Skp2的基因定位和结构特点

Skp2表达的调控机制

Skp2的功能与调节

抗癌作用

关于抗癌作用的实验

实验结论

Skp2的基因定位和结构特点

Skp2是由Zhang等1995年从人的成纤维细胞中首次克隆,荧光原位杂交证实Skp2基因定位于人类染色体的5pl3区,全长31962bp。Skp2基因编码的蛋白产物Skp2蛋白由436个氨基酸残基构成,其分子质量为45kD,因此有人也称之为p45蛋白。Skp2是能与S期激酶cyclinA-CDKI相互作用的蛋白,由F-box序列、“Linker”序列、蛋白-蛋白相互作用模块[如亮氨酸重复结构域(Ieucine-rich repeat,LRR)和WD重复序列]依次连接而成。Skp2与Skpl形成的复合体呈镰刀状,Skpl和Skp2的F-box序列构成刀柄,LRR构成弯曲的刀锋,复合体中Skp2氨基末端的100个氨基酸缺失,但功能与全长Skp2功能相同。Skp2的F-box序列由三个螺旋体组成,Hl螺旋体和H2-H3反平行螺旋对成直角相连,其后为70个氨基酸组成的“Linker”序列,形成三个不规则的LRR,与另外的7个LRR连接,每个LRR由1个a-螺旋和1个β链组成,由这10个LRR折叠形成的弯曲结构与F-box序列直接相连,LRR序列后是由30个氨基酸组成的Skp2的C末端,向第一个LRR反向延伸,疏松折叠在LRR序列形成的凹面,末端β短链插入

Skpl和Skp2的连接面。

Skp2表达的调控机制

Skp2的表达水平在G0/G1 期非常低,而在S期表达增加。研究发现Skp2的表达受转录及转录后水平双重调节,在不同类型的细胞中起主导作用的调节机制不同。Wang等用转化生长因子-beta(Transferming Growth Factor,TGF-beta)处理体外培养的细胞,发现经TGF-beta处理后的细胞能通过转录和转录后两种不同的机制促使p27kip1的稳定性增加,认为TGF-beta负调控在G1～S期的转变过程中促使p27kip1降解的SCF复合体成分Skp2的表达。Imaki等在对体外培养的鼠NIH3T3和人Hela细胞进行实验时,发现GA-连接蛋白以细胞周期依赖的方式与Skp2启动子区结合,随后启动Skp2转录,此过程在调控Skp2的表达和细胞周期G1～S期的进展中发挥了重要的作用。Rodier等报道袋蛋白P107除了与转录因子E2F相互作用外,还可以通过调控Skp2的表达,增加p27的稳定性抑制细胞增殖。Yang等采用组织微阵列的方法分析发现,在前列腺癌中,Skp2的表达与抑癌基因PTEN 蛋白表达相关,推断抑癌基因PTEN 参与Skp2表达的调节。此外,研究证明Cx43能够促进Skp2的自身泛素化而使其降解增加,诱导Skp2表达的降低,参与Skp2表达的调控。

Skp2的功能与调节

Skp2作为细胞周期中重要的调节因子,能特异性识别磷酸化底物并介导其泛素化降解,许多细胞周期调控因子如p27、P21、P53、P57、P130、cyclinA、cyclinE、cyclinD、C-myc和B-Myb等都是泛素蛋白酶体途径底物。底物在CDK2-CyclinE的参与下Ser-130磷酸化,在辅助蛋白CKS1的作用下进入泛素降解途径。CyclinE的周期性亦依赖于Skp2介导的泛素化降解，其Thr-380的磷酸化为降解提供了信号。

Skp2还参与细胞信号转导的调控和转录调控,Skp2可与TGF-β信号转导通路下游重要蛋白因子smad4蛋白相互作用,几种肿瘤导致的基因突变可使Skp2与smad4蛋白结合加强,从而加速smad4的泛素化降解速度。来调节信号转导。转录因子E2 F-1在G1末期积累,在S-G2期显著降低,这种降解与Skp2有关,阻断Skp2与E2F-1的相互作用可使E2F-的泛素化下调,稳定性增加。Myc作为一种癌蛋白转录因子,与细胞的生长、分化、增殖和肿瘤的发生相关。Kim等发现Skp2既参与了Myc的蛋白降解,同时也是Myc的转录协同因子,Skp2以Myc依赖的方式增强C-myc诱导的S期转变,活化C-myc靶基因,同时Myc诱导的转录也依赖Skp2,两者可能协同参与肿瘤的发生和发展。

抗癌作用

美国得克萨斯大学M.D.安德森癌症中心和斯隆凯特琳癌症纪念中心的研究人员在3月18日的《自然》杂志上发表报告称，Skp2基因可能成为治疗癌症的新标靶，通过阻断其活性，可以迫使癌细胞老化、停止分裂并死亡。增进对Skp2基因及其与细胞老化之间关系的理解，或有助于开发出可抑制各种常见癌症中肿瘤发展的新型药物。

论文主要作者、安德森癌症中心的分子和细胞肿瘤学副教授林惠宽博士表示，Skp2可促进细胞周期调控、细胞增殖、细胞生长和肿瘤的形成，当致癌基因过度表达时，失活的Skp2基因可通过引发细胞老化（细胞分裂和生长能力的不可逆损失）来遏制肿瘤的生长。利用细胞老化的力量将快速分裂的细胞推入休眠状态，或可提供另一种途径来阻止或控制常见恶性肿瘤。

关于抗癌作用的实验

为了阐明Skp2基因和细胞老化之间的相互作用，研究人员在肿瘤细胞系和小鼠模型中进行了一系列实验。他们以两组经基因改造后会患上前列腺癌的老鼠为实验对象，并阻断了其中一组老鼠的Skp2基因。6个月后，这组老鼠没有长出肿瘤，而对照组老鼠则长出了肿瘤。从没有长肿瘤的老鼠身上提取淋巴腺和前列腺组织并加以分析后发现，其中许多癌细胞开始老化，细胞的分裂速度也变慢。研究人员也向这组实验老鼠体内植入人类癌细胞，结果这些癌细胞也发生老化。同时，研究还证实，一种可以阻断Skp2活性的药物也会让实验室培育出的癌细胞老化。

上述研究结果表明，Skp2基因实际上展示出了致癌活性，这在众多肿瘤模型，如Pten缺陷和p19Arf缺陷小鼠模型中是癌症发展所必需的条件。Skp2调控肿瘤发生以触发细胞的老化程序。研究人员发现该程序意外地不依赖于p19Arf—p53路径，而该路径曾被认为是细胞老化的关键。

研究人员还发现，诱导细胞老化并没有造成DNA损伤。其研究结果表明，即使是在设置了阻碍p19Arf—p53老化反应的环境下，Skp2的失活亦能抑制细胞转化为癌症。

此外，在具有缺损或失活肿瘤抑制网络的小鼠模型中进行的研究揭示，Skp2缺损和致癌信令会诱发限制肿瘤形成的老化反应。

实验结论

该研究表明，对于因Pten基因的功能缺损或失活而导致Akt信令解除控制的肿瘤来说，Skp2蛋白或可成为一个有效的治疗标靶。Pten基因在人类癌症中通常是缺失的，其通过抑制Akt信令发挥着肿瘤抑制基因的作用。Skp2和Pten的缺失被认为在细胞的老化中共同发挥作用，抑制了入侵性前列腺癌的发展。

目前，研究人员正在检测Skp2在其他肿瘤模型系统中是否也是必需的，以确定其致癌的普遍性。研究人员也正在开发一种针对Skp2的小分子抑制剂，以证明该蛋白确实是一个重要的肿瘤治疗靶点。他们相信，以Skp2蛋白为基础的疗法或可与现有抗癌疗法相结合成为一种常规的癌症治疗手段。

Skp2基因是1995年由Demetrick等通过荧光原位杂交发现的一个与细胞周期调控密切相关的基因，其定位于5p13，编码的蛋白质由436个氨基酸组成，分子量约47KD。Skp2通过对多种靶蛋白的泛素化降解而与细胞周期调控及肿瘤的发生、发展和预后密切相关。