑制癌细胞中过度活跃的受体功能的疗法可用作抗癌疗法。
开发出阻断 EGFR 和 ErbB2 激活的单克隆抗体 (MAb)。这些 MAb 已显示出有前景的临床前研究。例如,曲妥珠单抗是一种抗 ErbB2 单克隆抗体,最近被批准用于治疗转移性 ErbB2 过表达乳腺癌患者。另一种 MAb IMC-C225 是一种抗 EGFR,在逆转肿瘤细胞对化疗的耐药性方面显示出令人印象深刻的活性。
当环境中有足够的营养物质时,细菌等单细胞生物就会分裂。
然而,在多细胞生物中,大多数细胞保持在 G0 期或非分裂期,直到细胞外信号分子(称为”有丝分裂原”)触发细胞分裂。
有丝分裂原通常是响应不同刺激(例如组织损伤、感染或常规再生)而分泌的小蛋白或肽。
例如,在组织损伤的情况下,特化细胞分泌一种称为血小板衍生生长因子或 PDGF 的有丝分裂原。
这种有丝分裂原可以与酪氨酸激酶受体(如 PDGF 受体)的胞外结构域结合,诱导其胞内结构域的受体二聚化和自磷酸化。这允许磷酸化和激活参与多个信号通路的下游细胞内分子。
丝裂原活化蛋白激酶或 MAP 激酶级联反应是一种由丝裂原受体结合诱导的信号通路。该途径从受体激活名为 Ras 的小膜结合 GTP 酶开始。
接下来,活性 Ras 触发 MAP 激酶级联反应,其中包括一系列激酶蛋白。在一连串的磷酸化反应中,首先 MAP3 激酶激活 MAP2 激酶,最后激活 MAP 激酶。
然后,活性 MAPK 转位到细胞核中,在那里激活调节性转录因子,包括 Myc。
Myc 增加与细胞周期蛋白依赖性激酶或 Cks 配对的 G1 细胞周期蛋白的表达。
G1 细胞周期蛋白-Cdk 复合物磷酸化 Rb(一种肿瘤抑制蛋白),释放结合的基因调节因子-E2F。然后,活性 E2F 与特定的 DNA 序列结合并触发细胞周期基因的转录,这些基因编码细胞分裂所需的几种蛋白质。
随着促有丝分裂刺激的消退,例如在受伤组织的愈合过程中,Rb 蛋白与 E2F 相互作用,抑制其活性,从而防止细胞过度生长。
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