Survivin基因的研究现状

1、李梅陈芸Survivin是凋亡抑制蛋白(Inhibitorofapoptosis,IAP)家族的新成员口、是目前发现最强的凋亡抑制因子,Survivin功能复杂,具有抑制细胞凋亡,促进细胞转化并且参与细胞的有丝分裂,血管的生成和肿瘤细胞耐药性的产生等作用.目前,Survivin已成为研究的热点.1、Survivin的结构与生物学特性1.1Survivin的结构1997年,AMBROSINI等？利用效应细胞蛋白酶受体-1(EPR-1)cDNA在人类基因组文库的杂交筛选中首次别离出Survivin基因,因可延长细胞的生存故又名生存素或存活素.该基因全长15KB,定位于17q25,含4个外显子和3个

2、内含子,Survivin基因编码产物是由142个氨基酸组成的蛋白,分子量16.2KD.人鼠蛋白同源性为84.3%.与IAP家族的其他成员相比拟,Survivin结构特殊,IAP家族一般含有2-3个串联的含有半胱氨酸/组氨酸共有序列在内的70个氨基酸组成的杆状病毒凋亡抑制蛋白重复系列(baculovirusIAPrepeat,BIR)分子以及趣基末端环指结构,其中的BIR分子发挥抗凋亡作用,而Survivin仅含有一个单一的BIR功能区,并由Cys46-Pro47-Thr483个氨基酸插入序列将Survivin分为两半,羟基端不含有环指结构,代以交织螺旋结构(coiled-coil),以区别于其

3、他IAP家族成员.1998年,Li等用细胞分裂阻断剂将细胞阻断在细胞增殖不同时期(Gi、S、G2/M期),检测细胞内源性SurvivinmRNA表达.发现Survivin在Gi期几乎不表达,在S期表达增加6倍,而在G2/M期表达增加40倍,提示Survivin主要在G2/M期表达,是细胞周期G2/M期的调节基因.这是由于Survivin基因启动子系列中存在3个细胞周期依赖因子(cellcycledepedentelements,CDE)和一个细胞周期同源性区域(cellcycle-homologyregions,CHR).CDE和CHR是Gi期抑制元件,调节G2/M期基因表达的半衰期,这使Su

4、rvivin特异地表达于G2/M期.1.3组织分布Survivin的组织分布有明显的细胞选择.它主要表达于胚胎、发育的胎儿组织和大多数肿瘤组织内,而在分化成熟的正常组织中未见表达.包Survivin存在两种不同的亚细胞定位,即定位于细胞核或/和细胞浆中.Survivin这种不同的分布是由于其转录后修饰不同引起的,这也说明了在不同的肿瘤中Survivin的定位不同.胞浆中的Survivin与间期微管,中期和晚期中央体,纺锤体两极和有丝分裂纺锤体微管有关.两种定位不同的Survivin的免疫反响性不同,在细胞周期中独立地受到调节.Survivin被P34-cyclinB磷酸化被认为是抑制凋亡的首要

5、条件.只有胞浆Survivin与P34有关,且只有Survivin位于caspases存在的胞浆中才能有效阻断凋亡.一个不能被磷酸化的Survivin不仅扰乱细胞分化,而且通过底物竞争的方式诱导凋亡,这提示胞浆中和胞核中Survivin有不同的预后意义.不同的剪接异构体.1999年Mahotka首先在肾癌细胞中发现2个Survivin异构体：Survivin-Ex3和Survivin-ZB.Survivin-Ex3序列中缺少外显子3,具有抗凋亡活性,而Survivin-ZB是把内含子作为隐蔽的外显子,不具备抗凋亡活性,相反可以作为天然存在的Survivin的拮抗剂.Survivin及其剪接异构

6、体在肿瘤进展中可能发挥作用.在胃癌、肾癌组织中发现Survivin-Ex3和Survivin-ZB,且前者的抗凋亡作用明显高于后者.在胃癌中,Survivin-Ex3的表达水平不随临床分期改变,而Survivin-ZB的表达水平那么随分期的增加而降低.Conway等在人的组织内发现了3个Survivin剪接异构体Survivin-140,Survivin-128和Survivin-40,3种异构体均表达于胚胎组织,而在胸腺和睾丸内只有Survivin-140的高水平表达,Survivin-40在分化成熟的组织内未见表达,只有包含BIR结构的Survivin-140、Survivin-128具有

7、抑制caspase的功能.2、Survivin与肿瘤的发生开展研究认为,大多数凋亡信号所诱发的细胞凋亡都是通过效应性蛋白酶实现的.caspase-3是由Fas基因介导细胞死亡的根本死亡因子,为关键效应性蛋白酶,阻断的凋亡过程；同时,Survivin通过细胞周期依赖性表达,可对抗G2/M期凋亡的诱导,在肿瘤细胞中的过度表达可克服凋亡的关卡(checkpoint),通过有丝分裂促进转化细胞的异常增殖.肿瘤的形成和开展是一个多步骤多阶段的过程,机制非常复杂.这其中有多种癌基因,抑癌基因,逆转录酶,抗凋亡基因等的激活和凋亡基因的失活以及它们之间的相互促进和拮抗作用将Survivin在肿瘤发生过程中的作

8、用阐述如下.2.1 Survivin的抗凋亡作用研究认为,大多数凋亡信号所诱发的细胞凋亡都是通过效应性蛋白酶caspase实现的.caspase-3是由Fas基因介导细胞死亡的根本死亡因子,为关键效应性蛋白酶.当其与线粒体上p21waf1/cip1或IAP结合后,即在细胞内失活.Suzuki等的研究发现,在Fas基因和细胞增殖刺激下,Survivin进入到细胞内,与细胞周期调节蛋白CDK4结合,导致CDK2/CyclinE激活和Rb磷酸化,促进DNA复制,缩短Gi/S期进程.另外,Survivin/CDK4复合物形成,使p21waf1/cip1从与CDK4结合的复合物中释放出来,与线粒体pro

9、caspase-3相互作用,启动caspase-3的灭活,从而抑制Fas介导的细胞死亡.止匕外,Survivin还是p34(cdc2)周期素B1的有丝分裂底物,Survivin在Thr34上的磷酸化是细胞分裂时保证细胞活力所必需的.Shin等口0运用体外caspase抑制分析研究证实,Survivin是caspase-3和caspase-7的直接抑制剂,从而阻断凋亡过程.同时,Survivin通过细胞周期依赖性表达,可对抗G2/M期凋亡的诱导,在肿瘤细胞中的过度表达可克服凋亡的关卡(checkpoint),通过有丝分裂促进转化细胞的异常增殖.2.2 Survivin与P53基因的关系野生型P5

10、3对Survivin为负性调节.野生型P53在mRNA和蛋白水平抑制Survivin.口1当P53突变时,那么无法形成与阻遏蛋白sin3及脱乙酰组蛋白(histonedeacecylases,HDAC)形成P53-sins-HDAC复合物结合到Survivin启动子上,修改其染色体构型,导致转录因子E2F2不能转变为E2F-Rb复合物,致使Survivin异常表达.12而高表达的Survivin通过启动抗凋亡机制引起细胞增殖,肿瘤形成.2.3 Survivin与C-Myc基因Zhu等13的研究发现,Survivin的促细胞转化作用依赖于C-Myc和cyclinDI.具高表达引起细胞C-Myc和

11、cyclinD1的表达水平增高.而原癌基因C-Myc及其编码的蛋白表达异常增加可诱导细胞转化和肿瘤形成.同时C-Myc蛋白可结合于多种细胞的端粒酶转录酶(humanfelomerasereverasetranscriptase,HTERT)直接调节HTERTmENA的表达,口4从而激活端粒酶,以自身模板合成端粒DNA片断并加到染色体末端,阻止因细胞分裂造成的端粒缩短,从而延长细胞的寿命,导致细胞增生,永生化和癌变.2.4 Survivin与细胞分裂在抑制细胞凋亡的过程中,Survivin通过阻断线粒体细胞色素C释放,直接抑制下游凋亡效应因子caspase-3和caspase-7起作用,口5】经

12、过与纺锤体纤维的结合,间接抑制caspase对纺锤体的水解作用,有利于保护有丝分裂细胞的完整性,抑制细胞凋亡.2.5 Survivin与血管生成肿瘤的生成和开展依赖于血管.血管生成素-1作为血管内皮细胞的特异性配体,是胚胎的血管形成中维持血管稳定性和形成的关键因子.研究发现,血管生成素-1的作用依赖于Survivin的表达上调,Survivin表达异常增高那么促进VEGF诱导的内皮细胞增殖和三维毛细血管网的形成.17】现已发现,Survivin在所有常见恶性肿瘤中表达.如乳腺癌、胃癌、肾癌、黑色素癌、肠癌、神经母细胞癌和卵巢癌等,而在正常组中无表达.它的这一特性,使得靶向Survivin的免疫

13、治疗和基因治疗能够促进肿瘤细胞的凋亡,抑制其增殖,正常组织却能不受损伤和影响.Mesri等口81把含有磷酸化缺失的Survivin突变体(Thr34-Ala)的腺病毒PAD-T34A于体外分别转染前列腺癌,肺癌,宫颈癌和结肠癌细胞后都发生了自发性的凋亡,线粒体释放细胞色素C及caspase-3的活性增加.相反,用PAD-T34A感染正常的人类细胞,如纤维细胞,内皮细胞,其增生水平不受影响.MESRI的研究还表明,在免疫缺陷小鼠的3个异种移植乳腺癌模型中,PAD-T34A能抑制肿瘤形成,对已建立肿瘤抑制率达40%,减少肿瘤的腹腔内扩散.注射PAD-T34A的肿瘤表现出增生细胞丧失,大量凋亡.CH

14、OI等口9设计了两种靶向SurvivinmRNA的ribozyme(RZ-1和RZ-2).RZ-1和RZ-2能在SurvivinmRNA的核甘酸位点+279和+289切断SurvivinmRNA,将ribozyme的序列克隆到复制缺陷的腺病毒载体,并用它转染乳腺癌McF-7细胞,结果转染的细胞中SurvivinmRNA和蛋白质水平均明显下降,细胞凋亡增加且增强了鬼臼乙叉甘或血清饥饿所诱导的凋亡作用.可见,作为一种广泛的肿瘤抗原,Survivin可以作为抗肿瘤免疫治疗的一个广泛适用的靶基因.4、总结是还有不少方面需要更深入地进一步研究.如Survivin与肿瘤发生发展及其临床预后的相关性,Sur

15、vivin在细胞浆和细胞核中的表达受到何种调节,Survivin的各种异构体之间的关系及作用,以及Survivin在肿瘤靶向治疗中的作用等都需要我们去探究.5参考文献1丁建.抗肿瘤药物的研究进展与开展策略J.江西医学院学报,2001,41(2):33-392ADIDAC,CROTTYPL,MOGRATHJ,etal.Devdlopmentallyregulatedexpressionofthenovelcanceranti-apoptosisgenesurvivininhumanandmousedifferentiationJ.AmJPathol,1998,152(2):43-493 LiF,

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