Некоторые онкогены и онкосупрессоры

(по Г.И. Абелеву, 1997)

Протоонкогены	Онкогены	Функция онкобелка
Ген PDGF – ростового фактора тромбоцитов	Sis – онкоген вируса саркомы обезьян	Ростовой фактор, аналог ростового фактора тромбоцитов
Ген EGF-R – рецептора эпидермального фактора роста	ErbB – онкоген вируса эритробластоза птиц	«обезглавленный» рецептор (невозможность объединения с лигандом) фактора роста, непрерывно посылающий сигналы к пролиферации
c-Ras – ген белка, входящего в систему передачи сигнала в клетку	Ras – онкоген вируса саркомы и многих опухолей животных и человека	Суперактивация G-белков, постоянно передающих сигналы в клетку, стимулирующие ее пролиферацию
c-SRC – ген тирозинкиназы, критического звена в передаче сигналов в клетку	Src – онкоген вируса саркомы птиц и млекопитающих	Аутофосфорилирование рецепторов и других внутриклеточных белков-субстратов, ведущее к пролиферации
с-MYC – ген ядерного транскрипционного фактора	Myc – онкоген вируса лейкоза птиц и многих опухолей человека и животных	Ядерный фактор, активность которого ведет к непрерывному делению клетки.
Антионкогены	Трансформирующая форма	Функция белка
Rb	Rb* мутация или утрата	Ядерный белок, связывающий фактор транскрипции E2F и таким образом регулирует клеточный цикл. Мутации или утрата ведут к экспрессии онкогенов и клеточным делениям. Участвует в возникновении многих опухолей человека
APC	APC* мутация или инактивация	Связывает и разрушает цитоплазматический β-катенин, регулирующий образование фактора транскрипции с-myc и циклина Д1. Мутации или инактивация ведут к наследственному аденоматозному полипозу толстой кишки.
p53	p53* мутация или инактивация	Ядерный белок. Индуктор апоптоза через стимуляцию экспрессии гена bax; индуктор гена-супрессора waf, обеспечивающего блокаду фосфорилирования рRb. Мутация или инактивация ведет к бессмертию клеток, сохранению мутаций в геноме и клеточной пролиферации.

 

Раздел V.

МЕХАНИЗМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ КЛЕТОЧНОГО ГЕНОМА

Общие положения

Различают антиканцерогенные, антимутационные и антицеллюлярные механизмы противоопухолевой защиты (П.Ф. Литвицкий, 2002).

Антиканцерогенные механизмы

Обеспечивают торможение и/или блокаду проникновения канцерогенов в клетку и элиминации бластомогенных агентов из клетки и организма.

Они включают:

· физико-химическую фиксацию (глюкуронизация, сульфатирование) и удаление из организма (с мочой, экскрементами, желчью, потом) канцерогенов;

· поглощение канцерогенов в процессе фагоцитоза, сочетающееся с их инактивацией и разрушением;

· разрушение или инактивацию канцерогенов в клетках и биологических жидкостях в процессе их окисления, восстановления, диметилирования;

· ингибирование («гашение») свободных радикалов и гидроперекисей факторами антиоксидантной защиты.

Среди антиканцерогенных факторов особое место занимают механизмы, препятствующие действию канцерогенных вирусов, в том числе:

· инактивация вирусов антителами;

· ингибирование вирусов интерфероном;

· обнаружение и разрушение вирусосодержащих клеток организма
цитотоксическими Т-лимфоцитами и фагоцитами.

 

Антимутационные механизмы

Обеспечивают стабильность клеточного генома и препятствуют злокачественной трансформации клеток в условиях действия на них генотоксических факторов.

Они включают:

· стабильность ДНК как физико-химической структуры в условиях изменения рН, температуры, изоэлектрической точки и других воздействий;

· комплементарность ДНК, исключающую возможность репликации некомплементарных нуклеотидов;

· действие онкосупрессоров, обеспечивающих арест клеточного цикла и реализацию активных программ:

а) репарацию ДНК с участием рестриктирующих эндонуклеаз;

б) программированную клеточную гибель - апоптоз.

 

Антицеллюлярные механизмы

Обеспечивают элиминацию трансформированных клеток.

Они включают:

· цитотоксические Т-лимфоциты (CD8⁺);

· NK-клетки;

· клетки моноцитарно-макрофагальной системы;

· ФНО.

СИСТЕМА РЕПАРАЦИИ ММR

 

 

Восстановление нативной структуры ДНК

Механизм регуляции MMR (поА.В. Лихтенштейну, В.С. Шапоту, 2001)

 

· Инициация и прогрессия опухоли - суть фенотипические проявления нарушений генотипа (ДНК). В связи с этим противоопухолевая защита клетки осуществляется не только через механизмы супрессии клеточной пролиферации и активации апоптоза, но и путем репарации ДНК - восстановления нарушенной структуры.

· Нарушения структуры ДНК могут быть следствием не только модификации или повреждения оснований и нуклеотидов, что характерно для действия физических и химических мутагенов. Они могут быть и результатом ошибок спаривания оснований, при которых вместо комплементарной пары нуклеотидов А+Т или Г+Ц в дочернюю цепь оказываются включенными нуклеотиды, некомплементарные нуклеотидам в материнской цепи ДНК. Эти некомплементарные нуклеотиды называют мисмэтчами (mismatch).

· Возникновение подобных нарушений структуры ДНК возможно из-за ошибочной подстановки нуклеотида ДНК-полимеразой, чему способствует наличие в геноме многократных повторов 2-3 нуклеотидов, образующих т.н. микросателлитные последовательности. В геноме человека присутствует около 100.000 повторов ЦА/ГТ. При репликации таких локусов и возможен эффект скольжения(slippage), что приводит к образованию неспаренных участков, которые затрагивают только дочернюю нить ДНК.

· Удаление подобных дефектов структуры ДНК - мисмэтч - репарация - прерогатива системы MMR (mutations in mismatch repair), которую обеспечивают несколько согласованно действующих белков. Одни из них (МSH2, GТВР) распознают дефект связывания с участками неспаренности и рекрутируют другие белки (МLН1, РМS2). Последние восстанавливают структуру дочерней нити ДНК, полностью комплементарную материнской нити.

· При дефектах ММR возникает т. н. мутаторный фенотип. Частота мутаций возрастает в 100-1000 раз. Нестабильность микросателлитов охватывает весь геном и отражается на функционировании многих генов, в составе или вблизи которых расположены микросателлиты.

· Неполноценность ММR резко увеличивает вероятность новых мутаций, которые, лавинообразно накапливаясь в ряду клеточных поколений, способствуют ускоренной прогрессии опухоли. Дефекты МLH1 и МSН2 обнаружены при различных семейных и спорадических формах рака, в частности, при раке толстой кишки.

· Поскольку гены ММR относятся к числу генов-супрессоров, мутаторный фенотип возникает при инактивации обеих аллелей соответствующего гена.

ГЕН p53 И ЕГО РОЛЬ В ОБЕСПЕЧЕНИИ СТАБИЛЬНОСТИ ГЕНОМА ПРИ ПОВРЕЖДЕНИЯХ ДНК

 

· Сенсором повреждения ДНК и нарушения в клеточном цикле является ген р53. Этот ген, располагающийся на коротком плече хромосомы 17, кодирует образование ядерного белка из 393 аминокислот с молекулярной массой 53 кД. Тетрамер р53 локализован в клеточном ядре и функционирует как транскрипционный фактор, связываясь своим карбоксильным окончанием со специфическими регионами генов-мишеней. Показано, что активация гена р53 происходит не только в ответ на поражение ДНК (под действием ионизирующего или УФЛ-облучения, ингибитора топоизомеразы 2 и прочих факторов), но может явиться следствием многих других процессов, происходящих в клетке, в том числе активации онкогенов, гипоксии, дефиците питания, старении и др. Недаром этот ген получил название "хранитель генома" (Е.Б. Владимирская, 2002).

· При активации гена р53, кодируемый им белок р53 способен инициировать независимо друг от друга две программы (Н.Н. Белушкина, С.Е. Северин, 2001):

а) временную остановку клеточного цикла в G₁/S-фазе с помощью белка р21^WAF1, ингибирующего циклинзависимые киназы;

б) стимуляцию апоптоза путем активации генов Bax или Bid - проапоптотических генов семейства Bcl 2 и/или активации образования свободных форм кислорода, способствующих выходу цитохрома С из митохондрий.

· Блок клеточного цикла в фазе G₁ - фазе репликации ДНК, делает возможной репарацию поврежденной ДНК и предотвращает тем самым появление мутантных клеток. Считают, что приоритетной для большинства клеток является программа временной остановки митотического цикла, хотя выбор стратегии может характеризоваться тканеспецифичностью.

· Есть данные об участии р53 в процессах репарации ДНК путем активации вновь открытого гена р53R2, кодирующего рибонуклеотидредуктазу.

· Программа апоптоза включается при невозможности клетки репарировать ДНК во время "ареста" при прохождении митотического цикла, или дефиците белка р21^WAF1.

· Т.о., основной функцией гена р53 и кодируемого им белка (р53) следует считать защиту организма от накопления генетически дефектных клеток. Мутация гена р53 позволяет таким клеткам сохранять жизнеспособность в митозе, что чревато их выживанием и, следовательно, развитием опухолевого процесса. Такие мутации связаны с плохим прогнозом в лечении злокачественных новообразований, поскольку опухолевые клетки с этими мутациями оказываются резистентными к лучевой и химиотерапии.

· Мутация гена р53 обнаруживаются более, чем в половине раковых опухолей. При длительной химиотерапии частота ее повышается. У детей мутация в гене р53 чаще наблюдается при остром Т-лимфобластном лейкозе, составляя около 12% и всегда служит прогностически неблагоприятным фактором.