Возможные механизмы действия онкобелков - общая онкология
Новейшие данные о генах, контролирующих рост и пролиферацию клеток, о протоонкогенах и онкогенах, факторах роста (ФР) и онкобелках позволят, пока в общих чертах, рассмотреть рабочую модель малигнизации клеток.
Использование техники культивирования раковых клеток в средах, не содержащих сыворотку крови, а также получение очищенных ФР позволили точно определить, какие специализированные факторы утратили свое стимулирующее действие на конкретную клеточную популяцию. Подобная утрата зависимости роста и пролиферации многих раковых клеток от специализированных ФР является одной из общих характеристик малигнизации [Goustin A. et al., 1986].
Процессы пролиферации клеток находятся под контролем не только ФР, которые стимулируют деление, т. е. переход клеток от одной фазы клеточного цикла к другой, но и ингибиторов пролиферации (вероятно, по принципу обратной связи).
Независимость пролиферации раковых клеток от ФР может обеспечиваться: 1) активацией синтеза белков, аутологичных ФР, — «аутокринная активация»- 2) образованием поврежденных (видоизмененных) рецепторов- 3) возбуждением пострецепторных путей переноса регуляторных сигналов, позволяющим обходиться раковым клеткам без поверхностных рецепторов ФР вообще- 4) активацией синтеза белков, блокирующих действие ингибиторов митогенного сигнала типа (3-интерферона, фосфолипазы А, липокартина и др.
В последнее время были получены данные, свидетельствующие в пользу того, что автономность роста или независимость малигнизированных клеток от внеклеточных специализированных ФР ткани может быть обусловлена постоянной экспрессией некоторых протоонкогенов или онкогенов [Сейц И. Ф., Князев П. Г., 1986]. Продукты экспрессии последних перенимают функцию внеклеточных факторов и сами по себе являются ФР, или рецепторами, передающими экстраклеточные регуляторные сигналы. Они могут повышать порог чувствительности к указанным сигналам, а также выполнять роль внутриклеточных ФР.
Несмотря на то, что между продуктами онкогенов — онкобелками и ФР — установлены определенные структурные и функциональные связи, биологическая (в данном случае трансформирующая) функция ни одного из известных онкобелков до конца не изучена. Это утверждение справедливо в отношении даже такого онкобелка, как pp60v-srf, который был получен в чистом виде еще в 1978 г. и изучен лучше других.
Тем не менее на основе изучения локализации онкобелков в клетке (взаимодействия с предполагаемыми мишенями) и исследования их ферментативной активности достоверно показано, что онкобелки контролируют или принимают участие в важных процессах жизнедеятельности клеток и организма в целом. Функция протоонкогенов настолько важна, что количественные или структурные аномалии в них приводят к серьезным последствиям в росте и дифференцировке стволовых клеток организма.
В ходе выяснения функций rex или иных онкобелков высказано несколько рабочих гипотез превращения нормальных клеток в неопластические. Наибольшее распространение и применение получила концепция, рассматривающая «аутокринную активацию» пролиферации клеток в качестве центрального элемента трансформации. Основу аутокринной модели малигнизации клеток составляет биологически важная эволюционно-реликтовая функция онкобелков, во многом аналогичная эндогенным факторам роста [Goustin A. et al., 1986].
Первые и обнадеживающие данные, подтверждающие возможность аутокринной функции онкобелков, были получены при сопоставлении первичной структуры онкобелка p28v и ростового фактора тромбоцитов (РФТ). Частичный аминокислотный анализ В- цепи РФТ показал, что 109 аминокислот аминотерминального остатка этой цепи практически идентичны предсказанным аминокислотным последовательностям онкобелка p28v /s.
К этой категории генов относятся также протоонкоген B-lyml человека и средний Т-антиген вируса полиомы, кодирующие белки, гомологичные трансферрину — фактору роста гемопоэтических клеток — и гастрину — фактору роста некоторых эпителиальных клеток соответственно [Сейц И. Ф., Князев П. Г., 1986]. Продукт протоонкогена с-mos будет, очевидно, причислен к этой же категории, поскольку он оказался гомологичным высокомолекулярному предшественнику эпидермального фактора роста.
Возможный механизм туморогенного действия указанных онкогенов заключается в том, что неадекватное появление продукта, онкогена, при наличии рецептора на клеточной мембране или внутри клетки, приводит к аномальной стимуляции пролиферации популяции клеток собственным фактором роста. Следствием аномальной пролиферации является трансформация клеток, которая, при наличии других комплементирующих факторов (функций) с этим онкобелком, приводит к малигнизации. Однако детальный анализ трансформирующей функции аномальных ФР типа РФТ, трансферрина и гастрина еще предстоит провести, прежде чем эта категория онкобелков, факторов роста, будет отнесена к истинным трансформирующим факторам и определено их место в цепи последовательного многостадийного превращения нормальной клетки в раковую.
Недавно была установлена структура рецептора для стероидных гормонов, обе формы которого (а и в) содержат последовательности аминокислот, обогащенные по цистеину, лизину и аргинину. Эти последовательности аминокислот представляют участок связывания рецептора стероидного гормона с ДНК. Предсказанные с помощью ЭВМ последовательности продукта онкогена c-erb А оказались высокогомологичными обеим формам рецептора глюкокортикоидного гормона в области карбокситерминального домена. Эти данные позволили высказать предположение о том, что ген рецепторов стероидных гормонов и протоонкоген c-erb А происходят из одного родоначального гена, который выполнял (на ранних стадиях эволюции многоклеточных) функцию эндогенного ФР.
Продукты других протоонкогенов этого суперсемейства, например с-src, с-ras и, возможно, с-тус, также способны модифицировать рецепторы, т. е. фосфорилировать по тирозиновым, сериновым и треониновым остаткам внутриклеточный домен рецепторов ФР. Известно, что фосфорилирование активирует внутриклеточный домен рецептора, делая его компетентным к приему и передаче регуляторного сигнала внутрь клетки. «Атака» онкобелком рецепторов ФР может в принципе извращать смысл сигнала ФР. Так, следствием взаимодействия (фосфорилирования ?) рецепторов, например фактора роста нервных клеток и интерлейкина-3, с онкобелками р21с и рр64с-тус является независимость этих клеток от соответствующих экзогенных факторов роста. Подобная независимость клеток от экзогенных ФР может рассматриваться как автономность или трансформация.
Непосредственным образом с указанной группой онкогенов, работающих по «аутокринной схеме», связаны гены, продукты которых участвуют в переносе сигнала от рецепторов ФР внутрь клетки, в ядро (например, с-ras и с-тус). Продукты этих онкогенов способны, по-видимому, самостоятельно служить регуляторными сигналами или, другими словами, обеспечивать клетками независимость от экзогенных ФР. В этом случае онкобелки как бы сами выполняют роль эндогенных ФР, обеспечивая клетке необходимый побуждающий импульс и переход из Go в G1 период клеточного цикла [Сейц И. Ф., Князев П. Г., 1986]. К этой категории онкогенов могут быть отнесены также и другие.
Таким образом, превращение нормальных клеток в злокачественные в условиях in vivo и in vitro имеет сложный, кооперативный характер взаимодействия нескольких функций различных по своей природе клеточных онкогенов.
