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法尼基轉(zhuǎn)移酶抑制劑在惡性血液病中的應(yīng)用及研究

2011-03-31 10:25:32曹麗娜姜振宇
關(guān)鍵詞:血液病基轉(zhuǎn)移酶基因突變

曹麗娜,馬 寧,姜振宇

(吉林大學(xué)第一醫(yī)院風(fēng)濕科,吉林 長(zhǎng)春 130021)

近年來(lái)隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展及人們對(duì)腫瘤病因?qū)W研究的深入,認(rèn)識(shí)到血液系統(tǒng)惡性腫瘤的發(fā)生是控制正常細(xì)胞增殖、分化和凋亡的多個(gè)基因突變的結(jié)果。其中,人們對(duì)Ras基因關(guān)注較多,翻譯后的Ras蛋白發(fā)揮作用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是經(jīng)法尼基轉(zhuǎn)移酶的法尼基化,此酶的抑制劑首先被用于抑制Ras突變腫瘤的治療。但現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)法尼基轉(zhuǎn)移酶抑制劑(farnesyltransferase inhibitors,F(xiàn)TIs)還具有不依賴(lài)Ras的活性、對(duì)缺乏Ras突變的某些腫瘤的治療也有效。與許多常規(guī)的化學(xué)治療藥相比,F(xiàn)TIs具有選擇性,現(xiàn)在許多口服藥物已經(jīng)進(jìn)入臨床研究階段[1]。本文就Ras蛋白在血液系統(tǒng)惡性腫瘤中的致癌作用及其分子靶向藥物FTIs在治療血液系統(tǒng)惡性腫瘤中的研究進(jìn)展情況綜述如下。

1 Ras基因及其蛋白

Ras基因家族由N-Ras K-Ras和H-Ras 3個(gè)功能性基因組成,它們的基因片段大小分別為35kb、7kb和3kb,且分別定位于人染色體12p12.1、1p13.2和11p15.5,3種原癌基因均編碼相對(duì)分子質(zhì)量為21×103的Ras蛋白,也稱(chēng)小G蛋白。Ras蛋白是作為一種前體蛋白形式存在的,Ras基因產(chǎn)物參與了控制基因轉(zhuǎn)錄的激酶信號(hào)傳導(dǎo)路徑,調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)與及分化,為了打“開(kāi)”這條路徑,Ras蛋白必須與細(xì)胞內(nèi)的三磷酸鳥(niǎo)苷(GTP)分子結(jié)合。為了“關(guān)”閉這條路徑,Ras蛋白必須裂解GTP分子。Ras基因的改變使Ras蛋白發(fā)生變化,其結(jié)果Ras蛋白不再具有裂解GTP分子和釋放GTP分子的能力。這樣的改變導(dǎo)致這條信號(hào)傳導(dǎo)路徑始終處于“開(kāi)”通的狀態(tài)。這種“開(kāi)”的信號(hào)導(dǎo)致細(xì)胞的生長(zhǎng)和增生。因此ras的過(guò)度表達(dá)與擴(kuò)增導(dǎo)致細(xì)胞持續(xù)增殖,從而導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。Casey[2]研究表明,Ras蛋白在轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)時(shí),有一定的位置要求,即必須停靠在細(xì)胞膜內(nèi)側(cè),方能獲得生物學(xué)活性與其它生長(zhǎng)細(xì)胞進(jìn)行信息交換,這一過(guò)程的關(guān)鍵步驟是在法尼基轉(zhuǎn)移酶(FTase)的催化作用下,Ras蛋白羧基端的CAAX(CAAX的組成中C為Cys,A為疏水性氨基酸,X為甲硫氨酸和絲氨酸等)盒被法尼基化[3-4]。因此,能抑制法尼基轉(zhuǎn)移酶的活性、阻止Ras蛋白的CAAX端基法尼化的化合物,可以有效抑制Ras蛋白的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能,從而抑制由于Ras基因激活起主導(dǎo)作用的腫瘤的生長(zhǎng)。

2 Ras基因突變激活、Ras蛋白修飾和惡性血液病發(fā)生的關(guān)系

腫瘤細(xì)胞內(nèi)由于幾種不同類(lèi)型的突變損傷導(dǎo)致Ras蛋白信號(hào)通路出現(xiàn)異常改變。Ras基因是被確定的由點(diǎn)突變方式激活而致細(xì)胞癌變的原位癌基因,其中最顯著的就是Ras基因本身的突變。研究表明,Ras基因突變發(fā)生較多的是在12、13、59和61位密碼子上,其中第12位密碼子的突變率最高[5]。12位突變可見(jiàn)于急性淋巴細(xì)胞白血?。ˋLL),由Gly(甘氨酸)突變?yōu)镾er(絲氨酸),在AML中,常見(jiàn)N-ras基因的第13位氨基酸由Gly突變?yōu)閂al(纈氨酸)或Asp(門(mén)冬氨酸)。替代的氨基酸使細(xì)胞內(nèi)Ras-GTP的水平升高,并對(duì)抗GAPs的負(fù)性調(diào)節(jié),持續(xù)性激活Ras途徑,促使腫瘤細(xì)胞無(wú)限增殖。N-ras基因突變可導(dǎo)致造血祖細(xì)胞的增殖優(yōu)勢(shì)及分化功能喪失[6],N-ras癌基因在Ras基因突變中所占比例最高,白血病中又以AML最常檢測(cè)到N-ras癌基因突變,K-ras及H-ras基因突變較少[7]。Farr[8]追蹤觀察了4例白血病患者的癌基因Ras,發(fā)現(xiàn)癌基因Ras隨著疾病緩解而消失,提示癌基因Ras突變主要存在于白血病細(xì)胞。慢性粒細(xì)胞白血?。–ML)患者BCR、ABL融合蛋白具有較強(qiáng)的酪氨酸蛋白激酶(PTK)活性,可激活Ras-MAPK、Jak-STAT等細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,從而促進(jìn)細(xì)胞分裂,降低細(xì)胞對(duì)凋亡信號(hào)刺激的敏感性,進(jìn)而導(dǎo)致白血病的發(fā)生。BCR、ABL融合蛋白通過(guò)多種機(jī)制使Ras蛋白活化,P210BCR、ABL融合蛋白可直接磷酸化底物蛋白p62Dok,磷酸化后的p62Dok抑制RasGAP活性,導(dǎo)致Ras蛋白激活。另外,接頭蛋白Grb-2、Crkl等的SH2區(qū)與BCR、ABL融合蛋白中BCR第177位磷酸化的酪氨酸結(jié)合,接頭蛋白又通過(guò)其SH3區(qū)與SOS(Son of Sevenless)形成復(fù)合物,該復(fù)合物能夠增加GTP和GDP的轉(zhuǎn)換速度,從而激活Ras蛋白。BCR、ABL融合蛋白使Ras蛋白激活后,除通過(guò)MAPK途徑介導(dǎo)核內(nèi)基因表達(dá)外,還可作用于其它靶向分子,如SAPK、Bcl-2等而產(chǎn)生生物學(xué)作用[9]。

3 法尼?;D(zhuǎn)移酶抑制劑分類(lèi)

法尼酰基轉(zhuǎn)移酶FTase是抗癌治療劑中非常有潛力的靶點(diǎn),控制Ras的法尼基化能夠控制致癌基因Ras的功能。目前研制的FTI共有三大類(lèi)[10]:1)法尼基焦磷酸酯(FPP)類(lèi)似物,如手霉素(manumycin)和R115777等,通過(guò)與FPP競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合法尼基轉(zhuǎn)移酶從而抑制其活性。手霉素是從鏈絲菌培養(yǎng)液中提取出來(lái)的含有酰胺基團(tuán)、共軛多烯鏈等結(jié)構(gòu)的化合物,對(duì)白血病細(xì)胞HL60及U937有抗增生和誘導(dǎo)凋亡的作用,其機(jī)制考慮與反應(yīng)性氧基NO的增加有關(guān)[11]。R115777的實(shí)驗(yàn)[12]表明,R115777的濃度在15mmoL/L時(shí)可阻斷由IL-6介導(dǎo)的ERK1、ERK2的活性,抑制骨髓瘤細(xì)胞的增殖,并可誘導(dǎo)骨髓瘤細(xì)胞凋亡而對(duì)正常細(xì)胞無(wú)明顯毒性作用。Korycka等[13]通過(guò)體外培養(yǎng)白血病祖細(xì)胞集落形成單位(CFU-L)和正常粒-單系集落形成單位(CFU-GM),評(píng)價(jià)了R115777單獨(dú)或/和嘌呤核苷類(lèi)似物:cladribine(2-Cda)和fludarabine(F-ara-A)聯(lián)合對(duì)CFU-L的作用。R 115777單獨(dú)或/和嘌呤核苷類(lèi)似物(PNA)加入培養(yǎng)中,結(jié)果發(fā)現(xiàn)均能明顯抑制AML的CFU-L集落生長(zhǎng),而且,聯(lián)合用藥比單獨(dú)應(yīng)用R115777或任何一種嘌呤核苷類(lèi)似物都有顯著性差異,凋亡率也明顯增高。目前臨床研究的重點(diǎn)是分析可能的候選基因及信號(hào)途徑被FTIs修飾的靶點(diǎn),以闡明反應(yīng)和抵抗的機(jī)制[14]。2)CAAX肽類(lèi)似物,如FTI277、L731734、BZA5B、SCH66336等,能與CAAX肽競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合法尼基轉(zhuǎn)移酶,從而抑制法尼基轉(zhuǎn)移酶活性。3)CAAX肽、法尼基焦磷酸酯雙底物抑制劑,可與CAAX肽及FPP競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合法尼基轉(zhuǎn)移酶,抑制法尼基轉(zhuǎn)移酶的活性。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代生命科學(xué)的迅猛發(fā)展,正在逐步揭示惡性腫瘤發(fā)生的本質(zhì),抗腫瘤藥物的研究已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段,盡管近年來(lái)對(duì)惡性血液病的治療及改善預(yù)后取得了巨大進(jìn)步,但復(fù)發(fā)仍是亟待攻克的難題,隨著對(duì)Ras基因及法尼基轉(zhuǎn)移酶抑制劑抗惡性血液病機(jī)制的深入研究,將會(huì)為臨床惡性血液病的治療提供新的思路和策略,F(xiàn)TIs已成為一類(lèi)抑制Ras信號(hào)傳導(dǎo)通路的新型抗癌藥物,必將在惡性血液病的治療中有著廣闊的應(yīng)用前景。

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