Нечувствительность к ингибирующим рост сигналам

Гены-супрессоры опухолей кодируют белки, которые ингибируют клеточную пролиферацию, регулируя клеточный цикл. В отличие от онкогенов, чтобы развилась опухоль, должны быть потеряны обе копии гена (потеря гетерозиготности). В случаях семейной предрасположенности к развитию опухолей, пораженные индивидуумы наследуют одну дефектную (нефункционирующую) копию супрессорного гена, а вторую теряют в результате соматической мутации. В спорадических случаях обе копии гена теряются в результате соматических мутаций.

Ген RB и клеточный цикл

Много известно о гене RB, поскольку он был открыт первым. Продуктом гена является связывающий ДНК белок, который экспрессируется во всех исследуемых клетках, где существует в активном гипофосфорилированном и в неактивном гиперфосфорилированном состояниях. Важность RB заключается в том, что он способствует прохождению G1, интервалу между митозом (M) и репликацией ДНК (S). У эмбрионов клеточные деления происходят очень быстро, репликация ДНК начинается сразу после окончания митоза. По мере дальнейшего развития, в клеточный цикл включаются два интервала: пресинтетический (G1) между митозом и репликацией ДНК (S) и постсинтетический (G2) между репликацией ДНК (S) и митозом (M) (рис. 6-19). Хотя каждая фаза клеточного цикла тщательно контролируется, переход из G1 в S считают исключительно важной контрольной точкой клеточного цикла. После прохождения контрольной точки в G1, клетка может на некоторое время приостановить клеточный цикл, однако обязательно должна завершить его, вступив в митоз. В фазу G1 клетка может выйти из клеточного цикла либо временно (состояние покоя), либо постоянно (старение). В G1, поэтому, на клетку могут действовать различные сигналы, которые определяют должна ли клетка войти в клеточный цикл, либо покинуть клеточный цикл и вступить на путь дифференцировки, либо погибнуть. RB является ключевым участником этих путей. Для того, чтобы понять, почему RB является столь важным, мы должны рассмотреть механизмы, контролирующие фазу G1.

Начало репликации ДНК требует активизации комплекса циклин E/CDK2, экспрессия же циклина E зависит от семейства транскрипционных факторов E2F. В самом начале фазы G1 белок RB находится в гипофосфорилированной активной форме, которая связывает и ингибирует белки семейства транскрипционных факторов E2F, тем самым препятствуя транскрипции циклина E. Гипофосфорилированный RB блокирует E2F-опосредованную транскрипцию, по крайней мере, двумя путями (рис. 6-21). Во-первых, он изолирует E2F, препятствуя его взаимодействию с другими активаторами транскрипции. Во-вторых, RB активирует белки, ремоделирующие хроматин, такие как гистоновые деацетилазы и гистоновые метилтрансферазы, которые связываются с промоторами E2F-активируемых генов, таких как ген циклина E. Эти ферменты модифицируют хроматин в области промоторов, в результате чего ДНК становится нечувствительной к действию транскрипционных факторов. При действии митогенных сигналов ситуация меняется. Действие факторов роста вызывает экспрессию циклина D и активацию комплексов циклин D-CDK4/6. Эти комплексы фосфорилируют RB, в результате чего он инактивируется и высвобождает E2F, который активирует целевые гены, такие как ген циклина E. Экспрессия циклина E стимулирует репликацию ДНК и прохождение клеточного цикла. Клетки, вступившие в S фазу, проходят оставшиеся фазы без дополнительной стимуляции ростовыми факторами. Во время последующей M фазы, фосфатные группы с RB удаляются клеточными фосфатазами, что регенерирует гипофосфорилированную форму RB.

E2F не является единственной мишенью для RB. Универсальный RB белок, как было показано, связывается с многими другими транскрипционными факторами, регулирующими клеточную дифференцировку. Например, RB стимулирует транскрипционные факторы, специфичные для миоцитов, адипоцитов, меланоцитов и макрофагов. Таким образом, сигнальный путь RB объединяет контроль прохождения клеточного цикла в G1 с клеточной дифференцировкой. Это может объяснить, почему дифференцировка связана с выходом из клеточного цикла. В дополнение к этим двум функциям, RB также запускает процесс старения, что будет сказано ниже.

При условии, что RB является центральным звеном контроля клеточного цикла, можно задаться вопросом, почему RB не мутирован в каждой опухоли. Мутации других генов, которые контролируют фосфорилирование RB, могут приводить к тому же эффекту, что и потеря RB. Такие гены мутированы во многих опухолях, которые имеют нормальные RB гены. Например, активация CDK4 в результате мутации или избыточная экспрессия циклина D, стимулируют клеточную пролиферацию, облегчая фосфорилирование и инактивацию RB. Действительно, циклин D экспрессируется в избытке во многих опухолях вследствие амплификации или транслокации его гена. Мутационная инактивация CDKIs также способствует клеточной пролиферации вследствие нерегулируемой активации циклинов и CDKs. Как было сказано выше, ген CDKN2A очень часто подвергается мутационной инактивации или делеции в опухолях человека.

Возникает парадигма, что центральным звеном в злокачественной трансформации является потеря нормального контроля клеточного цикла, и, по крайней мере, один из четырех ключевых регуляторов клеточного цикла (CDKN2A, циклин D, CDK4, RB) мутирован в большинстве злокачественных опухолей человека. Далее, трансформирующие белки некоторых онкогенных ДНК-содержащих вирусов человека и животных, действуют, по крайней мере частично, путем нейтрализации ингибирующей рост активности RB. Большой T антиген обезьяньего вируса 40 (ОВ-40; simian virus 40, SV40) и полиомавируса, EIA протеин аденовируса, E7 протеин вируса папилломы человека (ВПЧ; human papillomavirus, HPV) – все они связываются с гипофосфорилированной формой RB. RB белок, неспособный связываться с E2F транскрипционными факторами, становится функционально неактивным, и клетка делается нечувствительной к антиростовым сигналам, действие которых осуществляется через сигнальный путь RB белка.

КРАТКАЯ СВОДКА

Ген RB и клеточный цикл

RB оказывает антипролиферативный эффект, контролируя переход из фазы G1 в фазу S клеточного цикла. В своей активной форме RB находится в гипофосфорилированном состоянии и связывает транскрипционный фактор E2F. Это взаимодействие блокирует транскрипцию генов, таких как циклин E, которые необходимы для репликации ДНК. Это ведет к задержке клеток в фазе G1.

Действие факторов роста ведет к экспрессии циклина D, активации комплексов циклин D-CDK4/6, инактивации RB путем фосфорилирования и высвобождению E2F.

Потеря контроля клеточного цикла – фундаментальное звено злокачественной трансформации. Почти во всех злокачественных опухолях контрольная точка фазы G1 отключена в результате мутации либо генов RB, либо генов, влияющих на функцию RB белка, таких как циклин D, CDK4 и CDKIs.

Многие онкогенные ДНКовые вирусы (например, HPV) кодируют белки (например, E7), которые связываются с RB, делая его нефункциональным.






Дата добавления: 2016-07-05; просмотров: 1285; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2021 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.008 сек.