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细胞增殖及细胞活力检测方法

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领导这一研究的是麻省大学医学院Joel D. Richter教授,这位科学家对于发育与疾病过程中的调控机制十分感兴趣,至今已发表相关研究成果多项,尤其是有丝分裂,减数分裂过程中的机制。

mRNA的3’端被一段“非模板”的腺嘌呤(即polyA尾端)所覆盖,其作用是增强它们的翻译。polyA聚合酶Gld2被序列特异性CPEB蛋白引导到3’端未翻译的区域。

在这篇文章中,研究人员发现p53肿瘤抑制因子不只是简单地被Gld2多聚腺苷酰化。而是Gld2可以将一个A添加到miR-122小RNA上,从而使其稳定。这种腺苷酰化的miR-122/RISC复合物然后通过在其3’端未翻译区域结合目标点来抑制CPEB的表达。如果CPEB不被miR-122抑制,那么CPEB将与p53的3’端未翻译区域结合,并结合一种不同的polyA聚合酶,即Gld4。这些数据反映了p53 mRNA的翻译控制的一个以前人们不知道的层级关系,这一层级关系导致细胞衰老。

这种小RNA:miR-122具有许多重要的作用,之前的研究发现肝癌组织miR-122的表达与肝癌细胞周期调控密切相关,最近的研究又显示,miR-122可以通过影响p53蛋白的稳定性和转录活性,调节细胞周期蛋白Cyclin G的表达,从而降低癌细胞的侵袭性。这些都说明了这种小分子与p53的关系密切。这对于深入了解p53的作用具有重要的意义。

除此之外,有关p53,近期布鲁塞尔自由大学的研究人员也获得了新进展,他们证实一个重要的肿瘤抑制因子p53的某些突变可导致蛋白质发生错误折叠从而在细胞内积聚。这不仅破坏了正常p53的保护功能,同样还可累积其他相关蛋白,从而导致癌症的发生。

过去的研究表明大约有一半的癌症中都存在p53基因突变,从而科学家们将其视为开发新型癌症治疗的重要靶点。而这项研究揭示了突变p53在癌症中一个新的作用机制:p53突变使得p53蛋白丧失了它的保护性功能,并导致这些蛋白质改变形状,相互之间发生聚合,开始在细胞内积聚。研究结果表明大约1/3的p53突变细胞存在这样的作用机制。

研究人员还发现突变可能导致p53获得了完全不同的特性,进而从抑癌因子转变成为了加速肿瘤生长的物质。在进一步的研究中,研究人员发现突变p53似乎还与细胞内的调控分子p63和p73形成了积聚物,从而导致这些调控分子丧失了自身的功能。

美国Brown大学最新研究发现,即使在果蝇神经细胞中的瘤抑制蛋白p53的活性降低的情况下,果蝇仍然能健康存活很长时间。 论文发表在最新一期的国际生物学期刊《Current Biology》中,研究结果为p53的功能研究提供了重要的信息,\基因组的守护神\——p53对抗衰老药物的研究也具有一定的参考价值。 P53基因在体内具有重要的地位。它通过产生一种能引发细胞调亡的蛋白质来保护人类细胞,或是在DNA受到严重损伤时促使细胞自杀,这样便可以阻止遗传突变的扩展和癌症的形成。当p53受损或缺失时,就会导致癌症。实际上,有53%的癌症患者携带有p53突变体。 然而,当人类的守护基因p53极度活跃,瘤抑制蛋白比正常水平更高的时候,老鼠的衰老进程就会加速并且寿命缩短。 生物学家Stephen Helfand等的研究显示,p53基因中存在一个“临界点”。如果p53蛋白的含量低于这个\临界点\,尤其是神经细胞中的p53,便能延长果蝇的健康生存时间。因此, p53活性的降低对衰老会产生重大的影响。 美国康涅狄格大学的研究人员发现对p53蛋白进行修饰可以延长寿命,Brown大学的Helfand教授等用果蝇进行了检测试验。因为果蝇中有数千个基因与人类相似,并且它也表达p53基因。 试验中用的果蝇携带有p53的突变体,当突变基因表达后,会产生一个突变体进而形成新的p53蛋白,该蛋白会使正常的p53蛋白失活,不过这种影响只发生在神经细胞中。为什么挑选神经细胞来做试验呢?因为成熟的神经细胞不会分裂,这样发展为癌症的几率就比较小。 研究结果显示,携带成熟突变体的果蝇中58%都会长寿,平均寿命为60天,而正常情况下果蝇的平均寿命为38天。与此同时,果蝇还会健康生长,还会继续取食、运动以及繁殖后代。 但是,目前的试验还不能解释为什么p53活性的降低能延长寿命。有现象暗示这是卡路里限制的原因,这一生化机理可以延缓衰老。为了检验这个设想,研究人员不进行卡路里限制,饲养了一些果蝇,发现果蝇不再长寿,这表明了该途径是存在的。

p53和pRB蛋白是两种关键的肿瘤抑制因子,在诱导衰老方面有着决定性的作用,一般我们说的两条衰老信号通路是指pRB信号通路和p53信号通路。

人类的细胞衰老通路表现为两条平行的(与小鼠的一条形成对比)通路,这样将使得细胞不容易绕过衰老过程,从而抑制了肿瘤的发生。但是这种设想受到了近年来的一些实验的挑战,如人的肺成纤维细胞,通过体细胞同源重组技术,使得p53或PRB失活,可以避开衰老过程,这就有些像小鼠身上的单线状的衰老通路(Wei et al., 2003);而且,与小鼠形成对照的是,通过同源重组导致的p21的失活足以避开衰老过程,表明了p21作为p53和PRB两通路的联系者的身份(Brown et al., 1997a)。

关于p53和PRB蛋白的作用,现在有一种比较认可的看法是:p53通路介导的是端粒功能异常、DNA损伤引起的衰老过程;p16/pRB通路介导的是致癌基因的表达、染色质断裂、多种多样的胁迫等等引起的衰老过程(Wright and Shay, 2002; Collins and Sedivy, 2003; Ben Porath and Weinberg, 2004)。但是现在这两条通路的标志性分子尚未找到,并且在不同种、组织的细胞中两条通路的重要性又有所不同,所以对于衰老通路的理解正处于不断深化的过程中。 下面简单看一下两个通路情况:

(一) p53通路

p53蛋白可以激活下游分子,如p21CIP1/WAF1(Kulju and Lehman, 1995),或是其他的蛋白分子来激活pRB实现衰老过程(小鼠);而且,在人身上,可以不依赖PRB激活衰老。p53的失活会导致一些复制型衰老的细胞彻底地逆转衰老过程(Gire and Wynford-Thomas, 1998)。类似地,p21(p53的转录激活的靶子,是一种细胞周期循环的抑制分子)的失活,会使得细胞绕过端粒依赖的复制型衰老,进入一种危机状态(Brown et al., 1997b)。

p53的激活是通过磷酸化(ATM/ATR,Chk1/Chk2蛋白分子的功劳),p19(ARF)(抑制Mdm2)的激活来实现。p53在细胞对DNA损伤反应(包括衰老反应)过程中是一个关键性的调节因子(Wahl and Carr, 2001)。在人的细胞中,p53的缺失会延迟或是阻断复制型衰老(Itahana et al., 2001)。

致癌基因RAS的表达通过ROS来实现,而ROS是在促有丝分裂以及促细胞衰老的过程中是必需的。RAS的过量表达,可能会通过p53依赖的损伤反应(即产生大量的DNA损伤的ROS)来导致衰老反应;同时RAS也会诱导p16的表达,p16是pRB的激活剂(Ferbeyre et al., 2000; Pearson et al., 2000; Serrano et al., 1997)。两个蛋白都能阻碍潜在的肿瘤细胞的增殖。 总之,在一些细胞中,DNA损伤引起的衰老感应,端粒异常,以及一些致癌性基因的表达会通过p53通路来导致细胞衰老,p53通路在当中起的作用不仅是必要而且还是充分条件。 (二)pRB通路

p53对于一些细胞逆转衰老抑制非常有效,但也不竟然(Beausejour et al., 2003c; Herbig et al., 2004b; Sakamoto et al., 1993)。有些细胞在p53敲除后,还能呈现衰老状态。这种细胞往往或多或少地表达细胞周期的抑制因子p16。

小鼠体内的研究表明p16阻碍了自发性的恶性肿瘤的发生(Sharpless et al., 2001)。细胞培养的研究表明,p16阻止了由p53失活引起的逆转衰老的现象;并且对RAS引导的衰老过程是必需的(Beausejour et al., 2003b; Benanti and Galloway, 2004a; Brookes et al., 2004)。

p16的表达通过胁迫刺激来实现,如过量表达致癌基因RAS,或是相对艰苦的培养环境(Lowe and Sherr, 2003);可以被p21,或是p16ink4a蛋白分子激活。p16是pRB的正向调节分子,而且还能通过自己的信号通路来实现作为肿瘤抑制剂的功能(Sherr and McCormick, 2002)。值得一提的是,p21在抑制细胞周期依赖的激酶方面,是比p16更普遍的抑制剂,它可以导致磷酸化的程度降低,促进pRB的激活。在人的成纤维细胞中,如果p53失活,p21表达,细胞增殖过程仍可继续;但是如果p16表达了,那么增殖过程就会停止了。并且,在人的成纤维细胞中,p21和p16,一般是两者择其一表达,很少有两个都表达的(Herbig et al., 2004a)。 pRB蛋白在衰老的过程中是以低磷酸化的活性状态体现活性的,通过结合E2F蛋白家族的成员来抑制目标基因的表达(Narita et al., 2003)。有趣的是,一旦pRB通路启动了之后(尤其是被p16启动的),就算是p53失活,p16沉默,或pRB失活都不能逆转衰老过程的发生(Beausejour et al., 2003a)。这个过程被认为是pRB在转录因子的目标基因或者是其他的基因池上,形成抑制性的染色质之后,维持异染色质的过程不需要p16或是pRB的参与。 pRB通路在诱导有关衰老基因的表达方面鲜为人知。因为pRB/E2F并不直接调控那些在衰老细胞中高表达的基因,而是间接地控制这些基因(如沉默那些抑制因子,等等)。 小鼠和人的细胞衰老途径有些不同。以前认为小鼠细胞的复制型或是端粒依赖型的衰老过程

是主要通过p53来实现的(Harvey et al., 1993; Smogorzewska and de Lange, 2002b)。但是,后来发现,小鼠细胞的这种衰老反映可能是由于氧毒害引起的(人为),然而,人的细胞对于氧的毒害反映比较轻(Smogorzewska and de Lange, 2002a; Parrinello et al., 2003)。除了这个区别外,小鼠细胞还能逆转由pRB引起的衰老状态(Sage et al., 2003b),但人的细胞是不是也能适应高浓度的p16还不清楚。同时,在人的细胞中,p16在数量上似乎有一个“度”的概念,超过了这个度,将会使人的细胞对RAS诱导的衰老更加敏感,同时细胞也不再增殖

细胞增殖及细胞活力检测方法

领导这一研究的是麻省大学医学院JoelD.Richter教授,这位科学家对于发育与疾病过程中的调控机制十分感兴趣,至今已发表相关研究成果多项,尤其是有丝分裂,减数分裂过程中的机制。mRNA的3’端被一段“非模板”的腺嘌呤(即polyA尾端)所覆盖,其作用是增强它们的翻译。polyA聚合酶Gld2被序列特异性CPEB蛋白引导到3’端未
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