结构生物化学/核酸/癌症生物学
癌症是一组疾病，其中细胞逃脱了通常限制其生长的控制机制。癌细胞会忽略控制细胞周期的正常信号，并通过不受控制地分裂并入侵周围组织来影响身体。在癌症过程中出错的基因调控系统恰好是那些在胚胎发育、免疫反应和许多其他生物过程中发挥重要作用的系统。在细胞周期中通常调节细胞生长和分裂的基因包括生长因子的基因、它们的受体以及信号通路中的细胞内分子。体细胞中任何这些基因的突变都可能导致癌症。
几乎所有癌症都是由转化细胞遗传物质的异常引起的。这些异常可能是由于致癌物质的影响，例如烟草烟雾、辐射、化学物质或传染性病原体。其他促进癌症的遗传异常可能是通过 DNA 复制过程中的错误随机获得的，或者是在遗传的，因此从出生起就存在于所有细胞中。癌症的遗传性通常受致癌物质与宿主基因组之间复杂相互作用的影响。DNA 甲基化和 microRNA 等癌症发病机制遗传学的新方面越来越被认为是重要的。
癌症仅仅是获得 癌基因 和丧失 抑癌基因。在癌症中发现的遗传异常通常会影响两类主要的基因。促进癌症的癌基因通常在癌细胞中被激活，赋予这些细胞新的特性，例如过度活跃的生长和分裂、对程序性细胞死亡的保护、对正常组织边界的漠视，以及在不同的组织环境中建立的能力。激活的癌基因是由不同的突变类型产生的，包括点突变、染色体易位、启动子易位和扩增。点突变会增加蛋白质的活性并阻止其关闭。染色体易位编码融合蛋白，这些蛋白被过度激活或被不适当地调节或定位。启动子易位驱动异常高水平的表达。扩增会增加基因的拷贝数和表达。然后，抑癌基因 (TSG) 在癌细胞中被失活，导致这些细胞的正常功能丧失，例如准确的 DNA 复制、对细胞周期的控制、组织内的方向和粘附，以及与免疫系统的保护性细胞的相互作用。抑癌基因可以通过错义突变失活，这些突变会降低蛋白质的活性，以及缺失、移码和启动子甲基化。
诊断通常需要病理学家对组织活检标本进行组织学检查，尽管恶性肿瘤的最初迹象可能是症状或放射影像学异常。大多数癌症可以治疗，有些可以治愈，具体取决于特定类型、位置和分期。一旦诊断出来，癌症通常用手术、化疗和放疗的组合进行治疗。随着研究的进展，治疗正变得更加针对不同类型的癌症。在开发针对性治疗药物方面取得了重大进展，这些药物专门作用于某些肿瘤中可检测到的分子异常，并最大限度地减少对正常细胞的损害。癌症患者的预后受癌症类型以及疾病的分期或范围的影响最大。此外，组织学分级和特定分子标志物的存在也有助于确定预后，以及确定个体治疗方法。
癌症这个词来自希腊医生希波克拉底。他使用了希腊语“carcinos”和“carcinoma”，在希腊语中意为螃蟹，来描述癌症，因为他认为肿瘤类似于螃蟹。这两个词合并成一个词：“karkinos”。
癌症的最早记录来自公元前 1500 年左右的埃及人。埃德温·史密斯纸草文书记录了 8 例乳腺肿瘤，这些肿瘤通过灼烧治疗，这是一种用称为“火钻”的热仪器破坏组织的方法。记录表明，当时没有针对这种疾病的治疗方法。此外，考古发现已经发现木乃伊带有化石骨肿瘤，表明骨癌的存在。在纸草文书中，还建议埃及医生可以区分恶性肿瘤和良性肿瘤。
后来，君士坦丁堡成为世界医疗中心。在此期间，癌症的原因被归咎于黑胆汁过多。这是基于希波克拉底的观点，即人体由四种不同的体液组成：血液、粘液、黄胆汁和黑胆汁。任何体液的过多或不足都会导致疾病，在这种情况下，黑胆汁过多被认为会导致癌症。这是接下来的 1400 年，也就是整个中世纪的知识，并且没有受到挑战，因为当时的宗教迷信禁止医生进行尸检。
在 15 世纪的文艺复兴时期，医生开始获得更多关于人体生理学的知识。16 世纪的乔瓦尼·摩尔根尼开始对死者进行尸检，以发现疾病与死亡之间的病理关系。此外，在此期间，一位名叫约翰·亨特的苏格兰医生建议可以通过手术方法切除癌性肿瘤。在 17 世纪，黑胆汁理论被另一种称为淋巴理论的理论所取代。这种想法是，癌症是由淋巴液的退化和发酵引起的。
在 19 世纪，被认为是细胞病理学之父的鲁道夫·维尔肖将疾病的临床过程与病理学发现联系起来。这一发现使医生不仅能够评估特定癌症对人体的损害，而且还为癌症手术奠定了基础。从受感染区域切除的组织可以快速有效地评估以确定癌症类型，以及阐明肿瘤是否被完全切除。
20 世纪见证了癌症知识的增长。对致癌物质、放射疗法和更好的识别方法的研究被发现。在了解细胞生长和分裂机制方面取得了巨大的科学进步。
有许多不同类型的癌症，它们根据构成肿瘤的细胞类型而有所不同，因此肿瘤被称为癌症的起源。良性肿瘤是异常细胞的肿块，不会扩散到其他细胞或身体的其他部位，而是停留在其形成的原始位置。然而，恶性肿瘤是一种更危险的形式，因为它能够侵入并破坏其他细胞和器官的功能。
- 当癌症源于基因组发生改变或受损的表皮细胞时，我们称之为癌。它是人类中最常见的癌症类型，它起源于衬里身体内外表面的组织。这些细胞将开始表现出异常的恶性特性。最常见的例子是乳腺癌、肺癌、前列腺癌。
- 第二种类型称为肉瘤，即癌症起源于结缔组织。它由起源于骨髓外的间充质细胞的细胞发育而成。因此，肉瘤包括骨肿瘤（骨肉瘤）、脂肪肿瘤（脂肪肉瘤）、肌肉肿瘤（平滑肌肉瘤）和血管肿瘤。有两种类型的癌症起源于造血细胞。
- 白血病是一种血液或骨髓癌，其特征是白细胞异常增多。这种癌症的原因也是 DNA 中的突变，这些突变可以通过激活癌基因或失活抑癌基因来触发白血病。
- 淋巴瘤是一种在免疫系统中发展的癌症。它通常表现为淋巴细胞中的实体瘤。恶性细胞通常起源于淋巴结，并表现为肿瘤的增大。它还会影响其他器官，如皮肤、大脑、肠道和骨骼。
- 癌症也可能出现在睾丸或卵巢的多能细胞中。这种癌症被称为生殖细胞肿瘤。生殖细胞肿瘤分为两种，一种是癌性肿瘤，另一种是非癌性肿瘤。它可能是胚胎发育过程中出现错误导致的。
- 最后一种是胚胎瘤，它是由不成熟的胚胎组织发育而成的。这种肿瘤在儿童中最常见。
- 不受控制的细胞分裂 癌细胞会忽略调节体内细胞生长和分裂的信号。由于细胞不受控制地生长和分裂，导致体内产生越来越多的癌细胞。
- 逃避凋亡 癌细胞能够逃避正常细胞的凋亡过程。凋亡是正常细胞进行的程序性死亡过程，但癌细胞能够逃避这一过程，因此可以继续发展。
- 独立于生长调节 癌细胞是自给自足的，不需要外部信号来调节其生长和分裂。癌细胞也能够忽略来自其邻居的负面信号，因此能够自行生长和分裂。
- 血管生成 构成肿瘤的癌细胞需要一个系统来提供营养并处理废物。因此，癌细胞已变得具有血管生成性，肿瘤会吸引血管长入肿瘤块并滋养癌细胞。
- 永生性 癌细胞已经发展出无限增殖的能力。通过这样做，癌细胞已经变得永生化，并且能够无限生长和细胞分裂。
- 侵袭和转移 癌细胞能够进入转移阶段，侵袭周围的细胞和组织。通过发展侵袭和转移的能力，癌细胞能够扩散并在身体的其他部位建立疾病，而不仅仅是最初的部位。
1910年，美国研究员 Peyton Rous 发现Rous 肉瘤病毒（Rous 病毒）可以导致癌症，他研究了这种癌症如何在鸡体内传播。他进行了三个实验来测试这种癌症是如何传播的。
- 他从一只鸡身上取出癌细胞，注射到一只健康的鸡体内。他观察到，健康的鸡患上了癌症。
- 他纯化了细胞，制成了无细胞提取物。然后，他将提取物注射到一只健康的鸡体内。结果，鸡又患上了癌症。
- 他使用了一种特殊的过滤器，这种过滤器上的孔太小，病毒无法通过，用于过滤细胞。他将这种提取物注射到健康的鸡体内，发现它们没有患上癌症，并且保持健康。
从他的实验中，他得出结论，病毒可以导致癌症。后来，科学家们发现Rous 病毒是一种逆转录病毒。逆转录病毒可以将其基因插入宿主 DNA，并利用宿主蛋白机制进行复制。宿主细胞内的病毒 DNA 会导致不受控制的细胞分裂、细胞生长等。
分类
虽然有多种不同的系统对癌基因进行分类，但这些分类尚未被接受为标准。一些是按空间或时间顺序进行分组的。第一类，生长因子（有丝分裂原），包括纤维肉瘤、骨肉瘤、乳腺癌和黑色素瘤等癌基因。这些基因诱导细胞增殖。来自特定细胞的生长因子不仅会触发自身细胞增殖，还会触发附近和远处细胞的增殖。受体酪氨酸激酶会导致乳腺癌、非小细胞肺癌和胰腺癌。这些受体酪氨酸激酶基因传递细胞生长信号。受体酪氨酸激酶向其他蛋白质添加磷酸基团。这可以永久地打开或关闭蛋白质。细胞质酪氨酸激酶类别包括乳腺癌、黑色素瘤、卵巢癌、头颈癌、血液癌和脑癌。这些基因负责细胞的活跃受体之间的来回反应，这些受体介导增殖、迁移、分化和存活。细胞质丝氨酸/苏氨酸激酶负责恶性黑色素瘤、结直肠癌和卵巢癌。这些基因参与细胞周期调节、细胞增殖、细胞存活和凋亡。在 125 种人类蛋白激酶中，超过 125 种是丝氨酸/苏氨酸激酶。调节性 GTP 酶基因参与引导通往细胞增殖的途径。调节性 GTP 酶的一个例子是 Ras 蛋白。Ras 将 GTP 水解成 GDP 和磷酸，并负责胰腺和结肠的腺癌、甲状腺肿瘤和髓样白血病。最后，转录因子调节触发细胞增殖的基因的转录。例如，myc 基因可以导致小细胞肺癌、乳腺癌、急性髓性白血病和恶性 T 细胞淋巴瘤等癌症。
单项检测无法准确诊断癌症。为了评估患者是否患有癌症或其他疾病被误认为是癌症症状，必须进行完整的彻底病史和体格检查以及一些诊断性检查。
一种有效的检测程序可用于确认或排除癌症的存在，确定疾病进程和治疗的初步计划。如果患者的症状发生变化，或检测样本不合格，或检测结果显示异常，则需要重复进行检测。
癌症的诊断程序可能包括影像学检查、实验室检查、肿瘤活检和内镜检查。
影像学诊断是获取人体结构和器官图像的过程。它用于检测肿瘤和其他异常情况及其范围。它也是确定治疗效果最有效的方式。
- 透射成像 在透射成像中，会产生一束高能光子，并允许它穿过待检查的身体结构。
- X 射线 X 射线使用电磁能量束在胶片上生成内部组织、骨骼和器官的图像。根据这些图像，可以定位肿瘤或癌细胞。
- 计算机断层扫描（CT 扫描或 CAT 扫描） CT 扫描比普通 X 射线扫描更详细。通过结合 X 射线和计算机技术，可以以更多细节显示体内骨骼、肌肉、脂肪和器官的图像。
- 骨扫描 骨扫描是在将染料注射到骨组织后，对骨骼进行的 X 射线或 CT 扫描图像。这些扫描用于检测肿瘤和骨骼结构的异常情况。
- 淋巴管造影（LAG） 淋巴管造影是在将染料注射到淋巴系统后，可以检测淋巴系统和结构中的癌细胞或异常情况的图像。
- 乳房X光检查 乳房X光检查是乳房的 X 射线图像。它用于通过定位异常区域来检测和诊断女性的乳腺疾病。需要进行活检才能进一步诊断。
- 反射成像 在反射成像中，图像是由高频声音产生，这些声音以不同的速度从身体组织和结构的表面反射回来，具体取决于存在的组织密度。然后，反射回来的声波由计算机进行分析，并生成视觉图像。
- 发射成像 MRI 结合大型磁体和计算机，生成心脏、大脑、肝脏、胰腺、男性和女性生殖器官以及其他软组织的详细图像。
- 血液检查 血液检查用于检查某些物质的水平，这些物质表明身体的健康状况以及是否存在感染。其他检查检测电解质（如钠和钾）的存在，这些电解质对身体的健康运作至关重要。
- 尿液分析 尿液分析分解尿液成分，检查是否存在药物、血液、蛋白质和其他物质。
- 肿瘤标志物 肿瘤标志物是癌细胞释放的物质，或身体对癌细胞做出反应而产生的物质。
前列腺特异性抗原 (PSA) 血液中 PSA 水平升高可能表明患有前列腺癌，但其他疾病（如良性前列腺增生 (BPH) 和前列腺炎）也可能导致 PSA 水平升高。
CA 125 卵巢癌是 CA 125 水平升高的最常见原因，但子宫癌、宫颈癌、胰腺癌、肝癌、结肠癌、乳腺癌、肺癌和消化道癌也可能导致 CA 125 水平升高。
前列腺酸性磷酸酶 (PAP) 除了前列腺癌外，PAP 水平升高可能表明患有睾丸癌、白血病和非霍奇金淋巴瘤，以及一些非癌性疾病。
人绒毛膜促性腺激素 (HCG) 如果排除了妊娠，HCG 可能表明患有睾丸癌、卵巢癌、肝癌、胃癌、胰腺癌和肺癌。
癌胚抗原 (CEA) 结直肠癌是导致这种肿瘤标志物升高的最常见癌症。几种其他癌症也可能导致癌胚抗原水平升高。
甲胎蛋白 (AFP) 在男性和非妊娠女性中，AFP 水平升高可能表明患有肝癌或卵巢癌或睾丸癌。非癌性疾病也可能导致 AFP 水平升高。
CA 19-9 CA 19-9 水平升高可能表明胰腺癌晚期，但它也与非癌症疾病有关，包括胆结石、胰腺炎、肝硬化。
CA 27-29 结肠癌、胃癌、肾癌、肺癌、卵巢癌、胰腺癌、子宫癌和肝癌也可能导致 CA 27-29 水平升高。与这种物质相关的非癌症疾病包括妊娠早期、子宫内膜异位症、卵巢囊肿、良性乳腺疾病、肾病和肝病。
CA 15-3 CA 15-3 水平升高也与卵巢癌、肺癌和前列腺癌有关，以及良性乳腺或卵巢疾病、子宫内膜异位症、盆腔炎和肝炎等非癌症疾病。怀孕和哺乳也会导致 CA 15-3 水平升高。
神经元特异性烯醇化酶 (NSE) NSE 与多种癌症有关，但最常用于监测神经母细胞瘤或小细胞肺癌患者的治疗情况。
活检是指从患者体内取出组织或细胞并在显微镜下进行检查。活检通常用于确定肿瘤是癌性还是仅仅是感染或炎症。
- 内窥镜活检这种活检通过纤维光学内窥镜（一种长而细的管子，末端有一个近距离聚焦的望远镜，用于近距离观察）进行，通过自然的身体孔或一个小切口进行。内窥镜用于观察目标器官是否存在异常或可疑区域，以便获取少量组织进行研究。
- 骨髓活检这种活检从胸骨或髂骨（髋骨）进行。将针插入骨髓，并取出细胞进行研究。
- 切除活检这种活检通常用于需要较宽或较深皮肤区域的情况。使用手术刀，将皮肤全层切除以进行进一步检查。
- 细针穿刺（FNA）活检这种活检使用细针从肿瘤中取出非常小的碎片。FNA 不用于诊断可疑痣，但可用于活检靠近黑色素瘤的大的淋巴结，以查看黑色素瘤是否已发生转移（扩散）。
- 穿刺活检穿刺活检使用活检器械取出较深的皮肤样本，该活检器械会切除一段短的圆柱形组织。
- 皮肤活检皮肤活检包括切除皮肤样本并在显微镜下进行检查，以确定是否存在黑色素瘤。
内窥镜是一种小型、灵活的管子，末端带有灯光和镜头，用于观察食道、胃、十二指肠、结肠或直肠。它也可以用于从体内取组织进行检测或拍摄体内器官内部的彩色照片。
- 结肠镜检查
结肠镜检查是指将结肠镜（一根长而灵活的带灯管子）插入直肠并向上延伸至结肠。它可以让医生观察整个大肠的长度，并且可以帮助识别异常生长、发炎组织、溃疡和出血。医生也可以取出组织进行进一步检查。
- 内镜逆行胆胰管造影（ERCP）
ERCP 是一种可以让医生诊断和治疗肝脏、胆囊、胆管和胰腺问题的程序。该程序结合了 X 射线和内窥镜的使用。将内窥镜插入患者的口腔和喉咙，然后穿过食道、胃和十二指肠。
- 食管胃十二指肠镜检查（EGD）
EGD 是一种让医生检查食道、胃和十二指肠内部的程序。将内窥镜引导进入口腔和喉咙，然后进入食道、胃和十二指肠。内窥镜可以让医生观察该区域的内部，并通过内窥镜插入仪器，以取样组织进行活检。
- 乙状结肠镜检查
乙状结肠镜检查是一种诊断程序，可以让医生检查一部分大肠的内部，有助于识别腹泻、腹痛、便秘、异常生长和出血的原因。一根短而灵活的带灯管子，称为乙状结肠镜，通过直肠插入肠道。该内窥镜将空气吹入肠道以使其膨胀，以便更好地观察内部。
- 膀胱镜检查
一种将内窥镜通过尿道插入膀胱和泌尿道，检查结构异常或阻塞（如肿瘤或结石）的检查。
手术是用于切除癌细胞的初始治疗方法之一。癌症手术试图通过定位肿瘤并将其连同任何可能靠近源头的淋巴结一起切除，来阻止癌细胞的扩散。这种方法通常用于良性肿瘤，因为癌细胞团块通常位于一个区域。对于一些癌症病例，手术可能是唯一需要的治疗方法，但如果一些癌细胞已经脱落或被遗漏，那么疾病很可能在一段时间后复发，需要更多治疗。
如果体内仍然存在癌细胞，化疗就是另一种除手术外使用的治疗方法。化疗用于治疗已进入转移阶段的癌细胞，此时癌细胞已从其原始位置扩散。该治疗利用对人体中快速分裂的癌细胞有毒的药物。目标是比体内正常分裂的细胞更快地杀死癌细胞，因为癌细胞分裂速度更快。尽管化疗已被证明是有效的，但它也会导致脱发和恶心等副作用，因为该治疗会破坏所有正在分裂的细胞，包括正常细胞。
癌症放疗利用高能粒子束杀死体内癌细胞。这种治疗方法通过标记皮肤来靶向癌细胞区域，从而使高能粒子束能够直接击中并破坏癌细胞。放疗可以缩小肿瘤，并缓解癌症引起的症状。虽然这种疗法对癌症患者有益，但它仍然有副作用，并有引发患者新问题的风险。放疗引起的副作用取决于接受治疗的身体部位；而该部位也是副作用的主要位置。放疗集中在肿瘤上，但由于高能粒子束也会照射皮肤，因此放疗引起的常见副作用是标记的皮肤会变红，并且随着时间的推移，可能会变得更暗或更棕褐色。在放疗恢复期间，皮肤也可能干燥和脱屑，就像皮肤灼伤一样。
单克隆抗体作为一种癌症治疗方法，用于增强免疫系统并帮助诊断。单克隆抗体是通过将人类癌细胞注入小鼠体内制造的，这样它们就能产生针对入侵其免疫系统的异种抗原的抗体。然后，从那里取出产生抗体的鼠细胞，并与实验室培养的细胞结合。这种组合会产生称为杂交瘤的杂交细胞，而这些细胞反过来能够产生大量的纯抗体，从而使人体能够处理并使用这些抗体来抵抗癌细胞。
肿瘤抑制蛋白 能够保护细胞免受癌变。
微型细胞是原核生物细胞分裂过程中异常产生的无染色体的小型“细胞”。它们不包含其较大姐妹细胞中的任何原始 DNA，但可能包含原始细胞形成时存在的蛋白质和转化质粒的副本。微型细胞最早在 70 多年前被发现，目前研究人员对它们作为抗肿瘤剂的潜力越来越感兴趣1。为了理解微型细胞的形成机制，了解大多数原核生物如何介导细胞分裂至关重要。在细胞分裂的胞质分裂阶段，蛋白质框架会在分裂部位形成。参与该过程的主要蛋白质 FtsZ 在分裂隔膜周围形成所谓的 Z 环。FtsZ 通过一系列参与胞质分裂过程的其他蛋白质与细胞膜“栓系”在一起。Z 环通常排列在增大的细胞中间，因为蛋白质系统会抑制 Z 环在细胞两极的形成。胞质分裂调节系统中的异常会导致 Z 环在细胞两极附近形成。这将导致两个形态不同的子细胞：一个较大，包含所有细菌 DNA，另一个较小，没有染色体 DNA。需要注意的是，并非所有原核生物都通过使用 Z 环在胞质分裂中分裂，它们的分裂机制尚不清楚。微型细胞可以在某些生长条件下或通过突变形成。通常使用大肠杆菌来制造微型细胞。
Brahmbhatt 等人报道微型细胞可以通过使用 siRNA 和细胞毒性药物来治疗耐药肿瘤2，以下是他们研究结果的总结。该研究的目标是证明微型细胞可以靶向肿瘤细胞，并释放针对耐药基因的细胞毒性药物和 siRNA。众所周知，RNA 干扰可能是抗癌的强大工具，但需要找到一种有效的方法，将 siRNA 或 microRNA 转移到体内癌细胞中，而不会被降解或造成不良影响。观察发现，微型细胞能够吸收细胞毒性药物和 siRNA。微型细胞还可以通过从含有特定质粒的细菌（大肠杆菌）中收获，来包含编码 siRNA 的质粒。微型细胞能够吸收 siRNA 并将其保留很长时间。还可以将特定抗体 (BsAB) 掺入微型细胞中，以帮助靶向肿瘤细胞。他们之前已经证明，微型细胞可以通过特定抗体与肿瘤细胞结合，并通过细胞表面受体启动胞吞作用。进入细胞后，微型细胞中包含的药物可以释放出来。同样的想法再次应用于 siRNA，它可以干扰肿瘤细胞中的耐药基因。微型细胞将包含 siRNA 或编码 siRNA 的质粒，并使用相同的抗体与肿瘤细胞受体结合。研究表明，在体外，通过微型细胞递送 siRNA 可以减弱含有耐药基因的细胞的耐药性。
这是通过将充满 siRNA 的微型细胞递送至过表达 MDR1（多药耐药基因）的结肠癌细胞，然后用药物处理细胞以测量药物对细胞的毒性来完成的。这导致毒性显着增加。在小鼠的人类癌症异种移植模型上进行了体内实验，结果表明，用包含 siRNA 的微型细胞进行处理的肿瘤细胞，其靶向的耐药基因表达下调。通过对细胞中的蛋白质进行蛋白质印迹实验验证了结果。
下一步是证明首先用包含 siRNA 和细胞毒性药物的微型细胞对小鼠进行处理的有效性。用包含 siRNA 的微型细胞处理具有 Caco-2/MDR1（带有多药耐药基因的结肠癌细胞）的小鼠，通过敲除 MDR1 来逆转耐药性，然后用包含药物的微型细胞进行处理。他们的分析表明，所有接受这种双重治疗的小鼠都表现出显着的癌细胞生长抑制和完全存活。该结果还表明，在用包含 siRNA 的微型细胞进行初始处理后，肿瘤细胞仍然能够处理下一波微型细胞（对细胞机制没有不良影响）。然而，siRNA 如何加载到微型细胞中或对免疫系统的可能影响尚不清楚，尤其是考虑到它们起源于细菌。然而，在体内研究中没有报道不良反应。结论还表明，总体而言，使用这种用微型细胞顺序处理肿瘤的方法，与在不使用包含 siRNA 的微型细胞的情况下单独给药相比，所需的药物量更少。
PKM2 是一种神秘的酶，它催化糖酵解的最后一步，将磷酸烯醇丙酮酸转化为丙酮酸，并将 ADP 磷酸化为 ATP。哺乳动物中存在四种类型的 PK，它们都由这两个基因编码：PKLR 和 PKM2。PK 在进化过程中变化不大，因为哺乳动物中的四种亚型在序列上非常相似。在癌细胞中，PKM2 取代了 PK 亚型，直到它成为主要亚型，这支持了肿瘤发生的概念。随后进行了一项研究，将 PKM2 替换为 PKM1，肿瘤生长延迟，支持了这一假设。然而，癌细胞也可以切换 PKL/R 到 PKM 亚型的表达，但这种假设尚未得到科学验证。因此，还需要确定原发肿瘤中特定的 PKM 亚型。PKM2 可以跳跃在两种状态之间：四聚体形式和二聚体形式。二聚体存在于癌细胞中。四聚体实际上可能是二聚体的二聚体。尽管 PKM2 在癌细胞中高度存在，但它可能不是癌细胞中唯一的 PK 亚型，并且可能不是癌症特异性的。其他亚型都是别构调控的。在 PKM2 中，它是主要的 PK 亚型，活性形式和非活性形式之间的比例塑造了葡萄糖用于能量产生或合成前体的使用方式。PKM2 是一个复杂的调控器。研究表明，它在低活性状态下也会在酪氨酸残基上磷酸化。在高活性状态下，PKM2 也会与其他糖酵解酶（如 GADPDH、PGAM 和 LDH）形成复合物。它还可以控制丙酮酸并诱导乳酸生成。酪氨酸磷酸化的多肽也可以抑制 PKM2 结合，释放激活剂 FBP。这些事件经常在癌症中发生，可以控制葡萄糖代谢。有许多抑制 PKM2 的机制，这对于在细胞压力下生存很有用，可以解释为什么 PKM2 是癌细胞中的主要酶。PKM2 也受到营养物质和其他生长因子的调控，这使其能够满足癌细胞的代谢需求。PKM2 也存在于细胞核中，这是由于 C0 末端结构域中的核定位信号。核 PKM2 的功能尚不清楚。它在白介素刺激后是细胞存活所必需的，但也对于凋亡是必需的。核 PKM2 还可以与转录因子和表皮生长因子相互作用。PKM2 结合磷酸化的β-连环蛋白，促进细胞核中的转录。它被 HIF-1 激活。然而，在癌细胞中，似乎会发生一种调节反馈机制，在这种机制中，PKM2 反而激活 HIF-1，导致葡萄糖转运蛋白和糖酵解酶的基因激活。在癌症治疗中，PKM2 是一个靶点，因此了解其调控可以改善旨在抵消或模拟其作用的药物。PKM2 在癌细胞中高度表达，但许多翻译后修饰也表明，抑制 PKM2 可能促进细胞增殖。因此，已经合成了抑制和激活 PKM2 的药物来靶向肿瘤细胞。一项研究表明，用 PKM1 替换 PKM2 亚型也可能导致癌细胞生长显着减少，但尚未进行关于 PKM2 激活剂提供有效治疗的证据。因此，当今该研究领域仍面临许多挑战。
- ↑ Wilbur，Beth，编辑。细胞世界，Becker，W.M.，等，第 7 版。加利福尼亚州旧金山；2009 年
2. "用包含 siRNA 或细胞毒性药物的靶向微型细胞对耐药肿瘤进行顺序治疗"，2009 年，Nature，MacDiarmid，J.A.，Amaro-Mugridge，N.B.，Madrid-Weiss，J.，Sedliarou，I.，Wetzel，S.，Kochar，K.，Brahmbhatt，V.N.，(...)，Brahmbhatt，H。
3."细菌 MinCDE 系统的组装动力学和 Z 环的空间调控"，Joe Lutkenhaus
4. Campbell NA，Reece JB。2008 年。生物学。第 8 版。旧金山（加州）：Pearson/Benjamin Cummings。
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7. “癌症的特征”。Inside Cancer 教师中心。<http://teachercenter.insidecancer.org/browse/Hallmarks%20of%20Cancer/>。网络。2012 年 10 月 28 日。
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