随着研究人员对于在细胞生长控制和癌变中起关键作用的一类酶的研究，酪氨酸磷酸酶的数量在迅速增加。

在过去2年里，一个使生物学家感到惊讶的新研究领域得到迅速发展，这就是对以前并未预料到的蛋白酪氨酸磷酸酶的研究。它使人们非常兴奋，因为它可能就是长期寻找的，对抗一类人们所熟知的所谓酪氨酸激酶的酶。对该酶的研究已有10年了，但花这种力气是值得的，因为编码这些酶的基因可能在肿瘤发生中起抑制肿瘤的作用。

认为存在酪氨酸磷酸酶的历史可追溯到酪氨酸激酶的发现，这是70年代末期细胞生物学界最激动人心的一项进展。这种激酶被证明是细胞生长的主要刺激因子，其活性是将磷酸基团特异地接到蛋白质的酪氨酸残基上去。80年代，当研究人员确定了40多个编码这些酶的基因后，酪氨酸激酶在生长控制研究领域受到重视。它们不仅对于正常生长控制是重要的，例如其中一些被证明是_胞生长因子的受体，同时它们的突变产生了癌基因，这些癌基因便起动细胞的癌变。

然而，研究人员一直认为，如果磷酸基团接到蛋白质的酪氨酸残基上的酶极为重要的话，就一定存在消除磷酸基的酪氨酸磷酸酶与之对抗。这两个过程是平衡的，不然这个系统就可能卡在开的位置，引起细胞生长失控。酪氨酸激酶研究的先驱者之一，saIk研究所的托尼 · 哈恩特（Tony Hunter）指出：“很明显，依赖酪氨酸激酶的系统需要一个磷酸酶。”

然而在80年代的大多数时间里，研究人员们没能：纯化出这个酶，使得这方面的研究落后于激酶。直到3年前，华盛顿大学的一个小组纯化出磷酸酶时，这项工作才有突破。由于扫除了障碍，使这项工作进入到现在的热潮，研究人员终于能够开始解决他们所要回答的问题。

酪氨酸磷酸酶并不只是一种看家酶，在酪氨酸激酶之后消除磷酸基团。它组成了一类新的受体，在细胞内组成独立的信号传递途径。首先分离出磷酸酶，并将之与受体联系起来的研究人员之一的华盛顿大学的艾德蒙德 · 费斯切尔（Edmond Fischer）指出：“正是这一点才使人们对这个领域激动不已，不然人们会说，这酶只不过是另一类磷酸酶而已。”

如果像预测的那样，酪氨酸磷酸酶确是生长抑制因子的话，人们会更加激动。这样，编码这些酶的基因在肿瘤发展中可能充当抑癌基因而不是致癌基因。意味着这些基因的丢失或失活都可能引起肿瘤。进一步设想，如果酪氨酸磷酸酶有抑癌活性的话，就可能利用它们，或者模拟它的活性，设计新的治疗肿瘤的药物，然而这种可能仍然只是一种推测。

为什么酪氨酸磷酸酶的纯化花这么长的时间？冷泉港的尼可罗斯 · 托恩卡斯（Nicholas Tonks）于1985年在华盛顿小组进行博士后工作时承担了分离这种酶的工作，他指出：“这是因为含有磷酸酶的细胞伴有许多不同的特性，研究人员没有好的方法只挑出清除酪氨酸残基上的磷酸的特性，这就需要一个特异结合酪氨酸磷酸酶的人工底物，并且这个底物的量要足以满足其纯化技术之用。”

托恩卡斯花了几个月的时间制出这样的底物，一个磷酸化的溶菌酶蛋白衍生物。他说，当他用这底物后，立刻取得成功，得到了纯化的磷酸酶制品，于是，其它所有工作起步了，同在华盛顿大学的哈利 · 查波恩尼（Harry Charbonneau）和肯列斯 · 威尔希（kenneth walsh）确定了酪氨酸磷酸酶的氨基酸序列。当他们把这个序列同蛋白质序列库中的其它序列进行比较时，有两点使人吃惊。第一点是这酶并不与任何其它已知磷酸酶相似，反而同蛋白激酶有序列相似性，表明它们由相同的祖先进化而来。费斯切尔说：“我们预料它会与磷酸酶相同，结果不是这样。”

第二点使人吃惊的是，当根据碱基资料发现唯一与这个酶相似的蛋白时，竟是“白细胞共有抗原”（CD45），这个蛋白是存在于细胞表面的。虽然当时还不知道CD45的功能，但它的序列表明它有受体的特征结构，三个结构域：约400个氨基酸的外侧结构域，由22个氨基酸组成的跨膜结构域和约700个氨基酸组成的较大的细胞内侧结构域，这些结构域之间含有2个结构相关的序列，每段约300个氨基酸长，正是这些序列得出它同酪氨酸磷酸酶相似的结论。

CD45和酪氨酸磷酸化酶的相似性可能具有比研究人员想象的还要大得多的意义。首先，这种相似性暗示CD45可能具有酪氨酸磷酸酶活性，这个假说后来被华盛顿研究小组所证实。反过来，这种看法又将酪氨酸磷酸酶置于细胞信号传递途径中。费斯切尔认为，这暗示“酪氨酸磷酸酶并不只是对抗酪氨酸激酶”，它们可能通过终止信号传递而独立控制细胞活性。

到目前为止，研究人员都一直在确定更多的酪氨酸磷酸酶。一旦第一个序列到手，就可根据这个信息制备核苷酸探针去钓出酪氨酸磷酸酶的基因，这就不像纯化蛋白质那样乏味。费斯切尔说，已有PCR步移法和条件要求不严格的筛选法可用于寻找新的酪氨酸磷酸酶基因。这种筛选工作已开始了。托恩卡斯说，现在总共有大约20个这样的基因在不同的实验室分离出来。虽然到目前为止只3个酶被确定是定位于细胞内侧即细胞质侧，包括由托恩卡斯和费斯切尔纯化的酪氨酸磷酸酶，但它们大多似乎是膜受体。

最终到底有多少酪氨酸磷酸酶，现在仍不清楚。斯切尔辛格预测，一个酪氨酸激酶有一个酪氨酸磷酸酶，照这样计算，纸胞内一定有40多个这样的酶。

确定酪氨酸磷酸酶的工作已进入高潮，而了解其生理功能的工作仍处在初期阶段。关于它们实际的功用仍知之甚少，然而普德（purdue）大学的杰克 · 狄克逊（Jack Dixon）和他的同事发现了一个极其意外的作用，酪氨酸磷酸酶在一种致病力很强的鼠疫菌（Yersining Pseudotuberculosis）中发现。狄克逊说，这让人惊奇，因为细菌被认为并没有酪氨酸激酶，因此似乎并没有必要存在酪氨酸磷酸酶。这暗示，像病毒从它感染的生物中捡起癌基因一样，细菌可能从感染的动物中捡起磷酸酶基因。

像对这些酶的了解一样，仍不清楚酪氨酸磷酸酶是如何增强鼠疫菌的致病力的。狄克逊小组和斯坦福大学医学中心的斯坦利 · 福尔柯（Stanley Falkow）最近的工作表明，由细菌产生的酪氨酸磷酸酶分子以某种方式进入被感染动物的巨噬细胞，使几种蛋白质脱磷酸化，结果使起动免疫反应所需的巨噬细胞活性被抑制。狄克逊认为，反过来，这就允许细菌在缺乏免疫系统的情况下繁殖。

狄克逊小组最近也发现一种鸡痘病中的牛痘病毒也有酪氨酸磷酸酶。但仍不清楚这种酶如何广泛分布于病原物中。

现在还很少有直接的证据表明酪氨酸磷酸酶有所希望的生长抑制效应。然而Salk研究所的艾兰 · 特洛布里奇（Ian Trowbridge）指出：“现在它只是很有前途的领域，而不是成就。”

但是，研究人员至少获得几个迹象使他们相信磷酸酶可能抑制絍胞生长。其中之一是这些酶的结构分析。波士顿的多罗－法比尔（Dana-Farber）肿瘤研究所的哈罗 · 赛托（Haruo Saito）、米切尔 · 斯蒂纽利（Michel Streuli）和尼尔 · 克纽格（Neil kreuger）发现，他们纯化的一些酪氨酸磷酸酶受体的外侧部分在结构上相似于某些细胞表面分子，这些分子已知在胚胎发育中介导细胞反应。这种相似性暗示酪氨酸磷酸酶受体可能介导了一类细胞——细胞反应，即接触抑制一一一种正常细胞接触时发生的生长停止现象。导致酪氨酸磷酸酶基因失活的突变可能导致细胞失去接触抑制，这是肿瘤转化细胞明显的标志。

研究人员也开始探讨酪氨酸磷酸酶是否能抵抗癌基因活性的影响，然而这些实验遇到某些困难：他们通常是转移一个编码这种酶的基因到细胞中去，了解加入一个活化的癌基因时它如何发挥作用。由于转化的基因引起过量的酪氨酸磷酸酶产生，这是不利于细胞繁殖的。

然而，剑桥和马塞诸塞州的应用生物技术有限公司的大卫 · 希尔（David Hill）及同事们设法建立了带有转入了酪氨酸磷酸酶基因的细胞系。有了这个细胞系后，研究人员转入一个具酪氨酸激酶活性的癌基因neu，结果，虽然neu基因引起对照细胞的癌转化，但它不能引起加入酪氨酸磷酸酶基因的细胞发生转化。希尔说：“我们认为，这种酶能够抑制编码酪氨酸激酶的癌基因，如像ne基因，可能是因为它使靶子neu蛋白脱磷酸化。”所以，在这种情况下酪氨鼠磷酸酶具有抗癌基因的效应。

适然酪氨酸磷酸酶可能抑制细胞生长的观点是人们对这种酶感兴趣的主要原因之一。然而在某些情况下是与之矛盾的，这种酶对细胞生长是必需的。华盛顿大学医学中的马特路 · 汤玛斯（Matthew Thomas）和他的同事建立了一个突变的T细胞系不再有CD45功能蛋白，像在正常情况的表现一样，用抗原刺激细胞不能增殖。汤玛斯说：“这种细胞因失去了将信号传递给抗原受体的能力，因而磷酸酶并不是负调控因子，它是细胞生长的必需因子。”希尔认为，酪氨酸磷酸酶到底是起生长抑制作用还是生长刺激作用可能依赖于具该酶活性的细胞类型。

很明显，要了解酪氨酸磷酸酶如何发挥作用，研究人员还有大量工作要做。未来首先要做的工作包括确定活化受体蛋白和起动磷酸酶活性的外源信号，然而确定该酶的靶子也是同等重要的。

寻找这些靶子并不是件易事。细胞生物学家在10多年前就开始寻找Src癌基因编码的激酶磷酸化的蛋白，只是在过去2年里才开始完全了解这种激酶是干什么的。

虽然研究人员的工作遇到障碍，但他们并没被未来的困难吓倒。狄克逊说：“我们很快活。”这种研究为更牢固地了解控制细胞分裂的内部反应网络提供了机会。如果说80年代是酪氨酸激酶的10年，那么90年代可能是酪氨酸磷酸酶的10年了。

[Science，1991年2月15日]