Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_2 (1123307), страница 124
Текст из файла (страница 124)
Наибольший интерес вызывают комплексы, образованные с ДНК. Было показано, что канцерогены реагируют с пуриновыми и пиримидиновыми основаниями, а также с фосфодиэфирными группами ДНК. Наиболее часто мишенью служит гуанин, при этом канцсрогены присоединяются к Х-2, Х-З, Х-7, 0-6 и 0-8 — атомам этого основания. Повреждение ДНК Ковалентное связывание прямых или конечных канцерогенов с ДНК может приводить к различного рода повреждениям ее молекулы. Часть этих повреждений клетка репарирует (см. гл. 38).
Несмотря на наличие систем репарации, некоторые модификации молекулы ДНК, вызванные химическими канцерогенами, могут сохраняться относительно длительное время. Возможно, именно они ведут к возникновению мутаций и развитию опухолей. Мутагеиы Большинство химических канцерогенов являются мутагенами. Для выявления мутационной активности разработано множество тестов.
Во всех случаях было показано, что при обработке бактерий конечными канцерогенами происходит целый ряд мутаций, в том числе транзиции и трансверсии (см. гл. 38 и 40). Предполагалось, что именно они и служат причиной развития опухолей. В настоящее время получены экспериментальные подтверждения этой гипотезы (см. ниже «Онкогены»). Тестирование канцерогенности химических соединений на лабораторных животных — процесс медленный и дорогостоящий.
В связи с этим были разработаны системы скрининга, основанные на определении мутагенной активности; такие опыты непродолжительны и менее дороги, чем эксперименты по обнаруживанию канцерогенности. При скрининге потенциальных канцерогенов весьма эффективной оказалась методика, предложенная Эймсом. Она подразумевает использование ауксотрофного штамма Ба1топейа ~уРЫтигшт, имеющего генотип Нв . Такие бактерии не способны синтезировать гистидин, и его необходимо добавлять в культуральную среду. Если под действием канцерогена происходит мутация в сайте Н1з, бактерии приобретают способность расти на среде без гистидина.
Клетка, несущая реверсию НЬ вЂ” Н1з', даст начало колонии на агаре, не содержащем гистидина. Следует отметить, что набор бактериальных монооксигеназ существенно меньше такового у высших животных. Вот почему, если химическое вещество требует активации для проявления канцерогенных или мутагенных свойств, это не всегда можно определить с помощью бактерий.
Эймс обошел эту проблему, введя в тест стадию инкубации исследуемых веществ с постмитохондриальным супернатантом печени крыс (фракция 8-9). Фракцию получают центрифугированием гомогената печени крыс при 9000 я. Она содержит большую часть различных монооксигеназ и других ферментов, активирующих потенциальные мутагены и канцерогены. Благодаря методике Эймса идентифицировано 90% известных на сегодняшний день канцерогенов. Именно она используется в настоящее время при тестировании вновь синтезированных химических веществ. Соединения, продемонстрировавшие мути- генную активность по методике Эймса, анализируют на животных. Инициация и промотирование В некоторых органах (например, в коже и печени) процесс канцерогенеза можно разделить на две стадии.
Рассмотрим классический пример Определенный участок кожи у группы мышей однократно обрабатывают бензпиреном. Если не произвести дополнительной обработки, опухоль кожи не развивается (рис. 57.2). Если же вслед за бензпиреном на кожу несколько раз нанести кротоновое масло, развивается множество опухолей.
Обработка кожи одним лишь кротоновым маслом (без предварительного нанесения бензпирена) не приводит к появлению опухолей. Используя эту методику, были проведены разнообразные опыты, на основании которых можно сделать ряд выводов: 1) стадия канцерогенеза, вызываемая в данном случае нанесением бензпирена на кожу, носит название инициации; эта стадия является быстрой и необратимой. Суть ее, по-видимому, заключается в том, что на данном этапе происходят 356 Глава 57 А Ин Опухолей иет Б Ин П П П Опухоли появляются В П П П Ин Опухолей нет Рнс. 57.2.
Схематическое изображение стадий инициации и промотирования в процессе химического канцерогенеза в коже. А. Кожа нескольких мышей однократно обрабатывается инициатором (например, бензпнреном). Б. Вслед за обработкой инициатором следуют с недельным интервалом три обработки промотором (кротоновым маслом). В. Сначала кожу обрабатывают промотором, а затем инициатором. Доброкачественные опухоли кожи (папилломы) могут появляться уже через ! 00 дней; злокачественные опухоли (карциномы) появляются примерно через ! год. Было проведено множество вариантов данного эксперимента, все они подтверждают основные концепции инициации и про- мотирования.
И вЂ инициат; П -- промотор. необратимые модификации молекул ДНК, приводяшие к одной или нескольким мутациям. Бензпирен в этом случае называют иииниируницим агентом: 2) вторая, гораздо более медленная (дляшаяся месяцы и годы) стадия канцерогенеза (в нашем случае— результат обработки кротоновым маслом) называется промотироваиием. Кротоновое масло, таким образом, выступает здесь в роли промотирующего агента (промотора); 3) большинство канцерогенных веществ способны действовать и как инициируюшне факторы, и как промоторы. Целый ряд соединений, в том числе фенобарбитал и сахарин, может играть роль промоторов в различных органах.
Активное начало кротонового масла — смесь форболовых эфиров, а наиболее активный среди них — 12-О-тетрадеканоилфорбол-13- ацетат (ТФА), вызывающий целый ряд эффектов. Наиболее интересными оказались данные, согласно которым протеинкиназа С может служить рецептором ТФА. Повышение активности фермента в результате взаимодействия с ТФА может вызвать фосфор илирование ряда мембранных белков, что в свою очередь ведет к изменению транспорта и других функций клеток.
Этот важный результат позволяет связать действие некоторых опухолевых промоторов с их влиянием на трансмембранную передачу сигналов (см. ниже «Факторы роста»). Многие опухолевые промоторы изменяют экспрессию генов; однако механизмы, с помощью которых промоторы превращают «инициированные» клетки в опухолевые, остаются пока невыясненными. Роль ДНК Основная клеточная мишень, ответственная за процесс канцерогенеза,— ДНК.
В пользу такого вывода говорит целый ряд фактов: 1) опухолевые клетки производят себе подобное клеточное потомство. Это значит, что изменения, приводящие к возникновению опухолей, передаются от материнской клетки к дочерним, что согласуется с поведением ДНК; 2) радиационное излучение и химические канцерогены повреждают ДНК и могут вызывать мутации; 3) во многих опухолевых клетках обнаружены аномальные хромосомы; 4) опыты по трансфекции (см. ниже) показали, что очищенная ДНК из опухолевых клеток может преврашать нормальные клетки в потенциально злокачественные. В процессе канцерогенеза могут участвовать и эпигенетические факторы.
ОНКОГЕННЫЕ ВИРУСЫ Вирусы. входящие в данный класс ДНК-содержащие вирусы Папова вирусы Вирус полиомы, ЯЧ40, вирус папилломы Аденовирусы типа 12, !8, 3! Вирус Эпштейна — Барр, вирус простого герпеса типа 2 Вирус гепатита В Аденовирусы Вирусы группы герпеса Гепаднавирусы РНК-содержащие вирусы Ретровирусы типа С Вирусы саркомы и лейком грызунов. вирусы саркомы и лейкоза птиц, вирусы Т- клеточного лейкоза человека типа 1 и 11 Вирус рака молочной железы мышей Ретровирусы типа В В качестве носителя генетической информации у онкогенных вирусов может выступать как ДНК, так и РНК (табл. 57.4).
В этой главе мы рассмотрим несколько наиболее важных особенностей вирусов, принадлежащих к этим двум классам. В формировании основных представлений о вирусном онкогенезе важную роль сыграли вирус полиомы и вирус БЧ46. Это мелкие вирусы (геном около 5 т.п. н.), кольцевой геном которых кодирует всего 5 — 6 белков. В определенных условиях инфицирование соответствующих клеток этими вирусами приводит к злокачественной трансформации. Известно, что в этом процессе принимают участие специфические вирусные белки.
В случае вируса ЬЧ40 этн белки (их часто называют антигенами, поскольку они были идентифицированы иммунологическими методами) известны как Т и !. Белки вируса полиомы назыТаблнца 57А. Некоторые важные опухолеродные вирусы Рак, оякогены, факторы росапо 357 ваются Т,пид-Т и г.
Буква Т пришла из английского слова Шпюг (опухоль), поскольку первый из этих белков был обнаружен в опухолях. До сих пор не ясно, каким образом эти белки вызывают опухолевую трансформацию; известно лишь, что Т- антигены прочно связываются с ДНК, что влияет на характер генной экспрессии, Эти белки демонстрируют кооперативный эффект, можно предположить, следовательно, что при трансформации происходит изменение нескольких процессов. Известно несколько типов аденовирусов, трансформирующих определенные клетки животных. Особый интерес представляет вирус Эпштейна — Барр, поскольку считают, что он имеет отношение к лимфоме Беркитта и носоглоточной карциноме у людей. Опухоли шейки матки, возможно, связаны с вирусом простого герпеса (тип 2), а вирус гепатита В часто ассоциируют с некоторыми формами рака печени. Полученные в недавнее время данные об онкогенах в основном базируются на исследованиях РНК- содержащих опухолеродных вирусов, поэтому в дальнейшем обсуждении проблемы онкогенов мы будем часто ссылаться на работы, посвященные именно этим вирусам.
ТРАНСФОРМАЦИЯ Культивируемые клетки, инфицированные некоторыми онкогенными вирусами, могут претерпевать злокачественную трансформацию. Наиболее существенные морфологические и биохимические изменения, связанные с трансформацией, приведены в таблице 57.5. Изменения затрагивают форму клеток, их подвижность и рост, адгезивность к культуральной подложке, а также ряд биохимических процессов. Речь идет о первичных процессах, вызывающих превращение нормальной клетки в опух олевую, а также о вторичных — обусловленных этим превращением.
Большое значение в исследованиях канцерогенеза имеет представление, согласно которому трансформация клеток сопряжена с приобретением ими «особых» свойств. Однако изменения клеток, известные под общим названием «трансформация», все-таки не делают трансформированные клетки идентичными опухолевым клеткам 1п аяччо. ОНКОГЕНЫ Онкогены — это участки ДНК (гены), функционирование которых приводит к опухолевой трансформации клеток. Открытие онкогенов имело большое значение для исследования фундаментальных механизмов канцерогенеза. Впервые онкогены были найдены в опухолеродных вирусах и идентифицированы как факторы, ответственные за процесс трансформации (вирусные оикогены).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
