Библиотека

Механизмы действия онкогенов и опухолевых супрессоров.
Обзор

Копнин Б.П.
НИИ канцерогенеза,
Российский Онкологический научный центр, РАМН,
115478, Москва, Каширское ш., 24;
факс: (095)324-1739;
электронная почта: kopnin@imb.ac.ru

7. Роль онкогенов и опухолевых супрессоров в иммортализации неопластических клеток

Чтобы образовать из одной клетки-родоначальницы сначала опухоль, а затем и метастазы, требуется очень большое число клеточных делений. Между тем хорошо известно, что существует механизм, ограничивающий число делений большинства нормальных клеток (заведомое исключение составляют стволовые клетки). Так, в культурах in vitro фибробласты и эпителиальные клетки человека после 50-60 делений (так называемое "число Хейфлика") необратимо останавливаются в G1- или G2-фазах клеточного цикла [198] (этот феномен получил название "репликативное старение") (cм. обзоры [199-202]). В основе работы такого счетно-ограничительного механизма лежит прогрессивное укорочение длины теломер в результате неполной репликации концевых участков хромосом в каждом из митотических циклов [203-205]. По существующим представлениям остановка клеточного цикла обусловлена образованием "липких" концов хромосом, что вызывает их соединение и запуск реакций, аналогичных наблюдаемым при действии ДНК-повреждающих агентов [200]. Однако в клетках с активной теломеразой - ферментом, осуществляющим элонгацию de novo теломерных повторов ДНК, или при активизации других, так называемых "альтернативных механизмов удлинения теломер", основанных, в частности, на нереципрокной рекомбинации их участков [206,207], может происходить отмена ограничения на число делений - "иммортализация" (приобретение бессмертия) [201,202,208,209]. Об этом свидетельствуют две группы фактов: а) в отличие от нормальных тканей человека в клетках большинства опухолей, как и в стволовых клетках, теломераза активна [201,208-210], и б) трансдукция векторов, экспрессирующих каталитическую субъединицу теломеразы (TERT), увеличивает продолжительность жизни нормальныx человеческих клеток некоторых линий по крайней мере еще на 20 делений [211,212].

Недавно обнаружено, что активность теломеразы контролируется онкобелком Myc, повышающим транскрипцию гена TERT [212] - субъединицы, уровень экспрессии которой определяет активность фермента в нормальных клетках [211,212]. Интересно, что ряд других клеточных и вирусных онкобелков (активированный Ras, Mdm2, циклин D1, Cdc25A, E7 HPV) не активирует теломеразу [212], тогда как Е6 HPV16 обладает такой способностью [213], причем она связана именно со способностью этого вирусного белка повышать экспрессию Myc [212]. Не исключено, что активизация теломеразы в стимулированных митогенами лимфоцитах, а также в пролиферативных зонах волосяных фолликулов и кишечных крипт (см. обзор [209]) также обусловлена экспрессией в них белка Myc [212]. (Заметим, что в культурах пролиферирующих нормальных клеток теломераза, как правило, неактивна [201,210].)

Однако одной только активизации механизмов, препятствующих укорочению теломер, по-видимому, недостаточно для иммортализации клеток. Так, трансдукция TERT или E6, снимая ограничения числа клеточных делений в клетках некоторых линий, тем не менее не приводит к иммортализации фибробластов IMR-90 [212], кератиноцитов и эпителиальных клеток молочной железы [214], хотя и вызывает в них активацию теломеразы и удлинение теломер. Иммортализация в таких клетках наступает лишь в случае дополнительной инактивации функции определенных опухолевых супрессоров [201]. Причем, для разных типов клеток требуется, по-видимому, инактивация разных супрессоров [208]. Так, в человеческих кератиноцитах и эпителиоцитах молочной железы иммортализация наблюдается при трансдукции TERT и одновременной инактивации либо pRb, либо p16INK4a, тогда как элиминация р53 или p19ARF не вызывает такого эффекта [214]. С другой стороны, в мышиных клетках, в большинстве которых в отличие от человеческих теломераза конститутивно активирована [215], к иммортализации, как правило, приводит именно инактивация р53 или p19ARF (см. обзор [13]), хотя преждевременное старение в них (кстати, как и в человеческих клетках) может быть вызвано повышением активности любого из упомянутых опухолевых супрессоров - p53, p19ARF, p16INK4a , pRb, а также p21WAF1 [216-219].

Конститутивная активация теломеразы во многих типах нормальных клеток мыши и больший исходный размер их теломер (20 тыс. пар оснований (т.п.о.), тогда как в клетках человека их длина колеблется от 5 до 15 т.п.о.) могут объяснить повышенную способность мышиных клеток иммортализоваться и трансформироваться под действием различных канцерогенных факторов. Исходя из этого, кажется весьма вероятным, что и стволовые пролиферирующие клетки, в которых также конститутивно активирована теломераза, могут быть более, чем дифференцированные клетки, подвержены неопластической трансформации.

В последнее время широко обсуждалась возможность использования потенциальных ингибиторов теломеразы для терапии опухолей. Однако серия работ с трансгенными мышами, у которых нокаутирован ген РНК-субъединицы теломеразы, принесла неожиданные результаты, ставящие под сомнение такой способ лечения (см. обзор [219]). Как известно, в репликативном старении существуют две фазы: так называемый "ранний кризис" (связан с активацией р53 и/или ингибиторов Cdk, возможно, в ответ на укорочение теломер до какого-то критического размера или какие-то другие сигналы) и так называемая "генетическая катастрофа" (очевидно, обусловлена полной дисфункцией теломер и слипанием хромосом). Оказалось, что при инактивации р53 (отметим, что это характерно для большинства различных новообразований) "ранний кризис", несмотря на "нокаут" теломеразы и укорочение теломер, не наблюдается. В то же время блокирование теломеразы в таких клетках еще больше увеличивает генетическую нестабильность. При этом "генетическая катастрофа" в таких клетках (во всяком случае мышиных) не наступает, так как, вероятно, включаются альтернативные механизмы удлинения теломер. В результате инактивация гена теломеразы у мышей (обычных или с дополнительным нокаутом гена р53) приводит не к предотвращению развития новообразований, а к увеличению частоты их возникновения [219]. В то же время у мышей с нокаутом опухолевого супрессора Ink4a при дополнительном нокауте гена теломеразы набюдалось снижение частоты возникновения опухолей. В связи с этим не исключено, что блокирование теломеразы сможет оказать терапевтический эффект в отношении некоторых опухолей, в частности сохранивших функцию р53 [219].