人生沒有用不到的經歷

1981年第一個人類腫瘤的Oncogene~突變的H-ras(記做H-ras*)被發現之後，許多人想用H-ras*讓人類的正常細胞癌化，結果都失敗，尤有甚者，H-ras*在正常細胞表現後，還可能促使正常細胞凋亡(Apoptosis)。

1984年，有人用H-ras* + TP53讓MEF(Mouse embryonic fibroblast)癌化，但同一實驗有些人卻做出相反的結果，即H-ras* + TP53會加速MEF凋亡。

1989年證實，H-ras* + TP53讓MEF(Mouse embryonic fibroblast)癌化，TP53(即p53)是突變的蛋白(記做p53*)。究其實   H-ras* + p53*才會讓MEF癌化。當時所用的H-ras*第12個胺基酸由Glycine突變成Valine；p53*第273個胺基酸由Arginine突變成Histidine 或是第175個胺基酸由Arginine突變成Histidine

MEF是老鼠的胚胎細胞，H-ras* + p53*可讓MEF轉型成腫瘤。但H-ras* + p53*無法在人類的胚胎細胞做實驗。

NIH3T3 cell是老鼠的 Immortalized fibroblast，H-Ras*可使NIH3T3 cell轉型成腫瘤，MEF同樣是老鼠的細胞，但不是Immortalized fibroblast，H-Ras*卻會讓MEF老化，提早停止分裂而走向凋亡。為何如此？解決此問題，要先瞭解Ras。

下圖是人類細胞的三種Ras，H-Ras，N-Ras，K-Ras：
   

正常細胞的分裂會先接收細胞膜上Growth factor-Receptor(如EGF-EGFR)訊息傳遞，如下圖：
 

上圖Ras是一個關卡，有一個循環如下圖：
 
GEF(Guanine nucleotide exchange factor)其中之一就是SOS，它可促使Ras-GDP轉換成Ras-GTP。Ras-GTP可活化下游的Raf。正常情況下，Raf不會一直活化，因為Ras-GTP會與另一個蛋白GAP(Guanine activating protein)結合而讓Ras-GTP水解成Ras-GDP。因此上游必須有Growth factor刺激Receptor，下游的Ras-GDP才會再轉換成Ras-GTP。如果Ras的第12個胺基酸發生突變，如下圖：

 
上圖K-Ras的第12個胺基酸Glycine突變成Cysteine，GAP蛋白的R(Arginine)789 finger就無法崁進K-Ras*。K-Ras*一旦接上GTP後就無法水解成K-Ras-GDP，於是K-Ras*-GTP便一直活化Raf，完全不受上游Growth factor/Receptor的調控。R789 finger意指GAP第789個胺基酸Arginine在結構上崁進K-Ras的手指頭。

Ras*-GTP----Raf----MEK----MAP kinase 訊息便傳至細胞核，除此之外，Ras*-GTP還會活化PI3K：

 

經由MAP kinase及 PI3K (Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate 3-kinase)兩個主要的Pathway，Ras*-GTP能將NIH3T3 cell轉型成腫瘤細胞。那Ras*-GTP為何會讓MEF老化，停止分裂而走向凋亡？問題出在p53！

 

如上圖：p53在正常靜止的細胞不穩定，如上圖會被Mdm2抑制而分解。當有Growth factor/receptor訊息傳下來時，Ras-GTP會促使Arf表現，Arf與Mdm2結合後，會促使Mdm2分解。Mdm2是一種Ubiquitin ligase，會促使p53分解，當Mdm2減少時，原本不穩定的p53便穩定下來，控制Cell cycle的G1 phase，防止Cell cycle進行過快而出錯。Ras若突變，Ras*-GTP太過強勢，在MEF誘導過多的Arf，於是p53過於穩定而變得太多，導致MEF的Cell cycle停滯而走向凋亡。如果Ras*+p53*則不同，突變的p53*會干擾正常p53對G1 phase的運作，因此Ras*+p53*就能讓MEF轉型為腫瘤細胞。

Oncogene activation，如果MAP kinase + PI3K 強勢，可能讓有分裂潛力的細胞轉型為腫瘤，如果p53強勢，則會引發細胞凋亡。因此不難理解為何某些組織的腫瘤，如大腸癌、肺癌、乳癌，p53 約50% 有突變。值得一提的是，已分化完成的人體細胞，Ras*+p53* 無法將其轉型為癌細胞。