第13章 助人自杀:凋亡和死亡程序
;要么拱手言政,进入细胞编程性死亡。如果突变造成的损害较小,细胞会作修复的努力;如果受到严重损害,修复机制力有不逮,细胞别无选择,只有凋亡。
细胞一般依靠P53蛋白质帮助感知DNA损害。与其他肿瘤抑制蛋白一样,p53蛋白阻止细胞增殖,为修复机制赢得搜索和修复受损碱基序列的时间。一旦消除了损害,P53就功成而退,使细胞继续生长。
这种反应背后的逻辑很简单。暂停使细胞不能进入需要复制DNA的生长阶段。只有当成功地修复了DNA的损害后,p53蛋白才会颁发进入DNA复制阶段的许可证,保证复制酶——DNA聚合酶——不至于粗心大意地复制受损的DNA,使得突变代代相传,产生存在同样缺陷的后代细胞。
如果DNA大面积受损,则会有截然不同的反应。与前面一样,细胞中的p53蛋白达到了很高的浓度。细胞再次被迫停下生长的脚步。但是这一次,细胞的损害评估机制将衡量遗传授损的范围,以决定是否激活另一反应:启动凋亡程序。结果迅捷而明确:细胞约在1小时内死亡,同时死去的是它新近遭受重创的基因。不错,细胞凋亡作出的牺牲是显著浪费了生化资源,可是从长远角度考虑,比起在组织中出现某个突变的、高度癌变的细胞,这种选择是非常合算的。
早期癌细胞通过突变失活P53基因的好处很明显。一旦某个细胞击垮了p53基因,就会严重削弱自己的损害反应通路。后果之一就是,即便细胞及其后代的基因组受到严重损害,细胞们也能继续繁殖。由于缺少功能正常的户53,这些细胞将突飞猛进地复制它们已然受损的DNA,将未作修复的功能障碍纳入新产出的基因组复制酶中。于是,突变基因组可以延递不绝了。
通常情况下,激活原癌基因、失活肿瘤抑制基因是一个缓慢的突变过程,但是如果没有尽忠职守的p53存在,将大大加快这个进程。由于这些突变事件限制了肿瘤的扩张速度,因此户53不动声色,将大大加速肿瘤细胞群的进化,使成熟的肿瘤提前出现。总而言之,失去P53与DNA修复机制的重大缺陷一样,摧毁了稳定的基因组。
培养皿中的正常细胞有一种轻微倾向,几乎难以察觉,就是过度累积基因副本。可是如果缺乏功能正常的p53,这种过度累积基因副本的倾向将增大1000倍。如前所述,这种基因“扩增”,将会导致mpc、erb B和erb BZ/neu这样促进生长的癌基因不断增加副本。很多种癌症,如脑瘤、胃癌、乳腺癌和卵巢癌以及儿童视网膜神经胶质瘤等,在它们的形成过程中,都经常会出现这些基因的扩增现象。
所有肿瘤细胞几乎都掌握了长生不老的本事,P53的失活在肿瘤细胞的不死过程中助了一臂之力。不死的障碍是端粒的缩减和瓦解。一旦端粒耗减到一定的程度,细胞内部会拉响第一次警报,停止生长,进入垂暮状态。细胞似乎能够像感知DNA的损害一样,感觉到端粒的缩短。为回应这一紧急遗传事件,细胞动员了P53,通常是切断细胞的生长。这些细胞将长期处在暮年的静止状态。
没有P53的细胞,对端粒的耗减视而不见,继续生长。它们冲锋陷阵,继续繁殖上10代或20代细胞,将老化远远抛在脑后。此时,由于端粒继续缩短,短到一定程度,细胞内拉响了第二次警报。这时细胞会大批死亡,只有那些复活了瑞粒酶的少数变体细胞能够逃脱这一劫,修复端粒,获得永生。尽管p53的失活并不能创造出不死的细胞,但是它使肿瘤细胞获得了竞逐金腰带——通过复活端粒酶获得永生——的机会。
最近,p53失活的另一面展露人前。肿瘤块中的癌细胞由于供血不足导致缺氧,因为缺氧——氧气饥渴——而停止生长。正常细胞的缺氧状态持续