Новая теория рака. 2-ая редакция

[albert52]

Продолжим.

Ген RBBP6 имеет 17 интронов, которые альтернативно сплайсируются для получения четырех транскриптов: разные изоформы RBBP6 обладают уникальными функциями. Так, изоформа 3 представляет собой регулятор клеточного цикла, необходимый для контрольной точки G2 / M, и обладает антипролиферативным действием, поскольку его сверхэкспрессия стабилизирует p53 и подавляет рост (в отличие от изоформы 1). Изоформа 3 не регулируется в опухолях, но обильно экспрессируется в нормальной ткани, ассоциированной с опухолью.

Сам p53 контролирует обе фазы G1 / S и G2 / M, поскольку его транскрипционная мишень, p21, ингибирует циклинзависимые киназы в контрольных точках G1 / S, а также киназу cdc2 в G2 / M. PRb, с другой стороны, является ключевым регулятором границы G2 / M, и его истощение приводит к остановке G2.

Путь, необходимый для репликации и стабильности генома человека, состоит из трех компонентов: убиквитинлигазы E3, репрессора транскрипции и белка репликации. Убиквитинлигаза Е3 RBBP6 убиквитинирует и дестабилизирует репрессор транскрипции ZBTB38. Этот репрессор отрицательно регулирует транскрипцию и уровни фактора репликации MCM10 на хроматине.

RBBP6 регулирует репликацию генома и стабильность CFS, поскольку в его отсутствие репликация ДНК замедляется, и CFS теряются из генома. Репликационный белок MCM10 является прямой мишенью репрессии транскрипции с помощью ZBTB38, и его подавление отвечает за нарушения репликации, которые возникают в отсутствие RBBP6. Эти данные предоставляют доказательства решающей роли оси RBBP6 / ZBTB38 / MCM10 в сохранении и стабильности генома.

Репликация ДНК - это период, в течение которого геном особенно уязвим. Среди областей, которые очень чувствительны к аномалиям репликации, есть общие ломкие сайты (CFS) - участки генома, склонные к разрыву ингибиторами репликации (внешний стресс репликации). Так, вызванный онкогенами репликационный стресс (RS) вызывает повреждение ДНК в CFS на самых ранних стадиях рака.

Геномные изменения чаще встречались в CFS при эпидермальных и уротелиальных предопухолевых поражениях, а также при раке. CFS были в среднем менее гибкими, чем нехрупкие области, содержали больше последовательностей гуанин-цитозин (GC) и Alu. Отметим, что элементы Alu имеют тенденцию отдавать предпочтение GC- островкам и областям, богатым генами. Регионы с потерей гетерозиготности были также менее гибкими и имели более высокий процент Alu.

Большинство транслокаций, связанных с раком, содержат точки останова в CFS, и многие гены, которые были идентифицированы как опухолевые супрессоры или онкогены, расположены в CFS, решительно подтверждая, что хрупкость СХУ причинно способствует развитию рака.

Повреждения CFS могут иметь далеко идущие последствия, если они могут инициировать цикл теломерного разрушения-слияния-разрушения. При таком сценарии может быть создан порочный круг прогрессирующего ухудшения хромосомной нестабильности. С другой стороны их раннее вовлечение может служить для усиления клеточного ответа на потенциальную геномную угрозу, как ранний сенсор избыточного RS. В этом случае разрывы в этих местах могут функционировать как «система сигнализации», вызывающая быстрый защитный отклик в нормальных условиях, когда механизм ответа на повреждение ДНК не поврежден.

Супрессор опухолей р53 играет ключевую роль в защите от рака. В физиологических условиях вновь синтезированный р53 быстро подвергается убиквитинированию и деградации, что приводит к «бесполезному циклу» и очень низкому «устойчивому» уровню белка. Это в значительной степени контролируется лигазой RING finger E3, MDM2 (Mouse double minute 2 homolog, HDM2 у человека). Помимо того, что MDM2 является ингибитором транскрипции p53, он также тесно взаимодействует с самим белком p53, узнавая N-концевой домен трансактивации (TAD), позволяя p53 подвергаться убиквитинированию и последующей протеасомной деградации. Mdm2 подвергается ускоренной деградации на ранней стадии повреждения ДНК, тем самым вызывая быструю стабилизацию и активацию p53.

В дополнение к активности транс-E3-лигазы в отношении p53, Mdm2 также опосредует собственное разложение посредством автокаталитического механизма. В стрессовых условиях, таких как повреждение ДНК, Mdm2 подвергается ATM -опосредованному фосфорилированию и последующей деградации, тем самым запуская стабилизацию и активацию p53. Mdm2 стабилизируется структурно родственным белком Mdmx и его сплайсированными формами. Также E3 лигаза NEDD4-1 увеличивает стабильность Mdm2 за счет стимулирования его полиубиквитинирования, связанного с Lys 63. Но деубиквитинирующий фермент HAUSP способен стабилизировать Mdm2 посредством удаления его полиубиквитиновых цепей.

Как негативный регулятор p53, MDM2 сверхэкспрессируется при многих раках либо за счет амплификации гена, либо за счет усиления транскрипции. Так, Mdm2 часто сверхэкспрессируется при остром лимфобластном лейкозе у детей с помощью пост-транскрипционных механизмов. Среди всех малых молекул, которые ингибируют MDM2, Nutlins, семейство аналогов цис-имидазолина, выявленных с помощью высокопроизводительного скрининга, обладает наибольшим потенциалом и в настоящее время проходит клинические испытания. Обработка Nutlin индуцировала накопление дикого типа, но не мутантного белка p53, так как большинство мутантов p53 больше не подвергаются убиквитинированию с помощью MDM2 и становятся стабилизированными.

Отметим, что молекулы, нацеленные на восстановление нативной конформации мутантов p53 и реактивацию их опухолевой супрессорной функции, могут принести больше пользы при более широком спектре рака. Например: PRIMA-1 и его аналог APR-2 ковалентно модифицируют мутанты p53 посредством алкилирования тиоловых групп, восстанавливая конформацию дикого типа и функцию мутантного p53.

Стабилизация p53 после ионизирующего излучения является результатом ингибирования связывания MDM2 через каскад фосфорилирования, который сначала требует фосфорилирования p53 S15, что необходимо для последующего фосфорилирования T18.

В прошлом считалось , что цитоплазма является эксклюзивным местом деградации р53, таким образом , ядерный экспорт р53 является необходимым условием для его доставки в цитоплазматический протеас. После признания того, что сам p53 обладает сигналами ядерного экспорта (NES), самотранспортный p53 также был включен в модель. Позже было обнаружено, что домен пальца MDM2 RING, но не NES MDM2, необходим как предпосылка для эффективного экспорта p53 в цитоплазму. MDM2 моноубиквитинирует все доступные остатки лизина на COOH-конце p53, тем самым выявляя NES в соседнем домене тетрамеризации и позволяя взаимодействовать с экспортным рецептором CRM1.

Ядро ​​также является физиологическим местом деградации p53. Важно отметить, что 26S протеасомы в равной степени находятся в изобилии в цитозоле и ядра. Более того, убиквитинирование p53 - предварительное условие его деградации - явно происходит в ядре, и фактически ядро, вероятно, является единственным местом для этой модификации. Таким образом, в нелетальных исходах клеточного стресса, когда повреждение ДНК было успешно восстановлено и активный ответ p53 необходимо быстро подавить для восстановления нормального гомеостаза, задействуются как ядерные, так и цитоплазматические протеасомы для эффективного разрушения повышенного уровня p53 и MDM2. уровни белка. Локальная ядерная деструкция добавляет более жесткий контроль и ускоряет выключение пути p53.

Разные активаторы ответа контрольной точки p53 нацелены на путь деградации MDM2. Ионизирующее излучение действует через каскад так называемый стресс - киназы, с сигнала АТМ киназы к контрольной точке киназ hCHK1 и hCHK2 с целью фосфорилировать p53 в несколько NH 2 концевых остатков серина. Фосфорилирование Thr18 также может быть регуляторным механизмом, который разрушает комплекс p53-MDM2, таким образом активируя p53 в ответ на повреждение ДНК.Общий эффект этих модификаций может заключаться в снижении аффинности комплексов p53-MDM2.

Напротив, как УФ-излучение, так и гипоксия снижают уровни транскриптов и белка MDM2, тем самым снижая деградацию p53. Более того, УФ-повреждение блокирует убиквитинирование и вместо этого способствует сумоилированию p53 на Lys386, что способствует его транскрипционной активности. Впрочем, сам белок MDM2 стал центром внимания и теперь также признан основной мишенью сигналов, которые приводят к стабилизации p53. MDM2 подвергается многосайтовому фосфорилированию in vivo, при этом большинство сайтов модификации сгруппированы в пределах p53-связывающего домена и центрального кислотного домена, необходимого для деградации p53.

[albert52]

Продолжим.

Важность p53 в подавлении опухоли неоспорима, о чем свидетельствует его инактивация более чем в половине всех спорадических случаев рака человека. Во время развития опухоли TP53 мутация, спорадическая или наследуемая, обычно сопровождается потерей гетерозиготности, что приводит к дефициту p53. Кроме того, p53 является членом мультибелкового семейства факторов транскрипции, в которое также входят p63 и p73, и эти факторы выполняют как перекрывающиеся, так и различные клеточные роли.

Большинство мутаций TP53, обнаруженных в опухолях человека, представляют собой миссенс-мутации (80%), которые находятся в ДНК-связывающем домене (DBD), чаще всего в шести «горячих точках». Эти мутации подразделяются на контактные мутации, которые изменяют остатки, которые имеют решающее значение для взаимодействия с ДНК, и структурные мутации, которые нарушают трехмерную укладку DBD.

Мутантный p53 не только оказывает доминантно-негативный эффект на белок дикого типа, но также проявляет свойства увеличения функции (GOF). Мутантный p53 может проявлять эффекты GOF посредством регуляции транскрипции, взаимодействуя с различными другими факторами транскрипции, такими как ядерный фактор Y (NFY), рецептор витамина D (VDR), p63 и p73. Специфические клеточные ответы p53 зависят от функции p53 как активатора транскрипции и от p53-опосредованной индукции определенных генов-мишеней.

p53 - это сенсор клеточного стресса, который вызывает временную остановку клеточного цикла, постоянную остановку клеточного цикла (клеточное старение) и апоптоз в ответ на множество различных стрессов, включая повреждение ДНК, гиперпролиферативные сигналы, гипоксию, окислительный стресс, истощение рибонуклеотидов и нехватка питательных веществ. В ответ на такие стрессовые сигналы р53 вытесняется из своих негативных регуляторов MDM2 и MDM4, тем самым обеспечивая его стабилизацию и активацию.

Наиболее хорошо проработанными молекулярными моделями активации р53 являются модели в ответ на сигналы острого повреждения ДНК и гиперпролиферативные сигналы. Индукция p53 в результате острого повреждения ДНК начинается, когда двухцепочечные разрывы ДНК запускают активацию мутированной серин/треонин протеинкиназы, известной как ataxia telangiectasia and Rad3-related protein (ATR) или FRAP-related protein 1 (FRP1) - киназы, которая фосфорилирует киназу CHK2, или когда застопорившиеся или свернутые вилки репликации ДНК рекрутируют ATR, который фосфорилирует CHK1.

ATR участвует в распознавании повреждения ДНК и активации контрольной точки повреждения ДНК, что приводит к остановке клеточного цикла. ATR активируется в ответ на стойкую одноцепочечную ДНК, которая является обычным промежуточным звеном, образующимся при обнаружении и репарации повреждений ДНК. Одноцепочечная ДНК встречается в остановившихся ответвлениях репликации и в качестве промежуточного звена в путях репарации ДНК, таких как эксцизионная репарация нуклеотидов и ремонт путем гомологичной рекомбинации. ATR относится ко второй киназе, активирующей контрольные точки, наряду с ATM , которая активируется двухцепочечными разрывами ДНК или разрушением хроматина (см. выше).

ATR работает с белком-партнером, называемым ATRIP, для распознавания одноцепочечной ДНК, покрытой RPA. Белок репликации А ( RPA ) является основным белком, который связывается с одноцепочечной ДНК (ssDNA) в эукариотических клетках. Во время репликации ДНК RPA предотвращает наматывание одноцепочечной ДНК на себя или образование вторичных структур. Это заставляет ДНК раскручиваться, чтобы полимераза могла ее воспроизвести. РПА также связывается с ssDNA во время начальной фазы гомологичной рекомбинации , что является важным в процессе репарации ДНК и профазы I из мейоза.
После активации ATR фосфорилирует Chk1 , инициируя каскад передачи сигнала , кульминацией которого является остановка клеточного цикла. В дополнение к своей роли в активации контрольной точки повреждения ДНК, ATR, как полагают, участвует в невозмущенной репликации ДНК.

Опухолевые клетки in vivo вероятно, чаще сталкиваются с более хроническим повреждением ДНК низкого уровня из-за стресса репликации, истощения теломер или окислительного повреждения, что может способствовать подавлению опухоли через пути p53, отличные от путей, необходимых для передачи сигналов острого повреждения ДНК. Так, OIS (онкоген-индуцированное старение) может активировать p53, минуя DDR: Ras через NOREA1, который способствует ацетилированию р53 при старении, ингибируя его проапоптотическое фосфорилирование, AKT, посредством подавления MnSOD, истощения онкосупрессора PTEN , индуцируя связывание mTORC1 и mTORC2 с p53 вместо MDM2, и MAPK p38γ посредством прямого фосфорилирования p53.

p53 является субстратом как для киназ ATM, так и для ATR, а также для CHK1 и CHK2, которые координированно фосфорилируют (P) p53, способствуя его стабилизации. Фосфорилирование p53 происходит по нескольким сайтам, особенно по аминоконцу, например по серинам 15 и 20. Эти события фосфорилирования играют важную роль в стабилизации р53, так как некоторые из модификаций нарушают взаимодействие между р53 и его негативными регуляторами MDM2 и MDM4.

Гиперпролиферативные сигналы аналогичным образом активируют p53 посредством нарушения взаимодействия MDM2-p53. Эти сигналы могут функционировать путем высвобождения фактора транскрипции E2F, который может стимулировать транскрипцию опухолевого супрессора ARF. ARF в свою очередь, ингибирует MDM2 своей антагонистической активностью и / или запирая MDM2 в ядрышках.

В модели р53 как «хранителя генома» р53 работает как триггер ареста G1 в ответ на повреждение ДНК путем трансактивации CDKN1A. Помимо способности p53 полностью блокировать развитие клеточного цикла в ответ на сигнал стресса, базальные уровни p53 могут также просто замедлять скорость прохождения клеточного цикла.

Ингибирование метаболического перепрограммирования с помощью p53 может препятствовать онкогенезу за счет ограничения пролиферации или активации апоптоза, а индукция аутофагии также может подавлять рак, облегчая апоптоз. Точно так же классические ответы могут влиять на новые функции, напр., P53-индуцированное старение ускоряет передачу сигналов в микроокружение опухоли, что в конечном итоге провоцирует супрессию опухоли.

Более 80% мутаций TP53 в опухолях человека локализуются в ДНК-связывающем домене и нарушают специфичное для опухоли связывание ДНК. Карбоксиконцевой домен тетрамеризации, через который мономеры p53 взаимодействуют с образованием тетрамеров, также важен для активации транскрипции.

Клеточное старение связано с опосредованным p53 подавлением опухоли в определенных контекстах и появлением маркеров старения. Наиболее изученными путями, участвующими в регуляции клеточного старения, являются пути опухолевых супрессоров p53 / p21 cip1 и / или p16 INK4A / Rb. Так, различные внутренние или внешние стрессовые факторы запускают путь ответа на повреждение ДНК (DDR), который, в свою очередь, активирует пути p53 и / или p16 INK4A. p16 INK4A инактивирует Cdk4 / 6, что приводит к накоплению фосфорили -рованного pRb, останавливает регуляцию факторов транскрипции E2F и запускает остановку клеточного цикла или старение. Эти стрессоры также сами вызывают повреждение ДНК (клеточные ответы на такие повреждения регулируются путями ATM-Chk2 или ATR-Chk1) и трансактивируют p53 и p21 CIP1 . Более того, уровни белка p21 CIP1 могут приводить к ингибированию активности Cdk4 / 6, что способствует остановке на G1 или старению.

После активации p21 cip1 выполняет множество функций, включая его роль в обеспечении модуляции экспрессии генов многих мишеней p53, таких как CDC25C, CDC25B и сурвивин, в основном за счет рекрутирования комплекса E2F4. Однако решающее значение p21 cip1 зависит от его способности стимулировать старение через ингибирование апоптоза; было доказано, что он связывает многие агенты апоптоза, включая многие каспазы. Это согласуется с доказательствами обратной связи между апоптозом и уровнями p21 cip1; в клетках колоректального рака в ответ на высокие уровни доксорубицина p53 ингибирует экспрессию p21 cip1 через DNMT3a.

Кроме того, Δ40p53, Δ133p53α и p53β представляют собой изоформы p53, которые в основном участвуют в клеточном старении, особенно на его ранних стадиях. Δ133p53α, в большом количестве накапливаясь в пролиферирующих клетках, противодействует функциям p53, в то же время уровни p53β низкие. В стареющих клетках p53β активируется посредством сплайсинга, опосредованного SRSF3, а Δ133p53α подавляется посредством аутофагической деградации, опосредованной STUB1. Более того, Δ40p53, по-видимому, регулирует клеточное старение, действуя двумя разными способами: напрямую регулируя сигнальный путь IGF-1 для модуляции факторов роста и выживания клеток и регулируя транскрипционную активность полноразмерного p53 на гене-мишени посредством прямого связывания.

[albert52]

Продолжим.

В то время как путь p53 / p21 cip1, по- видимому, играет ключевую роль в инициации старения, путь с участием p16 и семейства белков ретинобластомы (семейство Rb), по-видимому, играет центральную роль в поддержании клеточного старения. Об этом свидетельствовало снижение уровня p53 после индукции старения, в то время как уровень p16 оставался стабильно высоким. Впрочем, например, когда p53 и pRb одновременно восстанавливались до нормальных уровней в клетках карциномы шейки матки человека, клеточное старение индуцировалось почти во всех клетках.

Вообще, активация пути p16 может быть ответственна за проведение границы между двумя различными фазами старения: ранней, обратимой фазой, в которой доминирует активность p53, и необратимой фазой, индуцированной путем p16 / Rb.
Путь p16 может включать различные белки, принадлежащие к семейству Rb, а именно pRb / p105, p107 и pRb / p130. В прогрессировании старения в клетках человека, по-видимому, основная роль принадлежит Rb2 / p130 посредством репрессии циклина А, при этом классический Rb участвует только на ранних этапах.

Отметим, что INK4a / ARF локус кодирует два критических опухолевых супрессоров, p16INK4 и ARF, которые, в дополнение к их роли в раке, являются важными индукторами клеточного старения. Несмотря на общие экзоны, два белка кодируются в разных рамках считывания, и, как следствие, они не имеют гомологии аминокислот и обладают разными молекулярными функциями. В то время как p16INK4a является ингибитором циклин-зависимых киназ CDK4 и CDK6 (см. выше) и действует путем остановки клеточного цикла на G1, ARF регулирует стабильность p53 посредством инактивации MDM2.
INK4a / АРФ локус, как правило , малоактивен в большинстве тканей у молодых организмов, но активируется со старением. Эпигенетические регуляторы семейства Polycomb ответственны, по крайней мере частично, за низкие уровни экспрессии p16INK4a и ARF в нормальных условиях в молодых тканях.

Существует модель, в которой клетки обладают по крайней мере двумя независимыми часами: один зависит от теломер и в основном регистрирует накопленное число клеточных делений; другие часы зависят от INK4a / ARF и в основном регистрируют воздействие на клетки митогенной стимуляции.

Характерные изменения стареющих клеток включают уплощенную и увеличенную форму клеток, увеличенный лизосомный компартмент и вакуоли, повышенную скорость метаболизма и продукцию активных форм кислорода (АФК),формирование ассоциированного со старением секреторного фенотипа (SASP), ядерные изменения и изменения хроматина, а также устойчивость к апоптотическим стимулам. Так, старение также характеризуется секрецией набора цитокинов и хемокинов, известных как секреторный фенотип, связанный со старением (SASP), а также конститутивно активным NF-kB. В этом отношении было показано, что SASP способствует воспалению.

Следовательно, p53 может действовать как рестриктор и аттенюатор (ступенчатое снижение) воспалительных реакций за счет баланса между p53 и NF-kB.

Динамичное развитие клеточного старения:
1. Первичное старение - индукция пути p53 / p21, индукция антипролиферативной транс -крипционной программы (маркеры BAF57, GADD45 NOTCH1).
2. Развитие старения - путь p53 / p21 и / или p16, высвобождение SASP, морфологические изменения (маркеры п21, п19, п16, LIMA1, Ki-67).
3. Позднее старение - избыточная продукция SASP, ремоделирование хроматина, лизосомная активность, путь p16 (маркеры Il-6, PGC-1β, SA-бета-галактозидаза IFN-I, Ki-67).

Через секрецию SASP стареющие клетки могут влиять на окружающие клетки в различных микросредах. В этом контексте тканеспецифические различия могут влиять на различную экспрессию p53, способствуя определению судьбы клеток после воздействия генотоксического стресса.
Стареющие клетки и SASP могут направлять и способствовать миграции / инвазии раковых клеток в моделях рака щитовидной железы и кожи. Инвазия и метастазирование опухоли также включают нарушение базальной мембраны и ремоделирование ВКМ матриксными металлопротеиназами (ММП), которые часто выражаются как факторы SASP. Хотя старение является барьером для перепрограммирования, паракринная активность стареющих клеток может способствовать экспрессии маркеров стволовых клеток и пролиферации соседних клеток, и IL6 играет ключевую роль в управлении этим процессом.
В целом, стареющие клетки посредством своего SASP могут индуцировать недифференцированные клеточные состояния; в зависимости от контекста это может быть полезным (например, регенерация ткани) или вредным (например, стимулирование клеток, инициирующих опухоль).

При гепатоме активация местной иммунной системы, вызванная старением, также, как было показано, активирует клиренс (снижение числа) предзлокачественных гепатоцитов. Напротив, стареющие клетки также могут способствовать уклонению опухоли от иммунного надзора. Во время старения кожи стареющие стромальные клетки и их SASP (особенно IL6) вызывают увеличение количества супрессивных миелоидных клеток. Кроме того, было показано, что это приводит к ингибированию противоопухолевых Т-клеточных ответов и усилению роста опухоли; все это способствует развитию старческой меланомы.

Наблюдающийся в течение жизни клетки эффект Хейфлика состоит из трех основных «факторов Хейфлика» ( потеря теломер, накопление повреждений ДНК и дерепрессия локуса INK4a / ARF ). Теломеры состоят из повторяющихся элементов ДНК на концах линейных хромосом, которые защищают концы ДНК от деградации и рекомбинации. Из-за внутренней неспособности репликационного аппарата копировать концы линейных молекул, теломеры становятся все короче с каждым раундом деления клетки. В конце концов, теломеры достигают критически короткой длины, ведя себя как двухцепочечные разрывы ДНК, которые активируют белок-супрессор опухоли p53, что приводит к инициированному теломерами старению или апоптозу.

Критически короткие или дисфункциональные теломеры можно рассматривать как особую форму повреждения ДНК, и как таковые они маркируются фосфорилированным гистоном H2AX (γH2AX); впрочем, не все возрастные очаги γH2AX связаны с теломерами.
Принимая во внимание, что старение связано с накоплением окислительного повреждения, можно предположить, что укорочение теломер может отражать не только пролиферативную историю клетки, но также накопление окислительного повреждения.

Теломераза - это рибонуклеопротеин с активностью ДНК-полимеразы, который удлиняет теломеры, но его уровень активности в большинстве тканей взрослого человека недостаточен, чтобы компенсировать прогрессирующее истощение теломер, которое происходит с возрастом.

Так наз. теломерные часы ограничивают не только пролиферацию нормальных нераковых клеток, но также пролиферацию тех клеток, которые уже находятся на пути к неопластической трансформации.
Лучше всего это иллюстрируется тем фактом, что практически все раковые клетки человека приобрели механизмы для поддержания теломер, как правило, за счет экспрессии высоких уровней теломеразы. В исключительных случаях раковые клетки могут поддерживать свои теломеры в отсутствие теломеразы за счет гомологичной рекомбинации между теломерами. Значит теломераза является онкогенным фактором, способствующим прогрессированию опухоли.

Два основных исключения из этой общей тенденции возникают, когда недостаток теломеразы сочетается с недостатком p53 или со сверхэкспрессией теломер-связывающего белка TRF2, который рекрутирует нуклеазу XPF на теломеры и разрушает их. В этих условиях клетки размножаются в присутствии безудержных хромосомных аберраций, что, в свою очередь, способствует развитию рака.

Механизм репарации ошибочного спаривания ДНК, в частности фактор репарации ДНК PMS2, участвует в запуске остановки пролиферации и старения за счет потери теломер в процессе, который, по-видимому, находится выше p21Cip1. Это отделяет функцию пролонгирования укорочения теломер (PMS2- и p21Cip1-зависимую) от противоопухолевой функции укорочения теломер (p53-зависимую, но независимую от p21Cip1).

[albert52]

Продолжим.

Старение опосредуется двумя основными путями опухолевого супрессора клетки, а именно путями ARF / p53 и INK4a / RB, поэтому индуцированное онкогеном старение есть механизм, сдерживающий рост потенциально опасных клеток. ARF является критическим сенсором онкогенных сигналов, а критическим медиатором, который активирует p53 в ответ на онкогенную передачу сигналов, является каскад передачи сигналов повреждения ДНК, запускаемый аберрантным запуском фактроров репликации.

Клетки, которые стареют с устойчивой передачей сигналов DDR, содержат устойчивые ядерные фокусы, называемые сегментами ДНК с изменениями хроматина, усиливающими старение (DNA-SCARS). Эти очаги содержат активированные белки DDR, включая фосфо-ATM и фосфорилированные ATM / ATR субстраты, и отличимы от временных очагов повреждения. ДНК-SCARS включают дисфункциональные теломеры или очаги, вызванные дисфункцией теломер (TIF).

Предраковые поражения в легких содержали большое количество стареющих клеток, тогда как аденокарциномы легких почти полностью лишены клеток, положительных по маркерам индуцированного онкогеном старения. Точно так же предраковые невусы и аденомы толстой кишки человека содержали клетки, экспрессирующие маркеры старения, включая передачу сигналов SA-β-gal (Senescence-associated beta-galactosidase) и DDR; однако число стареющих клеток заметно уменьшились в злокачественных меланомах и аденокарциномах, которые развиваются из этих поражений.

У людей стареющие клетки были идентифицированы в доброкачественных поражениях кожи, несущих онкогенный мутант BRAF (BRAFE600); в нейрофибромах пациентов с мутантом NF1 - генетический дефект, который приводит к постоянно высоким уровням активности Ras; и при доброкачественных поражениях простаты. Генетические манипуляции, отменяющие реакцию старения, приводят к полномасштабной злокачественной опухоли. Так, после делеции Suv39H1, гена, кодирующего гистоновую H3-лизин-9-метил -трансферазу, которая, как полагают, участвует в образовании de novo ассоциированных со старением гетерохроматиновых фокусов (SAHF), которые заглушают критические пролиферативные гены, развивается злокачественная лимфома.

Умеренные уровни активности Ras запускают гиперплазию молочных желез, но не способны продуцировать опухоли. Более высокие уровни Ras (аналогичные тем, которые обнаруживаются в спонтанных опухолях) запускают старение и приводят к злокачественным опухолям, когда нарушаются пути, вызывающие старение. Эти результаты также распространяются на Raf, решающий нижестоящий эффектор для Ras-индуцированного старения.
В этом смысле химиотерапевтическое вмешательство, направленное на запуск старения, может оказаться эффективным. Так, для некоторых типов опухолей, таких как гепатокарциномы или саркомы мягких тканей, регресс опухоли может достигаться за счет старения.

Факторы, запускающие старение, также запускают апоптоз и покой, что затрудняет анализ вклада каждой из этих реакций на старение. Клеточное старение может влиять на старение посредством двух неисключительных и, возможно, сопутствующих механизмов :
1. Накопление стареющих клеток в тканях может достигать точки, которая ставит под угрозу функциональность ткани;
2. Старение может ограничивать регенеративный потенциал взрослых стволовых клеток (ограничение, которое также может быть вызвано покоем или апоптозом стволовых клеток).

Стареющие клетки, в отличие от нормальных клеток, обеспечивают лучшую среду и стромальную поддержку раковых клеток (см. выше). Согласно этому представлению, пожилые организмы более подвержены раку из-за комбинации двух факторов: накопления онкогенных мутаций и благоприятной среды для роста рака. Так, многие факторы SASP стимулируют фенотипы, связанные с агрессивными раковыми клетками. Например, стареющие фибробласты секретируют амфирегулин и связанный с ростом онкоген (GROα), которые в моделях клеточных культур стимулируют пролиферацию предраковых эпителиальных клеток. Старые клетки также секретируют высокие уровни интерлейкина 6 (IL-6) и IL-8, которые могут стимулировать предраковые и слабо злокачественные эпителиальные клетки к вторжению в базальную мембрану.

Временная организация стареющего фенотипа : одним из самых ранних событий после остановки роста, является экспрессия IL-1α. Этот цитокин, связанный с клеточной поверхностью, активирует ядерный фактор факторов транскрипции κB (NF-κB) и C / EBPβ, которые необходимы для экспрессии многих белков SASP. Эти действия предшествуют экспрессии белков, которые позволяют иммунной системе убирать стареющие клетки, которые экспрессируют связанные с поверхностью лиганды и молекулы адгезии, на которые нацелены естественные киллеры и другие иммунные клетки, хотя неизвестно, когда эти белки экспрессируются относительно SASP.

Поскольку число стареющих клеток увеличиваются с возрастом, то либо клиренс является неполным (и поэтому стареющие клетки постепенно накапливаются), либо пожилые люди генерируют стареющие клетки быстрее, чем их иммунная система может справиться, либо и то, и другое.
Наконец, стареющие клетки в конечном итоге экспрессируют две микроРНК, mir-146a и mir-146b, которые составляют петлю отрицательной обратной связи для подавления активности NF-κB.
Индукция этих miRNAs может препятствовать тому, чтобы SASP генерировал стойкое острое воспаление, которое, в отличие от хронического воспаления низкого уровня, предназначено для самоограничения. Однако, несмотря на их индукцию, воспалительный ответ может сохраняться, хотя и на низком хроническом уровне, и он может вызывать хронические патологии, связанные со старением.

Расскажем еще о сумоилировании.

SUMOylation - это посттрансляционная модификация, в которой белок из 97 остатков, SUMO (Small Ubiquitin-related Mоdifier) ​​ковалентно присоединяется к специфическим остаткам лизина в белке-мишени. Несмотря на свою ковалентность, это очень кратковременная модификация из-за действия высвобождающих SUMO изопептидаз, названных SENP — SUMO-специфические протеолитические ферменты. Поэтому конъюгация SUMO действует как быстро обратимый переключатель, который может способствовать или ингибировать взаимодействия с белком-субстратом. Статус SUMOylation для все большего числа белков-субстратов играет решающую роль в клеточных реакциях на метаболический и генотоксический стресс, то есть похоже, что повышенное SUMOylation представляет собой клеточную защитную реакцию.

SUMOylation лучше всего охарактеризовано для ядерных белков, участвующих в целостности генома, ядерной структуре и транскрипции, но помимо ядра выяснилось, что SUMOylation играет критическую роль в передаче сигналов, перемещении и модификации цитозольных и интегральных мембранных белков. Так показано, что сумоилирование необходимо для ядерного транспорта в нервной ткани фактора DJ-1, который подавляет транскрипционную активность р53, и мутации в котором зачастую связаны с развитием ранней аутосомно-рецессивной формы болезни Паркинсона.

Есть три подтвержденных паралога SUMO (SUMO-1–3) у позвоночных. SUMO-2 и SUMO-3 идентичны, за исключением трех остатков, но имеют только ~ 48% идентичности последовательности с SUMO-1. Существуют также значительные различия в динамике конъюгации SUMO-1 и SUMO-2/3 и ответах на клеточный стресс. В условиях покоя существует очень мало неконъюгированного SUMO-1, тогда как существует большой свободный пул SUMO-2/3. В целом SUMO-1, по-видимому, участвует в основном в нормальной клеточной физиологии и поддержании, тогда как SUMO-2/3 преимущественно участвует в ответах на клеточный стресс.

Протеолиз белка SUMO осуществляется на С-конце полипептидной цепи, освобождая два остатка аминокислоты глицина — GG. Данная стадия процесса сумоилирования называется «созревание» и осуществляется SUMO-специфическими протеолитическими ферментами — SENP-протеазы у млекопитающих. Далее наш маленький белок SUMO активируется Е1-активирующим ферментом (гетеродимер Aos1/Uba2) и переносится на фермент Е2 (Ubc9). После этапа активации SUMO конъюгируется с субстратом в реакции, которая катализируется ферментами Е3. Как и в случае убиквитинилирования, на молекулу белка-субстрата может переноситься как один остаток SUMO (моносумоилирование), так и несколько (полисумоилирование).
Модификация белков SUMO гораздо реже обнаруживается для большинства белков в клетках по сравнению с модификацией Ub. Основная причина этого различия заключается в том, что модификация SUMO нацелена не на деградацию, а на изменение функции.

[albert52]

Продолжим.

SENP сильно сконцентрированы в ядре. SENP1 и SENP2 демонстрируют дискретное распределение в ядерных порах и субъядерных компартментах. Оба содержат мотивы сигнала ядерной локализации (NLS) и сигнала ядерного экспорта (NES), позволяющие им перемещаться между ядром и цитоплазмой. SENP3 и SENP5 преимущественно локализуются в ядрышке. SENP6 и SENP7 присутствуют в нуклеоплазме, а SENP6 частично совмещается с ядерными тельцами белков промиелоцитарного лейкоза.

B ответ на стресс увеличенный SENP1, вероятно, усиливает созревание pro-SUMO, делая более активным SUMO доступным для конъюгации, тем самым облегчая глобальное SUMOylation и, в то же время, на фоне повышенного SUMOylation, селективно деконъюгирует SUMO из определенных белков-субстратов.

Стабильность SENP3 контролируется опухолевым супрессорным белком p19 (ARF), который ускоряет зависящий от убиквитин-протеасомной системы (UPS) оборот SENP3. Карбоксильный конец ubiquitin ligase Hsc70-взаимодействующего белка (CHIP) обеспечивает убиквитинирование SENP3 и последующую деградацию в базовых условиях. В стрессовых условиях, однако, SENP3 ассоциируется с молекулярным шаперонным белком теплового шока 90 (Hsp90), который защищает его от CHIP-обеспечиваемого убиквитинирования, тем самым приводя к увеличению уровней SENP3.

Установлено. что функциональные группы / кластеры / сети белков в определенных субклеточных местоположениях подвергаются одновременному SUMOylation в ответ на клеточный стресс. Это подтверждает теорию "Spray", по которой конъюгация SUMO происходит одновременно на пространственно связанных группах субстратов.

SUMOylation, вероятно, обеспечивает механизм защиты клеток от смертельно низких уровней кислорода и глюкозы. Перекись водорода (H2O2) вызывает окислительный стресс и вызывает сложные изменения в глобальных уровнях конъюгации SUMO. Так, SENP1 недавно был идентифицирован как ген гипоксического ответа. Избыточная экспрессия каталитического домена SENP1 увеличивает гибель нейронов в ответ на ишемию. Однако deSUMOylation с помощью SENP1 было предложено как цитопротективное для H2O2 - индуцированной гибели клеток, а истощение SENP1 либо за счет интерференции RNAi (РНК-интерференция (RNAi) - это средство подавления генов посредством деградации мРНК), либо за счет генетического нокаута способствует гибели клеток. SENP3 увеличивается после травматического повреждения спинного мозга, сопутствующего активации каспазы 3.

Стресс эндоплазматического ретикулума (ER) возникает, когда неправильно свернутые белки накапливаются в просвете ER. Это ведет к сложной серии трансляционных и транскрипционных событий, которые пытаются восстановить правильную функцию ER путем ингибирования общего синтеза белка, но способствуя транскрипции шаперонов ER и ферментов фолдинга для усиления процессинга ER и облегчения агрегации белков. В зависимости от степени стресса, развернутый белковый ответ (UPR) может быть либо про-выживанием, либо про-апоптозом, при этом SUMOylation представляет собой новый компонент UPR, который участвует в определении баланса между выживанием и гибелью клеток.

Вкратце, существует три ветви UPR, которые включают инозитол-требующую киназу 1α (IRE1α), протеинкиназоподобную киназу эндоплазматического ретикулума (PERK) и активирующий фактор транскрипции 6 (ATF6). SUMOylation участвует как в путях IRE1α, так и в путях PERK.
Путь IRE1α незаменим для восстановления сворачивания белков или деградации развернутых белков. IRE1α представляет собой ER-трансмембранный белок с киназным доменом и обладает эндонуклеазной активностью. Автофосфорилирование IRE1α запускает сплайсинг мРНК фактора транскрипции XBP1 в активную форму (XBP1s). XBP1s подвергаются SUMO-1- и SUMO-2/3-илированию, опосредованному SUMO E3 лигазой PIASx, указывая тем самым, что сделан еще один ключевой шаг в активации UPR, а гомеостаз ER регулируется с помощью SUMOylation.

PERK активируется посредством автофосфорилирования, которое, в свою очередь, фосфорилирует и инактивирует eIF2α, который подавляет глобальный синтез белка за счет быстрого снижения инициации трансляции. PERK активируется во время церебральной ишемии и реперфузии in vivo и имеет решающее значение для выживания клеток в условиях крайней гипоксии.

Еще модификация Drp1 (Dynamin-1-like protein) с помощью SUMO-1 может способствовать делению митохондрий, тогда как модификация SUMO-2/3 предотвращает это. Более того, SENP5 и SENP3, по-видимому, по-разному регулируют SUMO-1- и SUMO-2/3-илирование Drp1, соответственно потенциально обеспечивая высокочувствительную и детализированную систему регуляции для контроля динамики митохондрий.

Агрессивный подтип PDAC (рак поджелудочной железы) демонстрирует гиперактивность основного пути SUMO и, таким образом, связывает путь SUMO с менее дифференцированными PDAC - базальным подтипом - и н***агоприятный прогнозом. Так, белок 1, взаимодействующий со Smad ядра (SNIP1), динамически де- и ре-SUMOилировался в ответ на лечение гемцитабином; вообще, нарушение равновесия SUMOylation является обычным явлением для фенотипов PDAC, устойчивых к лекарствам.

Так, ядерные тельца белка промиелоцитарного лейкоза (PML) участвуют в регуляции клеточных процессов, имеющих отношение к подавлению опухоли, таких как репарация ДНК и реакция на повреждение ДНК (DDR). Было показано, что функция этих ядерных органелл зависит от соответствующего SUMOилирования основного структурного компонента PML, а гипосумоилирование PML в клетках PDAC было связано с повышенной активацией пути NFκB для опосредования устойчивости к гемцитабину и повышенной активации пути связывания элемента ответа цАМФ, опосредующий устойчивость к оксалиплатину.

Опухолевые клетки подвергаются ограниченному поступлению питательных веществ и гипоксии. Гипоксия запускает адаптивные сигнальные пути, чтобы гарантировать выживание и перестройку клеточного метаболизма, например, индукцию гликолиза. При этом сверхэкспрессируется SUMO-лигаза E3-типа PIAS4 (белковый ингибитор активированного белка STAT 4) и способствует SUMOylation и инактивации VHL (см. выше), что необходимо для полной стабилизации HIF1α. Участие пути SUMO в контроле DDR может объяснить, как лиганд SUMO-2/3 на наночастицах золота повышает чувствительность раковых клеток к облучению.

Амплификация MYC, которая была обнаружена примерно у 14% пациентов с PDAC, является единственной вариацией числа копий, связанной с плохой выживаемостью пациентов с PDAC. Амплификации MYC положительно выбираются во время прогрессирования опухоли, причем активность MYC связана с базальным подтипом заболевания.

Синтетическая летальность обычно относится к ситуации, в которой индивидуальное нацеливание на каждый ген в паре генов допустимо, но комбинированная инактивация вызывает резкое снижение выживаемости раковых клеток. Синтетическая летальность также может возникать между генами и небольшими молекулами, что подтверждается чувствительностью опухолевых клеток, несущих мутации в гене репарации ДНК BRCA1 / 2, к ингибиторам поли-АДФ-рибозо-полимеразы (PARP) и некоторым химиотерапевтическим препаратам, таким как соединения платины. Действительно, преимущества терапии платиной или ингибирования PARP были продемонстрированы у пациентов с BRCA1 / 2 - мутированной PDAC.

Примечательно, что особый вид синтетической летальности, называемый летальностью синтетической дозы, определяет ситуацию, в которой гиперактивность одного гена порождает зависимость от продукта другого гена, и имеет значение в контексте пути MYC. Так, выявлена синтетическую летальность компонентов пути SUMO SAE1 и SAE2 с MYC, подтвержденная при гематологических злокачественных новообразованиях и мелкоклеточном раке легкого (SCLC).

Повышенная экспрессия MYC приводит к митотическим изменениям и создает уязвимости в делящейся клетке, например, повышенная экспрессия MYC связана с неправильным выравниванием хромосом в метафазе с последующим отставанием хромосом в анафазе. Следовательно, раковые клетки с высокой активностью MYC зависят от защитных путей, чтобы справиться с этим конкретным стрессом. Эти защитные пути, которые включают механизм SUMOylation, позволяют клеткам адаптироваться к митотическому стрессу. Блокирование пути SUMO вызывает остановку клеточного цикла в фазе G2 / M, полиплоидию и последующую гибель клеток.

TPX2 (кинезиноподобный белок 2 Xenopus) необходим для сборки веретена во время митоза, и ген непосредственно активируется с помощью MYC. В то время как нормальным клеткам требуется небольшое количество белка для сборки веретена, раковые клетки с высокой экспрессией MYC зависят от TPX2, чтобы эффективно формировать веретено и прогрессировать через митоз, то есть TPX2 является синтетическим летальным геном, ассоциированным с MYC. Вообще, многие белки, несущие множественные сайты SUMO, являются митотическими белками, и все BIRC5, EG5 и TPX2 могут быть SUMOylated.

[Forlife]

Рак никуда не денется.
Лучше про корону, мутации, вакцины, тромбы запузырь и что с этой приблудой делать ?

[albert52]

Что делать?... работать с ними, как говаривал товарищ Сталин, благо соответствующие технологии имеются. Я же уже на пенсии и могу только по-стариковски ковыряться на таком интереснейшем и благодатном поле, каким является рак.

[albert52]

Продолжим.

SUMO PTM представляет собой динамический биомаркер реакции на применяемые в настоящее время химиотерапевтические методы. Кроме того, исследование специфической роли SENP, которые в нормальных клетках жестко контролируют равновесие SUMOylation, может предоставить информацию для дополнительного фармакологического вмешательства в MYC / SUMO-активированный PDAC и другие виды рака. Впрочем, для более точного определения доли PDAC, чувствительной к ингибитору SAE, следует рассмотреть другие маркеры, помимо MYC. Клинические данные на примере рака толстой кишки указывают на ценность комбинации двух или более целевых методов лечения для лечения солидного рака. Кроме того, первый в своем классе ингибитор СУМО, ТАК-981, продемонстрировал иммуномодулирующие свойства.

Каскад SUMOylation уравновешивает передачу сигналов врожденного иммунитета посредством регулирования ответов интерферона I типа (IFN) и активности NF-каппа-B (NF-k B). Так, СУМОилирование IFN-регуляторного фактора транскрипции IRF3 отрицательно регулирует транскрипцию IFNβ. Следовательно, десумоилирование IRF3 с помощью SENP2 индуцирует транскрипцию IFNβ.

Еще одним эффектором нашего врожденного иммунитета является GMP-AMP-синтаза (cGAS), которая воспринимает вирусную ДНК и, следовательно, активирует стимулятор генов интерферона (STING). Впоследствии STING стимулирует IFN 1-го типа. Лигаза E3 TRIM38 SUMOилирует cGAS и STING, что приводит к их стабилизации на ранних стадиях после заражения. В позднем инфекционном состоянии SENP2 де-СУМОилирует cGAS и STING, что приводит к их деградации и, таким образом, снижает иммунный ответ. Напротив, также было обнаружено, что SUMOylation подавляет потенциал восприятия ДНК cGAS, который может быть снят с помощью SENP7, показывая в целом подавляющий эффект SUMOylation на активацию иммунной системы (см. выше).

Фенотипическими характеристиками, иллюстрирующими потерю SUMOylation в клетках, являются анеуплоидия и образование хроматинового мостика. Оставшийся участок ДНК между двумя дочерними клетками в случае образования хроматинового мостика мешает клеткам должным образом делиться и запускать свой собственный независимый клеточный цикл. В целом аберрантная экспрессия протеаз SUMO останавливает пролиферацию клеток и приводит к дефектной морфологии ядра и двуядерным клеткам.

Существует все больше исследований, связанных с SUMOylation, и основное внимание уделяется ингибиторам регуляторов SUMOylation. SUMO E1 представляет собой димер, состоящий из субъединиц SAE1 и UBA2 / SAE2 и нокдаун этих субъединиц блокирует пролиферативную способность раковых клеток. Так, ингибиторы лигазы SUMO E1 обладают преимуществами более высокой селективности и меньшего количества побочных эффектов. Первые зарегистрированные ингибиторы SAE1 / 2 представляют собой природные соединения, включая гинкголиновую кислоту, ее структурный аналог анакардиновую кислоту и керриамицин B. Эти соединения ингибируют образование промежуточного соединения SAE1 / 2-SUMO, следовательно, блокируя конъюгацию SUMO с белками-мишенями. Другим природным веществом, блокирующими SAE1 / 2, является дубильная кислота с аналогичный механизм действия.

Ограничения этих натуральных продуктов состоят в том, что они в основном функциони -руют в микромолярном диапазоне и не нацелены только на сумоилирование. Известно, что гинкголевая кислота нацелена на провоспалительные молекулы, такие как простагландины и лейкотриены, и дубильная кислота может также вызывать гибель раковых клеток через активацию апоптоза, а не через ингибирование прогрессирования клеточного цикла, как ожидается для ингибитора SUMOylation.

Полипептиды цистеиновых протеаз могут действовать как аналоги SENP и обладают способностью отщеплять SUMO от целевого белка и / или расщеплять форму предшественника SUMO с высвобождением его активной формы.

Пять регуляторов SUMOylation (PIAS1, PIAS3, SENP8, SUMO4 и TRIM27), которые присутствовали в сигнатуре риска. Большинство этих регуляторов обладают значительным активационным эффектом в пути клеточного цикла, а в пути RAS / MAPK обладают значительным ингибирующим действием. Биологические эффекты этих регуляторов в онкогенезе и развитии разнообразны.
Эти регуляторы могут быть потенциальным индикатором прогноза множественных опухолей. Эти регуляторы SUMOylation имеют более низкую общую среднюю частоту мутаций при 33 типах рака, хотя регуляторы SENP1, SENP5, SENP7 и PIAS3 имеют более высокие частоты мутаций. SENP2, SENP5, CBX4 и TRIM27 показали более обширную CNV амплификацию (сopy number variation - - это явление, при котором участки генома повторяются, а количество повторов в геноме варьируется от человека к человеку); напротив, SENP3 и SUMO4 имели более обширные CNV делеции.

SENP1 высоко экспрессируется в образцах рака простаты человека и коррелирует с экспрессией индуцируемого гипоксией фактора 1α (HIF1α). SENP1 индуцирует транс -формацию здоровой простаты в предраковые поражения in vitro и in vivo. PIAS1 и PIAS4 необходимы в процессе репарации после повреждения ДНК. SENP1 может регулировать MMP-2 и MMP-9 через сигнальный путь HIF1α, тем самым способствуя прогрессированию клеточных линий рака простаты и метастазам в кости.

Связанный с аутофагией белок 8 ( Atg8 ) представляет собой убиквитиноподобный белок, необходимый для образования мембран аутофагосом. Временная конъюгация Atg8 с аутофагосомной мембраной посредством ubiquitin-подобной системы конъюгации важна для аутофагии у эукариот. У высших эукариот Atg8 не кодируется одним геном, как у дрожжей, а происходит из мультигенного семейства. Четыре его гомолога уже идентифи -цированы в клетках млекопитающих.
Одним из них является LC3 ( MAP1LC3A ), легкая цепь белка 1, связанного с микротрубоч -ками. Подобно Atg8, LC3 необходимо протеолитически расщеплять и липидировать, чтобы превратить в активную форму, которая может локализоваться на мембране аутофагосомы. Подобно ситуации с дрожжами, процесс активации LC3 запускается истощением питатель -ных веществ, а также в ответ на гормоны. Изоформы LC3 млекопитающих содержат консервативный Ser / Thr12, который фосфорилируется протеинкиназой А для подавления участия в аутофагии / митофагии.
Другими гомологами являются транспортный фактор GATE-16 (усилитель АТФазы, ассоциированный с Гольджи, 16 кДа), который играет важную роль в везикулярном транспорте внутри Гольджи, стимулируя активность АТФазы NSF (N-этилмалеимид-чувствительный фактор) и GABARAP (белок, связанный с рецептором γ-аминомасляной кислоты типа A), который облегчает кластеризацию рецепторов GABAA в сочетании с микротрубочками.
Все три белка характеризуются процессами протеолитической активации, в результате которых они липидируются и локализуются на плазматической мембране. Однако для GATE-16 и GABARAP мембранная ассоциация, по-видимому, возможна даже для нелипидированных форм. взаимодействия с одним из гомологов ATG4 млекопитающих, hATG4A.

Еще одним убитиквиноподобным белком является ATG12 Autophagy related 12); аутофагия - это процесс разрушения большого количества белка, при котором компоненты цитоплазмы, включая органеллы, заключены в двухмембранные структуры, называемые аутофагосомами, и доставляются в лизосомы или вакуоли для деградации.
Аутофагия требует ковалентного присоединения белка Atg12 к ATG5 через систему конъюгации, подобную убиквитину. Конъюгат Atg12-Atg5 затем способствует конъюгации ATG8 с липидным фосфатидилэтаноламином. Было также обнаружено, что Atg12 участвует в апоптозе. Этот белок способствует апоптозу за счет взаимодействия с антиапоптотическими членами семейства Bcl-2 .

Отметим, что ATG5 является ключевым белком, участвующим в расширении фагофорной мембраны в аутофагических пузырьках. ATG5 также может действовать как проапоптотическая молекула, нацеленная на митохондрии . При низких уровнях повреждения ДНК ATG5 может перемещаться в ядро и взаимодействовать с сурвивином .

[albert52]

Вернемся к расширенной версии рака желудка.

Из трех основных типов злокачественных опухолей желудка, аденокарциномы желудка (GC), неходжкинской лимфомы и стромальных опухолей желудочно-кишечного тракта, приблизительно 95% составляют GC, который остается одним из наиболее часто диагностируемых видов рака в мире.

Опухоли чаще возникают в антруме или нижней трети желудка, наиболее часто на малой кривизне. Некоторые из таких опухолей многоцентровые. Их локализация, видимо, меняется с возрастом, с увеличением проксимальных опухолей и снижением их в антруме.

РЖ подразделяют на 2 основные категории: ранний (early carcinoma) и распространенный (advanced carcinoma). К раннему относят рак, поражающий слизистую оболочку желудка или подслизистый слой, независимо от наличия или отсутствия метастазов в лимфатических узлах, которые можно диагностировать лишь гистологически. При нем 5-летняя выживаемость находится в пределах 90-100 %.

Процесс опухолевой трансформации клеток до первых клинических проявлений РЖ длительный, многоэтапный. Продолжительность «естественной эволюции» РЖ составляет 15-25 лет, что обусловливает возможность его диагностики на ранней стадии, которая может продолжаться с момента обнаружения заболевания от 6 мес до 10 лет и более. Лица с высокой степенью риска заболевания РЖ, у которых морфологически была диагностирована тяжелая интраэпителиальная неоплазия (дисплазия) эпителия, подлежат динамическому наблюдению с обязательным проведением рентгеноскопии и гастроскопии не менее чем 2 раза в год.

РЖ - очень гетерогенное заболевание с морфологической и молекулярной точек зрения. Также гистологическое строение РЖ отличается многообразием форм аденокарциномы, происходящей из камбиальных эпителиальных клеток слизистой желудка, находящихся в области шейки желудочных желез. Размножаясь эти клетки как поднимаются в зону покровного эпителия, так и спускаются в главную часть желез; этим железы желудка напоминают крипты толстой кишки.

Во многих случаях обнаруживаются сочетания различных гистологических форм РЖ. По мере инвазии карциномы в глубь стенки желудка комплексы опухолевых клеток зачастую утрачивают дифференцировку и предстают в виде мелких лимфоцитоподобных клеток, образуя тяжи и мелкие трубчатые структуры.

Кардиальная GC делится на две различные этиологические сущности: GC кардии, подобной пищеводу, которая связана с гастроэзофагеальным рефлюксом, курением и диетой и часто встречается в регионах с низким риском GC, и дистальной желудочно-подобной GC кардии, связаной с наличием H. pylori и атрофией слизистой, и является наиболее частым вариантом GC кардии в регионах с высоким риском GC.

GC некардиального типа в соответствии с классификацией Лорена подразделяются на два гистологических варианта, называемые GC кишечного и диффузного типов. Оба типа РЖ одинаково ассоциированы с H. pylori инфекцией, однако H. pylori инфекция может играть роль только на начальных этапах канцерогенеза. GC кишечного типа характеризуется образованием железистых структур, дистальной локализацией в желудке и обычно встречается у пожилых людей. Она также чаще встречается у мужчин (соотношение 2: 1) и у лиц с более низким социально-экономическим статусом. Этому типу GC часто предшествует предраковая фаза, которая начинается с перехода нормальной слизистой оболочки в мультифокальный атрофический гастрит. Это первоначальное гистологическое изменение сопровождается кишечной метаплазией, дисплазией и, наконец, аденокарциномой.

Высокая пролиферативная активность клеток «кишечного» рака определяет высокую скорость их роста. Быстрое клиническое течение рака интестинального типа определяет его ранние клинические проявления, а тесная связь клеток ведет к меньшей инвазивности, чем обеспечивается возможность радикальной операции. Так, интестинальные опухоли, как правило, являются экзофитными, часто изъязвляются, ассоциированы с гастритом тела желудка, с атрофией и кишечной метаплазией. Кишечный тип рака состоит из клеток, формирующих железы. Четко формируемые железы определяются как высокодифференцированная аденокарцинома, плохо формируемые железы – как низкодифференцированная аденокарцинома.

Диффузный тип рака обладает более низкой пролиферативной активностью, что определяет длительность латентного течения таких опухолей. Слабая связь клеток друг с другом ведет к высокой инвазивности диффузного рака, что определяет больший объем радикального оперативного вмешательства и объясняет более низкий процент 5-летней выживаемости. С другой стороны, GC диффузного типа плохо дифференцируется, поражает более молодых людей и тесно связана с генетической предрасположенностью (вариант наследственного диффузного GC, который связан с мутациями зародышевой линии в CDH1, гене, кодирующем E-кадгерин). Кроме того, она не связана с формированием предраковых поражений и, как было установлено, распостраняется на всю поверхность желудка. Этот тип GC одинаково присутствует у представителей обоих полов и связан с худшим прогнозом по сравнению с GC кишечного типа.

Отметим, что гетерозиготные мутации зародышевой линии неоднократно обнаруживались в гене E-кадгерина ( CDH1 ) и гене α-E-катенина ( CTNNA1 ), что подчеркивает их инактивацию и, следовательно, снижение сцепления клеток. Мутации этих генов считаются главной причиной HDGC ( наследственный диффузный рак желудка - см.выше ). У людей с мутацией в гене CDH1 пожизненный риск диффузного рака желудка оценивается к 80 годам от 67% до 70% для мужчин и от 56% до 83% для женщин. Женщины с мутацией в гене CDH1 имеют также к 80 годам примерно от 39% до 52% риска развития дольчатого рака молочной железы.

Если поподробней, то семейная или наследственная диффузный рак желудка является аутосомно доминирующей наследственной предрасположенностью к канцерогенезу клеток желудка в зародышевой линии на основе мутаций в гене CDH1. Опухоль проникает в стенку желудка и обычно приводит к утолщению стенки, не будучи видимым в виде язвы (как при кишечном раке желудка).

Обычно каждая клетка имеет по 2 копии каждого гена: 1 унаследован от матери и 1 унаследован от отца. HDGC следует аутосомно-доминантному типу наследования, при котором мутация происходит только в 1 копии гена. Это называется мутацией зародышевой линии. Следовательно, ребенок, у которого есть родитель с мутацией, имеет 50% шанс унаследовать эту мутацию.

Средний возраст начала HDGC у носителей мутации - 38 лет (диапазон от 14 до 69 лет), кумулятивный риск развития HDGC до 80 лет составляет 80% для мужчин и женщин. Если затронутые семьи соответствуют указанным ниже критериям показаний, частота обнаружения мутаций в CDH1 составляет 25-50%. Поэтому мутации в этом гене, вероятно, не единственная причина семейной диффузной карциномы желудка.

В семьях с признаками мутаций риск заболевания низок до 20 лет, поэтому профилактическая гастрэктомия рекомендуется носителям в возрасте от 20 лет (исключения в особенно раннем возрасте появления в семье). В подвергшихся контролю семьях без признаков мутации результаты патологической биопсии (гастроскопия один раз в год, 30 биопсий) являются показанием для гастрэктомии.

Смешанный РЖ, определяемый двойным паттерном дифференцировки - железистая / солидная (кишечная) и изолированно-клеточная карцинома (диффузная) демонстрирует двойную метастатическую картину (гематогенные метастазы и перитонеальное распространение с метастазами в лимфатические узлы), предполагая кумулятивный эффект н***агоприятного поведения кишечного и диффузного GC.

[albert52]

Продолжим.

В группу риска развития РЖ следует отнести лиц, с детского возраста имеющих высокие показатели обсемененности слизистой оболочки H. pylori или страдающих заболеваниями, ассоциированными с хеликобактериозом; пациентов, в течение значительного времени страдающих хроническим гастритом (как с пониженной, так и с нормальной или повышенной кислотностью), аденомами (аденоматозными полипами), язвенной болезнью желудка, пернициозной анемией, с резецированным желудком, болезнью Менетрие, а также в случае семейной предрасположенности к РЖ.

Так как в здоровой слизистой оболочке рак практически не возникает, в последние годы сформировалось представление о предраковой патологии желудка, в спектре которой Н. pylori-ассоциированный хронический гастрит занимает центральное место. Впрочем, хотя инфекция H. pylori была признана наиболее важным фактором риска развития GC и классифицирована Всемирной организацией здравоохранения в 1994 году как канцероген класса 1, этиология GC также включает факторы хозяина и окружающей среды. Об этом свидетельствует тот факт, что только у 1–3% пациентов, инфицированных H. pylori, развивается GC, и что прогрессирование до GC у некоторых субъектов происходит даже после уничтожения бактерии.

Имеются данные, что персистенция инфекции Н. pylori увеличивает риск развития рака желудка в 4-9 раз, особенно в случаях инфицирования в детском возрасте; в целом до 80% аденокарцином желудка связаны с Н. pilori-ассоциированным хроническим атрофическим пангастритом. Впрочем, современные представления состоят в том, что Н. pylori скорее действует в качестве промотора, чем инициатора желудочного канцерогенеза.
При инфекции экспрессия эпителиальными клетками IL-8 запускает цитокиновый провоспалительный каскад. Мобилизованные моноциты и нейтрофилы экспрессируют, в свою очередь, IL-10, являющийся одним из мощнейших ингибиторов кислотообразования. Таким образом, IL-10 потенцирует воспалительные изменения в слизистой оболочке и вызывает достаточно выраженную гипохлоргидрию, облегчающую колонизацию Н. pylori в желудке.

Helicobacter pylori - грамотрицательная бактерия, поражающая почти 50% населения человека. В слизистой оболочке желудка большая часть Helicobacter pylori находится в слое слизи, но они также могут прикрепляться к эпителиальным клеткам, что приводит к поддержанию, распространению и серьезности инфекции. Инфекция H. pylori была связана с развитием ряда заболеваний, включая язвенную болезнь (10%), некардиальную GC (1-3%) и лимфому, ассоциированную со слизистой оболочкой желудка (MALT) (<0,1 %).

Более того, эта бактерия ассоциирована с тремя различными фенотипами у инфицированного хозяина:
(1) гастрит с преобладанием поражения дна и тела желудка, который может привести к атрофическому гастриту, гипохлоргидрии и развитию GC; при фундальном и мультифокальном гастритах у 1% пациентов ежегодно развивается рак желудка и практически не встречаются дуоденальные язвы.
(2) фенотип язвы двенадцатиперстной кишки, при котором гастрит с преобладанием антрального отдела желудка приводит к повышенной секреции кислоты желудочного сока. Впрочем отмирание париетальных клеток без последующей регенерации начинается в антральном отделе желудка. В нём обнаруживают первичные очаги атрофии. Со временем болезнь прогрессирует, функционирующие железы заменяются кишечным слоем эпителия. Атрофический антральный гастрит при длительном течении опасен перерождением изменённых участков в злокачественную опухоль.
(3) доброкачественный фенотип, при котором бактериальная инфекция вызывает легкий смешанный гастрит, который оказывает незначительное влияние на выработку кислоты желудочного сока.

Отметим, что на фенотип Н. pylori-accoцииpoванного гастрита влияет секреция соляной кислоты. Если ее уровень низкий, Н. pylori может колонизировать любой отдел желудка, при сохранной (повышенной) кислотности единственным местом, где может выжить микроорганизм, является антральный отдел, для которого характерны более низкие значения рН. В этом случае ведущую роль в развитии конкретного фенотипа будет играть возраст, в котором произошло заражение, поскольку для детей более характерно состояние гипоацидности, а для взрослых - нормацидности.

Поверхностный гастрит с фундальной или мультифокальный локализацией приводит к потере желудочных желез с замещением их фиброзной тканью или (что более типично) метаплазированным эпителием. Именно этот вариант гастрита создаст фон для карциномы кишечного типа.

Динамическое наблюдение за больными, инфицированными Н. pylori, позволило выделить две формы хронического гастрита - хронический поверхностный и хронический атрофический, являющиеся, по сути, последовательными этапами развития хронического геликобактерного гастрита. С другой стороны, большинством специалистов, занимающихся вопросами геликобактерноза, выделяются два фенотипа геликобактерного гастрита - классический антральный и фундальный (мультифокальный). Именно топографические особенности гастрита, а не выраженность воспаления определяют клинические последствия инфицирования Н. pylori.

Необходимо отметить, что именно Cag-A-позитивные штаммы Н. pylori инициируют более высокий уровень пролиферации эпителиоцитов. При этом уровень апоптоза не соответствует ускоренной пролиферативной активности эпителия, возникает дисбаланс между гибелью клеток и их размножением, что увеличивает возможность "выживания" мутаций, имеющих канцерогенный потенциал. Отчасти это объясняется более активной экспрессией IL-8 Cag-А-позитивными штаммами Н. pylori, а следовательно, и более выраженным воспалением.

H. пилори приобретается в начале жизни, большинство людей заражается в возрасте до 10 лет при контакте с близкими, которые являются общим источником инфекции. Было высказано предположение, что раннее заражение может быть связано с широким спектром патологий, связанных с инфекцией H. pylori, и с очень устойчивыми уровнями заболеваемости GC в генетически восприимчивых популяциях, которые мигрировали в развитые страны. При отсутствии антибактериальной терапии H. pylori инфекция обычно сохраняется на всю жизнь.

Способность H. pylori выживать и колонизировать желудок связана с рядом механизмов. Самое главное: H. pylori в отличие от других бактерий вырабатывает большое количество фермента уреазы, гидролизующего мочевину до аммиака, который впоследствии взаимодействует с ионами водорода в желудке с образованием аммония. Можно еще отметить "недоступность" бактерии для антител в слое желудочной слизи, невозможность выделения IgG в просвет желудка при относительном дефиците секреторных IgA, а также "антигенную мимикрию" Н. pylori.
Кроме того, H. pylori экспрессирует несколько белков внешней мембраны, включая антигенсвязывающий адгезин группы крови (BabA), адгезин, связывающий сиаловую кислоту (SabA) и внешний воспалительный белок (OipA), которые, по-видимому, связываются с рецепторами на поверхности эпителиальных клеток желудка, что снижает скорость выведения бактерий в результате перистальтики.

Тот факт, что более одного штамма H. pylori могут колонизировать слизистую оболочку желудка, дает H. pylori возможность приобретать новые генетические последовательности и подвергаться событиям рекомбинации.