Onkologiya-

B.P.Kopnin

Cancer Russian Research Center. Blokhin RAMS, Moskva

zdroj RosOncoWeb.Ru

01 0203 04
4. onkogeny, nádorové supresory a poruchy buněčné morfogeneticheskihreaktsy

Bright Charakteristickým rysem nádorových buněk"asociální" druh chování, které je spojeno v první ochereds poškozením normálních morfogenetické reakcí - ztráta chovu kontaktnogotormozheniya, získávání schopnost proliferatsiinezavisimo připevnění k podkladu, se mění adgezionnyhvzaimodeystvy, tvar a motility buněk, atd Tyto narusheniyavmeste s některými dalšími vlastnostmi, zejména sposobnostyusekretirovat proteolytických enzymů a angiogenních faktorů, růst predopredelyayutinvazivny znak (penetrace do okolní zdorovyetkani) a následně metastázy (tvorba vtorichnyhochagov nádoru) [118]. Primární úlohou v vozniknoveniiukazannyh výše uvedených poruch morfogenetické reakce hrají izmeneniyafunktsii protoonkogeny a / nebo nádorové supresorové (Obr.7, 8).

Obr. 7. Změny v aktivitě supresorových proteinů a kontroliruemyhprotoonkogenami signálních drah, které určují přílohu závislost kletokot na substrát a reprodukční inhibice kontaktu (vysvětlení v textu)

Obr. 8. Nastavitelné onkogen signalizačních drah otvetstvennyeza změní morfologii a fenotyp pohybového neoplasticheskihkletok (vysvětlení v textu)

Inherentní normální buňka kontaktní inhibice reprodukce (zastavení proliferace v kontaktu okruzhayuschimikletkami) se vztahují především na zvýšené expresi p16INK4a a opuholevyhsupressorov p27Kip1 [37119120], uvedené obuslovlivaetnedofosforilirovanie pRb a blokuje vstup do S-fáze [17] (část 1). dráha signální transdukce z plazmatické membrány kingibitoram kinázami závislými na cyklinu jsou nejasné. Jen to, že zvýšení exprese v epiteliálních buňkách E-cadherinu díky transdukci genu, což vede k akumulaci p27Kip1 iostanovke růstu buněk [121]. V poslední době je důkaz o existenci epiteliálních buňkách jiný způsob blokování kletochnogotsikla v reakci na zřízení mezibuněčných kontaktů. Bylo prokázáno, že tvorba epitelové vrstvy způsobuje akumulaci p53, zatímco mutace E-cadherinu a / nebo disociaci mezibuněčných kontaktů, naopak způsobují destabizatsiyu p53 a, v důsledku toho, dopadu prekraschenieingibiruyuschego p21WAF1 na cyklinu - Cdk. Protože se toto, že je možné, že onkogenní potenciál E-cadherinu mutace odpovědné za vývoj žaludečních a dědičných forem rakovinných nádorů mnogihdrugih [122], alespoň částečně obuslovlenizmeneniyami regulace buněčného cyklu, apoptóza a kontrolní geneticheskoystabilnosti [123].

Spolu s inaktivací řady nádorových supresorů (E-cadherin, p53, p27Kip1, pRb), indukovaných mutací nebo vázat se k virusnymionkobelkami (pRb - c E1A, E7, T-SV40 p53 - c E1B, E6, T-SV40-p27Kip1 - c E1A atd. [7,10,124]), ke ztrátě kontaktu může dojít k tormozheniyarazmnozheniya protoonkogenů a hyperfunkce, modifitsiruyuschihaktivnost signální dráhy Cdk-pRb-E2F. Zejména mozhetbyt způsobeno zvýšenou expresí nebo aktivace Myc protoonkogenaRas (první příčiny degradace a p27Kip1 transaktivační cdc25A, druhý - p27Kip1 degradace a zvýšená exprese cyklinu D1, viz 1.).

Nezávislost od upevnění na extracelulární matrix (anchorageindependence). Přežít a množit, by měly být normální typy kletkibolshinstva připojeny k extracelulární matriksu.Dva hlavní faktory jsou základem tohoto jevu: nesposobnostrostovyh faktory aktivují nepřipojených buněk kompleksytsiklin E - CDK2, odpovědné za vstup do S-fáze [125], a v mnoha induktsiyaapoptoza typy buněk v nepřítomnosti adhezivních interakcí (tento typ apoptózy má zvláštní jméno "anoikis") [126]. A potlačení proliferace a indukci apoptózy v neprikreplennyhkletkah může být spojena s aktivací p53 vyvolaného otkrepleniemkletok ze substrátu a nepřítomnost signálů z integrinových receptorů [58.127]. Pro potlačení vstupu do S-fáze přidání signalnogoputi aktivaci p53-p21WAF1, se zdají být zodpovědný akkumulyatsiyap27KIP1 i vzor je pozorována v nepřítomnosti kontaktovkletok matice [127,128]. Nicméně kromě spuštění ovládacího mehanizmovnegativnogo proliferaci (blokuje vstup do S-fáze, je indukce apoptózy) v reakci k oddělení buněk od matriksasuschestvuyut a nezávislé mechanismy zvýšena proliferaci přežití buněk zahájena vazbou integrinů na belkamivnekletochnogo matice a následná aktivace neretseptornoytirozinkinazy FAK (fokální slepení kinázová - klíč uchastnikaperedachi signály z integrinových receptorů fyzicky vzaimodeystvuyuschegos cytoplazmatickou doménu b-podjednotku integrinu [118 , 126]) Za prvé, vazbu integrinů na matrici a aktivace FAK neobhodimydlya průchod mitogenní signál z receptory růstového faktoru (EGF, PDGF) do konečné MAP kinázy -. ERK1 / 2. (B neprikreplennoykletke signály z těchto růstových faktorů jsou blokovány na promezhutochnoyMAR kinázy MEK1, což v důsledku některých neznámých důvodů ještě fosforylovat svůj cíl. - ERK1 / 2 [64]) Za druhé, aktiviruyaRas přes adaptér proteinu Shc, integrinové receptory nejsou tolkostimuliruyut mitogenní signálu, ale také potlačují anoikis (apoptóza), se zdá být způsobena aktivací signální dráhy Ras-PI3K-PKB / Akt, [126] (viz obr. 2 sekce).

Vyjdeme-li z existence několika mechanismů, opredelyayuschihzavisimost životaschopnost a / nebo množení buněk z jejich svyazyvaniyas matrici, je zřejmé, že pro vznik harakternoydlya tumor nezávislosti buněk z adhezní vzaimodeystviyneobhodimo, zdá se, že některé události, které na jedné straně umožňuje by k překonání účinků supresoru p53 (mutace / deletsiietogo genu, zvýšená exprese onkogenu MDM2 a kol.), a / nebo p27Kip1 (mutace / deletsii- zvýšená exprese onkogenů RAS a MYC, privodyaschayak Degras ation proteinu, atd), a druhý -. bypass preryvaniemitogennogo signálu na MEK1 kinázy (např. v důsledku aktivatsiibelkov Src nebo Myc, což způsobuje aktivaci cyklin E -Cdk2) a blokové anoikis přes cestu signálu Ras-PI3K-PKB / Akt.

Změny tvaru a pohyblivost buněk. Změna tvaru (morfologie) - charakteristické vlastnosti nádorových buněk, což umožňuje při mikroskopicheskomissledovanii diagnostiku maligní transformaci. Vosnove morfologické poruchy jsou propojeny izmeneniyatsitoskeleta, adhezivní interakce buněk mezi sebou uc extracelulární matrix. Stručně řečeno, jsou vyjádřeny v rozporu formirovaniyafokalnyh kontaktů a zhoršení přichycení buněk na matrici, dezorganizace aktin mikrovláken systému. To privoditk změny v aktivitě pseudopodia a pohybu znak kletok.V obecně pozorovaného podobá změny pocházejících normální buňky působením cytokinů motogenic - faktory, které stimulují pohyb buněk. Nicméně, tzv lokomotornyyfenotip v nádorových buňkách jsou obvykle silně přehnané, který umožňuje rozlišit morfologicky z nádorových buněk dvizhuscheysyanormalnoy buněk.

Molekulární mechanismy, které stojí vznik lokomotornogofenotipa jak v normálních buňkách v motogenic stimulů bylo během neoplastické transformace, to je ještě zdaleka jasné. Vyyavlenylish některé klíčové uzly v překrývajících se signálních obvodů zodpovědné za výskyt těchto změn. Jak je známo, mnogietsitokiny (např., HGF / SF, EGF, FGF, PDGF, IGF-1, atd.). Yavlyayutsyaodnovremenno a mitogeny motogenic a [118]. Tak, HGF / SF (HepatocyteGrowth faktor / scatter faktor) je silným mitogenem pro hepatocyty, ale motogenic pro různé epitelové buňky, zejména kletokmolochnoy žlázy endoteliální buňky a další. Motogenic účinek HGF / SFzavisit z způsobuje stimulaci Ras-Raf-MAPK signálních drah : toto je dokázáno jeho zrušení na inhibici MEK1 signalizace funkce blokování ERK1 / 2 [129-131]. Ve stejné vremyaodnogo pouze zvýšit Raf aktivitu, zřejmě nedostatochnodlya demontáž v epiteliálních buňkách E-cadherinu a mezhkletochnyhkontaktov stimulaci pohybu buněk - potřeba odnovremennayaaktivatsiya a PI3K, které, když se může HGF / SF působí indutsirovatsyakak Ras-dependentní a Ras- o nezávislé signální dráhy [130,132]. Efektory PI3K, odpovědné za implementaci motogennogoeffekta neznámá. Jen to, že žádný PKB / Akt, nebo Rac samipya sám o sobě neposkytuje [130], i když základní hodnota aktivnostiRac se zdá být nezbytná pro provádění přeuspořádání tsitoskeletai separace mezibuněčné kontaktu požadované pro pohyb [132]. Je také ukázáno, že jedním z důležitých účinků vyzyvaemyhHGF / SF buněk LMS snižování ekspressiigena fibronektinu, které mohou ovlivnit interakci adheze mezi matricí a pohyb [133]. Mutace v genu receptoru HGF / SF (protoonkogenaMet), což vede k trvalému stimulaci jeho tirozinkinaznoyaktivnosti jsou onkogenní mohou způsobit morfologicheskuyutransformatsiyu v kultivovaných buňkách in vitro [134] a otvetstvennyza vývoj dědičné papilární karcinom ledvin, jakož i nekotoryhdrugih lidských onemocnění (tabulka 1). , Molekulární základ motogennyheffektov jiné cytokiny, studovali horší, ale předpokládá se, že, stejně jako v případě, že HGF / SF, jsou spojeny s stimulaci Ras-Ras-MAPK PI3Ki signálních drah [135-139].

Konstitutivní exprese aktivované onkogeny ras vyzyvaeti ve fibroblastech a epiteliálních buněk a k dramatickému nárůstu lokomotornoyaktivnosti trvalé morfologické změny charakteristické dlyaneoplasticheskih buněk [140141] (poznámka se však, že tyto izmeneniyahorosho projevuje pouze v buňkách s abnormálním p53 a / nebo p16INK4a-cest reguliruemyhsignalnyh - v jiných případech, v závislosti na Ras permanentnuyugiperekspressiyu může být vyvolána buď apoptózu nebo ostanovkav G1, což snižuje závažnost Ras vyvolané morfologické hizmeneny [117,142]. Předpokládá se, že několik effektorovRas primárně Raf a GTPase rodiny Rho (Rac, cdc42, Rho), zodpovědný za projev morfologické transformace stimulace pohybové aktivity nádorových buněk [20,143] (obr. 8). Stejně jako v případě motogenic účinky cytokinů klyuchevuyurol zde, zdá se, že hraje aktivace dvou signálních drah :. Ras-PI3K-Rac a Ras-Raf-ERK [20,143-145] Pro transformaci fibroblastů, samozřejmě dostatečně konstitutivní aktivace některý z těchto putey.Deystvitelno, transdukce aktivovaného Rac1, jako aktivní rovannyhRaf, Mos (jako Raf stimuluje MEK1), nebo pomocí MEK1 mozhetvyzyvat morfologickou transformaci hlodavců fibroblastů [146-150], a blokování v Ras-transformovaných buněk nebo funkce MEK1, nebo Rac, i když to vede k částečný zvrat morfologicheskihizmeneny ale nebrání transformaci [148,151]. Na zhevremya v epiteliálních buňkách, transformuje dobré onkogenomRas aktivace Raf-ERK-kaskáda je nedostatečná způsobit morfologicheskuyutransformatsiyu [149]. Exprese aktivního Rac připojen epitelialnysmkletkam některé známky transformovaného fenotypu (jako pervuyuochered tvorbu lamellipodia a raffling membrán [143,152]), ale silný morfologické transformace provede, zdá se, že pouze při aktivaci společné Rac-dependentní a Raf-ERK signalnyhputey [144.153].

Na molekulární události odpovědné za aktivaci morfologické transformatsiyupri Rac a Raf-ERK signálních drah známo velmi malo.Stimulyatsiya MAP kinázy ERK1 / 2 vede, jak je známo, že aktivuje ryadatranskriptsionnyh faktorech, zejména ELK1, Fos, SRF. Všimněte si, že jednou z nejdůležitějších důsledků hyperfunkce Rac je stimulyatsiyadrugogo aktivace kaskády kinázy MAP (Obrázek 8.), v konečném produktu JNK kotorogo- - způsobí, že aktivace transkripčních faktorů Jun a ATF2.Takim způsob a Raf-ERK- a Rac-JNK-signálních drah reguliruyutaktivnost AP-1 transkripční komplexy (skládající se z gomodimerovJun / Jun heterodimerů nebo Jun / FOS), jehož funkce predstavlyaetsyavesma důležitá pro indukci morfologických změn. Na etomsvidetelstvuyut jako schopnost onkogenu způsobit Jun transformatsiyukletok [154,155], a reverzi transformovaných fenotipapri Jun potlačení funkce [156.157]. Je však možné, chtotransformiruyuschy potenciál Jun (AP-1) není spojen s přímým cílem deystviemna upravující adhezních interakcí organizatsiyutsitoskeleta a lokomoce, a pro vytvoření autokrinní produkci smyčka obuslovlennoystimulyatsiey růstových faktorů / motogenic (EGF a kol.), Které ve své dále aktivuje Ras a jeho efektory v chastnostiRac druhé rodiny Rho GTPázy (cdc42, RhoA), morfologie změny otvetstvennyeza [155,157] (obr. 8). Tak se předpokládá, že tvorba lamellipodiem poskytuje RAC a rafflinga, Cdc42- způsobuje tvorbu filopodií a RhoA se podílí na formirovaniifokalnyh kontaktů a stresových vláken [143.152].

Stávající modely zvážit tvorbu Lamelopodia kaksledstvie zvýšení Rac indukované aktivity proteinu Por1 [126152], výskyt stresových vláken - v důsledku aktivatsiimiozinfosfatazy působením Rho-kinázy a tvorba fokalnyhkontaktov - v důsledku vazby na cytoskeletu aktinu a gelsolinem belkovprofilina stimulovány fosfatidilinozitolbifosfatom- jeden z cíl Rho [126152]. To je nejasné, nicméně všechny tyto reakce obespechivayutsyali signalizace výhradně mezi tsitoplazmaticheskimibelkami nebo změnit sadu aktivní transkripce faktorovtakzhe přispívá k těmto procesům.

Tak, dominantní roli v získávání morfologické transformaci fenotypu pohybového hraje samozřejmě protoonkogeny, změny, které vedou k aktivaci proteinu činnost vznikla semeystvaRas a / nebo jeho efektor - PI3K, Raf a případně, RalGDS. Zdá se, že pouze celek, které způsobují změny v regulaci aktivnostipsevdopody, montáž / demontáž cytoskeletu a fokální kontaktovpri současné změny v aktivitě velkého souboru transkriptsionnyhfaktorov poskytuje nakonec nákup taknazyvaemogo buňky "kompletně transformovala" fenotyp, který určuje agresivní charakter růstu. Je však třeba připomenout, že pro manifestaci těchto změn vyžadují inaktivační opuholevyhsupressorov (p53 p19ARF a / nebo p16INK4a), chránící výskyt organizmot ní klonů buněk konstitutivně aktivirovannymiRas-MAP-kináza signálních drah. Kromě toho, transformace vyrazhennostmorfologicheskoy lokomoce a schopnost zvýšení exprese umenshayutsyapri nějaký jiný nádorový supressorov- E-cadherin [118] a pRb [158]. Kromě toho, další dva neoplastickými buňkami vazhneyshihpriznaka - usnadnění tormozheniyarazmnozheniya kontakt a nákup od nezávislosti substrátu - zavisyatv především na inaktivaci určitých nádorových supresorů (p53, p27Kip, Rb, E-cadherin). Z tohoto důvodu je zřejmé, chtodlya vzhled charakteristiky nádorových buněk izmeneniymorfogeneticheskih reakce vyžadují více genetických událostí (mutace), které mají vliv a nádorové supresory a proto-onkogeny.

5. onkogeny a nádorové supresory v patologické angiogenezi

Patologické angiogenezi - tvorba sítě kapilár endotelialnyhkletok lemujících malé žilky - předpoklad pro nádor uzlin dalneyshegorosta, dosáhly průměru 2-4 mm [118.159] .Priobretenie schopnost stimulirovatproliferatsiyu neoplastické buňky a migraci endoteliálních buněk je zřejmě souvisí s dvěma hlavními událostmi: zastavení sekrece faktorů, které inhibují angiogenezi (thrombospondin et al.), a uvelicheniemproduktsii cytokiny jsou růstové faktory a motogenic dlyaendoteliotsitov (nad asi střídavě VEGF a FGF, EGF, TGF-a), doprovázené zvýšenou sekrecí a / nebo aktivity proteáz, které poskytují extracelulární matrix proteolýze a tkán endoteliotsitovv neoplazii.

Klíčovou roli při nástupu angiogenní fenotyp neoplasticheskihkletok hraje zřejmě nádoru supressorar53 funkci inaktivace, který řídí expresi několika inhibitorů a stimulyatorovangiogeneza. Proto geny trombospondin 1 a 2, je mishenyutransaktivatsionnogo kroky p53 [160,161], a p53 transkpitsiyu genaVEGF naopak inhibuje [162,163]. Společně s sposobnostyur53 aktivována v reakci na hypoxii [164], Tento predopredelyaetesche jeden mechanismus, kterým může normální funktsionirovanier53 ochranu proti růstu nádoru: hypoxií, voznikayuschayav centrum neoplastická uzlík indukuje p53 a jak sledstvieapoptoz nebo zastavení buněčného cyklu, doprovázené povysheniemsekretsii trombospondin a snížení exprese VEGF, který dolzhnopredotvraschat neovaskularizace uzel. Přirozeně proto chtoinaktivatsiya p53 může být důležitým krokem v získávání sposobnostistimulirovat angiogeneze. Ve skutečnosti, analýza mehanizmovvozniknoveniya angiogenního fenotypu v lidské fibroblastahbylo zjištěno, že ve většině případů inaktivatsiyar53 je počáteční událost [165].

Pro další zvýšení schopnost stimulovat angiogenezi mozhetprivodit exprese onkogenů, zejména semeystvaRAS onkogeny, což způsobuje transkripční aktivaci AP-1 komplex, a v důsledku toho, na jedné straně, zvýšená sekrece VEGF, kotorogosoderzhit genových responzivní prvky pro AP-1 [165-169], a na druhou, - množství zvýšené produkci matrixových metaloproteináz (MMP-9 / kolllagenazaIV, MMP-1, atd.) [169 až 171], jejichž geny jsou rovněž upraveny AP-1 [172.173] a dalších Ras indukovatelný transkripční faktory, zejména Ets1 [172,173].

Je třeba poznamenat, že sled událostí privodyaschihk vývoj angiogenní fenotyp může být různé: v fibrosarkomahu transgenních myší vzhled angiogenní fenotyp initsiirovalosne mutace p53 a zvýšená exprese JunB a c-Jun komponentovkompleksa AP-1, a z toho vyplývající zvýšení sekrece opuholevyhkletok FGFb [174] , Údaje o úloze onkogenů a dalších iopuholevyh supresory v regulaci angiogeneze. Tak, Myc podavlyaettranskriptsiyu trombospondin 1 [26], zatímco nádorové supressorVHL, mutací, které způsobují syndrom von Hippel-Lindau (razvitiemnozhestvennyh hemangiomy) a renální karcinom [175] (tabulka 2), regulace osuschestvlyaetnegativnuyu VEGF genové exprese ve stromatu kletkahgemangiom [176] a renální epiteliální buňky [177]. Je tedy zřejmé, že změny v aktivitě určitých nádorových supressorovi onkogenů hrát klíčovou roli při stimulaci angiogeneze.

6. Role onkogenů a nádorových supresorů v získávání sposobnostik metastáz

Metastáza - tvorba sekundárních ohnisek nádoru rosta- nejnebezpečnější projevy progrese nádorů, yavlyayuscheesyaosnovnoy příčina smrti u pacientů s rakovinou. Dát metastázy, buňka musí získat řadu vlastností: schopnost pronikat do glubinuokruzhayuschih normálních tkáních (včetně krve nebo limfaticheskiesosudy), schopnost přežít po zásahu v cévách a zatempenetrirovat je a množit se v neobvyklé pro tento tipakletok mikroprostředí, dává nové zaměření růstu nádoru [118] .tak, schopnost metastázovat vytvořena izkompleksa jednodušší funkce podstatnou část které- získávání pohybového fenotyp a zvýšení proteolytické aktivitu, schopnost stimulovat angiogenezi a vytvářet únikové cesty temsamym nádorových buněk z primárního nádoru, vozniknovenienezavisimosti ze substrátu a potlačení apoptózy - již rassmotrenav předchozích částech. Vzhled každé z těchto příznaků uvelichivaetveroyatnost rozvoje metastatického potenciálu. Nicméně naiboleevazhnymi reprezentované geny a proteiny, jako je p53, Ras a Src, změny, které vedou k vozniknoveniyusrazu aktivity několika složek metastatického fenotypu stejně, Krometogo - na genetické nestability, která usnadňuje vzejití dopolnitelnyhpriznakov potřebný pro metastázy. Je zajímavé, že p53, což výrazně zvyšuje dysfunkci sposobnostkletok metastázovat v modelových systémech in vivo [58178179], mimo jiné přímo aktivuje transkripci nedávno otkrytogogena KAI1 [180] - transmembránový protein tvořící kompleksys E-cadherin. Ztráta expresi proteinu KAI1 vzhledem vtom včetně inaktivaci p53 [180], přirozeně obnaruzhivaetsyav různých lidských nádorů v pozdních stadiích onemocnění (60-90% rakoviny prostaty, slinivky a mléčné žlázy, melkokletochnogoraka plic, hepatocelulární rakovina, atd.) [181- 185], a exprese vosstanovlenieego způsobuje inhibici metastatického procesu [186-188]. Vápník vázající protein S100A4 / MTS1 / CAPL (metastazin), naopak, je nadměrně exprimován v pozdních stádiích vývoje razlichnyhnovoobrazovany lidského [189], a má schopnost napadat a pridavatkletkam metastatický potenciál [190-192]. Egoekspressiya také indukuje pleiotropní efekty: vede kumensheniyu obsah E-cadherin [193], inhibici syntézy ingibitorametalloproteinaz TIMP-1 [194], změny dynamiky regulace reorganizatsiytsitoskeleta v důsledku inhibice fosforylace tyazheloytsepi myosinu [195], a případně i k odloučení a funktsionalnoyinaktivatsii p53 [ 189].

Samozřejmě, že změny popsané výše nejsou vyčerpávající perechenkontroliruemyh nádorové supresory a / nebo protoonkogenamipriznakov že mohou hrát významnou roli při priobreteniisposobnosti metastazovat. Tak velký zájem predstavlyaetopisanny G.I.Deychman tzv "H2O2CA + PGE"fenotyp spočívá ve zvýšení antioxidační aktivitu sekretsiiprostaglandina E2 a v důsledku toho, dokonce i v pořizovacích bolsheyustoychivosti faktorů přirozené imunity získaných protinádorovou rezistenci [196.197]. Tento fenotyp indutsiruetsyav kultivovaných buněk in vitro transdukce opredelennyhizoform onkogenu v-src, ale ne jiné studované geny (aktivirovannyyH-ras, myc, bcl2, mutant p53, E1A, LT SV40) nebo vzniká vprotsesse růst nádoru in vivo, vyznačující se tím, metastatický sposobnostkletok koreluje s ono. Je zřejmé, že v příštích několika letech čekáme na další významné objevy, které vrhají světlo na mechanismy metastazirovaniyai roli v těchto procesech nádorové supresory a onkogeny.