TIP30CC3 基因研究进展1.doc

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1、精品论文大全TIP30/CC3 基因研究进展1王韶辉 1，赵博生 1，张士璀 21 山东理工大学生命科学学院，山东淄博（255049）2中国海洋大学生命科学学院，山东青岛（266003）E-mail：wsh2078摘要：人的TIP30蛋白是能特异性地提高HIV-1增殖调节蛋白Tat的转录辅助因子，其序列 与CC3蛋白是相同的，而CC3蛋白是与肿瘤转移抑制有关的。TIP30/CC3是短链脱氢酶/还原酶（SDR）家族的一个成员,也是一个丝氨酸/苏氨酸激酶。它的抑癌功能不断得到发现和证实，作用机理也被不断深入研究，为肿瘤治疗带来了新的希望。一些新的促凋亡途径的提出， 加深了人们对这一方面的了解，给许

2、多问题的解决提供了新的思路。但是，依然有许多问题需要解决，需要更深入的研究。 关键词：TIP30/CC3，凋亡，肿瘤抑制CC3 基因是 1997 年 shtivelman（1）用 RNA 差异显示技术比较高转移性小细胞肺癌细胞 系（v-SCLC）及低转移性小细胞肺癌细胞系（c-SCLC）时首先发现的一种与肿瘤转移抑制 相关的新基因。它在 c-SCLC 中高表达，而在 v-SCLC 中低表达或不表达。1998 年肖华等（2） 亦发现一种分子量为 30KD 的转录共分子，可特异性地提高 HIV-1 增殖调节蛋白 Tat 的转录， 并命名为 TIP30 (Tat interacting protei

3、n30)。序列分析发现 TIP30 与 CC3 为同一蛋白。由于 TIP30/CC3 在抑癌和诱导细胞凋亡等方面的功能，备受人们的关注。至今，人们 在 TIP30/CC3 抑癌功能、促凋亡功能、蛋白结构以及作用机理等方面进行了一系列研究。 本文将对 TIP30/CC3 的研究进展情况做一综述。1. TIP30/CC3 的结构特征TIP30/CC3 基因定位于人类第 11 号染色体，小鼠的第 7 号染色体。Mitsuhiro 等（3）在 构建 Tip30 目标载体用于小鼠 Tip30 基因剔除实验的过程中，以 Tip30 cDNA 为探针，用重 叠克隆的方法从小鼠 129SvJ 基因组文库中筛选

4、出 14 个重叠克隆，其中包含一个 49kb 的基 因组区域，包括 5 个有编码作用的外显子。人类 Tip30 基因的 cDNA 序列表明它有一个编码 含 242 个氨基酸残基的多肽的开放阅读框，5端始第 99 位有第一个甲硫氨酸密码子。序列 比对分析发现哺乳动物的 TIP30/CC3 氨基酸序列与线虫、酵母和大肠杆菌有高度的同源性， 表明 TIP30/CC3 蛋白在进化上是高度保守的。TIP30/CC3 在各种组织广泛表达，包括心、脑、 肺、肾、骨胳、肌肉和胰腺等（3）。Baker 在进行缺口 BLAST 配对比较后认为（4），TIP30/CC3 属于短链氧化/还原酶（SDR） 家族。这个酶

5、家族已经被广泛研究，因为它能调控类固醇如：皮质醇、睾丸激素以及人的前 列腺激素等的浓度。进一步比对发现，大肠杆菌二磷酸鸟苷（UDP）半乳糖-4 异构酶（SDR 家族成员）的结构与 TIP30/CC3 的结构最为相似，Baker 等（5）即以此为模板进行 TIP30/CC3 的 3D 模型的构建。后来，Kamel 等（6）所做的 TIP30/CC3 晶体结构证明此 3D 模型基本上 是正确的。由 TIP30/CC3 的 3D 模型和晶体结构可以看到（5，6），TIP30/CC3 的 242 个氨基酸的 前 20 个氨基酸残基与 SDRs 没有联系，这 20 个氨基酸残基形成一个 -螺旋，同时这一

6、区 域包含许多带正电荷或负电荷的氨基酸，对于稳定与 Tat 或其它蛋白质的结合有重要作用。 TIP30/CC3 的第 21242 个氨基酸残基的构象与 SDRs 相似：在末端有一个 超二级结构，1本课题得到国家“863”计划资助项目（2005AA626010）的资助。-2-以结合 NAD（P）(H)，而结合 NAD（P）(H)是 TIP30/CC3 发挥功能所必须的（6），其特征基序为 GXXGXXG（X 代表任一氨基酸）；有一个与 SDRs 相同的催化位点，包括一个丝氨 酸、酪氨酸和赖氨酸，它们在催化氢化物转移的过程中起着非常重要的作用。TIP30/CC3 并 不象其它 SDRs 那样形成稳

7、定的二聚体，TIP30 晶体结构表明（6），其二聚体是通过 Cys172 残基形成的二硫桥维系，不大可能存在于细胞内的氧化环境，而必须与 PEG600 结合存在。2. TIP30/CC3 的生理功能2.1 抑癌作用TIP30/CC3 首先是作为一个抑癌基因被发现的（1）。随后，其抑癌作用被不断得到深入 研究和证实。Mitsuhiro 等（3）做小鼠基因剔除试验发现剔除 TIP30/CC3 基因的小鼠易自发 发生肝癌、输尿管癌及膀胱癌，充分证明 TIP30/CC3 是一个重要的肿瘤抑制子。张霞等（7） 通过构建表达 TIP30/CC3 基因的腺病毒载体 pAd-TIP30，观察其抑癌作用，发现

8、TIP30/CC3 基因可显著抑制肿瘤在裸鼠内的生长，抑瘤率达 62.8%。这说明 TIP30/CC3 基因在肿瘤发生 过程中起着重要作用。同时，一些与人类有重大关系的肿瘤也得到了广泛研究，TIP30/CC3 的抑癌作用对不同 癌症的抑制作用也得到了证实。Mitsuhiro 等（3）用免疫组化方法证实 33%的人肝癌组织缺 少 TIP30/CC3 表达。同样，张霞等用免疫组化方法或免疫印迹杂交法证明 TIP30/CC3 蛋白 在肝癌（8）、涎腺腺样囊性癌（9，10）、肠癌（11）以及肺癌（12）等组织中的表达明显低 于癌旁组织。并且 TIP30/CC3 与肿瘤的转移有较强的负相关性，临床分期越

9、晚 TIP30 蛋白 的表达水平就越低。将 TIP30/CC3 修饰后的人涎腺腺样囊性癌高转移细胞（ACC-M）接种 于裸鼠体内，观察致瘤性，结果显示不仅成瘤率降低，且肿瘤生长缓慢，同时还能延长带瘤 生存时间（13）。2.2 特异性地提高 HIV-1 增殖调节蛋白 Tat 的转录TIP30/CC3 基因是一个转录共分子，可以 Tat(trans -activator transcription)依赖性方式增 强转录（2）。Tat 蛋白是 HIV-1 复制所必须的，是由 HIV-1 基因组编码的一个调控蛋白，其 在 HIV 的生活史中起着极其重要的作用，即 Tat 特异性的与顺式作用元件 TAR

10、(trans activation responsive region) 蛋白结合，通过增强转录起始水平和提高转录延伸效率的方式 来提高 HIV-1 的复制水平。而 Tat 发挥作用需要一些辅助因子的共同作用，其中 TIP30/CC3 通过与 Tat 和 RNA 聚合酶形成复合体的形式，特异性地提高 Tat 的转录，肖华等（2）用 转染实验说明过量表达 TIP30/CC3 能增强 Tat 的转录活力约 9 倍。但是在 TIP30/CC3 缺失的 情况下，Tat 的转录仍可进行，只是效率降低，可能是 TIP30/CC3 加强了 TatRNA 聚合酶 复合体的结构。TIP30/CC3 与其它的 T

11、at 作用蛋白如 TFIIH,TAK, 和 TFIID 不同，在 Tat 缺 乏的时候并不提高 HIV 的转录水平，这表明 TIP30/CC3 即不是通用的转录因子，也不是通 用的延伸因子，只是特定地影响 Tat 介导的转录。TIP30/CC3 也不能增强其它结合 DNA 的 因子的转录，只是特异提高 Tat 蛋白的转录。2.3 抑制血管的生成NicAmhlaoibh 等（14）在体外实验中观察到转染 TIP30/CC3 基因的 v-SCLC 细胞培养 基(CM)可以显著抑制人脐血管内皮细胞(HUVEC)的增殖，提示 TIP30/CC3 基因可能有抑制 肿瘤血管形成的作用。张霞等（11，15）

12、用免疫组化和腺病毒感染的方法观察人肝癌组织中TIP30 基因的表达与血管内皮细胞生长因子 VEGF（vascular endothelial growth factor）表达的关系，发现在 TIP30/CC3 基因表达降低的肝癌组织中，VEGF 的表达增高；而 TIP30/CC3 基因表达的癌与癌旁组织 VEGF 表达无差别者占多数；组织学结果证明了 TIP30/CC3 基因 可以抑制 VEGF 的表达。另外，在细胞中外源性导入 TIP30/CC3 基因后 VEGF 的表达及转 录都显著下降，这为肿瘤治疗提供了新的思路。2.4 抑制细胞核运输免疫组化分析表明，TIP30 蛋白主要表达于细胞质（

13、8，9，11，12），但它却能调节细 胞核内基因的转录。Frank W. King 和 Emma Shtivelman（16）用免疫共沉淀和 Pull-down 等 技术证明 TIP30/CC3 在过量表达时，与运输蛋白以及 GTP 酶形成一种复合物，抑制了蛋白 输入核内。伴随着低水平的核内输入蛋白，细胞对死亡信号的敏感度增加，调亡增加。3. TIP30/CC3 发挥作用的机理3.1 TIP30/CC3 的丝氨酸/苏氨酸激酶活性肖华等（17）通过实验证实 TIP30/CC3 是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，催化自身磷酸化， 并通过磷酸化 TatRNA 聚合酶复合体中 RNA 聚合酶的 C-末端区域（

14、CTD）的重复七 肽发挥作用。这个激酶活性不仅是 TIP30/CC3 激发转录功能所必须的，也是使敏感细胞在 不利生活条件下发生凋亡、抑制肿瘤转移等所必须的。3.2 TIP30/CC3 的抑癌机理癌症的发生是一个复杂的过程，是多因素、多基因发生改变所造成的。抑癌作用也必然 是一个复杂的多因素共同作用的结果。首先，TIP30/CC3 基因具有促凋亡作用，它通过高表达可以上调一系列促凋亡基因的表 达，以抑制肿瘤生长。这些促凋亡基因包括 Saiv 和 Bcl-2 家族（18）的两个促凋亡的成员 Bad 和 Bax；还有重要的抑癌基因 p53，而 p53 作为细胞周期开关（19），可以调节细胞周期 从

15、 G1 期向 S 期的转化，延长细胞生长周期，从而抑制肿瘤生长。石梅等（20）认为，TIP30/CC3 基因过量表达首先引起 p53 的大量表达，p53 基因随后引起 Bax 等的大量表达；同时石梅等 还发现 TIP30/CC3 基因过量表达可以下调致癌基因 Bcl-x1 表达蛋白的水平。其次，TIP30/CC3 基因通过下调一部分血管形成调节分子的转录（14）来抑制肿瘤生长。 在体内（15）和体外（14）实验中都证实，TIP30/CC3 过表达可以抑制 HUVEC 和 VEGF 的 表达或转录，导致肿瘤血管形成减少或缓慢，从而降低了肿瘤细胞通过血管传播至远处的机 会。第三，TIP30/CC3

16、 基因与一些化学药物或因子共同作用，加强抑癌效果。IFN- 在肿瘤 组织内表达能有效抑制肿瘤生长，江中明等（21）构建含有 TIP30/CC3 与人 IFN- 基因的真 核共表达质粒，用于检测此联合基因治疗涎腺腺样囊性癌的疗效，结果发现，二者有明显的 协同作用；张蕾等（22）证明 TIP30/CC3 与抗癌药物紫杉醇联合抑制涎腺腺样囊性癌 ACC-2 细胞生长可产生叠加效应；Jian Zhao 等（23）用含有 TIP30/CC3 和 5-氟尿嘧啶（5-FU）的 腺病毒载体，转入有肝癌的裸鼠的肝癌组织，发现能彻底根除转入的肝癌细胞。c-myc 的异常表达是许多肿瘤发病的标志，免疫沉淀反应试验证

17、明 TIP30/CC3 和 CIA (coactivator independent of AF-2 function)都是非常明显的共因子，在雌激素（ER）的作用下， 能有力地与启动子联合作用于 c-myc 基因的下游区域。TIP30/CC3 的过量表达能抑制 ER-5-媒介的 c-myc 复制；CIA 也能与 TIP30/CC3 合作抑制 ER 媒介的 c- myc 复制。Chao Jiang等（24）实验证明，开始就剔除 TIP30/CC3 基因的小鼠显示 c-myc 基因在乳腺中表达增加。 最后，TIP30 蛋白抑制蛋白输入核内，也可能是抑癌的一个原因。因为蛋白输入核内减少，诱发了细胞

18、凋亡，从而达到抑癌的目的。4 . TIP30/CC3 研究展望TIP30/CC3 的研究已经取得了很大的进展，但仍有许多问题没有解决。人们取得了许多 证据证明 TIP30 是抑癌基因，并得到了 TIP30/CC3 的晶体结构，对其作用机理展开了大量 研究。但其作用机理还是不是十分清楚，CC3 的 RNA 选择性剪接形成一个不稳定的蛋白 TC3，具有与 TIP30/CC3 完全相反的功能（25）。Katri Lindfors 等（26）在研究细胞分化时 也发现 TIP30/CC3 与 rab11 有正好相反的作用方式。这说明 TIP30/CC3 可能不仅仅是诱发调 亡、抑制血管生成，而是调节或规

19、范凋亡和血管的生成。而 Dao-Hai Zhang 等（27）发现在 乳腺癌中，TIP30/CC3 的大量表达伴随着原癌基因 HER-2/neu 的存在，这一矛盾现象也值得 深入研究。TIP30/CC3 与一些化学药物或基因的联合基因治疗，也值得进一步研究，这些研 究将为肿瘤治疗带来新的希望。参考文献（1）Shtivelman, E. A link between metastasis and resistance to apoptosis of variant small cell lung carcinoma. OncogeneJ, 1997，14: 21672178.（2） Xiao H

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31、Breast Cancer. National Healthcare Group Annual Scientific CongressJ, 2004,33(5)：30-32Advances of a new apoptosis Gene TIP30/CC3Wang Shaohui1, Zhao Bosheng1, Zhang Shicui21School of Life Sciences , Shandong University of Technology , Zibo, China (255049)2School of Life Sciences, Ocean University of

32、China, Qingdao, China (266003)AbstractHuman TIP30 is a cofactor that specifically enhances human immunodeficiency virus-1 (HIV-1) Tat-activated transcription.The sequence of TIP30 is identical to that of CC3, a protein associated withmetastasis suppression. TIP30/CC3 is a member of the short-chain d

33、ehydrogenases/reductases (SDR) family and a serine/threonine kinase. TIP30/CC3 as a tumor suppressor is discovered and verified gradually and the mechamism is studied in-depth. The works will bring new expects to tumor therapy. With new pro-apoptosis pathway isdiscovered People understand it further and come into bring new way to think. However, there remains lots questions to resolve, that need us reseach more deeply.Keywords: TIP30/CC3；apoptosis；tumor suppressor作者简介： 王韶辉，男，山东蓬莱人，硕士研究生，生物化学与分子生物学专业。 赵博生，通讯联系人，男，山东淄博人，博士，研究生导师，教授，主要从事细胞与发育生 物学方面的教学与研究，E-mail：zhaobosheng。