细胞分裂需要一个可转换成内部复杂事件系列的简单的外部信号。对这一过程的注意在理解癌的方面比更多地了解癌基因决定的一系列后果更有帮助。
1985年9月16 ~ 19日在海德堡举行的欧洲分子生物学组织(EMBO)关于生长因子、受体和癌基因的专题讨论会上的发言人中,最为公认的是沿着本文所述线索的研究者。完全证实了这样一种日益深化的认识:可靠的事实根据表明,分子生物学宜早不宜迟应与细胞生理学合并甚至与古老简明的生物化学合为一体。
这一认识都不及癌基因的情况来得明显,在癌基因的情况下,关于基因与蛋白质顺序的分子信息的掌握远胜过关于蛋白质如何卷入肿瘤发生的了解。并且同样可确切地说,癌基因是通过突变从基因衍生出来的,并且其蛋白质含于正常调节的细胞生长体中。因而,我们对正常生长因子序列的了解较多,对其细胞表面受体序列的了解较少,而已知或推测是生长因子或接受基因的突变体的癌基因只有很少几个。但是,由生长因子产生、在细胞膜外表面遭遇其受体的信号,有多少转换成导致细胞分裂的内部指令,还不知道。
至少某种初始事件是知道的。例如,某些生长因子包括血小板衍生生长因子和表皮生长因子(PDGF和EGF)结合到其受体上,在受体内尾部活化酪氨酸激酶(TK)的活性。某些配体受体复合物包括EGF受体是内化的。PDGF受体复合物与EGF受体复合物不同,前者活化磷脂酶C(PLC),产生磷脂肌醇(IP3)和甘油二酯(PG)。IP3引起细胞内贮存的钙离子(Ca2+)放出,而DG活化蛋白激酶C(PKC),这一作用看来触发Na+/H+交换,因而pH值瞬时增大,而这又标志着细胞受到生长因素的刺激,但是,如果要对受激细胞的初始观察事件作出解释,那么对这些链的某些部分所知还是甚少,应作进一步的深入探索。至于受调节的细胞分裂,在癌情况下是未受调节的细胞分裂,则更难得出最终结果。
—个特殊难题是植入ras基因的蛋白产品的情况。这些蛋白质位于细胞表面,结合GTP(三磷酸鸟苷)并将其水解,将基因变成癌基因的某种突变,其蛋白产品是多少能水解GTP的。原先认为ras蛋白可能是将细胞表面的刺激信号通过腺苷酸环化酶(AC)转变为生成循环腺苷酸酶(AMP)的GTP结合蛋白(G),随着这一思想的瓦解(见Natare News and Views 1985年9月5日,P. 16),海德堡的注意力转向探索ras蛋白(RAS)是诸如PDGF受体与磷脂酶C(PLC)之间的链的可能性。但是要使该思想得以传播,迄今还是期望多于实证。
由细胞的PDGF刺激引起内部Ca2+的迅速增加,这看来是内部贮存的Ca2+放出的结果;而由EGF刺激引起Ca2+的增加,则是细胞外的Ca2+内向流动的结果,这是荷兰乌特勒克(Utrecht)的呼勃列克实验室的W. H. 莫列那尔的见解。他在EGF受体上产生单细胞抗体,致使按刺激TK模拟EGF而又不增加内部的Ca2+,从而巧妙地分离出两个应答。EGF受体是几个实验室发言人注意的焦点,部分原因是它提供了一个受体“交叉调制”的很好的例子。在此例中,通过将PDGF结合到其自身受体上,使EGF受体对EGF的亲和力减小。看来机理的关键在于PKC(借助结合PDGF而活化),它使恰好处于细胞膜的细胞质一边的丝氨酸剩余物上的EGF受体磷酸化。(如何减小受体的细胞外结合范围的亲和力,或就该事件而论,EGF的结合如何活化细胞内的TK,这些都是紧迫的问题)。交叉调制的相反例子是胰岛素结合到脂肪细胞上。这通过减小其磷酸化作用在细胞表面增加胰岛素式生长因子受体的数目,这一例子展示出其内化作用,这是麻萨诸塞大学的M. P. 歇克提出的。
由此,对处于受激细胞表面或透过该表面的初始事件至少已有某些了解,至于诱导以后事件的过程则毫无所知。目前的着重点是发现刺激诱发的哪些基因并查明其序列。在这方面,波士顿达那 - 法勃肿瘤研究所的C. D. 司蒂列斯指出,事态的新的迷人的转向是浮干扰素的增加以及由PDGF的成纤维细胞刺激后,2'、5' - 低腺苷酸合成酶基因的转录,尽管时间上比以前讨论的myc和fos诱导(这两者都意味着另一种情况下的癌基因)晚得多。干扰素和合成酶众所周知是受病毒诱导的,并认为借助合成酶产生2'、5'腺苷酸,居间促成细胞的抗病毒反应,2'、5'腺苷酸随即活化核糖核酸酶,推测对病毒信使RNA有一种特异性。司蒂列斯指出,特异性较为广泛,多半包括myc、fos及其他信使RNA,以致如果受激细胞的生长受到正常调节,则应只容许在其中瞬时地显现。司蒂列斯报道的实验中,在干扰素和合成酶之前,水庖性口炎病毒或聚合物(I :C)即已诱导myc和fos,并且多数是与PDGF同样的方式。
约翰 · 霍普金斯大学的D. 纳曾斯认为,完全(血浆)的受激细胞中可能有100个诱导基因。无论是凭幸运还是靠无意识的力量,都必须鉴别这样一大组的关键数额。100个基因中的一个是关键基因或者不是,这在编码一个新激素——多育曲菌素(通过序列与催乳激素相关联)方面有重要意义。在老鼠组织中,仅在胎盘内发现多育曲菌素式蛋白质,它含有两个多育曲菌素式肽的信使RNA。
随着新激素的关键时日的到来,以及关于新的受体(几个实验室已表征出与受体密切相关的受体,但对其配体毫无所获)、癌基因(包括含有大块原肌球蛋白基因的癌基因)和磷酸盐肌醇(著名的是常用的1,4,5 – IP3的1、3、4 - 异构体)的报道的出现,任何原先预定为典型引导的人物都有可能成为否定。
(Nature Vol 317,1985年10月3日)