Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_2 (1123307), страница 126
Текст из файла (страница 126)
ниже). В первом случае при опухолевом перерождении может меняться регуляция их экспрессии. Сокращенные названия клеточных и вирусных онкогенов Онкоген, содержащийся в опухолевых клетках, обычно обозначается в литературе «с-олс» (от се11п1аг опсояепе; например, с-гав). Аналоги, содержащиеся в нормальных клетках,— протоонкогены— соответственно носят название с-опс-протоонкоген (например„с-гас-протоонкоген). Вирусный онкоген называют м-опс (например, и'ая; от ига1 опсояене), а соответствующий протоонкоген— ч-олс-протоонкоген (например, и а-протоонко ген).
Механизм превращения протоонкогенов в онкогены Мы обсудим пять механизмов, с помощью которых меняется экспрессия или структура протоонкогенов и, следовательно происходит их превращение в онкоген. Процесс, в результате которого транскрипция гена повышается (от нулевого или низкого уровня), называют активацией. Знание механизмов активации принципиально для понимания современного состояния проблемы канцерогенеза. А. Вставка промотора. Некоторые ретровирусы (например, вирусы лейкозов птиц) не содержат онкогенов, однако способны вызывать рак.
При этом опухоли появляются через более длительный промежуток времени (через месяцы, а не дни, как в случае вирусов, содержащих онкогены). При инфицировании клеток этими вирусами и другими ретровирусами с вирусного РНК-генома с помощью обратной транскриптазы синтезируется копия ДНК (кДНК)„ которая встраивается в геном клетки-хозяина. Интегрированная двухцепочечная кДНК называется провирусом. Копии кДНК ретровирусов, подобно некоторым транспозонам (прыгающим генам), найденным в растениях и бактериях, содержат на обоих концах последовательности, называемые длиннымн концевыми повторами. Эти последовательности играют важную роль в механизме интеграции провируса и действуют как промоторы транскрипции (см. гл.
39). При инфицировании В-лимфоцитов кур некоторыми вирусами лейкоза птиц их провирусы встраиваются в районе гена тус. Этот ген активируется расположенным до него длинным концевым повтором, выступающим в роли промотора. В результате происходит транскрипция, а затем и трансляции соответствующей тус-мРНК (рис. 57.3). Это в свою очередь приводит к развитию В-клеточной опухоли, хотя конкретная роль продуктов гена тус в этом процессе пока неясна.
Сходные процессы происходят и при инфицировании различных клеток другими ретровирусами. Б. Вставка зихансера. Иногда провирус встраивается после гена тус или до него, но в обратной ориентации, тем не менее ген тус активируется (рис. Глава 57 Провирус 1 1 тус ' ' ~'~ мРНКгенатус Рве. 57.3. Схематическое изображение процесса активации протоонкогена в результате вставки промотора. А.
Нормальная хромосома курицы содержит неактивный ген туг. Б. Вирус лейкоза птиц интегрирован в хромосоме в виде провируса в области, соседней с геном тус. Правый длинный концевой повтор провнруса (1.ТК)„содержащий сильный промотор, локализован до гена туг, активирует его, и в результате начинается транскрипция тус-мРНК. Для простоты изображена лишь одна цепочка ДНК.
Провируе $ тус 1ТВ $ ПВ «я — — мРНК гена тус Рис. в7.4. Схематическое изображение процесса активации протоонкогена в результате вставки знхансера. А. Нормальная хромосома курицы содержит неактивный ген туг. Е. Вирус лейкоза птиц встраивается в хромосому в форме провируса в области, соседней с геном туг.
В данном случае. однако, сайт интеграции расположен за геном тус и не может работать как промотор (рис. 57.6). Определенная последовательность провнруса в данном случае выступает в роли знхансера, что ведет к активации гена тус и транскрипции его. Для простоты изображена лишь одна цепочка ДНК. 57.4). В данном случае активацию нельзя объяснить вставкой промотора, так как последний должен находиться до гена, транскрипция которого усиливается, а последовательность должна иметь правильную ориентацию (от 5' к 3').
Следовательно, активация объясняется, по-видимому, присутствием энхансеров в длинных концевых повторах ретровирусов (см. гл. 39 и 41). Приведенные два механизма (вставка промотора и энхансера) можно назвать обычными для вирусного канцерогенеза. В. Хромосомиые траислокации. Как отмечалось ранее, во мно1 их опухолевых клетках можно наблюдать хромосомные аномалии. Один из видов таких аномалий — транслокация. Суть ее состоит в том, что фрагмент одной хромосомы отщепляется и присоединяется к другой хромосоме.
Если эта последняя хромосома в свою очередь отдает соответствующий фрагмент первой хромосоме, то происходит так называемая ерециирокиая тувислокация». В целом ряде опухолевых клеток найдены характерные транслокации. Например, при хроническом гранулоцитарном лейкозе в клегках можно обнаружить Филадельфий- скую хромосому. В ее образовании участвуют хромосомы 9 и 22. Реципрокная транслокация выявлена у некоторых пациентов с лимфомой Беркитта— быстрорастущей опухоли В-лимфоцитов человека (рис.
57.5). Эта транслокация иллюстрирует механизм активации потенциальных клеточных онкогенов. В транслокации участвуют хромосомы 8 и 14. Фрагмент хромосомы 8, присоединяющийся к хромосоме 14, содержит ген тус. Как показано на рисунке 57.б, в результате такого перемещения (транспозиции) неактивный ген попадает под контроль энхансера, усиливающего транскрипцию генов, кодирующих тяжелые цепи иммуноглобулинов. В результате ген тус активируется.
По-видимому„синтез больших количеств ДНК-связывающего белка, кодируемого геном тус, вызывает малигнизацию клеток, возможно влияя на регуляцию митозов. Этот механизм сходен с механизмом вставки энхансера, однако в рассматриваемом случае хромосомная транслокация (а не интеграция провируса) «ставит» протоонкоген (в данном случае тус) под контроль энхансера. Рак, оикоееиы, факторы роста Разрыв 14 14 14 Гены ° ~е- Н -цепи -ез- Разрыв е- Ген тес Рис.
57.5. Схематическое изображение реципрокной трвнслокапии, обпвруживаемой в клез ках лимфомы Веркитта. Участвуют хромосомы 8 и 14. Конец ц-плеча 8-й хромосомы переходит к 14-й хромосоме, гомологичпый фрагмент хромосомы 14 переходит к 8-й хромосоме. Геп тус находится в том сегменте хромосомы 8, который попадает нв хромосому 14; он встраивается вслед за гепвмя„колнруюшими тяжелые цепи молекул иммуноглобулинов, и активируется. Гены Н-цепи тгс Гены Н-цепи Г мРНК мРНК Ряс.
57.б. Схематическое изображение цроцежа активации тус-протоонкогенв при транслокация в клетках лпмфомы Беркитта. Небольшой фрагмент 14-й хромосомы перед трвпслокацией. Указанный фрагмент содержит гены, кодяруюшяе участки тяжелых цепей яммупоглобулинов. После транслокации первично неактивный геп тус оказывается под контролем эпхапсерв, локализованного в области генов, колярующях тяжелые цепи. В результате геп тус активируется. Показана лишь одна цепь ДНК. Г. Амнлификация генов. Амплификация некоторых генов (см.
гл. 38) обнаружена в клетках ряда опухолей. Как выяснилось, ее можно вызвать введением противоопухолевого препарата метотрексата — ингибитора дигидрофолатредуктазы. В результате опухолевые клетки становятся резистентными к действию метотрексата. Причиной резисгентности является амплификация гена дигидрофолатредуктазы, при этом активность фермента повышается примерно в 400 раз. Амплифицированные гены, имеющие суммарную длину 1000 т. и.н. или даже больше, выявляются в виде гомогенно окрашенных участков на соответствующих хромосомах.
Амплифицированные гены могут обнаруживаться также в двойных мини-хромосомах, не содержащих центромер. В настоящее время исследуется связь гомогенно окрашенных участков и двойных мини-хромосом. Процесс амплификацин, а следовательно, и активации, может затрагивать и некоторые клеточные онкогены. Имеются данные, позволяющие предполагать, что увеличение количества продукта некоторых он- когенов (например, с-пи) в результате амплификации может играть роль в повышении злокачественности опухолевых клеток (см.
ниже «Прогрессия опухолей»). Д. Точечные мутации. Онкоген ч-гав был впервые обнаружен в некоторых ретровирусах грызунов (например, крыс и мышей). Продукт этого гена — белок с мол. массой 21 000 (р21) — близок О-белкам, регулирующим активностьаденилатциклазы, и,следовательно, играет ключевую роль в ответных реакциях клеток на гормоны и лекарства. Сравнение последовательности ДНК протоонкогена с-газ из нормальных клеток человека и онкогена с-гак из клеток опухоли мочевого пузыря показало, что они отличаются лишь по одному основанию и, следовательно, по одной аминокислоте (положение 12 белка р21). Этот интересный результат был подтвержден анализом генов с-газ других опухолей человека.
Во всех случаях были получены одни и те же результаты: ген, выделенный из клеток опухоли, содержал лишь одну точковую мутацию по сравнению с с-газ-про- Глава 57 362 Общие замечания относительно активации онкогенов ВНЕКЛЕТОЧНАЙ жидкость Фактор роста ЛЛАЗМАТИЧЕСКАН МЕМБРАНА цитозоль ИТФ ДАГ |г:::~ | Арахидоиат етс тлк Лростагландииал леякотриеиы НДРО ДН К-салаываккщие белки тус Рис. 57.7. Схема механизмов, с помощью которых продукты онкогенов могут влиять на клеточный метаболизм и тем самым стимулировать рост. сАМР влияет на клеточные процессы, активируя сАМР-зависимые протеинкиназы.
Тирозиновая протеинкиназа и протеинкиназа С могут активировать целый ряд белков-мишеней. На клеточные реакции влияют ионы Сат'„простагланцины и лейкотриены, образующиеся из арахидоновой кислоты. Р— рецептор; Ст — Ст-белок: А1Л— аденилатциклаза; ФИ вЂ” фосфатидилинозитол; ПКС вЂ” протеинкиназа С ТПК вЂ” тирознновая протеинкиназа; ИТФ вЂ”- инозитолтрифосфат; ДАГ---днацилглицерол; ЭР--эндоплазматнческий ретикулум. тоонкогеном из нормальных клеток. Поскольку положение такой мутации варьирует, меняется и положение аминокислотной замены. Мутации р21 меняют конформацию белка и уменьшают его ОТРазную активность.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
