逆转病毒癌基因的细胞同源顺序被发现以后，主要因为它们能诱导失控的细胞增殖，所以曾推测它们在生长调控中起作用。目前，这一见解因证实了几种原癌基因的产物不是生长因子就是生长因子受体而得到有力支持。此外，日益增多的证据提示原癌基因编码的蛋白质可能在细胞分化中，尤其是在神经元和造血细胞的分化中起作用。

自1976年发现了劳氏肉瘤病毒的v-src基因，并在正常细胞基因组中鉴定出同源顺序（c-src）以后，随即检出、分离了许多逆转病毒转化基因及其细胞对应物并确定其特性。至今已研究了20多种逆转病毒癌基因（v-onc基因）的结构，并鉴定了它们的蛋白质产物，分离出它们的细胞同源顺序（原癌基因或称细胞癌基因或称c-onc基因），绝大部分还做了结构分析。此外，在转染测定中已鉴定出另一些细胞癌基因是不同来源的肿瘤DNA中的转化因子。一开始就很清楚，阐明原癌基因所编码蛋白质的正常功能对揭示肿瘤转化的分子机理极为重要。尽管大多数已知的癌基因的功能还是个谜，但很少怀疑至少三种原癌基因的产物在细胞生长的调控中起关键作用：c-sis基因的产物就是血小板来源生长因子（PDGF）密切有关；c-erb-B蛋白可能就是表皮生长因子（EGF）受体；c-fms基因产物则与巨噬细胞专一性集落促进因子（CSF-1）的受体密切有关。

一般总认为原癌基因可能也参与细胞分化，这是有一些事实根据的。例如，逆转病毒癌基因干扰或甚至阻断不同细胞系的分化，其后果也许是癌基因在不适当的细胞类型中失控表达。此外，增殖和分化似是密切相关的过程，增殖往往是分化的前提，“生长因子”常常也是“分化因子”。因此，既然原癌基因编码的蛋白质在生长调控中起作用，为什么在细胞分化中不也具有功能呢？

本文旨在总结现有的资料以提出原癌基因与细胞分化之间的关系，讨论可由此作出的结论。重点放在已作过充分研究的、在细胞分化中可能起作用的原癌基因，即c-src，c-fos和c-fms，但也将简要讨论c-myc，c-myb和N-myc的表达与启动终极分化之间的逆相关。

c-arc在神经元分化中的作用

原癌基因与细胞分化有关的一个最清楚的例子是c-src产物显然参与了神经元的分化。劳氏肉瘤病毒癌基因的转化蛋白pp60v-src及其细胞同源物pp60c-src都具有蛋白质酪氨酸激酶的活性，含有磷酸酪氨酸，都受十四烷基的修饰，并与质膜相联系。然而，在体内只检出pp60v-src的激酶活性，这两种蛋白质在体内的酪氨酸磷酸化的作用部位很多是不相同的。这些结构上的差别对v-src和c-src基因产物的生物学性质可能有相当大的影响，这种看法得到下列观察结果的支持，即酪氨酸416是v-src转化的大鼠细胞的体内致瘤性所必不可少的。

有些物种的神经组织发育过程中细胞蛋白pp60c-src表达的水平特别高。首先在鸡脑中检出pp60c-src的高水平表达，但只限于胎胚后期和初生期的发育期。从器官发生中期到后期c-src表达水平急剧上升，被认为这是标志着脑中出现一种正在分化的（或已分化的）细胞类型。随后的免疫细胞学研究确实表明在鸡神经视网膜和小脑中，pp60c-src的表达可最先在增殖终止而分化开始的某一时期、在发育中的神经元里检出，而且发现在已最后分化的神经元中还有pp60c-src的表达。与这些发现相一致的是神经元或大鼠脑的星形胶质细胞的原代培养物中所含c-src蛋白是成纤维细胞中的15 ~ 20倍。然而，神经元中pp60c-src的激酶活性比星形胶质细胞中pp60c-src的激酶活性高6 ~ 12倍。另一令人感兴趣的观察结果是pp60c-src分子的氨基端半边中表现出神经元专一结构的改变，导致表观分子量增加。这种改变好像是翻译后修饰的，但它的性质还未搞清楚。汇集这些结果后表明，c-src的作用是在神经分化过程中而不是在细胞增殖中。可是，目前还不能确定这些功能是与分化的诱导作用相关联，还是pp60c-src提供了分化中的（和/或已分化的）神经元所需要的功能。由于pp60c-src的表达持续到已最后分化的细胞，所以第二种可能性也许更大些。有意义的是最近已从果蝇中分离出v-src的同源基因。原位杂交研究表明，这种基因在胚胎发育早期的所有胚胎细胞中表达，但发育的最初八小时以后，表达似限于神经组织（如脑、中枢神经素和眼触角盘）和内脏的平滑肌细胞。像脊椎动物一样，果蝇c-src基因的表达与细胞的分化相关而不是与增殖相关，这表明c-src基因的功能在进化上是保守的。分离和分析果蝇c-src基因的突变型（这在脊椎动物中是做不到的）可提供绝好的机会去研究真核生物中pp60c-src的切能。

外源癌基因产物诱导神经元分化

pp60c-src对神经元分化的影响促使研究者去分析外源src基因产物在离体分化系统即PC嗜铬细胞瘤细胞株中的生物学效应，PC12细胞呈现类嗜铬细胞的表型，它通过分化成轴突 - 表达的类神经元细胞而对神经生长因子（NGF）作出反应。NGF对PC12分化的诱导效应至少有一部分可被由劳氏肉痛病毒转染而引入细胞中的c-src基因产物所模拟，这一发现令人感到兴趣。虽然这些结果明显地支持pp60c-src在神经元分化中起作用的观点，但还要审慎对待这个结论。首先，如上所述，病毒基因和细胞基因的产物有不同的结构。这些差异包括羧基端的一级结构，这种差异对v-src的转化潜力是关键的，还有翻译后修饰上的差异，也影响分子的生物学性质。因此，v-src和c-src对PC12分化的效应很可能是根本不同的。第二，即使外源原癌基因的表达可能对细胞的过程有某些效应，但在正常调控机制的支配下，在处于特定分化状态的某一细胞类型中表达时，这些效应也可能不同于同一基因产物的正常功能。此外，要是考虑到许多种癌基因产物都能诱导细胞增殖，那么相似的生物学效应显然可以不同的方式获得。这些转化蛋白质包括不存在细胞对应物的DNA肿瘤病毒癌基因产物，所以这些蛋白质在正常生长调控下没有功能。ras癌基因蛋白显微注入PC12或用含ras的逆转病毒转染这些细胞也能引起神经元分化，这些事实突出了这种观点的重要性。外源v-src和ras基因产物在PC12中的作用机制很可能是排除这些细胞对NGF的需求。排除包括v-src在内的各种癌基因对生长因子的需求曾在红细胞、髓样细胞、淋巴细胞和成纤维细胞中得到证实。如果这一假设是正确的，则可预料其他原癌基因产物能够“诱导”PC12细胞分化。PC12细胞对外源src或ras蛋白的反应，似反映了该细胞株的固有属性，而不是（原）癌基因产物的正常功能。

c-fos原癌基因的表达：受外部信号的调控

细胞分化中涉及的另一原癌基因是c-fos基因，这是两种小鼠骨肉瘤病毒FBJ-MSV和FBR-MSV的细胞同源物。所有fos基因编码核蛋白，它与细胞蛋白复合称为P39。c-fos原癌基因表现出组织专一、细胞类型专一和时期专一的复杂表达形式。在小鼠发育过程中，c-fos表达最高水平出现在妊娠后期胎儿（羊膜和卵黄囊）碍围的外胚膜中以及妊娠中期的胎肝和出生后的整个骨髓中。c-fos在羊膜中的表达显然是时期专一的，c-fos mRNA的量在妊娠中期（第十天左右）较低，随着发育进程而增加，表明与细胞分化过程有关。出现c-fos高水平表达的胎和骨髓细胞的确切性质还不了解。然而，在分析过的各种造血细胞中，曾在肥大细胞、已分化的嗜中性细胞和成熟的巨噬细胞都检出高浓度的c-fos mRNA。可是，肥大细胞和巨噬细胞在整个骨髓细胞中不到1%。因此，c-fos的高水平表达可能与嗜中性细胞有关，也许还与骨髓中其他两种主要细胞群体即巨噬细胞前体和未成熟红细胞之一或两者有关。

在机体的正常环境中所有这些组织和细胞类型都是高水平表达c-fos。相反，其他细胞和组织在体内的c-fos表达水平极低。可是，在下述细胞的培养物中，可由肽生长因子诱导而迅速合成c-fos mRNA和蛋白质，尽管这是瞬时的。呈现这种现象的细胞是PDGF刺激的成纤维细胞，EGF刺激的A431细胞（人上皮样癌细胞株）和NEF刺激的PC12嗜铬细胞瘤细胞。

在正常情况下c-fos表达水平极低的细胞中可诱导c-fos的转录，这一观察结果促使我们探究c-fos的表达是否普遍受外部信号的调控。如果这是正确的，那么c-fos的表达应该取决于在体内正常条件下它在其中大量表达的那些细胞中的某些因子，例如在c-fos显然是组成型表达的巨噬细胞和肥大细胞。在这两种情况中，确实有可能表明c-fos表达受培养液中的特定因子所调控：在初级巨噬细胞中c-fos的高水平表达需要有CSF-1的存在；来自胎盘和胚胎的某些迄今尚未鉴定的因子是维持羊膜细胞原代培养物中c-fos高水平表达所必需。在这两种情况中，在丧失了因子的细胞中，c-fos的表达可受各自因子的刺激而重新被诱导。这些结果意味着在大部分细胞类型中c-fos基因的表达，也许通常受细胞膜上接收到的信号所调控。对于解释下面将讨论的各种体外分化系统的结果，这个结论有意想不到的关系。

造血细胞的分化与c-fos

已用三种体外细胞分化系统来表明c-fos表达与单核细胞/巨噬细胞分化间的明显相关：（1）WEHI-3B鼠颗粒细胞白血病细胞系，在低浓度放线菌素D存在下可被粒细胞集落刺激因子（G-CSF）诱导向单核细胞分化；（2）人单核细胞系U-937，可被12- O - 十四烷酰佛波醇 – 13 - 乙酸酯（TPA）诱导向类巨噬细胞分化；（3）人早幼粒细胞白血病细胞系HL60，也可被TPA诱导向类巨噬细胞分化。在这三种系统中，分化的诱导与c-fos表达的诱导相平行。当U-937或HL60细胞受TPA处理时，15分钟内观察到高浓度的c-fos mRNA，接着合成c-fos蛋白。虽然在1小时左右后c-fos的表达水平下降，但随后的2天内c-fos mRNA仍然保持相当高的浓度。相反，当HL60细胞受DMSO诱导向类单核细胞分化时，未观察到c-fos诱导。乍一看，这些结果表明，在指定早幼粒细胞分化为类巨噬细胞的过程中，c-fos有一种特殊的功能。可是，几方面的证据都指出，这样的结论不易得到现有全部资料的支持。

（1）TPA看来多少是c-fos表达的通用诱导剂，因为它在各种细胞中都一样有效，这些细胞包括成纤维细胞、上皮样细胞、淋巴样细胞和早幼粒细胞。

（2）如果c-fos在巨噬细胞分化的指定过程中起作用，则可预料它发生在该细胞系的某一时期。然而，HL60早幼粒细胞或更成熟的U-937类单核细胞接触TPA时，观察到TPA对分化的诱导有相同的动力学和幅度。

（3）在参与类巨噬细胞分化过程中c-fos的关键作用也应反映在其他分化系统中，但情况却并非如此。首先，当HL60细胞受1，25 - 二氢维生素D2（1，25(OH)2D3）诱导而向类巨噬细胞分化时，未观察到c-fos的明显诱导作用。第二，在WEHI-3B分化系统中，c-fos受诱导，但在该细胞系的后期显然与巨噬细胞相关。

（4））与DMS0诱导的HL60细胞相反，在体内嗜中性粒细胞中发现c-fos mRNA的高水平表达。

这些不同点至少有两个原因。第一，在分化的化学诱导中，必须区别细胞内传导该诱导信号的途径和受此信号影响的分化途径。在HL60/U-937模型中，c-fos的作用看来是同第一种机制相关，也就是如上一节第1，2和3点所讨论的TPA介导信号的传导。现有的证据并不支持c-fos在单核细胞分化早期起作用的看法；如果有可能得出结论，则恰恰是反驳这种看法。第二，所研究的分化系统使用了不依赖生长因子的细胞系。因为c-fos的表达可能一般都依赖于上面所说的外部信号（如由生长因子所提供），在不依赖于因子的细胞系中分析c-fos表达可能会引起误解：c-fos可能因未提供生长因子所诱导的外部信号而不表达，或者c-fos可能呈组成型表达而不需外部因子，从而使细胞系可以不依赖于因子。

在分子水平上了解c-fos蛋白的功能还远远不够。现有的假说认为，细胞核内原癌基因产物是蛋白质效应物，它通过调控其他基因的表达参与核内的信号传导。虽然，这能用来解释同一原癌基因产物在不同细胞过程的功能（如c-fos的生长控制、分化和类型专一等功能），但还没有直接证据支持这一见解。

c-fms产物可能参与巨噬细胞中c-fos基因的调控

c-fms基因代表另一种原癌基因，在HL60细胞的类巨噬细胞分化过程中，它的表达发生变化。在未分化的HL60细胞中c-fms的表达水平极低，但在分化末期很容易检出。不管用TPA还是1，25(OH)2D3作诱导剂，都观察到表达水平提高，使这一结果对c-fms在体内的作用有重要意义。与这些观察相一致的是在体内的成熟巨噬细胞中的表达水平很高。在巨噬细胞分化后期的诱导作用与新近发现c-fms可能编码巨噬细胞专一生长因子CSF-1的受体是符合的。在成熟巨噬细胞中，这种受体的含量大大超过其前身细胞。汇总这些结果说明，在巨噬细胞分化过程中，表达的增加可能是分化的结果，而不是参与它的诱导作用。已分化的巨噬细胞中c-fos的高水平表达可能转过来是c-fms产物表达增高的结果。如果c-fms编码有功能的CSF-1受体，那么CSF-1的存在就导致受体活化，从而在成熟巨噬细胞中专门诱导c-fos表达，把c-fms同这些细胞中的调控连接起来。但必须强调指出，CSF-1对c-fos基因的诱导只是几种外部调控机制之一，因为脂多糖以及可能还有其他一些化合物也能有效地诱导c-fos表达。

在外胚组织、卵黄囊和羊膜中c-fms的表达也很高。这—观察结果由于两方面的原因而令人感到兴趣。首先，发现表达显然是时期专一的，最高含量的c-fms mRNA在该时期结束时可检出。在妊娠后期表达水平的增高支持。加基因产物在分化细胞中起作用的看法。第二，这一观察提示，CSF受体的表达可能比以往设想的还要广泛；它们也许不限于巨噬细胞，可能在胎盘和胎膜的细胞中也都有功能。

C-fos促进分化的潜力

曾用F9畸胎癌细胞系去获得c-fos参与细胞分化的直接证据。F9干细胞在培养物中并不自发地分化，但用视黄酸和双丁酰环腺苷酸处理能导致类内胚层的分化。当正常的c-fos基因或金属硫因启动子c-fos构成物经DNA转染而引入F9干细胞时，就获得了分化细胞的集落。虽然这些细胞表现出内胚层分化特有的几种“标记”，但它们的性质依然很不清楚。这些观察结果明确表明c-fos有某种促进分化的潜力，但还难以估计这些观察同该基因正常功能的关系，正如前面讨论的src和ras诱导PC12细胞分化的情况一样。此外，分化中的F9细胞以及它们在体内的正常对应物，可能并不代表c-fos的高水平表达通常起到作用的那种细胞。因此，很可能在F9细胞中触发了一种畸变性的分化。最后，像PC12模型一样，在转入包括EJ癌细胞中的ras癌基因甚至病毒基因在内的各种癌基因以后，F9细胞能完成分化，表明观察到的反应是F9细胞系的固有特性。

某些原癌基因产物阻止分化吗？

HL60体外分化系统也曾用于研究TPA或1，25(OH)2D3诱导类巨噬细胞分化、DMSO或视黄酸诱导类嗜中性细胞分化以后，c-myc和c-myb原癌基因的表达。这四种试剂中任何一种对HL60分化的诱导作用，都在处理后头几小时内抑制c-myc和c-myb的表达。c-myc和c-myb表达水平的下降，可能是随同分化的诱导作用而消失增殖活性的原因或结果，因为这两个基因都涉及生长调控的机制。但也可能关闭c-myc和c-myb的表达是分化所需，或甚至可能引起分化。与这些结论相一致的是在视黄酸诱导F9畸胎瘤细胞分化过程中，也出现c-myc mRNA浓度下降。有趣的是在神经母细胞瘤中高度扩增和表达的与c-myc，N-myc基因有关的原癌基因在这些细胞的体外诱导期间迅速关闭。所有这些发现都提示c-myb和“myc - 族”的两个成员有类似的功能，尽管它们可能在不同类型的细胞中起作用。

结论

日益增多的证据表明细胞分化涉及几种原癌基因。组织专一的表达和细胞类型专一的蛋白质修饰作用都有力地表明，c-src基因产物pp60c-src对于在分化中以及已终极分化的神经元都起作用，并反驳pp60c-src在神经元细胞的生长调控中起作用。同样，c-fos的功能看来与各种造血细胞系的已分化细胞如巨噬细胞和嗜中性细胞等有关。目前尚不能确定c-src和c-fos蛋白的作用就是提供成熟细胞所特殊需要的细胞功能，或这些原癌基因产物在分化过程中是一种动因。然而，现有的证据表明原癌基因的表达也许更可能是细胞分化的结果而不是原因，特别是c-fos和c-fms是如此。在一系列原癌基因中探究指定干细胞分化所涉及的基因，仍然是了解原癌基因的功能和阐明参与细胞分化的分子事件的一种有争论的方法。

另一方面，有些原癌基因如c-myc，N-myc和c-myb的表达，在体外诱导终极分化后会急剧下降。它们编码的基因产物的不适当表达，也许阻止细胞到达最后的、通常是终极分化的非增殖时期，这种机制对体内的肿瘤发生和演进可能特别重要。细胞增殖和分化的分子机制密切相关，也反映为某些原癌基因产物与这两个过程的明显联系：c-fos看来在造血细胞分化中起作用，但在成纤维细胞和其他细胞中也被生长因子所诱导；c-src参与神经元的分化，但生长促进化合物如PDGF或TPA诱发pp60c-src的翻译后修饰。所有这些结果表明我们已经到达了这一时刻：诸如肿瘤转化的分析、正常生长调控和细胞分化的研究、核酸和蛋白质水平上的调控机制的研究等不同领域正在开始汇合，为提出细胞和分子生物学的某些中心问题提供新的线索。

[TIBS，1986年3月]