垂体肿瘤转化基因 1

多明格斯等人（1998）鉴定了一种人类 cDNA，它编码大鼠癌蛋白 Pttg（垂体肿瘤转化基因）的 22-kD 同源物。多明格斯等人（1998）从 Jurkat 细胞 cDNA 文库中克隆了 PTTG1。最长的 cDNA 为 787 bp，包含一个 609 bp 的开放解读码组，编码 202 个氨基酸的蛋白质。人 PTTG1 在 Jurkat 细胞和来自不同造血系统恶性肿瘤患者的样本中过度表达。PTTG1 具有 N 端碱性结构域和 C 端酸性结构域，是一种富含脯氨酸的蛋白质，具有几个推定的 SH3 结合位点。亚细胞分离显示 PTTG1 主要是一种胞质蛋白，但部分定位于细胞核中。

Kakar（1998）指出 PTTG1，他们将其称为“肿瘤转化-1”的 TUTR1，在氨基酸水平上与大鼠 Pttg 具有 72% 的同源性，在核苷酸水平上具有 75% 的同源性。PTTG1 在各种人类肿瘤中高度表达，包括垂体、肾上腺、肾、肝和卵巢肿瘤，以及来自垂体肿瘤、乳腺肿瘤、子宫内膜肿瘤和卵巢肿瘤的细胞系。

张等人（1999）使用大鼠 Pttg cDNA 作为探针，从人胎肝 cDNA 文库中克隆了 PTTG1。Northern 分析显示 PTTG1 在正常成人睾丸、胸腺、结肠、小肠、脑和胎儿肝脏中表达，但在几种癌细胞系中观察到最丰富的 PTTG1 mRNA 水平。

▼ 基因功能

多明格斯等人（1998）证明 PTTG1 的 C 末端区域在与酵母和哺乳动物细胞中的异源 DNA 结合结构域融合时充当反式激活结构域。

Kakar（1998）发现 PTTG1 在小鼠成纤维细胞 NIH3T3 细胞中的过表达导致细胞增殖和细胞转化的增加。将转染的 NIH3T3 细胞注射到裸鼠中导致肿瘤形成，表明 PTTG1 具有致瘤性。

张等人（1999）突变了 PTTG1 的 SH3 结构域结合位点的脯氨酸残基，并观察到体外转化和体内肿瘤诱导活性以及碱性成纤维细胞生长因子（FGFB; 134920 ） 的刺激被取消。张等人（1999）得出结论，人类 PTTG1 通过 SH3 介导的信号转导途径和生长因子的激活发挥作用。

在 Saccharomyces cerevisiae 中，一种有助于姐妹染色单体分离的分离蛋白 Esp1 的活性被一种 securin 蛋白的结合所阻断。邹等人（1999）寻找与人类 ESP1（ 604143 ） 共免疫沉淀并存在于中期细胞提取物中但不存在于后期细胞提取物中的蛋白质，即具有人类 securin 同系物的预期特性。由于 PTTG1 似乎是与 ESP1 相关的后期促进复合物（APC；参见608473）底物，直到 APC 激活，Zou 等人（1999）将 PTTG1 鉴定为人类 securin。邹等人（1999）在整个序列中观察到脊椎动物 securins 之间的序列相似性。PTTG1 蛋白中的一个保守基序与许多 APC 底物共享的破坏框（D 框）相匹配。与其他 securins 一样，PTTG1 包含酸性和碱性域簇。N-末端一半富含围绕 D 框的赖氨酸残基。这对于含有 D 框的 APC 底物很常见，可能是因为赖氨酸是与泛素形成共价异肽键的残基。邹等人（1999）发现人类 securin 在 S 期开始时开始积累，并在 G2-M 期达到峰值，与 cyclin B1（ 123836 ） 平行。当 APC 被激活时，其水平急剧下降，表现为周期蛋白 B1 的下降。邹等人（1999）将 securin D 框的 RKAL 残基突变为 AKAA，发现突变的 securin 在有丝分裂提取物中是稳定的，证实了 RKAL 序列是降解所必需的。邹等人（1999）得出结论，将人类 securin 鉴定为致癌基因表明染色单体分离的错误调节可能导致恶性肿瘤的产生。

Pei（1999）证明 PTTG1 mRNA 在大鼠生精周期中以阶段特异性方式在精母细胞和精子细胞中表达。

使用 RT-PCR，Zhang 等人（1999）在正常垂体中检测到低水平的 PTTG 表达。然而，当使用比较 RT-PCR 将正常垂体组织中的表达水平与 54 个垂体肿瘤中的表达水平进行比较时，他们发现大多数肿瘤样本表达更高水平的 PTTG。在 30 个（77%） 无功能垂体肿瘤中的 23 个（77%）、所有 13 个产生 GH 的肿瘤、10 个泌乳素瘤中的 9 个和 1 个分泌 ACTH 的肿瘤中观察到 PTTG 转录物增加超过 50%，明显增加了 10 倍以上在一些肿瘤中。此外，与局限于垂体的激素分泌肿瘤相比，在侵入蝶骨的激素分泌肿瘤（III 和 IV 期；95% 置信区间，3.118 至 9.715）中观察到更高的 PTTG 表达（P = 0.03）窝（I 期和 II 期；95% 置信区间，1.681 至 3.051）。

染色体数目异常是癌症中最常见的遗传异常。因此，哺乳动物细胞中调节有丝分裂染色体传递保真度的机制引起了人们的极大兴趣。贾勒帕利等人（2001 年）通过 HCT116 细胞中的同源重组使 securin 基因失活，HCT116 细胞是一种特征良好的人类结肠直肠癌细胞系，具有稳定的核型和完整的 DNA 损伤和有丝分裂纺锤体检查点。没有 securin 基因的细胞以高频率丢失染色体。这种损失与异常后期有关，在此期间，细胞经历了反复的不成功尝试来分离它们的染色体。异常有丝分裂与分离蛋白活化的生化缺陷有关（604143），姐妹分离蛋白酶，使其无法有效地切割粘着蛋白亚基 Scc1（ 606462 ）。这些结果阐明了哺乳动物 securin 的功能，并表明它对于维持整倍性至关重要。

由于缺乏 securin 的小鼠是可行的并且显然是正常的，因此 Pfleghaar 等人（2005）对 securin -/- HCT116 细胞进行了进一步研究。他们发现最初的错误分离表型仅在几代中被重新获得染色体稳定性所取代。securin -/- 细胞的核型与具有完整 securin 的亲代细胞系的核型无法区分。然而，由于缺乏securin引起的生化缺陷，即分离酶（604143）水平显着降低和cohesin亚基Scc1切割效率低下仍然存在。

由于 PTTG1 诱导 FGFB，Ishikawa 等人（2001）研究了新血管生长与 PTTG 功能之间的关系。源自过表达野生型人 PTTG1 的 NIH3T3 转染子的条件培养基在体外诱导人脐静脉内皮细胞的增殖、迁移和管形成。石川等人（2001）证明人类 PTTG1 在体外和体内血管生成模型中均诱导血管生成表型，并且高 PTTG1 mRNA 与人类肿瘤中的血管生成表型相关。作者得出结论，这些 PTTG 导向的血管生成作用可能是通过 FGFB 介导的，这也有助于肿瘤的生长。

基于其与出芽酵母的 Pds1 蛋白的生化同源性，PTTG 已被公认为哺乳动物的 securin（Zou 等，1999）。于等人（2000）研究了人胎盘 JEG-3 细胞在细胞周期中的 PTTG 表达和细胞内定位。一种结合的 PTTG 和 EGF（ 131530 ） 蛋白在有丝分裂早期与有丝分裂纺锤体共定位，并在后期降解。大多数表达 PTTG-EGF 的细胞（67%） 因凋亡而死亡，表达 PTTG-EGF 的少数细胞（4%） 分裂，而表达突变型 PTTG-EGF 的细胞分裂。作者得出结论，PTTG 的表达和定位是细胞周期依赖性的，并证明 PTTG 调节内分泌肿瘤细胞的分裂和存活。

为了揭示人类 securin 在肿瘤发生中的作用，Bernal 等人（2002）进行了噬菌体展示筛选，以鉴定与 securin 相互作用的蛋白质。测定表明 p53（ 191170 ） 在体外和体内都与 securin 特异性相互作用。这种相互作用阻断了 p53 与 DNA 的特异性结合并抑制其转录活性。Securin 还抑制 p53 诱导细胞死亡的能力。此外，伯纳尔等人（2002）观察到用 securin 转染人非小细胞肺癌细胞会诱导 G2 细胞的积累，从而补偿由 p53 转染引起的 G2 细胞损失。他们证明了这种相互作用在 PTTG1 缺陷人类肿瘤细胞（PTTG1-/-） 中的生理相关性：与亲代细胞相比，p53 的凋亡和反式激活功能在这些细胞中都得到了增强。伯纳尔等人（2002）提出 securin 表达增加的致癌作用可能是由 p53 功能的调节引起的。

杰加纳坦等人（2005）表明，在有丝分裂中，后期促进复合物（APC；参见608473 ） 对 securin 的及时破坏受到核质转运因子 Rae1（ 603343 ） 和 Nup98（ 601021 ） 的调节。他们表明，小鼠中 Rae1 和 Nup98 的单倍体不足会导致姐妹染色单体过早分离、严重的非整倍性和 securin 的过早降解。他们还表明，Rae1 和 Nup98 在早期有丝分裂中与 Cdh1（ 192090 ） 激活的 APC、APC（Cdh1） 形成复合物，并特异性抑制 APC（Cdh1） 介导的 securin 泛素化。Rae1 和 Nup98 从 APC（Cdh1） 的解离与有丝分裂检查点蛋白 BubR1 的释放一致（ 602860） 从 Cdc20（ 603618 ） 激活的 APC 在中期到后期过渡。杰加纳坦等人（2005）得出的结论是，他们的结果表明 Rae1 和 Nup98 是 APC（Cdh1） 的时间调节因子，通过防止 securin 的计划外降解来维持整倍体。

通过酵母 2-杂交筛选、体外结合分析和免疫共沉淀分析，Gil-Bernabe 等人（2006）发现securin与蛋白磷酸酶 2A（PP2A）的 B55-δ 调节亚基（PPP2R2D; 613992 ） 和 α 催化亚基（PPP2CA; 176915 ） 相互作用。Securin 是体内和体外的 PP2A 底物。用化学 PP2A 抑制剂处理细胞导致过度磷酸化形式的 securin，由于通过泛素途径降解而不稳定。吉尔-伯纳比等人（2006）提出 PP2A 通过抵消其磷酸化来稳定和调节 securin 水平。

当泛素连接酶 APC 触发 securin 的破坏时，后期开始，从而允许分离酶（一种蛋白酶）破坏姐妹染色单体的凝聚力。霍尔特等人（2008）证明了细胞周期蛋白依赖性激酶-1（CDK1; 116940 ） 依赖的 securin 在其破坏框基序附近的磷酸化抑制了 APC 的 securin 泛素化。磷酸酶 Cdc14（ 603504 ） 可逆转 securin 磷酸化，从而提高 securin 泛素化速率。因为已知分离酶（ 604143 ） 会激活 Cdc14，所以Holt 等人（2008）得出的结论是，他们的结果支持增加后期突然性的正反馈回路的存在。与该模型一致，他们表明破坏 securin 磷酸调节的突变降低了染色体分离的同步性。霍尔特等人（2008）还得出结论，将 securin 降解与 Cdk1 和 Cdc14 活性的变化结合有助于协调姐妹染色单体分离的启动与纺锤体动力学的变化。

▼ 基因结构

Kakar（1999）确定 PTTG 基因包含 5 个外显子并且跨度超过 10 kb。5 素数的侧翼区域没有 TATA 框，但它有一个 CAAT 框和 SP1（ 189906 ）、PEA3（ETV4; 600711 ）、AP1（ 165160 ）、AP2（ 107580 ） 和 NF1（TCF1; 142410 ）的结合位点. 它还包含 cAMP 和胰岛素反应元件。

▼ 测绘

通过荧光原位杂交，Kakar（1998）将 PTTG1 基因定位到人类染色体 5q35.1。通过对辐射混合映射面板和 FISH 的分析，Zhang 等人（1999）将 PTTG1 基因定位到染色体 5q33。

▼ 动物模型

王等人（2001）发现缺乏 Pttg1（Pttg -/-） 的小鼠可以存活和繁殖，但它们有睾丸和脾脏发育不全、胸腺增生和血小板减少症。Pttg -/- 小鼠胚胎成纤维细胞表现出异常的细胞周期进展，G2-M 期延长，双核和多核细胞核非整倍性增加。Pttg -/- 小鼠胚胎成纤维细胞中期包含四边形、三边形和染色体断裂，以及过早的着丝粒分裂。作者得出结论，PTTG 的作用是维持染色体稳定性、细胞周期进程和适当的细胞分裂。

尽管 securin 在有丝分裂过程中调节姐妹染色单体的分离，但缺乏 Pttg 表达的小鼠或细胞系仍然具有惊人的活力。王等人（2003）表明小鼠中的 Pttg 破坏严重损害了葡萄糖稳态，导致成年后期患糖尿病，特别是在与非自身免疫性胰岛素减少和 α/β 细胞比率逆转相关的男性中。这些 Pttg 缺失小鼠中的胰岛 β 细胞质量在患糖尿病之前已经减少，并且在生长过程中仅略微增加。Pttg-null 小鼠胰岛细胞的溴脱氧尿苷掺入比野生型胰腺低约 65%，而细胞凋亡率相似。Pttg-null 小鼠中的 β 细胞具有多效性细胞核，表明细胞分裂存在缺陷。这些结果表明，securin对于正常的胰腺β细胞增殖是必不可少的。

英等人（2006）发现甲状腺激素受体-β（THRB; 190160 ） 突变（PV） 小鼠的甲状腺肿瘤中 Pttg1 水平升高，这是一种滤泡性甲状腺癌模型。Pttg1 与 Thrb 以及突变体 Thrb 物理相关；然而，当 Pttg1 与突变体 Thrb 相关时，不会发生 T3 诱导的 Thrb 介导的 Pttg1 蛋白酶体降解，并且积累的 Pttg1 阻碍了表达 Thrb 突变体的细胞的有丝分裂进程。通过配体 Thrb 与 Src3（NCOA3; 601937 ） 的直接相互作用激活蛋白酶体降解。英等人（2006）得出的结论是 PTTG1 受配体 THRB 的调节，并且 THRB 突变体中这种调节功能的丧失导致 PTTG1 的积累，从而破坏有丝分裂进程，因此可能导致甲状腺癌发生。