Новая теория рака. 2-ая редакция

[albert52]

Продолжим.

Яичник показывает собой парадигму запрограммированной гибели клеток из-за циклической природы развития и функции яичников. Было показано, что апоптоз является основным механизмом гибели клеток в яичниках. Это наблюдалось при потере половых клеток (истощение зародышевых клеток), атрезии фолликулов и регрессии желтого тела (лютеолиз) и поверхностных эпителиальных клетках яичников до овуляции.

Атрезия фолликулов - это разрушение и рассасывание фолликулов яичников, которое происходит до овуляции. Лютеолиз происходит в конце женского репродуктивного цикла при отсутствии беременности. Молекулярные эффекторы, которые являются медиаторами лютеолиза, включают лиганд апоптоза Fas / Fas, простагландин F2α, эндотелины, интегрины и γ-интерферон.

Апоптоз при истощении зародышевых клеток: около семи миллионов ооцитов вырабатываются в яичниках на ранних этапах жизни человеческого плода. Однако вскоре после рождения происходит резкое сокращение количества ооцитов примерно до одной четверти вследствие апоптоза. Дефекты апоптоза или длительная пролиферация половых клеток могут привести к опухолям половых клеток яичника.

Апоптоз и гены, которые его контролируют, оказывают глубокое влияние на злокачественный фенотип. В яичниках Bcl-2 экспрессируется в основном в здоровых фолликулах яичников, в то время как Bax, которая является проапоптотической молекулой, экспрессируется в фолликулах, подвергающихся атрезии. Повышенные гонадотропины имеют тенденцию ингибировать экспрессию Bax, одновременно увеличивая экспрессию Bcl-2 и Bcl-xL, тем самым способствуя выживанию фолликула.

IAP являются эндогенными ингибиторами каспаз, и они могут ингибировать активность каспаз, связывая свои консервативные домены BIR с активными сайтами каспаз, способствуя деградации активных каспаз или удерживание каспаз от их субстратов; XIAP является наиболее мощным ингибитором апоптоза среди всех IAP. Так, выявлена аномальная экспрессия семейства IAP в раковых клетках поджелудочной железы, и эта аномальная экспрессия также является ответственной за их устойчивость к химиотерапии.

В нормальных яичниках повышение уровня ФСГ в яичниках активирует XIAP, что приводит к подавлению апоптоза гранулезных клеток и способствует росту фолликулов, индуцированному ФСГ. При раке некоторые новые методы лечения, направленные на XIAP, включали антисмысловые стратегии и короткие интерферирующие молекулы РНК (миРНК).

Фактор некроза опухоли альфа (TNF-α), также известный как кахектин и TNFSF2, является прототипическим лигандом суперсемейства TNF. Это плейотропная молекула, которая играет центральную роль в воспалении, апоптозе и развитии иммунной системы. При нормальном развитии яичников экспрессия некоторых членов семейства TNF, таких как FasL / Fas, сильно зависит от уровней гонадотропинов. Повышение уровня гонадотропина приводит к снижению экспрессии Fas / FasL, что способствует выживанию фолликулов. Однако снижение уровня гонадотропина приводит к повышенной экспрессии Fas / FasL, что приводит к атрезии фолликулов.
TNF-α запускает апоптоз, активируя каспазы; с другой стороны, TNF-α способен способствовать выживанию клеток гранулезы за счет усиления экспрессии XIAP через систему NFκB.

TRAIL - еще один член семейства TNF, который, как было выше показано, индуцирует апоптоз в опухолевых клетках, но не в нормальных клетках, из-за присутствия рецепторов-ловушек TRAIL, которые конкурентно ингибируют путем связывание лигандов TRAIL с родственными рецепторами.

Интерфероны (IFN): IFN-γ является мощным иммуномодулирующим, противовирусным и антипролиферативным цитокином, обладающим противораковой активностью. Они включают IFN-α, IFN-γ, IFN-β и IFN-δ; IFN-γ непосредственно подавляет рост опухолевых клеток человека. Интерфероны сенсибилизируют клетки к индуцирующим апоптоз генам и белкам в путях апоптоза.
IFN-γ мог бы быть полезным биологическим лечением эпителиального рака яичников человека, если бы устойчивые уровни этого цитокина могли быть достигнуты в брюшине за счет улучшенных стратегий доставки белков или генов.

Интегрины: это рецепторы трансмембранных белков, содержащие α- и β-гетеродимерные цепи и короткий хвост в цитоплазматической области. Они обладают адгезионными свойствами, которые соединяют мембрану с цитоскелетом и способны влиять на выживание и гибель клеток. Они участвуют в пролиферации клеток через пути передачи сигналов, активируя протеинкиназы.

Интегрины экспрессируются на поверхности примордиальных фолликулярных клеток, способствуя их адгезии с внеклеточным матриксом. Интегрины слабо экспрессируются в атретических третичных фолликулах и отсутствуют в атретических первичных и вторичных фолликулах. Клетки гранулезы, у которых отсутствует экспрессия, являются единственными, которые подвергаются апоптозу.

Для лечения рака яичников были исследованы различные целевые терапевтические стратегии, которые часто используются в сочетании с химиотерапевтическими агентами для достижения максимальных результатов. Отметим, что более чем в 70% случаев химиотерапевтического лечения рака яичников наблюдается резистентность к препаратам на основе платины и паклитакселу и последующий рецидив.

Направленные противораковые препараты можно разделить на две широкие категории: ингибиторы киназ и моноклональные антитела. Тирозинкиназы - это молекулы, которые играют решающую роль в передаче сигналов, достигая кульминации своего действия путем регулирования транскрипции генов в ядре. Они функционируют, передавая γ-фосфатные группы от АТФ к гидроксильной группе белковых молекул, ответственных за передачу сигнала. Наиболее важные клеточные процессы, такие как клеточный цикл, дифференцировка, подвижность и апоптоз или выживаемость клеток, находятся под скрупулезной регуляцией тирозинкиназ.

Тирозинкиназы сверхэкспрессируются или мутируют в нескольких типах опухолей у людей, включая опухоли яичников, что делает их хорошими мишенями для лечения рака. Небольшие молекулы были разработаны для нацеливания на тирозинкиназы, в то время как моноклональные антитела нацелены на поверхностные белки или антигены, которые дифференциально экспрессируются, сверхэкспрессируются или мутируют в раковых клетках по сравнению с нормальными тканями.
Моноклональные антитела действуют, вызывая изменения в функции рассматриваемого антигена или рецептора, такие как вызов иммунного ответа или конъюгирование лекарственного средства с антителом, которое нацелено на конкретный антиген.

Так, плохой прогноз при раке яичников связан с повышенной экспрессией фактора роста эндотелия сосудов (VEGF), который выполняет такие функции, как ангиогенез, митогенез, повышение проницаемости сосудов и выживаемость эндотелиальных клеток. Низкомолекулярные ингибиторы тирозинкиназы при раке яичников нацелены на лиганд и рецептор VEGF , тем самым замедляя ангиогенез и улучшая прогноз заболевания.

Также около 70% случаев рака яичников демонстрируют повышенную экспрессию EGFR, сверхэкспрессия которого коррелирует с химиорезистентностью и плохим прогнозом. Ингибиторы тирозинкиназы, такие как эрлонитиб и гефитиниб, действуют против EGFR, правда при прогрессировании заболевания и рецидивах с низкой эффективностью.

Aurora A - серин-треониновая киназа, которая необходима для многих важных клеточных функций, таких как митоз, формирование веретена и разделение центромер. Сверхэкспрессия Aurora A, а также амплификация местоположения его гена часто отмечались в опухолях человека, в том числе при карциномах яичников. Было показано, что Aurora A ингибирует апоптоз, опосредованный паклитакселом и цисплатином, в раковых клетках яичников. Ингибирование киназы Aurora с помощью небольшой молекулы MK0457 в сочетании с химиотерапией (доцетаксел) показало значительное снижение пролиферации клеток и роста опухоли.

BRCA1 и BRCA2 играют важную роль в восстановлении двухцепочечных разрывов ДНК и поддержании стабильности генома. Мутации в этих генах составляют от 5 до 10% всех случаев рака яичников, причем более чем в 50% случаев серозной карциномы яичников высокой степени злокачественности наблюдается потеря функции генов BRCA по генетическим или эпигенетическим причинам.

Поли-АДФ-рибозная полимераза (PARP) представляет собой ядерный фермент, участвующий в репарации одноцепочечных разрывов ДНК. Он активируется при повреждении ДНК, и его ингибирование приводит к одноцепочечным разрывам ДНК, что в свою очередь может привести к двухцепочечным разрывам. Пациенты с BRCA1 и BRCA 2 проявляют высокую чувствительность к ингибиторам PARP, например к олапариб (создан небезызвестной AstraZeneca). Однако он одобрен только для пациенток с мутацией BRCA (это та самая мутация, из-за которой Анджелина Джоли приняла решение удалить себе молочные железы и яичники). Дело в том, что он работает лучше у BRCA-мутантных больных, и когда BRCA он не работает, клетка вынуждена пользоваться обходными путями, такими как PARP.

Препарат niraparib показал преимущество по безрецидивному выживанию не только у пациенток с мутацией BRCA, но и без неё. У пациенток с мутацией препарат увеличил медиану времени выживаемости без прогрессирования с 5,5 до 21 месяца по сравнению с плацебо, а у пациенток без мутации — с 3,9 до 9,3 месяцев.

От 50% до 80% случаев рака яичников демонстрируют активацию рецептора PDGF (фактора роста тромбоцитов) в результате мутаций, генетической амплификации или хромосомных перестроек. Значительная индукция апоптоза и уменьшение веса опухоли, когда мезилат иматиниба (STI571), нацеливаный на рецептор PDGF, использовался в комбинации с паклитакселом. Однако сам по себе STI571 не вызвал каких-либо значительных эффектов.

[albert52]

Продолжим.

Карциномы яичников неоднородны и в основном классифицируются по типу клеток на серозные, муцинозные, эндометриоидные, светлоклеточные и Бреннеровские (переходные) опухоли, соответствующие различным типам эпителия в органах женского репродуктивного тракта.

В современной модели опухоли яичников делятся на две группы, обозначенные как тип I и тип II. Серозная карцинома низкой степени злокачественности (MPSC) представляет собой прототипную опухоль типа I и развивается поэтапно от атипичной пролиферативной опухоли через неинвазивную стадию MPSC (обе эти опухоли квалифицируются как пограничные), прежде чем стать инвазивной.
Поскольку серозные пограничные опухоли (SBT) редко связаны с инвазивной серозной карциномой, они представляют собой отдельную сущность, не связанную с инвазивной карциномой. Тем не менее, SBT иногда прогрессируют до карциномы, и поэтому должна существовать некоторая взаимосвязь. Напротив, муцинозные пограничные опухоли (МВТ) часто связаны с инвазивной муцинозной карциномой.

Серозная карцинома высокой степени злокачественности представляет собой прототипную опухоль типа II и развивается из поверхностного эпителия яичников или кист включения без морфологически распознаваемых промежуточных стадий. KRAS и BRAF мутации в этих новообразованиях, в отличие от ТР53, обнаруживаются редко. Они очень агрессивны и быстро распространяются, учитывая их продвинутую стадию на момент обращения.

В опухолях I типа гистологические переходы от аденофибром и атипичных пролиферативных серозных опухолей (APST) к неинвазивным MPSC наблюдаются почти в 75% случаев. Кроме того, в значительной части случаев обнаруживаются области инфильтративного роста (инвазии стромы), непосредственно прилегающие к неинвазивному компоненту. Гистологически характеризуется небольшими плотными гнездами и микропапиллами, беспорядочно инфильтрирующими строму. Эти инвазивные MPSC являются синонимом серозной карциномы низкой степени злокачественности.

APST и неинвазивный MPSC можно рассматривать как аналог дисплазии и карциномы in situ шейки матки. То есть APST - это доброкачественная пролиферативная опухоль, которая может прогрессировать до неинвазивного MPSC, который является непосредственным предшественником инвазивной микропапиллярной серозной карциномы низкой степени злокачественности.

Серозная карцинома низкой степени злокачественности обычно протекает безболезненно и может длиться более 20 лет. Приблизительно от 50 до 60% пациентов в конечном итоге умирают из-за широко распространенного внутрибрюшного карциноматоза, но опухоль сохраняет свой гистологический тип и низкий индекс пролиферации на протяжении всего процесса. Такие опухоли с небольшими очагами, демонстрирующими микропапиллярную архитектуру, обозначают как «микрокарциному.

Цитологически инвазивный MPSC состоит из относительно однородной популяции клеток с небольшими округлыми ядрами, часто содержащими небольшое, но заметное ядрышко; многоядерность практически отсутствует. Такие карциномы составляют примерно 10% всех серозных карцином. По шкале от 1 до 3 эта степень ядерной атипии квалифицируется как степень 1.

Мутации KRAS и BRAF по-видимому, возникают на очень ранней стадии развития MPSC низкой степени злокачественности, о чем свидетельствует демонстрация того, что те же мутации KRAS и BRAF, обнаруженные в SBT, обнаруживаются в эпителии цистаденомы, соседнем с SBT. Мутации в TP53 очень редки.

Онкогенные мутации в BRAF, KRAS и ERBB2 приводят к конститутивной активации пути пере -дачи сигнала митоген-активированной протеинкиназы (MAPK), причем KRAS мутации в кодонах 12 и 13 встречаются в одной трети инвазивных низкосортных MPSC и еще в одной трети SBT. Точно так же мутации BRAF в кодоне 600 встречаются в 30% серозных карцином низкой степени злокачественности и в 28% случаев SBT. Мутации в KRAS, BRAF и ERBB2 исключают друг друга (как в колоректальном раке), а прогрессирование APST до MPSC имитирует последовательность аденома-карцинома.

Напротив, опухоли типа II с самого начала агрессивны и высокой степени злокачественности, и, поскольку предшествующие поражения не были идентифицированы, считается, что они возникают de novo. В эту группу входят серозная карцинома высокой степени злокачественности, смешанные злокачественные мезодермальные опухоли (MMMT) и недифференцированные карциномы.

Поскольку многие из этих опухолей имеют микропапиллярную архитектуру, можно предположить, что они возникли из подгруппы серозных карцином низкой степени злокачественности, в которых отсутствовали мутации KRAS, BRAF и ERBB2 . Последующее приобретение TP53 мутация могла привести к генетической нестабильности, которая, в свою очередь, способствовала повышению уровня ядерной атипии (степень 2), вплоть до сильно плеоморфных, часто многоядерных клеток (степень 3).

Значительное количество «карцином яичников» типа II развивается за пределами яичника, в частности, брюшины и маточной трубы, и вторично поражает яичник. Эндометриоидная карцинома и светлоклеточная карцинома связаны с эндометриозом яичников или таза в 15–50% случаев, ведущие исследователи предполагают, что эндометриоз является предшественником этих опухолей. В редких случаях серозная карцинома высокой степени ассоциируется с эндометриозом яичников.

Около 50% карцином яичников развиваются из уже существующих кистозных поражений, соответствуя I типу, остальные 50% развиваются в яичниках без видимых отклонений на УЗИ. Они состоят из больших масс клеток, которые часто имеют сосочковую архитектуру. Некроз - обычное явление. Опухолевые клетки имеют большие плеоморфные ядра, многие из которых многоядерные. Наблюдается высокий уровень митотической активности и часты аномальные митотические числа.

Серозные карциномы высокой степени злокачественности и аденокарциномы MMMT имеют сходные молекулярно-генетические профили. В будущем может оказаться более целесообразным включить все эти плохо дифференцированные / недифференцированные карциномы в единую категорию «анапластической карциномы».

Муцинозные опухоли (MBT) имеют некоторое сходство с серозными опухолями; 80% МВТ на поздних стадиях связаны с псевдомиксомой брюшины (PMP). Метастатические муцинозные карциномы из верхних отделов желудочно-кишечного тракта, включая желчевыводящие пути, поджелудочную железу и шейку матки, могут метастазировать в яичник и имитировать первичную муцинозную опухоль яичников. Первичная MBT, в отличие от SBT, никогда не распространяются за пределы яичника.
Наиболее частым молекулярно-генетическим изменением МВТ и муцинозных карцином является точечная мутация KRAS. Возрастающая частота мутаций KRAS в кодонах 12 и 13 была описана в цистаденомах, MBT и муцинозных карциномах соответственно.

Светлоклеточная карцинома яичников ((OCCC) составляет от 10% до 15% всех случаев рака яичников. OCCC считается одним из наиболее агрессивных видов рака, поскольку он, как правило, невосприимчив к традиционным химиотерапевтическим препаратам, таким как таксол или цисплатин.
OCCC связан с повышенной экспрессией провоспалительных цитокинов, поэтому ингибирование интерлейкина-6 (IL-6) снижает пролиферацию клеток OCCC. Фактор транскрипции ядерного фактора RelA κB (NF-κB) является основным фактором, управляющим индукцией цитокинов. А цитокины участвуют во взаимодействии рака и стромы, которое может управлять процессами, вовлеченными в прогрессирование рака, такими как ангиогенез (например, IL-8) и метастазы (например, CXCL1). Отсюда ингибирование NF-κB может принести пользу лечению OCCC, блокируя прогрессирование рака.

Компоненты комплекса SWI / SNF, включая ARID1A, часто мутируют при различных типах рака. Так, ARID1A часто мутирует при OCCC и часто сосуществует с активирующими мутациями PIK3CA, который действует через путь AKT-IKK2, высвобождая RelA (путь NF-κB) из ингибитора каппа B (IκB). Мутация PIK3CA освобождает RelA от IκB, так что RelA может проникать в ядро ​​для активации генов цитокинов. Также рекрутирование репрессорного комплекса Sin3A/гистон -деацетилазы (HDAC) на гены цитокинов нарушается из-за потери ARID1A, что приводит к их дерепрессии.

Ингибитор NF-κB частично снижает пролиферацию OCCC и улучшает эффективность карбоплатина (производное цисплатина). При этом ингибирование NF-κB может избирательно подавлять рост мутантных клеток ARID1A / PIK3CA, не затрагивая при этом нормальные клетки или OCCC без этих мутаций.

[albert52]

Вставка

Большинство внутриклеточных белков разлагается посредством UPS, который состоит из двух этапов: убиквитинирования целевого белка и деградации протеасомой. Убиквитин-лигазы специфически распознают целевые белки и катализируют убиквитинирование, тем самым контролируя специфичность протеолиза, опосредованного UPS. Убиквитинирование само по себе представляет собой посттрансляционную модификацию белков. Сравнительные модификации представляют собой связывание убиквитин-подобных белков, таких как SUMO , Urm1 или Nedd8, соответствующих сумоилированию, Urmylierung или неддилированию.

Убиквитин - это небольшой белок; процесс маркировки белков-мишеней убиквитином называется убиквитинилированием. Несколько убиквитинов, прикрепленных в цепь, маркируют белок, таким образом полиубиквитинируемый при контроле качества белка, предназначая на деградацию в протеасоме. Само по себе убиквитинирование является многофазным процессом, три основных этапа которого катализируются различными ферментами: убиквитин-активирующий (E1), убиквитин-конъюгированный (E2) и, наконец, убиквитинлигазы (E3), которые по-разному связывают убиквитин с определенными белками-субстратами.

Ub-конъюгирующие ферменты (E2) UBE2C и UBE2S взаимодействуют с (APC / C (комплексом / циклосомой, стимулирующим анафазу Ub-лигазы E3) для регулирования клеточного цикла при раке. Повышение уровня UBE2C наблюдается при раке легких, мочевого пузыря и яичников. Фермент E2 UBE2B увеличивает полиубиквитинирование β-катенина, белка, который часто активируется в раковых клетках. Кроме того, UBE2B кооперируется с MDM2, лигазой E3 Ub, в комплексе, способствующем убиквитинированию и деградации супрессора опухоли p53.

Разнообразие целевых белков, модифицированных убиквитином, отражается в количестве различных ферментов E3. Если принять во внимание все ферменты, структурно принадлежащие к трем подсемействам ферментов E3 (HECT, RING и U-Box), для высших организмов можно принять число от нескольких сотен до одной тысячи. Здесь Е3 лигазы либо ведут себя как истинные ферменты (HECT E3s), либо занимаюися «сватовством» (RING E3s).
Так, RING finger E3 ubiquitin ligase RNF146 (также известная как Iduna) отвечает за PARylation-зависимое убиквитинирование AXIN, тем самым положительно регулируя передачу сигналов Wnt. Здесь PAR (поли (АДФ-рибоза) функционирует как «молекулярный переключатель» для изменения аллостерической конформации RNF146 и активации его лигазной активности для убиквитинирования и деградации целевых белков.

С другой стороны, существует ряд различных десубиквитинирующих ферментов (DUB), под действием которых, помимо прочего, присоединенные молекулы убиквитина могут быть снова удалены. DUB представляют собой протеазы, состоящие из пяти подсемейств, включая убиквитинкар -боксиконцевые гидролазы (UCH), убиквитинспецифические протеазы (USP), опухолевые протеазы яичников (OTU), металлопротеазы JAMM / MPN и протеазы болезни Мачадо-Якоба (MJD). Все DUB представляют собой цистеиновые протеазы, кроме металлопротеаз JAMM / MPN 6 .

Убиквитин имеет глобулярную форму, выступают только последние четыре С- концевые аминокислоты. Важными функциональными аминокислотами являются C- концевой глицин (G) в 76-м положении (G76) и лизины (K) в 48-м (K48) и 63-м положении (K63) аминокислот -ной последовательности. Через C- концевую карбоксильную группу на G76 убиквитин ковалентно связывается со специфическими лизинами, цистеинами, серинами, треонинами или N- концом маркируемого белка . Дополнительные молекулы убиквитина могут быть присоединены к уже связанному убиквитину через лизины, так что образуется цепь убиквитина. Поскольку убиквитин содержит всего семь лизинов, возможны по крайней мере семь различных типов соединения убиквитина.

Если по крайней мере пять молекул убиквитина связаны в цепь с целевым белком, это называется полиубиквитинизацией. Если эти молекулы связаны друг с другом по лизину 48 (K48), целевой белок в основном расщепляется протеасомой . Соединение по лизину 63 (K63) может привести к лизосомной деградации белка или активировать киназы.Здесь K63 и линейные цепи убиквитина играют роль каркаса для сигнальных сборок и играют важную роль во многих биологических процессах, включая воспаление.

С другой стороны, моно- и мультиубиквитинации меньше влияют на стабильность отдельных белков, чем на их внутриклеточное распределение, и могут обеспечивать взаимодействие с другими белками. Олигоубиквитинирование, например, влияет на активность фактора транскрипции, не инициируя его деградацию. Моноубиквитинирование играет преобладающую роль в транспортировке белков, в то время как полиубиквитинирование способствует транспортировке белков (через K63) и деградации (через K48).

Система убиквитиновых протеасом играет важную роль в «обеспечении качества» внутриклеточно продуцируемых белков. Белки должны быть правильно сложены во время и после их производства, чтобы они функционировали. Особые белки - шапероны могут способствовать правильному сворачиванию белка. В случае «непоправимого» неправильного свертывания образуется комплекс белок-шаперон-убиквитин-E3-лигаза, который полиубиквитинирует неправильно свернутый белок и, таким образом, делает возможной деградацию протеасомой. Таким образом гарантируется, что структурно вырожденные белки ни цитозольные, ни мембранно- связанные, не влияют на клеточные процессы.

Убиквитин участвует во внутриклеточной передаче сигнала внешних стимулов, например, в сигнальном пути NF-kB ( англ. Nuclear factor kappa B). Он может быть активирован сигнальной молекулой фактора некроза опухоли (TNF). Если TNF связывается с рецептором TNF клеточной мембраны, E3-лигаза TRAF2 рекрутируется во внутриклеточную часть рецептора путем его конформационного изменения . Она полиубиквитинирует себя и белок RIP через связи K63.
Убиквитинированные белки RIP и TRAF2 продуцируют разные киназы, фосфорилирующие ферменты. Киназа βIκ в конечном итоге фосфорилирует белок IκB, что освобождает ранее связанный и неактивный NF-κB. NF-κB мигрирует в ядро клетки и активирует там транскрипцию определенных генов. IkB, с другой стороны, полиубиквитинируется через K48 и разлагается через протеасомы.

Ингибиторы протеасом были первоначально разработаны для лечения кахексии, которая возникает у пациентов с запущенными формами рака и характеризуется катаболическим состоянием, которое приводит к прогрессирующему истощению. В настоящее время существует два ингибитора протеасом, одобренных FDA, бортезомиб (Velcade), пептид боронат, и карфилзомиб (Kyprolis), пептид-эпоксикетон.

Лечение бортезомибом приводит к стабилизации I-κB, важного супрессора передачи сигналов NF-κB. Кроме того, бортезомиб также вызывает накопление двух важных негативных регуляторов клеточного цикла, p27 KIP1 и p53, оба из которых являются важными супрессорами опухолей. Другим потенциальным преимуществом лечения бортезомибом может быть накопление проапоптотического белка BAX, тем самым смещая баланс в сторону апоптоза. И последнее, но не менее важное: бортезомиб также вызывает стресс эндоплазматического ретикулума и окислительный стресс в раковых клетках, что может ускорить апоптоз.

Карфилзомиб блокирует доступ субстратных белков к каталитическим остаткам. Карфилзомиб необратимо подавляет протеасомную активность до уровня менее 20%, поэтому единственный способ восстановить протеасомную активность - это заново синтезированные и собранные протеасомы. Следовательно, карфилзомиб более эффективен, чем бортезо -миб, вызывая ответы, например, при устойчивой к бортезомибу множественной миеломе.

При раке груди широко используются антагонисты ER, прежде всего тамоксифен, вместе с ингмбмторами ароматазы. Но в конечном итоге сопротивление эндокринной терапии почти неизбежно. Секвенирование рецепторов показало , что точечные мутации в ESR1 являются драйверами для устойчивости к существующим терапии.
Кроме того, антагонисты ER могут обладать агонистическими свойствами в определенных тканях, таких как матка, что затрудняет их использование. Поэтому неудивительно, что существует значительный интерес к разработке селективных подавляющих регуляторов ER (SERDs) для нацеливания на ER для деградации. В настоящее время фулвестрант, антиэстроген с чистой антагонистической активностью, является единственной молекулой SERD, одобренной для лечения рака груди. Однако плохие фармацевтические свойства этого инъекционного препарата и отсутствие его превосходства над ингибиторами ароматазы второй линии при поздней стадии рака груди отрицательно повлияли на его клиническое применение.

Элацестрант - это новый нестероидный пероральный биодоступный селективный деструктор эстрогеновых рецепторов (SERD), который продемонстрировал активность у пациентов с эстроген-положительным / HER2-отрицательным раком груди, ранее получавшим эндокринную терапию, включая фулвестрант и / или CDK 4/6 ингибитор терапии, а также у больных с ESR1 мутаций ( ESR1-mut), что, как известно, придает эндокринную резистентность.

Базедоксифен (BZA) - мощный пероральный антиэстроген, который клинически одобрен для использования в заместительной гормональной терапии (DUAVEE). Он показал сильные антагонистические профили и профили SERD в груди, сохраняя при этом полезные агонистические свойства в кости и не стимулировал ткань эндометрия в доклинических исследованиях.

[albert52]

Продолжим.

Помимо убиквитина, у млекопитающих существует более дюжины убиквитин-подобных молекул (Ubls), которые все активируются эквивалентным ферментативным каскадом для конъюгации со своими родственными субстратами. Один из этих путей конъюгации с Ubl включает NEDD8, молекулу Ubl, которая имеет примерно 60% сходства последовательностей с убиквитином. Как и убиквитинирование, неддилированные субстраты, в частности кулины - регуляторный каркас мультисубъединичных E3-лигаз - играют критическую роль в пролиферации клеток.

Подобно убиквитинированию, конъюгация зрелого NEDD8 с белками-мишенями осуществляется мультиферментным каскадом E1-E2-E3. Зрелый NEDD8 конъюгируется с белками-мишенями АТФ-зависимым образом посредством последовательных реакций, катализируемых последовательно E1 (NAE), E2 (Ubc12) и E3. С помощью этих ферментов C-концевой глицин NEDD8 образует изопептидную связь с лизином целевого белка. Денеддилазы, такие как CSN и NEDP1, деконъюгируют NEDD8 из недилированных белков перед протеосо -мой, захватывающей высвобождающийся субстрат.

NAE - единственный специализированный NEDD8 E1, но помимо NAE, фермент, активирующий убиквитин E1, UBE1 также может функционировать как атипичный NEDD8 E1, опосредуя присоединение NEDD8 к цепи убиквитина. Другие убиквитин-лигазы, такие как MDM2, c-Cbl, паркин и IAP, также могут функционировать как лигазы E3 NEDD8, способствуя неддилированию различных клеточных белков.

Основными известными субстратами модификации NEDD8 являются Cullin - субъединицы убиквитинлигаз E3 на основе Cullin, которые активны только при неддилировании. Их NEDDylation является критическим для рекрутирования E2 в лигазный комплекс, тем самым облегчая конъюгацию убиквитина, то есть NEDD8 является модулятором процесса убиквитинирования. Путь NEDD8, по-видимому, влияет на функцию UPS, по крайней мере, посредством регулирования активности убиквитинлигазы, антагонизма убиквитинированию или контроля удлинения убиквитиновой цепи.

Неддилирование регулирует активность CRL, самого большого известного класса убиквитинлигаз. CRL состоит из каркасного белка cullin, белка RING Rbx1, который рекрутирует убиквитин E2, адаптивного белка Skp1, который взаимодействует с белком F-бокса, и самого F-бокса, распознающего субстрат. Сочетая индивидуальный кулин (всего их 7 видов) с различными белками F-бокса, CRL контролируют деградацию огромного количества клеточных белков и, что неудивительно, участвуют во многих аспектах биологических процессов.

CRLs составляют ~ 20% всей протеасомной деградации в клетке, а многие CRL-белки связаны с опухолевым генезом. Так, при апоптозе комплекс, образующийся после активации рецепторов смерти TRAIL-R1 / R2 (DR4 / DR5), называется сигнальным комплексом, индуцирующим смерть (DISC), состоящим из рецепторов, адапторной молекулы FADD, прокаспазы-8 и FLIP. FADD рекрутирует прокаспазу-8 в этот комплекс, где она образует гетеродимер с длинной формой FLIP (L)), регулирующей ее процессинг и активность .

Cullin-3 взаимодействуя с TRAIL-R2 DISC, способствует K63-связанному убиквитинированию p10-субъединицы каспазы-8, что усиливает ее ферментативную активность и индукцию апоптоза. Связь p43-FLIP (L) с TRAIL-R2 DISC усиливает его взаимодействие с SCF Skp2 (см. ниже), что приводит к нацеливанию p43-FLIP (L) на протеасомы и снижение уровней гетеродимера FLIP (L): каспаза-8. Так возникает конкуренции между SCF Skp2 и каноничес -кимии белками DISC за связывание p43-FLIP (L). Таким образом Cullin-1 регулирует DISC главным образом посредством модуляции FLIP (L).

Недилирование кулинов запускает сборку функциональных CRL, приближает заряженный убиквитином E2 и субстрат и способствует переносу убиквитина к субстратам. После завершения убиквитинирования CSN делает возможным денеддилирование кулинов, что приводит к разборке CRL и высвобождению убиквитина E2 для следующего раунда убиквитинирования.

Такие Е3 лигазы, как Mdm2, Рarkin и Smurf1, также могут быть модифицированы с помощью NEDD8, и такая модификация влияет на их убиквитинлигазную активность. Например, Smurf1 представляет собой убиквитинлигазу HECT, неддилирование которого усиливает его ассоциацию с убиквитин E2, что играет решающую роль во многих процессах, включая развитие клеточного цикла, пролиферацию клеток, дифференцировку, поддержание стабильности генома и метастазирование. Так, при колоректальном раке человека повышенная экспрессия Smurf1, NEDD8, NAE1 и Ubc12 коррелирует с прогрессированием рака.

Показано также, что неддилирование ряда клеточных белков, таких как PINK1, HuR и RCAN1, противодействует убиквитинированию и увеличивает их стабильность. Например, HuR представляет собой РНК-связывающий белок, который регулирует пролиферацию и выживаемость клеток. HuR модифицируется NEDD8 по его лизинам 283, 313 и 326, что опосредуется NEDD8 E3 лигазой Mdm2. Неддилирование HuR подавляет его убиквитинирование, увеличивает его стабильность и способствует его ядерной локализации.

Также возможно, что при (протеотоксическом) стрессе, NEDD8 функционирует как заменитель убиквитина и блокирует убиквитиновую цепь, таким образом предотвращая чрезмерное удлинение убиквитиновой цепи и истощение пула убиквитина, что в противном случае было бы катастрофично для клеток.

Активированный NEDD8 необходим в двух путях репарации ДНК: NER и NHEJ, при этом накопление NEDD8 в сайтах повреждения ДНК является очень динамичным процессом. Неддилирование необходимо в течение короткого периода суб-пути глобальной репарации генома (GGR) - эксцизионной репарации ДНК (NER). В GGR NER после того, как повреждение ДНК вызвано УФ-облучением, Cul4A в комплексе белка 2 связывания повреждений ДНК ( DDB2 ) активируется NEDD8, и это позволяет GGR-NER приступить к устранению поврежде -ния.

Неддилирование также играет роль в восстановлении двухцепочечных разрывов. Негомологичное соединение концов (NHEJ) - это путь репарации ДНК, часто используемый для репарации двухцепочечных разрывов ДНК. Первый шаг на этом пути зависит от гетероди -мера Ku70 / Ku80, который образует высокостабильную кольцевую структуру, охватыва -ющую концы ДНК. Но гетеродимер Ku должен быть удален, когда NHEJ завершается, иначе он блокирует транскрипцию или репликацию. Он убиквитилируется, чтобы способствовать высвобождению Ku и других факторов NHEJ из сайта репарации после завершения процесса.

Если активация NEDD8 ингибируется, клетки с индуцированным дефицитом NER или NHEJ могут погибнуть из-за недостаточной репарации ДНК, приводящей к накоплению повреж -дений ДНК. Эффект ингибирования NEDD8 может быть больше для раковых клеток, чем для нормальных клеток, так как они более активны в альтернативных путях репарации ДНК (см.выше). Ингибитор NAE, MLN4924 (певонедистат) индуцирует гибель клеток из-за неконтролируемого синтеза ДНК во время S-фазы клеточного цикла, приводя к повреждению ДНК и индукции апоптоза. MLN4924 взаимодействует с сайтом связывания нуклеотидов в NAE и образует ковалентный аддукт, который имитирует NEDD8-AMP, но не может участвовать в последующих реакциях, что приводит к блокированию функции NAE.

F-box белок SKP2 образует комплекс с CUL1, SKP1 и белком RING-пальца RBX1, вместе называемый SCF SKP2. SKP2 был впервые идентифицирован как критический регулятор клеточного цикла, потому что он убиквитинирует несколько важных регуляторов клеточного цикла, включая p27 KIP1 и p21 CIP1 , оба являются критическими ингибиторами CDK. SKP2 также играет критическую роль в EGFR-обеспечиваемом убиквитинировании AKT и рекрутировании мембран. Онкогенный потенциал SKP2 был предложен его избыточной экспрессией в различном злокачественных опухолях человека. Важно отметить, что эта сверхэкспрессия SKP2 показала обратную связь с p27 KIP1. Более того, уровни белка SKP2 могут служить прогностическим биомаркером, с более высокими уровнями, предсказывающими плохую выживаемость пациентов.

Cинтетический сompaund 25 нарушает взаимодействие между SKP1-SKP2 и, таким образом, отменяет активность лигазы SCF SKP2 . Он синергетически взаимодействуя с химиотерапевтическими агентами снижает выживаемость опухоли.

Мультидоменный связывающий белок 6 ретинобластомы (RBBP6) принадлежит к особому семейству эукариот и отсутствует у прокариот. Молекулярные функции RBBP6 включают метаболизм нуклеиновых кислот (репликацию, транскрипцию и сплайсинг пре-мРНК), активность убиквитинлигазы E3 и взаимодействие с p53 и белком ретинобластомы (RB1).

Белок контрольной точки сборки митотического веретена (MAD2L2) взаимодействует с RBBP6; он контролирует контрольную точку митоза. Он действует в комплексе с другими белками, чтобы напрямую ингибировать Cdc20, не позволяя ему активировать комплекс, способствующий анафазе (APC), убиквитинлигазу, которая важна для инициации сегрегации хромосом. Это означает, что RBBP6 действует на решающем этапе, когда сегрегация хромосом происходит в митозе и в мейозе. В противном случае может возникнуть анеуплоидия.

RBBP6 также обнаруживается в областях прикрепления ядерного матрикса (MAR), что указывает на участие в организации хроматина, где он рекрутирует p53 и Rb, а также член серин-аргининового подсемейства протеинкиназ, известных как SRPK1a, и факторы прикрепления матрикса, SAF-B и нуклеолин. Эти особенности дополнительно усиливают роль RBBP6 в организации хроматина.

RBBP6 экспрессируется на ранних стадиях развития человека и идентифицируется как «тот, кто рано встает»: он легко обнаруживается в ооците и сильно активируется на стадиях 2-8 клеток. RBBP6 также является одним из белков с более чем трехкратной экспрессией в плюрипотентной РНК эмбриональных стволовых клеток человека.

[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).