抗癌家族三兄弟（二）

在上一篇博文中，向大家介绍了 “基因组的卫士”p53，它在细胞DNA面临损伤的时候，负责“应急管理”，把“命令”亲自传达给各个负责应对应急情况的基因，通过激活这些基因的表达，让它们去执行多个具体的功能；比如直接激活细胞周期的“刹车装置”-细胞周期抑制因子p21,让细胞停止复制和分裂的步伐，配合损伤修复。应急过后，p53还参与对修复的质量评估，并作出决定是恢复使用还是放弃。

p53其实就是一个转录因子。作为一个转录因子，必须有两个基本的要素：一是有DNA结合功能元件（专业术语叫DNA结合结构域），第二就是转录激活功能元件（转录激活结构域），当然有时还会有其它一些附属的功能结构，比如负责和其它同类功能蛋白相互作用以便协作发挥功能。p53当然也有上述三种功能结构。

细胞内有一部分基因的表达之所以可以受p53的指挥，是由于这些基因的表达控制区都有一个共同的序列，p53的DNA结合结构恰好能专门识别，并结合上去，这样，p53就可以发挥激活基因表达的作用了。

2. p53的前世今生

通过比较，人们发现，p53的这种功能和作用方式是一种进化上相当保守的机制，很早就出现了。进化上保守是什么意思？就是在进化过程中变化很小，一般提示这种功能既基本有重要，所以在经历了长久的进化后一直被相对完整地保留下来。大家可能会好奇，这是怎么知道的呢？

我们都知道，生命从简单到复杂、从低等到高等的进化顺序（注意：是进化顺序，而不是进化方向，因为进化没有明确的方向，），学过普通生物学的朋友一般都会有这个概念。实际的研究中生物学家们会使用一些具有代表性的模式生物，比如，最简单的大肠杆菌（也有用古细菌的），稍复杂一些的酵母，然后线虫、果蝇、蟾蜍、小鼠等。分子生物学（或遗传学）家先都要在自己所用的模式生物钟寻找与p53在寻找“长得像“的基因或蛋白去研究他们对应的功能。

通过比较，大家就发现，古老的类似p53的基因从线虫开始就出现了（当然在线虫有另外的名字叫Cep-1），然后在果蝇、蟾蜍小鼠等更复杂生物都有这个功能和“长相”都十分相像的基因,尤其是DNA结合结构域，变化十分小，对识别和结合DNA序列都几乎一摸一样。换句话说， 2千多万年的进化沧桑，并没有磨灭这个分子对自己功能使命的记忆。

3.认祖归宗：寻找p53家族

一般，具有如此重要功能的基因都会有兄弟姐妹，不太会是独苗。（例如，myc癌基因是哥仨：c-myc，N-myc和L-myc；ras癌基因也是哥仨，H-ras,Ki-ras和N-ras, 就是抑癌基因RB也是哥俩:p107和p103）,“打虎亲兄弟，上阵父子兵”嘛。出于这个想法肿瘤生物学家门开始寻找p53的“亲属”，相信当时有很多实验室在进行这项工作，但是无一例外都空手悻悻而归，据此，领域内一致认为，p53没有家族，它是一个独撑大厦的孤独英雄。然而就在这时，一个意外让故事有了新的转机，真是“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”

我们回过头来看这段历史，“p53没有家族”这一结论在一个领域内没有争议得到认可，可后来又被证明是错的结论，这在肿瘤研究史上可是少有的【引用，非个人观点】。这充分地反映出科学的开放性和自我纠错功能。科学不在乎观点，而注重事实和证据，只要你有充分的证据，科学随时可以接受新的观点和认识。缺乏（或没有）证据却又“坚持真理”是宗教情结作怪，科学家个人可以这样来激励自己面对挫折坚持探索，但是不能依此推销自己认为的“真理”。

发现“亲人”，p53不再孤单

p73的发现完全是个意外，纯属歪打正着、瞎猫碰上了死耗子。法国的一个实验室在通过非严谨杂交筛选胰岛素受体信号转导通路的基因，没想到拿到一个完全不相干的基因片段，这叫“假阳性”结果。

通常，做基因筛选会拿到很多让人讨厌“假阳性”基因。我读博士时，一个同门师姐也做跟这一模一样的工作，做了一年也没找到要找的基因，最后没办法拿到一个不相干的“假阳性”来做，后来虽然也衍生出一系列课题，但是这种方式我不欣赏，甚至极力反对。

06年我们做筛选，拿到80多个阳性基因，经过初步一一验证，剩下70多个，最后在模式生物酵母内把这些基因一个一个敲除，再逐个做表型分析，最后除过已知的，也就鉴定出两个来，后来有一个还被人抢了先…

(跑题了)回到原故事：当研究人员测完序列，简单一分析，就知道是“假阳性”，跟自己要找的不相干，可能会有淡淡的失望，但是例行的分析是必要的，即使是垃圾也得细细检查一下，保不准还是个宝呢。他们把这个基因的序列和数据库中已知的基因进行比对，搞清楚这个基因的身份：是不是新基因，跟谁有关系？当时的数据库是很有限的，不像现在这么丰富，还方便好用。我估计，当他们比对ＤＮＡ序列时就看出了些端倪，当进一步把DNA序列翻译成蛋白序列再去比对时，大家的嘴惊奇得合不上了（这是我的想象和发挥^_^）：蛋白结构和p53极其其似，这不就是大家苦苦寻找的p53“亲属”吗？

真是：踏破铁鞋无觅处，得来全不费功夫。这个 “假阳性”基因片段顿时从不受待见的“丑小鸭”变成了大家喜爱和吹捧的“白天鹅”！这个基因就是p73,体重比p53大，但是不能断定究竟是p53的哥哥还是弟弟（似乎倾向于认为p73可能是大哥）。这哥俩分别得太久太久，相隔遥远。 p73位于第一条染色体上（1p36，人第一条染色体长臂第36区），而p53位于第17条染色体上(17p13.1)，就像非洲和亚洲，不再同一块大陆上。

发现p73这项工作发表在当年的Cell上，目前引用已经1200多次。

p73的发现，让大家开始重新考虑p53家族的问题，同时也为其它家族成员的寻找提供了线索。通过将p53和p73进行比较，找到这个家族基因可能的一些特征，如某些区域十分保守，然后利用这个信息去搜寻筛选就容易多了，这就有了p63的发现和鉴定；这次大家似乎没有太多意外的惊喜，工作也只发表在了Cell的姊妹刊Molecular Cell上。

兄弟排行：追朔历史

兄弟三个找齐了，得做个排行吧？怎么排呢？当然所谓的排行还都说基于假说和推测，因为我们无法看到他们出生的时间顺序，也没有确切可靠的方法去追朔。

先尝试从结构推断他们的可能的年龄。除了哥仨共同的部分（DNA结合结构域DBD，转录激活结构域TA，寡聚体形成结构于OD）之外，p63和p73都比p53多出一小段特殊的结构叫SAM（sterile alpha motif），这提示p63和p73是兄长，年龄比p53大。那p63和p73谁更大些呢？如果以p53作为参照，谁和它长得更像，谁就离得近，差别越大，说明离得远，这个标准有点特殊是吧？本来么，这兄弟一说，只是个比喻，你还真把他们当兄弟了！

分析的结果当然是p63是老大，p73是老二，p53就是小弟啦。

研究发现，弟兄三个的很多功能是类似的，比如，都可以“认识”和激活相同的基因，都可以促进细胞凋亡。看上去貌似都干一样的活，工作场所和服务对象却不一样。p63主要是维护哺乳动物卵细胞的基因组稳定性，p73似乎是维护可再生组织，如干细胞，的基因组，p53则主要是维护广大体细胞的基因组。从这个分工，不知道大家是否瞧出点端倪？进化年龄。

多细胞生物的基因组稳定性是第一重要的，但是当生物体细胞还处于低级阶段，如线虫，它整个线虫的寿命才2周，还高不过普通细胞的正常寿命，这时候，生殖细胞的基因组稳定性是第一位重要的，这时候也不存在再生组织，因为寿命太短用不着；到了生物进化到整体的寿命远远超过细胞的寿命时，有些细胞死去了，就需要新的细胞再生来补充，这时候p73应运而生；再到后来，到了哺乳动物，寿命太长了，体细胞又太多，肿瘤就成为新的威胁，时势造英雄嘛，p53才登场。

所以嘛，肿瘤是我们动物向长寿进化带来的必然风险，当然收益还是远大于风险的。过去为什么肿瘤那么少，那是因为活不到的肿瘤就死于其它疾病，或战争、饥饿等。

你可能要问了，说了这么多，怎么没看到那两个哥哥对抗肿瘤的贡献啊？嗯，这个有点曲折。

3. 低调的“抗癌英雄”

英雄的兄弟也不该是狗熊吧？人们相信p63和p73应该也是“投身于”（至少也是参与）抗癌事业，然而，这哥俩太低调，费了大家很大的周折，直到近2年才找到确凿的证据证实这哥俩在抗癌中的重要贡献。

故事太长，我担心读者没有耐心，所以先到这里吧，我也要去做饭了。