内容发布更新时间 : 2024/11/1 21:37:54星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
分子(shRNAs)来敲除单一功能的人类基因已确定了BRD4蛋白的核心 [16]。一个基因组shRNA库包含多种探针(4至6种)以应对每一个人类基因拥有的大约100 000 个的shRNAs。广泛的测试它们对抗仅仅是癌症的一种类型仍然是一个艰难的、逻辑的挑战，这可能需要1 - 2年的时间构建更“大的科学实验室”。
然而, 更小的高度集中的图书馆现在可以被高质量的大学水平的科学实验室所配置，用以为发现可能的分子缺陷提供已经存在的提示。总是无法治愈的急性成髓细胞的白血病(AML) 的形式起源于参与表观遗传染色体重塑的一个关键基因的重组, 有上述预先准备的知识，Chris Vakoc和Johannes Zuber在冷泉港实验室发现了有基因活性BRD4是MLL-AF9人类AML的一个最明显的潜在的分子缺陷。他们是通过大约只有1000个探针的筛选库来设计敲除234个编码参与表观遗传驱动的基因表达的关键蛋白质的基因。
最近,Vakoc通过目前存在的抗癌药物发现了其他三个主要的蛋白质成员(Menin,Ezh1/2和Eed), 它们与BRD4一起起作用使MLL-AF9AML不可治愈[17]。药物抑制它们各自的功能应该也提供了有效的抗AML的作用。Ezh1/2和End为阻碍特定基因表达的多梳蛋白指定遗传密码,而Menin基因像BRD4基因激活基因的表达。Ezh1/2和End功能的缺失阻碍CdKn2a基因编码的具有广泛的细胞周期进程阻塞作用的p16和p19蛋白的表达。Menin蛋白质的分子作用可能涉及其已知的对MLL的结合。像BRD4一样, Menin蛋白质可能起提高Myc水平的作用。找出在肿瘤发展期间这样的染色体重塑依赖性是如何的出现和发展的，这将直接影响基于表观遗传的抗癌疗法的临床实施。
9.BRD4功能不仅对于快速增长的白血病,并且对于大多数危险的淋巴瘤和骨髓瘤都是至关重要
只要有可能,我们必须更详细的了解药物JQ1的抗癌作用超越MLL-AF9-特异的AMLs到什么程度。我们已经知道,在老鼠身上它同样可以阻止AML的非MLL的重排的种系以及急性淋巴细胞白血病(ALL)
的所有形式，使其能够更好地治愈。BRD4提高Myc水平的能力因此可能得到了扩大，几乎超越了所有的白血病。ALL的多梳蛋白是否像AML的那些蛋白一样,也能关掉抑制细胞周期的CdKn2a编码的蛋白p16和p19依然有待验证。JQ1也能阻止许多快速生长的老鼠的B和t细胞淋巴瘤的生长,这表明他们的未经处理的BRD4蛋白质维持高水平的Myc是使他们致命所必需的。在抗JQ1的淋巴瘤中(例如。Jurkat细胞),Myc的合成必须从另外一条途径开启。来自于大多数人类多发性骨髓瘤受害者的细胞株通常也会显示出对JQ1的高度敏感性[18]。在那里, JQ1混合物和现在广泛应用的蛋白酶抑制剂Velcade这一组合相互加强了彼此的抗骨髓瘤的作用。希望到2013年中期，当JQ1变得可广泛应用于临床时,它可能会为大多数通过Velcade维持的骨髓瘤受害者延长3 - 5年的生命。
JQ1也能显著减慢一个小的真实的分离于许多主要的固体癌症(如前列腺癌、黑色素瘤)的细胞系的增长。BRD4可能仅仅是较晚发挥作用，使这些癌症发展变得更具攻击性。更重要的是，JQ1未能停止绝大多数固体肿瘤细胞系的增长。这么说, 前列腺癌和乳腺癌中高的Myc的水平可能反而需要大约35个其他BRD蛋白质或其他染色质调节因子中的一个或多个的介入。不幸的是,我们还不知道他们中的绝大多数除了通过BRD口袋在结合乙酰基的协助下打开以保持基因的激活的事实外是如何起作用的。JQ1的未预料到的对精子功能的阻碍令人兴奋的导致了最近的关于睾丸中特异的bromodomain(BRDT)的发现，这一发现在精子发生的过程中对于染色质重塑是必不可少的。JQ1对BRDT乙酰赖氨酸口袋的占用产生了一个完全的可逆的避孕效果[19]。早期的证据表明,BRDT并不促进Myc合成。这么说,可能很快就会发现乳房特异的或前列腺特异的BRD基因活化剂。最重要的需要了解的是他们是否也驱动Myc合成。
10.昼夜节律的调节因子(PER2)通过消极地调节Myc水平的作用作为一种重要的肿瘤抑制因子
Myc在移动癌细胞通过细胞周期中的重要作用最近被通过两个
高度独立的RNAi筛选查找其功能丧失后会选择性地杀死癌细胞的基因加强了(20、21)。在抽样有很大差异的基因中,他们都以编码蛋白激酶酪蛋白激酶2ε的CSNKe基因为目标。在其众为多磷酸化和随后的蛋白酶体介导的降解设定的目标中是转录因子基因PER2的选择性的与DNA结合关掉了包括Myc在内的许多基因的功能。早就已经知道在高等动物细胞的生理节律的心脏内，PERIOD2(PER2)参与作为一个时钟蛋白。后来,出乎意料的是，PER2被发现具有抑制肿瘤的功能,没有了它的拷贝将造成辐射诱导的癌症的速率增加。现在看来很明显,其抗癌作用源于它能够关闭Myc。在PER2的缺失时,Myc的水平大大提高,进而解释了为什么许多类型的肿瘤都比正常细胞中发现的CSNKe等价物显示出更高水平的CSNKe。通常意义上表明，特定的CSNKe抑制剂应该很快被广泛检测用以对抗多种人类癌症。
11.高Myc水平驱动的快速增殖细胞的细胞周期存在缺陷
高Myc水平的增殖细胞很少能比低Myc水平驱动的细胞更有效地通过有丝分裂周期。高Myc水平为什么会导致更多有丝分裂产生的染色体异常这一疑问最近通过旨在揭示“合成致死”基因的大量RNAi筛选获得了解释,因为该基因只有在高Myc的条件下才有重要作用。最出乎意料的是,他们指出SUMO激活的基因SAE1和SAE2的关键的作用是参与蛋白酶体特异的蛋白质降解[22]。当他们的功能被抑制时,大量的Myc驱动的基因在某种程度上会成为开关的切换器。正如预期的那样,许多有关有丝分裂纺锤体形成和分解方面的功能都会受到影响。一个很少预测到的次级功能是基于泛素的蛋白酶体介导的蛋白质降解。可以想象, 高Myc水平驱动的增殖细胞的快速增长产生更多的参与有丝分裂的蛋白质超过了他们各自的蛋白酶体能及时降解的能力。在任何情况下, 旨在抑制SAE1和SAE2的药物应该优先杀死快速增生的癌细胞。
CD激酶1(CDK1)在细胞周期的S期晚期与A类细胞周期蛋白一起发挥功能,其供给量的减少会导致产生高Myc水平的缺陷。只要Myc是正常细胞的水平,增殖细胞就会有足够的CDK1。但当更多的Myc导
致细胞周期增快时,将会需要更多的CDK1以防细胞分裂失败。因此,它为有效的抗高Myc水平驱动的癌症的药物的开发提供了一个主要的候选物[23]。
12.通过利用癌细胞特异的代谢和氧化缺陷选择性地杀死癌细胞
我们必须更多地集中于因广泛的代谢和氧化的缺陷而产生的肿瘤细胞不受控制的生长和增殖能力。因为人类癌症能够驱动更为强烈的糖酵解状态,他们不断增加的代谢压力使他们特别容易遭受突然降低的重要的ATP能量供应。3-Bromopyruvate是己糖激酶和氧化磷酸化强有力的双重抑制剂, 它可以杀死高度危险的超过更有活力的正常肝细胞10倍的肝癌细胞,所以有能力将其真正治愈,至少在老鼠中,可治愈其他药物高度不可治愈的癌症(24、25)。这个结构非常不同的己糖激酶抑制剂2脱氧葡萄糖,通过它能够阻止糖酵解,它也有可能成为一种重要的抗癌药物。毫不奇怪,它与产生ATP的氧化磷酸化的抑制剂结合甚至能更好的发挥作用，如线粒体靶药物Mito Q[26]。
一个关键的细胞响应ATP水平下降的中介是AMP依赖型蛋白激酶AMPK,它在营养过剩时磷酸化关键的目标蛋白质从而推动新陈代谢远离合成代谢增长模式[27]。它通过抑制mTOR减慢蛋白质合成,并且通过磷酸化乙酰辅酶A羧化酶减缓脂质合成。糖酵解途径产生细胞的构件是由AMPK通过磷酸化p53转录因子间接控制的。在细胞周期阻滞时期,激活的p53通过打开其TIGAR基因靶位点来减缓糖酵解。其各自的蛋白质分解糖酵解的关键调节因子果糖2,6二磷酸并且通过打开p21基因进一步阻断细胞周期。
13.肿瘤细胞的优先凋亡反映了高的p53水平
早期上皮癌细胞增强的凋亡能力,与正常细胞相比, 反映出较高含量的激活的p53转录因子。p53阻遏物MDM4 和MDM2的超表达和放大在癌症各类型中是常见的。对于黑素瘤, 通过MDM4的超表达p53的功能通常是关闭的。通过抑制MDM4使黑色素瘤更能得以治疗的药物已经存在 [28]。了解更多关于为什么p53激活有时会导致细胞周期阻滞(衰老)以及在不同情况下导致凋亡,这对于不久的将来仍然是
一个重要的挑战。
14.P53通过打开主要功能为合成活性氧自由基的基因的合成来诱导凋亡
p53如何打开细胞凋亡首先是通过1997年在Bert Vogelstein的Johns Hopkins实验室开展的优雅的基因表达研究所揭示的[29]。虽然仅仅在凋亡时期寻找基因表达,但是他们发现了一组13 个p53诱导的基因(PIG基因),每一个都有可能在细胞活性氧自由基(ROS;过氧化氢,OHˉ放射物和Oˉ2 超氧化物)的合成中起重要作用。例如,PIG3编码一个醌氧化还原酶,它是一种有效的ROS调节因子 (30、31)。在下游过程中，p53靶基因也通过开启大约10种不同的线粒体功能蛋白如BAX,PUMA和NOXA以及死亡受体DR4和DR5等的合成而发挥着重要的作用，其在凋亡阶段帮助通过许多连续的蛋白质水解阶段的作用方式有待阐明 [32]。
同样重要的是,p53打开参与细胞凋亡(细胞程序性死亡)消除的关键蛋白质的合成, 这么说,通过不可持续的代谢压力或暴露于紫外线和电离辐射引起的细胞染色体的损伤使得这些细胞没有长期的未来。因此,消除这些细胞是复杂的一系列大量的线粒体位点的降解事件。随着在凋亡时期持续阶段的阐明, 各自的死细胞失去线粒体功能并且释放细胞色素c,最终在DNA解体中细胞溶解。
15.药物影响下线粒体电子传输链的渗漏可以提高活性氧自由基的水平
线粒体的电子传递产生的ATP和热是通过ROS(如OHˉ放射物,过氧化氢和Oˉ2 超氧化物)的生成强制偶联的。通常, 有效的抗氧化分子如谷胱甘肽和硫氧还蛋白可以防止ROS分子不可逆转地破坏关键的核酸和蛋白质分子[33]。当数量正常时,它们不能处理氧化磷酸化被线粒体特异药物抑制时更大数量ROS的生成,这些特异的线粒体药物如鱼藤酮可以阻断NADH反馈进入呼吸链或3’-3’二吲哚甲烷(DIM),其活性组分在驰名的化学防预的甘蓝类蔬菜中且可以抑制线粒体F1F0ATP合成复合体 [34]。还剩下的ROS分子通过氧化线粒