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一、人们利用霉菌可生产什么产品?
1)-内酰胺类:青霉素类和头孢菌素类的分子结构中含有-内酰胺环。近年来取得了很大进展,如噻吩霉素类、单内酰胺类、-内酰胺酶抑制剂和甲氧青霉素类。
(2)氨基糖苷类:包括链霉素、庆大霉素、卡那霉素、妥布霉素、阿米卡星、新霉素、核糖霉素、小诺霉素、阿司霉素等。
(3)四环素类:包括四环素、土霉素、金霉素和强力霉素。
(4)氯霉素:包括氯霉素、甲砜霉素等。
(五)大环类脂:临床常用的有红霉素、白霉素、无味红霉素、乙酰螺旋霉素、麦迪霉素、交沙霉素、阿奇霉素。
(6)作用于G菌的其他抗生素,如林可霉素、克林霉素、万古霉素、杆菌肽等。
(7)其他作用于G菌的抗生素,如多粘菌素、磷霉素、环孢素、利福平等。
(8)抗真菌抗生素:如灰黄霉素。
(9)抗肿瘤抗生素:如丝裂霉素、放线菌素D、博莱霉素、阿霉素等。
(10)环孢菌素等具有免疫抑制作用的抗生素。
二、放线菌素D的作用周期为:
南华来自大学药理学习题18作业练习药理学概论作用于传出神经系统的药物作用于中枢神经系统的药物360问答系统心血管系统的药物血液造血系统的药物呼吸和消化系统的药物激素内分泌系统的药物抗生素漂白液危险的镭的药物在莫硕寺被广泛使用以逃避。谁要是说纺靛蓝驯服兵卒,奋力解决秘癌,那就是晕头转向,迷恋原始食物。我敢住在蜗牛的唾茎里,唱着菊花。龚贤的放电是一种氛围的静修。南华大学药理学习题集18作业习题药理学概述作用于神经系统的药物沿收作用于中枢神经系统的药物作用于心血管系统的药物作用于血液造血系统的药物作用于呼吸和消化系统的药物作用于激素内分泌系统的药物作用于抗生素浮液的药物做危险镭,莫少寺,谁说旋聚来找我改章性质,零节开始驯服秩,短纵,秘癌解。我眼花缭乱,如痴如醉,我敢活在蜗牛的口水和茎里,我被送进了菊花。
三、“原核生物RNA合成终止机制"是什么
加工逆转录是以DNA单链为模板,以NTP为原料,在依赖DNA的RNA聚合酶催化下合成RNA链的过程。与DNA复制相比,有很多相同点和不同点,也有各自的特点。它们之间的相同点和不同点可在表13-1中简要说明。转录的模板是单链DNA,与复制的模板有很多不同的特征,由此引出以下相关概念。在转录过程中,只有基因组DNA中编码RNA(mRNA、tRNA、rRNA和小RNA)的片段被用作模板。DNA分子中能转录RNA的片段称为结构基因。在结构基因的双链中,只有一条链作为模板转录成RNA,也称为沃森(W)链、负链或反义链。模板链对应的互补链,其编码区与mRNA的编码序列具有相同的碱基序列(仅T和U互换),称为编码链,也称为Crick(C)链、正链或正义链。不同基因的模板链和编码链并不固定在DNA分子中的某一条链上,这就是所谓的不对称转录。当模板链处于同一双链的不同单链时,转录方向都是从5’3’,转录方向明显相反,如图13-1所示。与DNA复制相似,转录过程在原核生物和真核生物中需要不同的酶和相关因子,转录过程和转录后的加工修饰也不同。它们将在下面的讨论中分别描述。转录酶是一种参与转录的酶,是DNA依赖的RNA聚合酶(DDRP),也称为DNA指导的RNA聚合酶,或简称RNA聚合酶(RNA pol)。它使用DNA作为模板来催化RNA的合成。原核生物和真核生物中的转录酶都能催化两个游离的NTP在模板链的转录起始位点形成磷酸二酯键,从而启动转录起始,如图13-2所示。所以转录的启动不需要引物,这也是转录和复制在初始阶段的一大区别。一、原核细菌中只发现了一种RNA聚合酶,可以催化合成mRNA、tRNA和rRNA,大肠杆菌的RNA聚合酶研究得比较清楚。(一)大肠杆菌RNA聚合酶的组成大肠杆菌RNA聚合酶的分子量约为450kDa,由四种五亚基(2’)组成,与全酶结合松散,在细胞内外都容易与全酶解离。游离的部分(2’)称为核心酶。通过利福霉素抑制转录的实验研究,在一定程度上了解了转录酶各亚基的功能:亚基可能参与全酶的组装,全酶识别启动子,从而决定哪些基因可以被转录;亚基结合底物(NTP)和新生RNA链;亚基与模板DNA结合;和亚基组成酶的活性中心,通过DNA的磷酸基团与核酶的碱性基团之间的非特异性吸附,核酶可以非特异性的与模板DNA松散结合;亚基的作用是识别启动子和转录起始点,但不能单独与DNA模板结合。当它与核酶结合时,可以改变酶的构象,从而改变核酶与DNA的结合性质,使整个酶对转录起始点的亲和力比其他部分高4个数量级。在转录延伸阶段,亚基与核酶分离,只有核酶参与延伸过程。所以亚基实际上被认为是一种转录辅因子,所以被称为因子。(2)因子生物的基因表达在其生命周期的不同阶段或内外环境发生变化时,具有一定的时空顺序,以适应生长、发育和环境变化的需要。RNA聚合酶的活性是决定基因表达的重要环节。因子是识别并结合启动子的RNA聚合酶的亚单位。原核生物中所有的RNA转录都是由同一种RNA聚合酶催化的。这种酶如何识别生命周期不同阶段或不同环境中所有转录单位的启动子,是由识别
基因启动子-35和-10区的共有序列(图13-3)是因子识别的位点。如表13-2所示,不同因子识别的共有序列可以完全不同。二、真核RNA聚合酶真核RNA聚合酶有三种,分别称为RNA聚合酶I、II、III,负责不同RNA的转录,对特异性抑制剂金刚烷胺的敏感性也不同,如表13-3所示。第二节转录过程转录是RNA生物合成的过程,类似于复制,有起始、核苷酸链延伸和链合成终止三个阶段。转录的起始是形成转录起始复合物的过程。这一阶段反应所需的辅助因子在原核生物和真核生物之间有很大的不同。原核生物中转录的起始是通过将RNA聚合酶与DNA模板的启动子结合来启动的。对原核生物中100多个不同基因的启动子进行分析后发现,这些启动子有以下共同点:在-10bp处有一个富含AT的共有序列,即-TATAAT-,由Pribnow最先发现,故称为Pribnow box,在-35bp上游中央有一组保守的共有序列,即-TTGACT-与启动子相邻的结构如图13-3所示。绑定过程可以分为两个步骤。首先,启动子的35区域由因子识别,整个酶与该区域结合形成松散的复合物。此时的DNA双链并未解绑,故称为封闭转录起始复合体。然后RNA聚合酶移动到10区和转录起始点,DNA在20区部分熔化,形成12-17 bp的单链区,RNA聚合酶与DNA结合更紧密,形成开放转录。以单链模板链为模板,RNA聚合酶的起始位点和延伸位点被相应的NTP占据,聚合酶的亚基催化第一个磷酸二酯键的形成,亚基从全酶中游离出来,形成DNA-RNA聚合酶的起始延伸复合物(核心酶)。真核生物有三种RNA聚合酶,催化不同RNA的合成,每种酶都需要一些蛋白质辅因子,称为转录因子(TF)。为了讨论方便,转录因子以聚合酶命名。比如RNA聚合酶II所需要的转录因子叫做转录因子II (TF II)。1.RNA聚合酶I催化的转录起始前rRNA(40S RNA)的合成由RNA聚合酶I催化.在pre-rRNA基因转录起始点上游有两个顺式作用元件,一个是穿过起始点的核心元件,另一个是上游控制元件,UCE)在- 100 BP处。RNA聚合酶I催化的转录需要两个转录因子,即上游结合因子(UBF)和选择性因子1 (SL1)。SL1包含四个亚单位,一个是TATA结合蛋白(TBP),另外三个是TBP相关因子(TAF)。UBF和DNA结合使得模板DNA弯曲,使得相距数百bp的UCE和核心元件靠得很近。然后SL1和pol I相继与UBF-DNA复合物结合,完成初始复合物的形成并开始转录,如图13-4所示。2.RNA聚合酶II催化的转录起始。RNA聚合酶II催化各种前体mRNA的合成。研究表明,RNA聚合酶II催化的转录起始需要更多的转录因子。为方便讨论,以转录因子(TF)为名,用大写字母命名,分别称为TFA ~ J。RNA聚合酶II结合的启动子的特征在于转录起始点上游参与转录调节的三个保守序列或顺式作用元件。在- 90bp处,有一个核心序列为GGGCGG的GC盒,在- 70bp处,有一个共有序列为GGC (t) CAACT的CAAT盒,在- 30bp处,有一个共有序列为塔塔AA(T)AAT) AAT的塔塔盒,也称为Hogness盒。转录的起点与原核生物相似,多为a或g .转录起始复合物的组装:如图13-5所示。3.RNA聚合酶催化的转录起始RNA聚合酶催化tRNA、5S rRNA和7S rRNA的转录。
(1)tRNA基因转录的起始:tRNA基因的起始转录产物是tRNA的前体,经加工产生多个成熟的tRNA。DNA上的调控序列位于起始转录位点的下游,称为内部启动子。有两个调控区,位于编码tRNA D-环和t-环的序列中,分别称为box A和box B。如图3-6所示。(2)5S RNA基因转录的启动:5S RNA基因的转录不仅需要TFiiib和TFiiic,还需要TFiiia。首先TFiiia与起始位点下游81 ~ 99 bp结合(盒C),然后TFiiic与盒A和盒B结合,然后类似于TFA转录。TFiiib与TFiiic相互作用,并与聚合酶III结合,从而可以开始转录。二、转录的延长在原核生物和真核生物中,发生在转录延长阶段的反应是相似的。一般来说,一个是聚合酶如何从转录起始点向下游移动,继续引导核苷酸间磷酸二酯键的形成,另一个是转录区的模板如何形成局部单链区域进行转录。原核RNA聚合酶催化转录的起始,即核苷酸链中第一个磷酸二酯键形成后,因子从整个酶中游离出来,核心酶可以沿着DNA分子移动。真核RNA聚合酶不仅需要更多的转录因子来催化起始,而且在多种转录因子的共同作用下,酶的运动可以通过改变酶的构象来实现。比如在TF H的作用下,聚合酶C端丝氨酸残基的磷酸化使聚合酶向下游移动。在转录延伸过程中,DNA双链需要解绑10 ~ 20 BP,局部单链区域像囊泡,故称为转录泡。转录小泡是指RNA聚合酶-DNA模板-转录产物RNA形成的转录复合体。为了保持局部的转录气泡状态,RNA聚合酶下游的DNA需要不断融化,可以使其下游的DNA(解螺旋的双链部分)越缠绕越紧,形成正超螺旋,而其上游的DNA变得松弛,产生负超螺旋,需要回旋酶和拓扑异构酶来消除,如图13-7所示。在转录起始复合物中,核苷酸之间的第一个磷酸二酯键是通过第一个核苷酸的3’-OH和第二个核苷酸的5’-磷酸之间的脱水形成的。第一个核苷酸通常是G,来自GTP的5’-三磷酸保留下来,第二个核苷酸的3’-OH仍然游离形成5’ppgpn-OH3’。当聚合酶沿模板链的3’5’移动时,根据模板链碱基序列的指导,相应NTP上的-磷酸可与延伸新链的3’-OH形成磷酸二酯键,其-和-磷酸基团脱落生成焦磷酸然后迅速水解,释放的能量进一步促进转录,使新合成的RNA链可沿5’3’方向逐渐延伸。转录部分形成的RNADNA杂交双链之间的吸引力比DNA双链弱(由于杂交双链之间的Da: Ru配对,Da: Ru的稳定性小于Da: DT),延伸的RNA链的5’-末端会被新形成的DNA双链挤出,这样合成的RNA的5’-末端就会脱离转录复合体。三、转录的终止-原核生物转录的终止主要有两种机制。一种机制是需要蛋白因子(Rho),称为依赖于因子的转录终止机制。另一种机制是纯化的RNA聚合酶可以在没有其他蛋白因子的情况下终止转录,称为不依赖于因子的转录终止机制。转录终止依赖于因子:因子是一种分子量为46kDa的蛋白质,活性形式为六聚体。根据因子的终止位点,没有发现特殊的DNA序列,但因子在转录中可以与RNA结合。因子的六聚体被约70 ~ 80 nt的RNA包围,激活因子的ATP酶活性,滑向RNA的3’端。当它滑动到RNA聚合酶附近时,RNA聚合酶停止其聚合活性,从而RNADNA杂交链被熔化,并且转录的RNA被释放以终止
这个互补区域的转录物可以形成茎环结构,影响RNA聚合酶的构象并暂停转录。同时,由于转录产物的(rU)n和模板的(dA)n之间的dArU杂交区的双链是最不稳定的双链,杂交链的稳定性下降,而转录泡模板区的两条DNA则容易恢复双链,释放转录产物的RNA,终止转录。目前真核生物转录终止的机制还不太清楚,三种RNA聚合酶的转录终止也不完全相同。RNA聚合酶催化的转录具有18 bp的终止子序列,可被辅因子识别。RNA聚合酶和催化的转录终止子可能具有与不依赖于因子的原核生物相似的结构和终止机制,即富含GC和连续u的茎环结构,由于成熟mRNA的3 '端已被切除并添加了一个poly A尾,具体的转录终止点尚未知晓。四、转录的抑制(1)作用于模板DNA的转录抑制剂,如D(放线菌素D,可插入两对dG?DC在低浓度时阻止RNA链的延伸,在高浓度时抑制RNA和DNA复制的启动。(2)作用于RNA聚合酶的转录抑制剂,如利福平或利福霉素,能与原核细胞中RNA聚合酶的亚基非共价结合,阻止RNA转录的起始,对真核细胞的RNA聚合酶无作用。该药物在临床上用于治疗结核分枝杆菌引起的疾病。-鹅膏蕈碱是真核生物RNA聚合酶的抑制剂。第三节RNA转录后的加工一、原核mRNA的加工原核RNA转录后的转录产物可以不经加工作为翻译模板。近年来也发现需要添加3’聚腺苷酸,但我们对rRNA和tRNA转录物的加工修饰了解很多,描述如下:第一个rRNA的加工;第二次tRNA的处理;1.核糖核酸酶:2。核糖核酸酶D: 3。核糖核酸酶P: 4。tRNA核苷酸转移酶:III型:2。RNA没有3’-末端CCA,I型tRNA的3’-末端CCA也可能被核酸酶降解。这种酶以ATP和CTP为原料催化TRNA '端CCA的形成。二、真核生物中RNA转录后的加工——RNA转录后的加工真核生物中的r RNA有5S、5.8S、18S和28S四种,其中5.8S、18S和28S是由RNA聚合酶I催化产生45S r RNA前体的转录单位,rRNA的转录后加工包括前体rRNA与蛋白质的结合,然后裂解和甲基化。在研究rRNA转录和加工的过程中,发现Trtrahymena等一些真核生物的26SrRNA的前体为6.4kb,含有414个核苷酸的内含子,完全不需要蛋白质就可以自行剪接,414个核苷酸的内含子可以被准确地剪切掉,使两个外显子连接成成熟的26S RNA。这种具有催化功能的RNA被称为核酶,意思是能够切割特定RNA序列的RNA分子。核酶有许多二级结构,其中一种是有几个茎和环的锤头状结构。例如烟草rinsport病毒卫星RNA的自剪接序列具有槌状结构,如图13-11所示。根据核酶的锤头状结构,通过人工设计合成,可以将没有核酶活性的RNA变成具有核酶活性的RNA,用于阻断病原生物或肿瘤基因的表达,为感染性疾病和肿瘤的治疗提供了新思路。如图13-12所示,下半部分的24核苷酸链是病原体或肿瘤的RNA,没有核酶活性。根据槌头结构原理,人工设计合成上半部分的19核苷酸链,并与之匹配槌头结构,使下半部分成为人工核酶的特异性切割位点,阻断其表达,达到预防和治疗某些疾病的目的。例如,已经探索出利用核酶破坏人类免疫缺陷病毒(HIV)的临床治疗方案。在转录后加工之前,tRNA的加工包括切除和碱基修饰,其中一些需要
前tRNA约有10%的碱基需要酶促修饰,修饰有:前tRNA 3’端的U被CCA取代;嘌呤碱基或核糖C2的甲基化;(3)尿苷还原成二氢尿苷(DH)或核苷中的转位反应变成假尿苷(T);部分腺苷脱氨成为次黄嘌呤核苷酸(AMPIMP)。三种mRNA转录后加工的真核mRNA被RNA聚合酶II催化,初始产物为异源核RNA (hnRNA)。从转录开始到结束,新的hnRNA逐渐与蛋白质结合,形成不均一的核糖核蛋白(hnRNP)颗粒,前mRNA加工的顺序是形成5’hat结构;核酸内切酶去除3’末端的序列;聚腺苷酸聚合酶催化3’聚腺苷酸尾的形成;最后,剪接去除内含子,将其转化为成熟的mRNA。1.5 '帽形成:hnrna 5 '端的第一个核苷酸通常是三磷酸鸟苷(5 '-pppgpn-),由磷酸酶催化去除-磷酸基团形成5'-ppgpn,再由鸟苷酰基转移酶催化与另一个GTP(pppG)反应形成gppppn。生成M7gpppgpn,然后被2’甲基转移酶催化,5’末端核苷酸原来的1’甚至2’-O位置被甲基化,形成M7gpppgmn,或m7GpppGpmNm.可以看出,5’帽结构有三种形式;M7gpppgpn为cap 0,m7gpppgmpn为cap 1,m7gpppgmpnm为cap 2。不同真核生物的mRNA或同一生物的不同mRNA具有不同的5’帽结构。2.3’-末端切除前mRNA并添加多聚腺苷酸尾:除组蛋白mRNA外,所有真核mRNA都有3’-多聚腺苷酸尾。研究表明,由于结构基因编码链的3’端没有多聚腺苷酸序列,mRNA的多聚腺苷酸尾是通过转录后形成的。其过程是多聚腺苷酸位点上游10 ~ 35个核苷酸有AAUAAA序列,下游约50个核苷酸有GU富集序列,这是切割和添加多聚腺苷酸所需的信号,首先切割和多聚腺苷酸特异性因子(CPSF)与上游富含AAU的AAA序列结合,切割刺激因子(CSF)与下游富含GU的序列相互作用,(切割因子和 (CF)相继与之结合,使其更加稳定。修剪前,聚腺苷酸聚合酶与复合物结合,以便剪切后游离的3’末端可以快速腺苷酸化。聚甲的生成分为两个阶段,如图13-14所示。3.mRNA的剪接:真核生物中编码mRNA的基因是一个断裂基因,有外显子和内含子,在最初的转录本中被转录。转录物中的内含子应该被去除,外显子应该连接成成熟的mRNA分子。这个过程叫做剪接,剪接位点在外显子的3’端与内含子的5’端相连,内含子的3’端与下一个外显子的5’端相连。为便于描述,内含子5’端的切割点称为5’端剪接点,内含子3’端的切割点称为3’端剪接点。从图13-15可以看出,几乎所有的真核前mRNA都有特征性的GU和AG序列,称为GU-AG规则。内含子在离3’剪切点20 ~ 50bp的范围内有一个不变量a,称为分支点。分支点附近有保守序列,如UACUAAC,其中3’端倒数第二个碱基A为分支点。剪接过程:(4) RNA编辑RNA编辑是指除了上述加帽、加尾、剪接、修饰等程序外,还需要对RNA前体的序列进行适配。适应过程包括在RNA前体分子中插入、去除或替换一些核苷酸残基。例如,人载脂蛋白B有两种形式。一种是肝细胞合成的分子量为512 kDa的Apo B-100,参与细胞内合成脂质的运输。另一种在小肠细胞中合成的分子量为240 kDa的Apo B-48,以乳糜微粒的形式参与携带食物中的脂质。这是UAA(终止子)因为mRNA第2153位密码子CAA(谷氨酰胺)的C在合成后变成了U,所以蛋白质的合成停止在这个密码子,产生了2152个氨基酸残基的Apo B-48,未编辑的mRNA翻译成4536个氨基酸残基的Apo B-100(图13-18)。
因为催化胞嘧啶生成尿嘧啶的脱氨酶只存在于小肠中,Apo B-48只在小肠中合成,所以RNA编辑可以看作是对生物学中心原理的重要补充。各种形式的RNA编辑大大增加了mRNA的遗传信息容量。第四节逆转录病毒、逆转录病毒和癌基因一、逆转录病毒和逆转录酶(一)发现上一节讨论的转录是以DNA为模板,在RNA聚合酶的作用下转录成RNA,即信息从DNA流向RNA。有些病毒有RNA,没有DNA。这些病毒被称为RNA病毒。1964年,Temin观察到一些引起肿瘤的RNA病毒(如禽肉瘤病毒,ASV)可以被DNA复制抑制剂(如甲氨蝶呤,MTX)和5FdUMP阻断,这表明ASV的复制需要DNA合成。另一个发现是放线菌素D可以抑制后代中病毒颗粒的产生。放线菌素D以DNA为模板抑制RNA合成,说明RNA肿瘤病毒在宿主细胞中的繁殖需要细胞RNA合成。因此,特明大胆提出了一个观点,RNA肿瘤病毒首先成为DNA前病毒,然后产生RNA肿瘤病毒。这意味着遗传信息也可以从RNA流向DNA。1970年,特明和巴尔的摩发现RNA肿瘤病毒中含有一种叫做逆转录酶的酶。这种酶以RNA为模板,在合适的条件下,在四个dNTP存在的情况下,根据碱基互补配对的原理,可以合成DNA(互补DNA (cDNA)。这种酶也被称为RNA依赖的DNA聚合酶。因为RNA肿瘤病毒含有这种逆转录酶,所以也叫逆转录病毒。这一发现丰富和完善了生物中心定律的内容。特明和巴尔的摩也因此获得了诺贝尔奖。逆转录病毒颗粒的直径约为1 000?基因组由两个相同的单链RNA分子组成,每个分子约3.5 ~ 10 kb,不同品系间差异较大。它还包含几个来自宿主的逆转录酶和tRNA分子。(二)ASV的基因组图谱图13-19显示了ASV原病毒的基因组结构,两端有1个长末端重复序列(LTR),R是两边相同的序列,U5和U3有不同的序列。两侧的LTR含有整合信号、启动子、增强子、poly A等信号序列,紧接5’端下游有一个病毒包装序列()。(三)逆转录病毒的生命周期当病毒与宿主细胞的受体结合时,病毒颗粒进入细胞,开始病毒的生命周期,该周期有两个阶段。1.在第一阶段,病毒RNA基因组被逆转录成DNA前病毒,然后整合到宿主基因组中。逆转录酶具有催化三种反应的活性:RNA指导的DNA合成;RNA的水解;DNA引导的DNA合成,如图13-20所示。合成的开始可以使用tRNA作为引物。合成的双链DNA前病毒可以整合到宿主细胞的基因组中。2.第二阶段包括整合到宿主基因组中的原病毒DNA,它被宿主细胞的RNA聚合酶II转录成相应的mRNA。这种mRNA可以作为病毒的RNA基因组,也可以作为合成相应蛋白质的模板。因此,病毒RNA基因组和病毒蛋白质可以包装成新的病毒颗粒进行繁殖,后者以芽种模式离开宿主。通常,这种逆转录病毒不会杀死宿主细胞。二、癌基因和抑癌基因的概念(一)ASV基因组包含四个基因,其中gag、pol和env是病毒生命所必需的,src不是病毒生命所必需的。但src基因与细胞转化和动物肿瘤有关,故称为癌基因。Src基因不是病毒生命所必需的。ASV中的src是ASV(无src)的前体,通过重组获得,突变为癌基因。因此,病毒中与转化和致癌作用有关的基因称为癌基因,由于它们来自病毒,所以以v-src为前缀。正常细胞的基因被称为c-src(c代表细胞),或原癌基因。
原癌基因如何转变成癌基因?如上所述,逆转录病毒获得src后,受逆转录病毒顺式作用元件——的启动子和增强子的调控,使转录速度增强,产物量大大增加,可使细胞转化,恶性化。另一种情况是原癌基因发生染色体移位,或者基因发生突变产生异常产物。例如,c-Ha-Ras的正常产物Ras蛋白(p21)是一种调节细胞生长和其他功能的信号递质。ras蛋白与GTP结合时被激活,而GTP水解后,ras蛋白与GDP的结合形式失活。Ras蛋白具有GTP酶的功能,所以在正常生理条件下,这两种状态处于动态平衡。一旦基因发生突变,例如编码N端第12个氨基酸残基甘氨酸的密码子GGC突变为GTC,GTC为缬氨酸的密码子。由于一个氨基酸的改变,即甘氨酸转化为缬氨酸,可以改变Ras蛋白的空间构象,使其水解GTP的活性降低1 000倍,导致Ras蛋白与GTP结合活化,导致细胞恶性转化。第一个发现的人类癌基因是在膀胱癌细胞中发现的ras基因,第12个氨基酸残基的密码子由正常的甘氨酸密码子改为缬氨酸密码子。可见,原癌基因在一定条件下可以转化为癌基因。目前已发现100多种原癌基因和癌基因。(二)癌基因产物及其功能原癌基因广泛分布于生物界,从单细胞酵母、无脊椎动物果蝇到脊椎动物,甚至人类的正常细胞,它们都具有很高的结构同源性,说明这些基因是进化中高度保守的“看家基因”,提示这些基因的产物是生命活动所必需的。已知原癌基因的产物在细胞的正常生长、繁殖、发育和分化中起着精确的调节作用。毫无疑问,如果基因的结构发生异常变化或表达失控,必然导致细胞的异常生长、增殖和分化,从而导致细胞的恶性转化和肿瘤的形成。根据细胞生长信号传递途径的不同,如图13-21所示,原癌基因产物可分为四类:1。细胞外生长因子2。跨膜生长因子受体许多原癌基因产物都是跨膜受体,其功能是接收来自细胞的生长信号并传递给细胞。3.细胞内信号转导在受到生长信号的刺激后,细胞通过一系列的转导子将其生长信号传递给细胞和细胞核,从而引起生长反应。4.核转录因子已知许多原癌基因产物都是核转录因子,可以调节某些基因的表达。当生长信号沿胞内传递路径进入细胞核时,c-Fos蛋白和c-Jun蛋白聚合成一个异二聚体转录因子AP l,启动某些基因的表达。另一种与人类疾病有关的逆转录病毒是近年来发现的导致艾滋病(获得性免疫缺陷综合征)的“人类免疫缺陷病毒”(HIV)。HIV主要作用于CD4淋巴细胞(辅助性T淋巴细胞),CD4淋巴细胞具有CD4表面抗原,CD4是HIV的受体,所以HIV可以侵入人体CD4淋巴细胞,从而破坏机体的免疫功能。(3)肿瘤抑制基因又称抑癌基因,是指其产物对细胞生长和增殖起负调控作用的一类基因,可以抑制细胞进入增殖期,促进细胞成熟并最终分化。癌基因起正调控作用,促进细胞进入增殖周期,阻止其分化和凋亡。一般情况下,正负效应处于动态平衡中。不仅仅是由于癌基因的过度表达或异常产物,抑癌基因的失活造成正负平衡的失衡,进而导致肿瘤的发生发展。肿瘤抑制基因有近20种。比如视网膜母细胞瘤基因(也叫视网膜母细胞瘤易感基因,Rb基因)研究的比较详细。Rb缺乏与视网膜母细胞瘤的发生有关,Rb缺乏也存在于一些骨肉瘤、小细胞肺癌、乳腺癌和膀胱癌中。
另一个已被详细研究的抑癌基因是p53基因,约50%的恶性肿瘤存在p53基因缺陷。
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