(四)激素、生长因子及癌基因
激素是沟通细胞间与器官间的化学信使,通过内分泌、自分泌、旁分泌、神经内分泌等作用方式行使传讯功能,从而使机体组合成一系列严密的控制系统,调节生命的全过程。生物从受精卵开始,生长、发育、成熟乃至衰老, 都受激素的影响和调节。激素作用的本质和活动规律的阐明,不仅对于生命科学具有重要的理论意义,而且对于人类的内分泌疾病(如糖尿病、脑垂体病和甲状腺病等)及非内分泌疾病(如心血管疾病、肿瘤、精神疾病等)的发病机理、临床诊断与治疗,对于实现人类计划生育及延缓衰老均有实际意义。动物激素研究对于家畜饲养、鱼类增产,以及植物激素研究对农业增产和农产品储存均有广泛应用价值。此外新型激素及生物活性肽类药品的研究也有良好前景。
近 20 年来,生物化学在理论上及技术上渐趋成熟,新肽类激素的发现层
出不穷。迄今为止,陆续发现的胃肠肽类激素已达 40 余种,神经肽有 50 余种(如吗啡调节肽、催眠肽等),循环系统肽类激素有数十种(如心钠素、血管紧张素、抗心律失常肽、内皮素等),肽类生长因子也有 50 余种(如表皮生长因子、血小板衍生的生长因子、胰岛素样生长因子、成纤维细胞生长因子、神经生长因子)等,此外,还有胰抑素、甘丙素、降钙素基因相关肽α和β等。
与此相应,肽类激素受体结构与功能的研究也进展迅速。受体研究对一些新的生物分子和新合成药物的设计、评价作出了很大贡献。很多生物分子和药物可以利用与受体结合的方法进行筛选,并可以发现新的物质。例如脑啡肽就是在研究识别吗啡的阿片受体工作中发现的。人们通过进一步对分子结构的改造就有可能制成镇痛效果强而不会成瘾的药物。大脑的神经递质激素和其他物质的受体与学习、记忆、思维和情绪等密切相关,如脑中神经递质或其他活性物质的受体脱敏,可引起机体反应迟滞和障碍,因此,神经兴奋药和它的抑制剂与记忆和智能关系的研究,也是受体研究的重大课题之一。
固醇类激素的作用在于调控基因表达。激素在靶细胞中以高亲和力、专
一性地结合特定的受体蛋白后,进入细胞核与染色质结合,从而导致某些特定基因的激活或抑制。大量的研究都集中于各种激素受体的鉴定、提纯、结构功能分析,以及受激素调控的靶基因的分离与鉴定。最近五六年来,几乎所有固醇类激素受体基因均得以克隆和序列测定,可以看到它们的结构有很大的同源性,形成一个所谓的“固醇类受体超大家族”(steroid receptor superfamily)。其成员除已知的固醇类受体外,还包括甲状腺素、维生素 D3 及视黄酸等的受体。
癌基因的发现是肿瘤研究的一个里程碑,而阐明激素、生长因子受体与癌基因及其产物的关系是近年分子生物学和分子肿瘤学研究的热点。
近几年来,大量实验结果表明,不同的原癌基因产物都是复杂的细胞信号转导网络中的组分。在信号网络中,这些蛋白质完成不同的功能,其中包括:在细胞外侧表现为配体及生长因子功能;在质膜中表现为受体的功能; 在胞质中具有信号转导物的作用;以及在核中作为转录因子。这些实验提示, 即使不是全部,大多数癌基因的产物参与生长因子-受体应答途径,由于在这点上的变化导致恶性转化。
生长因子与受体结合后,通过受体后的信号传递,最后导致特定的基因激活:蛋白质生物合成以及细胞的分裂、增殖、分化等活动产生。目前受体后的信号传递途径的研究已成为前沿领域,特别是生长因于和癌基因产物在信号传递中的相互关联更是令人注目。