以Ras信号通路为靶标的抗肿瘤研究进展
肿瘤药理学论文
以Ras信号通路为
靶标的抗肿瘤研究进展（综述）
To Ras signaling pathways as
target anti-tumor therapy progress(Review)
以Ras信号通路为靶标的抗肿瘤研究进展
摘要：Ras在信号转导、细胞增殖、恶性转化、肿瘤侵袭转移等方
面起重要作用。本文着重介绍了Ras基因、Ras蛋白的生化特性以及Ras信号转导通路中信号分子的具体作用和潜在的作用靶点。
关键词：Ras 信号转导肿瘤研究进展
目前认为人类肿瘤的发生是控制正常细胞增殖、分化和凋亡的多个基因突变的结果。这种突变包括致癌基因的活化和抑癌基因的失活。Ras是人类癌症基因中最容易突变的基因之一，因此发展以Ras信号转导通路为靶点的抗肿瘤抑制剂具有很好的药学前景。在所有的人类肿瘤细胞中，Ras基因的变异占2O ～30％，Ras变异发生率最高的是胰腺癌(90 )，其次为结肠癌(50 )和肺癌(30 )。Ras突变最常见的位点是12、13、61密码子[1]。研究发现大约30％的人类肿瘤存在Ras基因突变，且多种肿瘤均检测到p21Ras过表达，表明Ras 基因突变和p21Ras过表达确实与恶性肿瘤的发生有关。因此，针对Ras蛋白的肿瘤靶向也成为肿瘤学的研究热点。本文将以Ras信号通路为靶标的抗肿瘤研究综述如下。
一、Ras基因概述
1．Ras基因结构
Ras基因家族成员包括H-Ras、K-Ras和N-Ras三种，属于细胞内信号传导蛋白类原癌基因[2]。人类大多数细胞中都表达Ras基因，特别是在不成熟细胞和某些末期分化细胞中有高水平表达，且其表达具有组织特异性[3]：H-Ras主要表达于表皮和骨骼肌，K-Ras主要表达于大肠和胸腺，N-Ras主要表达于男性胚胎时期的胸腺。研究已证实[4]N-Ras定位于1号
染体短臂上(1 p22．p32)，而H-Ras与K-Ras分
别定位于1l号染体(1lp15.1-pl5.3)上和12号染体(12p1.1-pter)上，除了K-Ras第四个外显子有变异外，每个Ras基因编码p21的序列都平均分配在四个外显子上，而内含子的序列及大小相差很大[5]。
三种Ras基因结构相似，都含有4个编码的外显子和一个5’末端不表达的外显子，编码由1 89个氨基酸组成的结构相似的蛋白，分子量
为21 KD，通称p21 Ras蛋白。K-Ras基因由于第四个外显子拼接方式不同，可由l 88和1 89个氨基酸的两种产物：K-RasA和K-RasB。2．Ras基因功能
正常生理情况下，Ras基因所编码的Ras蛋白以软脂酸共价键形式固定于细胞膜的内表面，其在功能上与G蛋白相似，具有与鸟苷酸结合的能力，对GTP和GDP具有高度亲和力。通常情况下细胞内的Ras蛋白处于非活化状态，此状态下的Ras蛋白的特征是具有能够与GTP结
合的构象，在受到信号传递通路上游某一外界因子刺激时，使GDP变成GTP，随后Ras蛋
白发生构象改变，成为活化状态。活化的Ras蛋白与效应分子相互作用，实现生长信号的传递。一般活化的Ras蛋白在自身的GTP酶催化水解作用下会迅速失活，转变为GDP结合的非活化
状态。Ras蛋白通过与GDP和GTP结合并水解GTP完成其对正常生长信
号的传递和调节功能[6]。
二、Ras／MAPK信号转导通路
Ras能被复杂的网络激活。正常的Ras信号转导系统包括：Ras活化、Ras蛋白生成及信号转导、Ras下游效应分子。在其上游有依赖Grb．Sos的Ras激活通路，下游靶点有Ras／MAPK(丝裂原活化蛋白激酶)通路、Rho／Rac通路及一些潜在的靶点(如P13K、Raf、Rho、等)。Ras／MAPK信号转导通路是一个典型的核内激活转录因子的级联反应
通路，在受体信号和Gl期进展之间起着关键作用，是细胞外信号引
起细胞核反应的重要通路同时也是多种信号途径会合点之一[7]。
p21Ras是一种信号传递蛋白，其功能是调节细胞的分化增殖。
正常情况下为与GDP结合的非活化状态，与GTP结合后则变成活化状态。p21Ras的信号传递过程如下：外源性增殖信号如表皮生长因子(EGF)与其细胞膜上的受体(her2)结合后，该受体胞膜内侧的酪氨酸
残基发生磷酸化，磷酸化的酪氨酸残基又与其适配蛋白如Grb2的SH2
区结合，Grb2分子的SH3区又与SOS蛋白相合。SOS蛋白是鸟嘌呤分离
刺激因子，在其作用下，p21 Ras与GDP分离然后与GTP结合而活化。
活化的p21Ras又激活下游的效应子如丝氨酸一苏氨酸激酶raf-1、磷
酸肌醇3激酶PI3K、磷酸脂酶C(PLC)，这些下游效应子的激活启动了
相应的效应链，从而导致细胞的增殖[8]。正常情况下Ras信号链只有
短暂的活性，因为细胞内的GTP酶激活蛋白(GAP)能激活GTP酶，及时
降解与p21Ras结合的GTP；此外p21Ras自身也有低度GTP酶活性，能
proliferation
够降解与其结合的GTP，从而使p21Ras转变成与GDP结合的非活性状态。可是一旦出现下列情况，p21Ras将与GTP长时间结合使细胞增殖
失去控制，导致细胞恶性转化。
三：以Ras信号通路为靶标的抗肿瘤
1. Ras基因家族及其相关酶系在细胞生长过程中的活动Ras蛋白作
为细胞浆的前体蛋白，发挥全部的生物学活性需要进行一些翻译后
的修饰。这些修饰包括异戊二烯化、蛋白水解、羧甲基化和棕榈化[9]。蛋白的异戊二烯化是通过类异戊二烯为中间体的生物合成途径，这个过程被以下3种不同的酶催化：法尼酰基转移酶FTase、二牛龙
牛儿基转移酶I(GGTaseⅠ)、二牛龙牛儿基转移酶H (GGTaseⅡ)。法
尼基化是Ras翻译后修饰的第一步。这个修饰通过以硫醚共价键将一
个15碳的法尼基残基连接到包含有CAAX序列的半胱氨酸蛋白的羧基端。该过程被法尼酰基转移酶催化，该酶是由45千道尔顿和48千道
尔顿两个亚单位组成的异源二聚体(αF／GGI和βF)。酶底物的结合
位点FPP和CAAX序列均存在于αF-和βF-单位上[10]。
许多Ras蛋白在法尼基化的羧基末端的1或2个半胱氨酸附近进行
棕榈化，从而进一步类脂化。类似于法尼基化，H—Ras的棕榈化在
体内信号功能中起重要作用[11]。与法尼基化和蛋白水解作用相反，Ras蛋白的棕榈化和甲基化均是可逆的，而且是有一定的规律。
2．1 法尼基化转移酶(FTIs)抑制剂Ras蛋白翻译后羧基端的法
尼基化是Ras蛋白定位于细胞膜内侧所必需的首要的修饰过程。因此，Ras蛋白翻译后羧基端的法尼基化是开发新的合理的抗Ras信号通路
药物的早期靶标。可以开发以下几种Ras蛋白法尼基化抑制剂：(1)Ras蛋白C端的CAAX序列类似物，这种CAAX序列类似物能与法尼基
化转移酶竞争性结合；(2)开发一些能与已经法尼基化的焦磷酸基团
竞争性结合的化合物；(3)开发被称作为双底物类似物的药物同时具
有法尼基化的焦磷酸盐和CAAX序列的特性，从而模拟Ras蛋白法尼基
化过程中的转变状态[12]。
2．2 抗Ras和RAF的反义寡核苷酸目前已进入临床试验阶段以
Ras蛋白信号通路为靶标的另一种方法是抑制H-Ras和下游靶标
c-RAF1的表达。Crooke[13]研究显示合成的小分子反义寡核苷酸能特
异地与表达H-Ras蛋白和c-RAF1蛋白的mRNA结合并能抑制H-Ras蛋白
和c-RAF1蛋白的表达。ISIS药物(ISI$2503、ISIS5132)已经被成功
开发成几种稳定的能有效地减少细胞内H-Ras或c-RAF1表达的寡核苷
酸磷硫酰衍生物[14][15]。
2．3 以Ras效应子通路为靶标的激酶抑制剂近几年，制药公司一
直努力研发有效的蛋白激酶抑制剂，临床上印象最深的蛋白激酶抑
制剂是BCR-ABL抑制剂，这种抑制剂应用于慢性髓细胞性白血病
是一个巨大飞跃[16]。由于MAPKs ERK1和ERK2的磷酸化状态决定了RAF-MAPK 通路的活化[17]，并且大约30％的人类肿瘤中RAF．MAPK通路处于活化状态。PD98059和UO126是高度特异性的非ATP竞争MEK抑制，被广泛应用于科研，这二种药物有效地抑制ERK活性并且在某些条件下能抑制一些肿瘤细胞的增生、生存和活力[18]。MEK抑制剂也证实能有效地抑制裸鼠体内的肿瘤生长，如MEK抑制剂PD184352已广泛用于结肠癌的研究[19]。目前，PD184352已完成临床Ⅱ期试验，研究表明PD184352能有效地伴有活化的ERK-MAPK信号通路的肿瘤。

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