Онкология-
Опухолевые супрессоры и мутаторные гены
Б.П.Копнин
Российский онкологический научный центр им. Н.Н.Блохина РАМН, Москва
источник RosOncoWeb.Ru
01 02 03 04 05 06 073.8. Опухолевый супрессор VHL регулирует реакцию на гипоксию и ингибирует ангиогенез
Наследование инактивированного аллеля гена VHL вызывает предрасположение к развитию синдрома фон Хиппеля-Линдау. Эта болезнь характеризуется возникновением опухолей различной локализации - гемангиобластом центральной нервной системы, ангиом сетчатки, феохромоцитом, карцином почки, рака поджелудочной железы и др. Инактивация гена VHL характерна и для ряда форм ненаследственных опухолей. Так, мутации и/или гиперметилирование обоих аллелей гена VHL наблюдаются примерно в 80% светлоклеточных раков почки.
Белковый продукт гена VHL, состоит из 213 аминокислотных остатков и образует комплекс с рядом белков (включает элонгины A, B, С, куллин, Rbx-1), обладающий активностями E3-убиквитин-лигазы. Специфической мишенью этого комплекса является транскрипционный фактор HIF-1, гены-мишени которого обеспечивают адаптацию к гипоксии и стимуляцию ангиогенеза. В присутствии кислорода VHL связывает гидроксилированные пролины a-субъединицы HIF-1, что вызывает убиквитинизацию и деградацию HIF-1. При гипоксии HIF-1 не гидроксилируется и не связывается с VHL. В результате содержание HIF-1 в клетке увеличивается, что ведет к повышению транскрипции его генов-мишеней, кодирующих VEGF, эритропоэтин, транспортеры глюкозы, гликолитические энзимы, TGF-a и др. В клетках с инактивированным VHL наблюдается перманентное повышение экспрессии этих генов, что вызывает понижение их чувствительности к гипоксии и секрецию ими ангиогенных факторов (VEGF и др.). Последнее и объясняет, по-видимому, образование гемангиом и сильную васкуляризацию других VHL-ассоциированных опухолей, в частности светлоклеточных раков почки.
3.9. NF1/нейрофибромин и NF2/мерлин - гены нейрофиброматозаОпухолевый супрессор NF1 кодирует белок нейрофибромин, состоящий из 2818 аминокислот. В клетках, происходящих из нервного гребня, он регулирует активность онкобелков семейства Ras, осуществляя перевод их функционально-активных ГТФ-связанных форм в неактивные ГДФ-связанные. Врожденные инактивирующие мутации в одном из аллелей гена NF1 (как правило, эти мутации прекращают синтез белка) вызывают развитие нейрофиброматоза I типа (болезни Реклингаузена) - наследственного заболевания, поражающего примерно 1 из 3500 индивидуумов. Оно характеризуется возникновением опухолей периферической нервной системы, дефектами развития и нередко возникновением множественных новообразований различных типов в нескольких органах, в клетках которых действительно отмечается повышение активности онкобелков Ras. Мутации гена NF1 соответствуют двухударной модели Кнудсона: в опухолевых клетках наблюдается поражение и второго аллеля, что ведет к полному отсутствию в клетке белкового продукта. У трансгенных мышей гетерозиготный нокаут этого гена (NF1+/-) вызывают не нейрофиброматоз, а феохромоцитомы и миелоидные лейкозы - заболевания, наблюдающиеся у 1% пациентов с нейрофиброматозом I типа.
Врожденные мутации другого опухолевого супрессора, NF2, вызывают нейрофиброматоз II типа - наследственное заболевание, поражающее 1 из 40000 индивидуумов. Несмотря на название, при нем развиваются не нейрофибромы, а шванномы, менингиомомы и эпендимомы. Наиболее характерным является возникновение двухсторонних шванном акустического нерва. NF2 ведет себя как классический опухолевый супрессор - его гомозиготные мутации, прекращающие синтез полноценного белка, наблюдаются не только при наследственных, но и при спорадических шванномах и менингиомах. У трансгенных мышей с нокаутом одного из аллелей гена NF2 резко увеличивают вероятность развития во второй половине жизни различных опухолей. Их спектр сильно отличается от наблюдаемого у пациентов с нейрофиброматозом II типа - образуются не шванномы и менингиомы, а метастазирующие остеосаркомы, фибросаркомы, аденокарциномы легкого и другие новообразования. В то же время у мышей с гетерозиготными мутациями гена NF2, аналогичным тем, которые наблюдаются у пациентов с нейрофиброматозом II типа, развиваются шванномы.
Продукт гена NF2 белок мерлин (другое название - шванномин) имеет высокую степень гомологии с эзрином, радиксином и моэзином - представителями семейства белков ERM, соединяющими интегральные мембранные белки с актиновым цитоскелетом. Мерлин играет, по-видимому, важную роль в реализации контактного торможения размножения клеток. При образовании контактов клеток друг с другом и с компонентами внеклеточного матрикса происходит повышение экспрессии мерлина, его дефосфорилирование и переход в другую конформационную форму. В таком состоянии он перестает связывать эзрин и моэзин, но остается связанным с внутриклеточным доменом рецептора гиалуроновой кислоты (CD44), что ведет к блокированию проведения митогенного сигнала как от рецепторов ростовых факторов (вероятно, они ингибируются освободившимися белками ERM), так и от СD44. Кроме СD44 и белков ERM, мерлин может также связывать b1-интегрин, bII-спектрин, HGS (субстрат тирозинкиназы, активируемой HGF/SF) и др., но функциональное значение этих взаимодействий пока не выяснено.
3.10. Ген WT1 и опухоль ВилмсаГерминальные гетерозиготные мутации гена WT1 (Wilms' Tumor 1) вызывают дефекты развития мочеполовой системы, в части случаев сопровождающиеся возникновением в детском возрасте нефробластом (опухолей Вилмса). Нарушения функции гена WT1 ответственны за 10-15% всех опухолей Вилмса (остальные случаи связаны с изменениями других генов - WT2, WT3 и др., продукты которых не идентифицированы). Ген WT1 ведет себя как классический опухолевый супрессор, инактивирующийся по двухударному механизму. Инактивация одного из аллелей гена WT1 у мышей также приводит к дефектам развития мочеполовой системы, но частота возникновения опухолей при этом не повышается.
Ген WT1 имеет очень сложную регуляцию. Его мРНК подвергается альтернативному сплайсингу, редактированию и имеет несколько альтернативных сайтов инициации трансляции. В результате образуется 24 изоформы белков WT1, многие из которых функционирует как транскрипционные факторы, способные вызывать как активацию, так и репрессию транскрипции генов. Пока достоверно идентифицирована лишь одна специфическая мишень транскрипционной функции WT1: некоторые его продукты транс-активируют ген амфирегулина, представителя семейства EGF (факторов роста эпидермиса), регулирующего размножение и дифференцировку клеток. Связываясь с рецептором EGF (EGF-R или протоонкоген ErbB1) амфирегулин вызывает в одних типах клеток стимуляцию размножения, а в других, в частности в эмбриональных эпителиальных клетках почки - ингибирование пролиферации и индукцию специфической дифференцировки. Кроме того, некоторые изоформы белка WT1 связываются с р53, что может приводить к изменению активности р53-респонсивных генов. Механизмы канцерогенеза при нарушениях функции WT1 изучены плохо.