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第三屆唐獎系列報導—癌症標靶治療標的酪氨酸激酶

前幾篇報導中,我們簡介了現今癌症標靶治療藥物爾必得舒 (Cetuximab、Erbitux) 的發展過程,癌症標靶治療藥物亦已是為大家耳熟能詳的抗癌方式,然而要確切找出這個標的並不是一蹴可幾的,讓我們回溯到1970年代初認識致癌分子機轉的當時,深入了解此領域開創者:東尼‧杭特 (Tony Hunter) 博士的研究歷程。

1970年代末,癌症發生的分子機轉研究出現重大進展,首先由科學家 Collett 與 Erikson 發出先聲,他們在 1978 年首度發現勞斯肉瘤病毒 (Rous Sarcoma Virus) 致癌基因轉錄產物 v-Src 蛋白具有蛋白激酶活性 [1];而東尼‧杭特博士團隊除緊接在後發表研究,認為此蛋白激酶活性與致癌機轉有關 [2],並認為 v-Src 蛋白磷酸化對象為多瘤病毒 (polyomavirus, Py) 轉譯之 mT 蛋白 (Py middle Protein)。

那麼下一個問題就是,在 mT 蛋白中是哪個胺基酸被病毒製造的蛋白激酶磷酸化呢?

當時學界認知僅有絲氨酸與蘇胺酸能被磷酸化,在科學家 Collett 與 Erikson 的發表中認定蘇胺酸 (Threonine) 是活化標的,但東尼‧杭特博士團隊在 1979 年進行的一連串研究卻有與之不同的結果。起初於 1979 年 6 月,他們在分析磷同位素標定的磷酸化 mT 蛋白時,於自動放射顯影圖 (autoradiogram) 上發現其磷酸化部分出現的位置在 pSer(磷酸化絲胺酸)與 pThr(磷酸化蘇胺酸)之間,而非如預期的對應到 pThr。

針對此意外發現,東尼‧杭特博士推測,同樣具有羥基的酪胺酸 (Tyrosine) 或許才是真正被 v-Src 蛋白磷酸化的胺基酸!

為了證實此一推測,東尼‧杭特博士著手改良 pTyr marker(磷酸化酪胺酸標記)的製備、優化二維電泳的反應條件以確保pThr、pSer、pTyr 在電泳結果中確實分離,以此進行的胞外免疫沈澱分析漂亮的證明 mT 蛋白上是酪胺酸被磷酸化了[3]!團隊後續又再排除了磷酸化 mT 蛋白中出現的 pTyr 是操作過程中酸性水解磷酸化產物之人工結果的可能性,使胞外實驗數據已然支持東尼‧杭特博士的推測,但重要的是必須進一步證實 vSrc 蛋白在胞內亦有酪胺酸激酶活性。

為此,團隊針對 RSV 病毒轉染雞胚纖維母細胞分離出的 vSrc 蛋白及受磷酸化蛋白進行免疫沈澱分析,確認了皆有 pTyr 的出現,也比較受 v-Src 感染與未感染的雞胚纖維母細胞中之全蛋白 (total protein),發現 vSrc 的感染確實造成磷酸化酪胺酸的含量增加,證明 v-Src 蛋白在胞內的酪胺酸激酶活性[4]。

藉由這些支持性的實驗證據,東尼‧杭特博士於1979年陸續將相關結果發表,證實酪氨酸為除了絲氨酸、蘇胺酸外第三個能被磷酸化的氨基酸,且致癌基因 src 轉錄產物為酪胺酸激酶。此重大發現不但顛覆科學家對氨基酸磷酸化的認知,更以此開啟後續細胞生理調控及相關癌症標靶治療的發展,讓人們對治癒癌症的目標又更下一城!

圖片來源:SALK INSTITUTE

參考文獻:

  1. Collett MS, Erikson RL (1978) Protein kinase activity associated with the avian sarcoma virus src gene product. Proc Natl Acad Sci USA 75(4):2021–2024. https://doi.org/10.1073/pnas.75.4.2021
  2. Sefton BM, Hunter T, Beemon K (1979) Product of in vitro translation of the Rous sarcoma virus src gene has protein kinase activity. J Virol 30(1):311–318. https://doi.org/1979;30(1):311-318
  3. Eckhart W, Hutchinson MA, Hunter T (1979) An activity phosphorylating tyrosine in polyoma T antigen immunoprecipitates. Cell 18(4):925–933. https://doi.org/1979 Dec;18(4):925-33
  4. Hunter T, Sefton BM (1980) Transforming gene product of Rous sarcoma virus phosphorylates tyrosine. Proc Natl Acad Sci USA 77(3):1311–1315. https://doi.org/1980 Mar;77(3):1311-5

撰文│黃云宣
審稿│謝典戰

About the author

黃云宣

國立臺灣大學生化科技學系畢,現於原料藥進口代理商任職。曾參與 2015 iGEM,曾任系學會系刊部長、院學會秘書、畢聯會公關部長。

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