Очерк натуральной онкологии

[albert52]

Продолжим.

Сборка стрессовых гранул (SGs) и процессинговых Р-телец является хорошо известной клеточной стратегией для уменьшения повреждений, связанных со стрессом, и обеспечения выживания клеток. Остановка процесса трансляции из-за стресса создает обширный репозиторий компонентов SG, таких как факторы инициации трансляции, РНК- и не-РНК-связывающие белки и мРНК (см. выше). С снятием стресса и прекраще -нием ингибирования трансляции SG разбираются, и мРНК направляется к транслирующимся полисомам, а P-тела рекрутируют мРНК для возможной деградации.

Основной белковый компонент SG, состоящий из РНК-связывающих белков, также может иметь два специфических домена: прионоподобные богатые глицином домены низкой сложности (PLD) и внутренне неупорядоченные домены (IDD), которые могут образовывать белковые агрегаты. Перегруженные РНК белки (особенно белки с доменами IDD и PLD), диспергированные в цитоплазме или нуклеоплазме (растворимая фаза), сливаются в концентрированное состояние с образованием SG; при этом происходит разделение фаз жидкость-жидкость (конденсированная фаза).

В то время как многие острые стрессы способствуют конденсации SG через фосфорилирование eIF2α, было показано, что хронические стрессы преодолевают фосфорилирование eIF2α, что в конечном итоге снижает образование SG. При этом мРНК может идти тремя путями: оставаться в структуре SG и запасаться, возобновлять трансляцию или двигаться в сторону деградации.
С другой стороны, хронический стресс в некоторых случаях может способствовать увеличению фосфорилирования eIF2α, например, во время эпителиально-мезенхимального перехода и при нейродегенеративных заболеваниях; oжидается, что эти условия способствуют сборке SG. Фосфорилирование eIF2α, аналогично его роли в контексте острых стрессов, важно для индукции образования SG в условиях хронической нехватки питательных веществ; вероятно, это происходит посредством активации GCN2 (general control nonderepressible 2) вследствие накопления незагруженных транспортных РНК (тРНК), которые связываются с GCN2, что приводит к конформационным изменениям и активации киназы.

Отметим, что гомеостатическая интегрированная реакция на стресс (ISR) представляет собой эволюционно консервативный гомеостатический процесс, который позволяет клеткам млекопитающих ощущать, адаптироваться и соответствующим образом реагировать на широкий спектр внеклеточных и внутриклеточных сигналов стресса. Четыре различных эукариотических киназы фактора инициации 2 (eIF2), включая GCN2, РНК-зависимую протеинкиназу (PERK), протеинкиназу R (PKR) и гем-регулируемую киназу eIF2α (HRI), опосредуют ISR. GCN2 ощущает недостаток аминокислот, PERK активируется стрессом эндоплазматического ретикулума, PKR ощущает вирусную двухцепочечную РНК (dsRNA), а HRI ощущает депривацию гема. Кстати, большинство химиотерапевтических препаратов обычно стимулируют накопление SG, активируя эти фосфорилирующие киназы.

Белок-белковые и РНК-РНК-взаимодействия, которые удерживают вместе хронические SG, вероятно, аналогичны тем, которые были описаны для острого SG. Как и в случае острых стрессов, истощение G3BP1 и G3BP2 полностью нарушает конденсацию SG; при этом при хроническом алиментарном голодании истощение SG приводит к улучшению выживаемости. Дело в том, что внутри стрессовых гранул происходит частичная секвестрация рецепторов активированной С-киназы-1 (RACK1), что снижает активацию каспазы-3, то есть если образование SG блокируется во время стресса, выживаемость клеток значительно снижается. Однако SG, индуцированные патологическим хроническим стрессом (нейродегенерация, голодание по питательным веществам), лишены нескольких классических компонентов SG, которые вносят вклад в выживательные функции канонических SG (RACK1, малые рибосомальные белки) и, наоборот, имеют функцию про-апоптоза.

Образование SG, по-видимому, регулирует несколько канонических сигнальных путей (NF-κB, mTORC1, PKR, RIGI) в ответ на стресс. Так, SGs перехватывают и изолируют компоненты передачи сигналов, такие как RACK1 (передача сигналов p38/JNK), TRAF2 (передача сигналов NF-kB), Raptor (передача сигналов mTOR) и RhoA/ROCK1 (передача сигналов Wnt). Аутофагия частично отвечает за клиренс SG, предполагая, что благоприятные эффекты препаратов, индуцирующих аутофагию, могут быть частично связаны с усилением клиренса SG во время лечения.

SG и онкогенез

Рак можно обсуждать с трех разных точек зрения: формирование рака и онкогенез, выживание рака и метастазирование, инвазия и прогрессирование раковых клеток. Опухолевые клетки часто подвергаются хроническому стрессу, и помимо влияния на клеточную пролиферацию, проонкогенные гиперактивные сигнальные пути усиливают образование SG, что продлевает жизнь раковых клеток. Истощение SG приводит к улучшению выживаемости больных.

При раке от двадцати до тридцати процентов всех раковых заболеваний человека имеют изменения RAS (KRAS-HRAS-NRAS). KRAS часто встречается при аденокарциноме поджелудочной железы и колоректальном раке, NRAS — при меланоме, раке щитовидной железы и лейкемии. Мутантный белок RAS вооружает клетку против стрессов, связанных с опухолью; так, мутанты KRAS индуцируют образование SG путем повышающей регуляции 15d-PGJ2 (15-дезокси-дельта-простагландина J (2)) посредством нижестоящих эффекторных молекул, RALGDS и RAF, а также увеличения экспрессии циклооксигеназы-2 (COX-2).
15d-PGJ2 нацелен на цистин 264 в eIF4A, нарушая его взаимодействие с eIF4G, необходимое для процесса трансляции. Кстати, сорафениб, противораковый препарат, который попутно увеличивает продукцию SG по пути GCN2/eIF2a, сильно зависит от экспрессии COX-2, секвестированного в SG, и ингибирование COX-2 целекоксибом приводит к усилению ответа на лечение сорафенибом.

В пути pi3k/Akt mTORC1 ингибирует действие 4E-BP на eIF4E путем фосфорилирования и инактивации eIF4E-BP во время киназного каскада PI3K-mTOR, образуя комплекс eIF4F, который отвечает за идентификацию кэп-структуры на 5'-конце мРНК, инициируя, таким образом, трансляцию. Ингибируя mTORC1 при стрессе, eIF4E-BP остается активным и ингибирует образование комплекса eIF4F, останавливая процесс трансляции на начальной стадии. Этот процесс предрасполагает к формированию SG, оставляя PIC (преинициаторный комплекс) на мРНК, что действует как гнездо для SG.

Таким образом mTOR является одним из наиболее важных путей образования SG; ингибирование mTORC1 торкинибом может привести к нарушению образования SG или истощению eIF4G1 или eIF4E, что может нейтрализовать связанный с SG антиапоптотический путь p21. Также Grb7 (адаптерный белок 7, связанный с рецептором фактора роста) фосфорилирует условиях стресса тирозинкиназу Syk по остатку тирозина, вызывая образование SG, и сам рекрутируется в структуру SG. Когда стресс снимается, это рекрутирование способствует образованию аутофагосом и клиренсу SG в клетке, повышая способность клеток противостоять стрессовому стимулу.

В целом влияние SG на пролиферацию идет по двум путям — влияние на клеточный цикл и факторы, регулирующие пролиферацию, и влияние на транскрипты этих факторов. SG играют важную роль в поддержании клеток в развитии клеточного цикла и предотвращении вступления клеток в фазы клеточной гибели.
SP1 представляет собой транскрипционный фактор, играющий важную роль в регуляции SG-нуклеирующих белков, таких как HuR, TIA1/TIAR и G3BP1; истощение клеток по SP1 приводит к гибели клеток. HuR и CIRP совместно локализованы в SG, и CIRP играет ключевую роль в положительной регуляции HUR, а HuR повышает уровень циклина-Е1 в раковых клетках. Сверхэкспрессия циклина E1 увеличивает долю клеток в S-фазе, что приводит к усилению фосфорилирования Rb и клеточной пролиферации во многих моделях линий раковых клеток.

Отметим что регуляция сборки или разборки SG может быть ключевым методом контроля судьбы клеток или лечения заболеваний. Следовательно, это многообещающая область для разработки потенциальных терапевтических стратегий путем нацеливания на белки SG. Как пример рекрутирование мРНК в цитоплазме для слияния со зрелыми SG требует транспортировки по микротрубочкам моторными белками; таким образом, целостность микротрубочек важна для сборки SG. Микротрубочки представляют собой внутриклеточные структуры, собранные из гетеродимеров α- и β-тубулина и отвечающие за различного рода движения в клетках.
Деполимеризующие тубулин агенты могут вызвать исчезновение SG. Как обратимый ингибитор микротрубочек, нокодазол связывается с β-тубулином и нарушает кинетику сборки и разборки микротрубочек, тем самым предотвращая митоз и индуцируя апоптоз в опухолевых клетках. Нокодазол ингибирует образование SG, но не предотвращает фосфорилирование eIF2α, указывая на то, что он действует после фосфорилирования eIF2α.
Винбластин также вызывает деполимеризацию микротрубочек и, подобно нокодазолу, нарушает образование SG и разборку образовавшихся SG. Однако более высокая концентрация или длительное лечение винбластином сильно способствует репрессии трансляции и индуцирует микроскопические SG.

[albert52]

Вернемся к сигнальным путям.

На большинство поступающих в клетку сигналов она реагирует не напрямую: между поступающим раздражителем и специфической реакцией клетки лежит целый внутриклеточный каскад сигнальных молекул, представляющих собой путь биохимических превращений. Задача таких биохимических путей — усилить или ослабить передаваемый клетке сигнал и перевести его в такую форму, чтобы позволить реализоваться ответным реакциям.
Комплексная взаимоорганизация всех задействованных в сигнальных путях белков формирует сеть внутриклеточной передачи сигналов, которая похожа на множество сотен сходящихся и вновь разветвляющихся, пересекающихся путей, переключающихся на различных белках, которые условно напоминают станции для пересадок в метро. B ней можно выделить несколько путей, которые в клетках большого количества опухолей дефектны и обнаруживают отклонения от нормы.

Mногие сигнальные пути довольно сложно различать как функционально, так и биохимически, и между многими из них зачастую существуют прямые активирующие и/или угнетающие связи. Примером тому может служить сеть p53/Rb, объединяющая важные сигнальные пути, которые регулируют процессы клеточного деления, апоптоза и репарации ДНК.
Рецепторы, с которых начинается путь МАРК, относятся к рецепторным тирозинкиназам (receptor tyrosine kinases, RTK). Многие гены рецепторных тирозинкиназ являются гомологами вирусных онкогенов. В зависимости от подтипа рецептора и задействованного адапторного белка активируются те или иные пути.
По структурным характеристикам внеклеточных доменов RTK можно разделить на несколько классов. К примеру, представители семейств PDGFR (рецептор тромбоцитарного фактора роста), FGFR (рецептор фактора роста фибробластов), VEGFR-1/-2 (рецептора фактора роста эндотелия сосудов) обладают соответственно пятью, тремя и семью Ig-подобными доменами. Однако несмотря на многообразие классов рецепторных тирозинкиназ, механизм их активации практически одинаков.

Согласно этой модели, в несвязанном состоянии между активными димерами и неактивными мономерами рецептора постоянно поддерживается равновесие. Присоединение лиганда ведёт к димеризации и смещает равновесие в сторону образования активной формы рецептора. Образование активных димеров может быть инициировано напрямую лигандами, связывающимися сразу с двумя мономерами, как, например, EGF (epidermalgrowth factor) способствует димеризации своего рецептора Egfr. Также связывание с лигандом может вызывать изменение конформации внеклеточного домена, что ведет к экспозиции сайтов связывания, как например, SCF (stem cell factor) вызывает димеризацию Kit-рецепторов.
Итогом процесса димеризации является сближение внутриклеточных доменов друг с другом, вследствие чего наступает преходящая активация внутренней тирозинкиназной активности каталитических доменов, что приводит к трансфосфорилированию специфических остатков тирозина цитоплазматического домена. С фосфорилированным рецептором могут связываться белки с SH2-доменами. Комплекс связанного с таким белком рецептора может опосредовать активацию, например, какого-либо фермента или изменение реакционной способности белка.
В отсутствие лигандов RTK представляют собой мономерные полипептидные цепочки (исключение — семейство рецепторов инсулина, которые состоят из 4 пептидных цепей, соединённых дисульфидными мостиками).

Активация RTK, предваряющая развитие событий внутри клетки, приводит к связыванию SH2-домена адапторного белка — GRB2 (Growth Factor Receptor bound 2) — на фосфорилированном остатке тирозина активированной RTK. Помимо SH2-домена, GRB2 содержит также два SH3-домена, имеющих сродство к взаимодействию с богатыми пролином участками белка, который гомологичен белку плодовой мушки Drosophila — SOS (son of sevenless) — и потому у млекопитающих данный белок также имеет название SOS. Этот белок является фактором обмена гуаниновых нуклеотидов и опосредованно (с помощью одного из Ras-белков: HRas, KRas, NRas) катализирует обмен ГДФ на ГТФ.
В ГТФ-связанной форме белки Ras способны активировать и другие протеины. Среди важнейших эффекторов Ras можно выделить фосфатидилинозитол-3-киназу (PI3K), фактор обмена Ral (RalGEF) и фосфолипазу С (PLC).
Самым известным эффектором Ras является серин-/треонинкиназа B-Raf, которая ведет к запуску классического пути МАРК. Решающим моментом для активации В-Raf-киназы является не связывание на Ras-GTP, а перемещение на внутреннюю поверхность плазматической мембраны. Для завершения активирования белок должен быть также фосфорилирован, за что, вероятно, отвечает Src-киназа.

MAPK-каскад – ключевой в выживании и диссеминации опухолевых клеток, а также в их лекарственной устойчивости. Здесь сходятся сигналы от различных раздражителей, будь то внутренние “происшествия“ (метаболический стресс, повреждения ДНК и изменения концентраций белков) или связь с другими клетками, взаимодействия клетка-матрикс, сигналы от внешних факторов роста. Мутация генов, ответственных за регуляцию клеточной судьбы, целостность генома и выживание клеток, может привести к усилению амплификации белков и изменить микроокружение опухоли, тем самым вызвав чрезмерную активацию пути.
Понимание разной природы активации MAPK/ERK-пути для каждого вида опухоли – критически важный момент в создании монорежимов и комбинаций препаратов, так как разным опухолям присущи свои уникальные механизмы первичного и вторичного сигналинга и, как следствие, чувствительности к препаратам.

Эти мутации могут случиться как на вершине каскада, в генах мембранных рецепторов, например, EGFR, преобразователях сигналов (белков RAS), регуляторов (белков Sprouty), так и в киназах, расположенных ниже и принадлежащих собственно пути MAPK/ERK (BRAF). Некоторые из этих мутаций уже установлены и являются целью терапии. Действие препаратов основано на изменении и регуляции опухолевого сигналинга в этой сложной сети и зависящих от неё путях.

Всего существует 4 независимых каскада MAPK, состоящих из 4 сигнальных семейств: семейство MAPK/ERK, или классический путь, и 3 других семейства (Big MAP kinase-1 (BMK-1), c-Jun терминальной киназы и белка p38). Основная структура у этих семейств общая: 2 серин/треониновые киназы и 1 треонин/тирозиновая киназа двойной специфичности (она может фосфорилировать и треониновые, и тирозиновые остатки). В порядке генерацией сверху вниз, по направлению к ядру, эти киназы обозначены как киназа киназы MAPK (MAPKKK), киназа MAPK (MAPKK) и, собственно, MAPK. Традиционный путь MAPK/ERK состоит из 3 типов MAPKKK: киназы A-RAF, B-RAF и RAF-1 или C-RAF. На этом уровне в человеческих опухолях чаще всего мутирует ген BRAF. Уровнем ниже находятся MAPKK, их 2: MEK1 и MEK2. В самом низу каскада находятся конечные эффекторы пути MAPK – белки ERK1 и ERK2 (см. выше).

Фосфорилирование ERK приводит к активации нескольких субстратов, ответственных за стимуляцию размножения клеток. От местонахождения ERK зависит субстрат-цель и дальнейшие эффекты. Цитоплазменная ERK фосфорилирует белки цитоскелета, обеспечивая движения клетки, её метаболизм и адгезию и участвуя в регуляции других сигнальных путей. К цитоплазматическим субстратам относятся рибосомальные S6 киназы (RSK), которые регулируют киназу-3 гликогенсинтазы (участвует в метаболизме), и молекулы адгезии L1, блок неврального происхождения (участвует в клеточной адгезии). Сразу после активации MAPK/ERK ER киназа отделяется от цитоплазматических якорных белков и может переместиться в ядро (см. выше), где участвует в регуляции транскрипции.
Активная ERK в ядре фосфорилирует и активирует различные факторы транскрипции, например, карбамоилфосфатинтетазу II (CPS II), связанную с синтезом ДНК или p90RSK и поддерживающую ход клеточного цикла.

Кроме пространственной локализации конечные эффекты пути MAPK/ERK зависят ещё и от времени, длительности и интенсивности его сигнала. Восприятие и ответ клеток разнятся и зависят даже от небольших изменений в уровне активации MAPK/ERK. Специфические белки, например, супрессор киназы Ras-1, работают как главный каркас, основа для участвующих в активации каскада MAPK/ERK белков. Цитоплазматические белки, Sprouty и Spred, напрямую подавляют сигнальный путь, отсоединяя от ERK активирующие фосфатные группы, тем самым лишая ERK возможности фосфорилировать свои субстраты-мишени.

Сложность каскада MAPK – не случайность и не забавная шутка природы; она делает возможной периодическую внешнюю адаптацию, необходимую для активации и регуляции критических для выживания клетки событий. Активация MAPK/ERK и последующие взаимодействия – чётко регулируемые процессы, и в опухолевых клетках контроль над ними потерян.

[albert52]

Продолжим.

Стимуляция рецепторов факторов роста в клеточной мембране запускает 2 основных сигнальных пути, разных, но связанных между собой: сигнал фосфоинозитид-3-киназы(PI3K) активирует белок AKT, следовательно, его субстраты, и каскад MAPK/ERK. Оба этих пути управляют пролиферацией, выживанием и диссеминацией клеток. Каскад PI3K/AKT также поддерживает анаболизм, тогда как MAPK/ERK более активен в пролиферации и инвазии. Усиление сигналинга MAPK/ERK – результат гиперэкспрессии или неправильной активации рецепторов тирозинкиназ (RTK) или их прямых мишеней (PI3K, SRC и RAS). Нормальная работа MAPK/ERK также отвечает за подавление онкогенеза путём запуска механизмов старения и убиквитинизации. Старение включает в себя подавление пролиферации клеток с помощью терминального ареста клеточного цикла.

Генетические мутации могут разбалансировать активность киназ и гиперактивировать каскад MAPK во время запуска и развития онкогенеза. Онкогенных драйверных мутаций в MAPK/ERK установлено довольно много, и они различны для разных типов опухолей. Это могут быть и мутации 21 экзона в EGFR, и мутации KRAS, и классическая мутация V600EBRAF. В общем и целом мутации, затрагивающие MAPK/ERK, — события одиночные и независимые. Так, две трети карцином щитовидной железы несут активирующие мутации или в гене рецепторной тирозинкиназы RET, или KRAS, или BRAF1. И только в очень небольшом проценте опухолей были обнаружены мутации в двух различных генах сигнального пути.

Ингибиторы RAF могут запустить ненормальную пролиферацию клеток кожи и привести к возникновению кератоакантом или плоскоклеточного рака кожи приблизительно у 10-20% пациентов. Виной этому является парадоксальная активация каскада MAPK/ERK в нормальных кератиноцитах. Комбинация ингибиторов BRAF и MEK при метастатической меланоме повысила безопасность лечения, сбалансировав активацию нормального MAPK/ERK, и значительно снизила частоту парадоксальных онкогенных изменений кожи. В целом использовать генные мишени в своих целях следует с учётом уникальных черт, присущих человеческим опухолям.

Белки Ras закреплены на клеточной мембране с внутренней стороны посредством жирной кислоты, ковалентно связанной с карбокситерминальным концом белка, и это семейство белков можно сравнить с молекулярным переключателем МАРК. Обмен ГДФ на ГТФ и сопряжённый с этим переход неактивной формы Ras в активную катализируется SOS (SOS1, SOS2) — ферментом, относящимся к группе факторов обмена GEF (Guanine Exchange Factors).
Активная форма Ras может проявлять собственную невысокую ГТФ-азную активность и гидролизовать связанный ГТФ до ГДФ, тем самым самоинактивируясь. Этот процесс довольно длителен, хотя и облегчает обмен на GTP, который присутствует в гораздо более высоких концентрациях в цитозоле, но он многократно ускоряется ГТФ-аза-активирующими белками (GAP), например, p120GAP (p120 GTPase activating Protein) и нейрофибромином (NF1GAP). Мутации в генах онкопротеинов Ras ведут к предотвращению реакции гидролиза, вследствие чего сигнальный путь длительное время остаётся активным.

Наряду с Ras существуют и другие ГТФ-связывающие белки, которые с помощью подобных биохимических механизмов активируются или инактивируются и имеют различные задачи. Малые ГТФазы имеют примерно половину размера α-субъединицы гетеротримерных G-белков и среди них хотелось бы упомянуть семейство Rho, представители которого играют ключевую регуляторную роль в сигнальной передаче от цитокиновых рецепторов, а также в организации актинового цитоскелета клетки и микротрубочек. Rho GTPases составляют подсемейство малых GTPases, которое также включает подсемейства Ras, Ran, Rab и Sar1/Arf. Rho GTPases контролируют множество клеточных функций посредством регуляции сократительной способности актина и периферических актиновых структур, включая морфологию клеток, локомоцию и полярность.
Активные Rho ГТФ-азы располагаются на клеточной мембране, где, связывая специфические эффекторные белки, они обеспечивают последующую трансдукцию сигнала, вызывая перестройку цитоскелета. Находясь в неактивной конформации, Rho GTPases связываются с ингибиторами диссоциации гуаниновых нуклеотидов (GDI), что способствует их стабилизации и предотвращает их активацию.

Семейство малых G-белков Rho (~21 кДа) включает 20 членов, классифицированных как Rac (Rac1, Rac2, Rac3 и RhoG), Rho (RhoA, RhoB и RhoC) и Cdc42 (Cdc42, TC10, Chip, TCL, и Wrch-1) и другие менее изученные ГТФазы, включающие RhoD, RhoE и RhoH. Rho благоприятствует ранним стадиям онкогенеза, однако RhoB может ограничивать развитие высокоагрессивных опухолей; потеря RhoA скорее ускоряет образование аденом легких.

Rac участвуют в образовании активных форм кислорода (АФК) посредством активации никотинамидадениндинуклеотидфосфатных (НАДФН) оксидаз NOX1 и NOX2. Rho регулирует образование стрессовых волокон и сокращение клеток, тогда как Rac и Cdc42 регулируют образование ламеллоподий и филоподий соответственно, и стимулируют протрузивную деятельность (динамические события в передней части движущихся клеток, обеспечивающие их продвижение).
Убиквитинирование лигазами FBXL19 и HACE1 E3 влияет на уровни экспрессии Rac. В соответствии с ролью Rac в контроле комплексов НАДФН-оксидазы, дефицит супрессора опухоли HACE1 увеличивает выработку активных форм кислорода (АФК), что, в свою очередь, приводит к зависимости от Gln, основного источника питательных веществ для опухолевых клеток. Более того, подавление HACE1 взаимодействует со сверхэкспрессией ErbB2/HER2 в клетках молочной железы, вызывая гиперактивацию Rac1, миграцию, злокачественную трансформацию и онкогенез in vivo.

Семейство Pak расположенно ниже как Rac, так и Cdc42 и являются критическими эффекторами, которые связывают семейство Rho GTPases (Rho GTPases) с реорганизацией цитоскелета и ядерной передачей сигналов. p21-активируемые киназы (PAK) представляют собой Ser/Thr киназы, которые на основании их структурных и функциональных особенностей подразделяются на две группы: группу I (PAK1–3) и группу II (PAK4–6). PAK группы I имеют аутоингибирующий домен (также называемый ингибирующим доменом-переключателем) и киназный домен (каталитический домен, CD) и активируются за счет связывания активных (то есть связанных с GTP) форм Rho GTPases, таких как как Cdc42 и Rac1. PAK группы II не имеют автоингибирующих доменов и не активируются активными Rho GTPases.

Тот факт, что на сегодняшний день идентифицировано около 80-ти типов GEF и 70-ти — GAP, что количественно превосходит Rho ГТФ-азы, коих имеется около 20-ти, может говорить о необходимости строгого контроля регуляции локальной активности Rho, чтобы предотвратить ошибочную передачу исходного сигнала. В опухолевых клетках активность Rho ГТФ-аз ненормально высока, что может быть обусловлено изменённой генной экспрессией или нарушенной функцией регуляторов, в меньшей степени — активирующими мутациями в самих Rho ГТФ-азах.

Множественность клеточных исходов, регулируемых более чем 70 идентифицированными Rho GEF, диктуется их дифференциальным паттерном экспрессии и селективностью в отношении белков Rho, а также сложными механизмами, регулирующими их активацию. Среди многих GEF семейства Rho, регулирующих активность Rac и участвующих в прогрессировании рака, члены семейства Ect2, Tiam1, P-Rex и Vav являются наиболее заметными, связанными с онкогенезом и метастазированием. Например, избыточная экспрессия Vav3 при раке яичников связана с плохим прогнозом и придает резистентность к установленным терапевтическим режимам.
P-Rex1 демонстрирует значительную базальную ассоциацию с плазматической мембраной; сходным образом значительное количество PI 3-kinase-γ связано с мембраной даже в отсутствие стимуляции. Эта базовая ассоциация PI 3-киназы- γ и P-Rex1 с плазматической мембраной может быть необходима для чрезвычайно быстрой активации Rac. Кстати, эти молекулы могут быть аллостерически активированы с помощью скаффолдов.
Повышенный ядерный Rac1 в опухолевых клетках может быть результатом дисбаланса в ядерно-цитоплазматическом перемещении этого белка, вызывающего снижение активного цитоплазматического Rac1 и сопутствующее повышение активного RhoA, что способствует сократимости актомиозина, необходимой для клеточной инвазии.

Среди RhoGAP-белков особенно выделяют семейство DLC-белков (deleted in liver cancer), поскольку именно их инактивация является наиболее частым изменением Rho-регуляторов при развитии опухолевых процессов. При некоторых типах рака утрата DLC1 встречается настолько же часто, как и выпадение опухолевого супрессора р53; так, белок DLC1 отсутствует в клетках различных опухолевых образований (молочной железы, кишечника, лёгких, простаты) по причине инактивации соответствующего ему гена. «Выключение» DLC1 вызывает усиленное образование т.н. активных стрессовых волокон и сопряжено также с повышенной миграционной активностью раковых клеток.
Вообще в геноме человека закодированы три изоформы DLC, имеющие цифровое обозначение от 1 до 3. DLC1-3 обладают схожей структурной организацией и регулируют активность малых ГТФ-аз RhoА и Cdc42. DLC3, например, контролирует передачу сигналов от рецептора фактора роста EGFR и выполняет функцию стабилизации в постоянных клеточных контактах. Утрата функции DLC3 в опухолевых клетках может, с одной стороны, привести к yсилению сигналов в клетку от рецепторов ростовых факторов и, с другой стороны, стать причиной ослабления контактов между структурами эпителиальных тканей, что способствует как возникновению опухоли, так и её метастазированию.

[qiksl]

https://cloud.mail.ru/public/8vnx/8GZsTtx5n