Раковые супрессорные гены

5.7. Раковые супрессорные гены.

Эти гены обычно доминантны по отношению к ПО. Мутация, которая инактивирует один
аллель, может привести к трансформации. Опухоли могут образовываться по другому
механизму: потери двух аллелей в локусе онкогенности. Мутации могут наследоваться через
половые клетки, либо быть результатом соматических изменений. Развитие рака происходит
из-за потери функции РСГ. Наиболее охарактеризованными РСГ являются р53 и Rb.

5.7.1. RB белок

Ретинабластома - рак сетчатки, встречающийся у детей. Он передается по наследству,
либо возникает спорадически. Заболевание связано с инактивацией обеих копий гена Rb и,
как следствие, с отсутствием в клетке белкового продукта. Инактивация происходит в
результате делеции локуса q14 тринадцатой хромосомы, несущего данный ген. Признак
является рецессивным и проявляется в потомстве, если оба родителя несут хотя бы по
одной инактивированной копии гена. Ненаследственная форма ретинобластомы крайне редка,
так как для ее возникновения необходимо произойти мутациям в обеих копиях гена Rb.
Кроме ретинобластомы инактивация Rb вызывает многие опухоли легких, мочевого пузыря и
молочной железы. Как уже упоминалось выше, инактивация Rb на белковом уровне может
осуществляться продуктами генов раковых вирусов, таких как SV40, аденовирус и вирус
папилломы.
Rb является фосфопротеином, играющим важную роль в регуляции перехода клетки из G1 в S
фазу (Рис. 31 ).

Рис. 31. Белок RB в регуляции клеточного деления

Центральную роль в этом переходе играет E2F, фактор транскрипции некоторых генов,
необходимых для синтеза ДНК в S фазе. Он так же стимулирует транскрипцию генов циклина
А, циклина Е и своего собственного гена. Белок pRb ингибирует E2F, связываясь с
последним в G1 фазе. Факторы роста стимулируют транскрипцию циклина D. Происходит
накопление комплексов циклин D - Cdk4, которые начинают фосфорилировать Rb, что
приводит к его диссоциации от E2F. Высвободившийся E2F стимулирует транскрипцию своего
гена и гена циклина Е. Образующийся вследствие этого комплекс CDK2-цЕ, еще активнее
фосфорилирует pRb. Таким образом, сеть эффектов через петлю положительной обратной
связи приводит к быстрому возрастанию E2F зависимой транскрипции и переходу клетки в
начало S фазы. В конце митоза рRb дефосфорилируется. Переэкспрессия Rb препятствует
клеточному росту. Это продемонстрировано на примере клеточной линии остеосаркомы,
которая потеряла этот ген. При внесении гена Rb в культуру ее рост прекращается. Были
обнаружены сходные с Rb белки, способные взаимодействовать с другими представителями
семейства факторов транскрипции E2F.

5.7.2.Белок р53

Р53 - раковый супрессорный ген. Он получил свое название по молекулярной массе
белкового продукта. Ген наследуется как аутосомная доминанта при синдроме Ли-Фраумени -
редкой форме наследственного рака. У больных этим синдромом развивается рак различных
органов, что связано с мутациями в гене р53. Изучение этих мутаций открыло новые
свойства р53 и объяснило его связь с возникновением рака.
P53 - ядерный фосфопротеин, который открыли в SV40 трансформированных клетках, в
которых он связан с Т-антигеном. Повышенная экспрессия р53 была обнаружена во многих
раковых клеточных линиях. В ранних экспериментах вставка клонированного р53 была
найдена в иммортализованных клетках, в связи с чем его назвали онкогеном с обычной
доминантной функцией. Но все трансформирующие формы р53 выключались в мутантных формах
белка. И тогда они попали в категорию доминантных негативных мутантов, которые
функционируют через подавление функции в диком типе. Наиболее общее формой доминантного
негативного мутанта является та, которая формирует гетеродимерный белок, объединяющий
субъединицу мутировавшего и дикого типа, в котором субъединица дикого типа не
функционирует. Вероятно, р53 существует как тетрамер.
Трансформированный фенотип образуется либо делецией обоих аллелей или точечной мутацией
в одном из аллелей, которая продуцирует доминантный негативный фенотип . Обе ситуации
найдены в раковых опухолях человека. Мутации р53 накапливаются во многих во многих
типах рака человека, вероятно из за того, что потеря р53 стимулирует рост клетки, а для
остановки роста нужен дикий тип р53. Многообразие видов рака дает основания
предполагать, что р53 не тканеспецифичен, то есть он вовлечен в общий контроль
пролиферации и потеря этого контроля может быть вторичным событием, которое стимулирует
рост многих опухолей. Такая интерпретация предполагает, что нормальные клетки растут в
сдержанной манере, которая обычно ингибируется р53.
Какова функция р53 на молекулярном уровне?
р53 был открыт как белок, связывающийся с большим Т-антигеном вируса SV40. В отличие от
дикого типа, мутантные формы белка не способны связывать Т- антиген. Связывание дикого
типа р53 с Т-антигеном коррелирует с его способностью стимулировать репликацию вируса.
Одна возможность - р53 дикого типа связывается с клеточными аналогами Т-антигена, при
этом ингибируется активность последнего. У мутантных форм такая способность теряется.
Белок р53 является ДНК связывающим белком, узнающим специфичный мотив из 10 п.о. в
активном промоторе, который содержит этот мотив. Для некотоых генов р53 может быть
супрессором. р53 также регулирует экспрессию генов, контролирующих клеточный цикл. Этот
белок связывается с последовательностью ДНК PuPuPuC(A/T)(T/A)GpyPyPy, которая
содержится в некоторых промоторах.
Сам белок р53, состоящий из 392 аминокислот, состоит из шести доменов:
1.N-концевой домен (1-50 амк.) вовлечен в транскрипционную активацию генов-мишеней
(р21- ингибитор Cdk и другие гены, участвующие в остановке клеточного цикла, GADD45, 14-
3-3-d, Bax). Он же ответственен за взаимодействие с Mdm2 - ингибитором р53. В этом
участке находятся 7 остатков серина и треонина, являющиеся мишенями для киназ.
2.Дополнительный транскрипционный домен (43-73 амк.) для активации генов-мишеней.
3. Гибкий пролин-богатый домен (73-97амк.), в котором выявлены элементы РххР, важен
для полного проявления супрессорной активности. Участвует в запуске апоптоза. Мишени -
TBP, TFIID, SpII, HIF-1, STAT-5, Bcl-2, MDR-1, рецептор тироидного гормона.
4. Центральный домен (100-300 амк.), который узнает специфические последовательности
ДНК. Именно в этом районе обнаружено большинство мутаций в раковых опухолях.
5. Участок, отвечающий за ядерную локализацию р53 (305-323амк.).
альфа-спираль - участок, отвечающий за тетрамеризацию (323-356амк.).
6. Основный домен (363-392амк.) является мишенью для модифицирующих ферментов (киназ,
ацетилаз, гликозилаз). В немодифицированной форме он препятствует образованию комплекса
с ДНК. Кроме того, С-конец может может неспецифически связываться с одноцепочечной ДНК,
непарными основаниями и концама ДНК, что указывает на его участие в узнавании
повреждений ДНК и запуске репарации.
Р53 называют "стражем генома". Он активируется в ответ на различные виды стресса и
останавливает пролиферацию, а вслучае более серьезных повреждений запускает программу
апоптоза - гибели клетки. Около 50% опухолей человека имеют дефектный р53. Большинство
мутаций р53 возникает в позициях, где аминокислоты высококонсервативны. Это
предполагает, что эти мутации связаны с консервативными функциями. Охарактеризованные
мутации р53 вызывают эффекты, связанные с изменениями свойств белка, включая его время
полужизни от 20 минут до нескольких часов, изменения его конформации, изменения его
клеточной локализации от ядерной к цитоплазматической, изменения способности
связываться с ДНК или Т-антигеном. Такая плейотропность делает затруднительным
определить, какой из них связан с супрессией рака.
Кроме Rb и р53 существует множество других генов супрессоров опухолей. В частности, к
ним относятся р21, p16 и р27 - ингибиторы Cdk, которые будут рассмотренные в следующей
главе, WT1 - супрессор транскрипции некоторых факторов роста и онкогенов bcl-2 и c-myc,
NF1 - подавляет активность ras за счет активации ГТФаз.

Сайт управляется системой uCoz