Механизм активации онкогенов и протоонкогенов клетки
• Доминантно-негативные мутации могут активировать протоонкогены
• Гиперэкспрессия протоонкогенов может вызвать образование опухолей
• При транслокации могут возникнуть гибридные белки, проявляющие онкогенные свойства
Большинство опухолей человека развиваются не в результате инфекций, вызванных ретровирусами или ДНК-содержащими вирусами. Это поднимает вопрос о том, каким образом раковая клетка человека получает онкогены и утрачивает функции генов-супрессоров опухоли.
В 1979 г. было показано, что ДНК, выделенная из клеток опухоли мышей, развившейся в результате воздействия химического канцерогена, может быть перенесена в здоровые клетки (эта процедура называется трансфекция), в результате чего клетки-реципиенты трансформируются. Это свидетельствует о том, что химически трансформированные клетки содержат онкогены, которые ведут себя так же, как онкогены ДНК-или РНК-содержащих онкогенных вирусов.
Однако эти химически трансформированные клетки не имели отношения к процессу вирусной инфекции. Поэтому было высказано предположение, которое в течение последующих лет подтвердилось: трансформирующие онкогены, находящиеся в химически трансформированных клетках, представляли собой мутантные варианты нормальных клеточных протоонкогенов. Эти мутантные варианты образовались в результате действия химических канцерогенов.
Фактически онкоген, активируемый химическими канцерогенами, близок к Ki-ras онкогену, характерному для вируса крысиной саркомы Кирстена, представляющего собой мышиный ретровирус. Аналогичным образом, онкоген, обнаруженный при трансфекции ДНК карциномы мочевого пузыря человека, оказался идентичным онкогену На-ras, присутствующему в вирусе крысиной саркомы Харви. Вскоре в различных опухолях кроветворной системы человека также была обнаружена измененная форма онкогена myc, который первоначально был найден в геноме птичьего миелоцитоматоза.
Активация онкогенов может происходить за счет количественных и качественных изменений белков.
Все эти данные позволили прийти к очевидному в настоящее время выводу: активация протоонкогенов с образованием онкогенов может происходить по альтернативным механизмам. У некоторых животных активация происходит при включении протоонкогенов в геном ретровируса. В случае опухолей невирусного происхождения, например опухолей человека, те же гены могут активироваться за счет мутаций, которые изменяют нормальные гены, входящие в состав клеточных хромосом.
В клетках человека различные мутации служат причиной активации протоонкогенов в онкогены. В случае онкогенов ras простая точечная мутация в области рамки считывания приводит к превращению протоонкогена в онкоген. Эта мутация действует как доминантно-негативная в том смысле, что при ней в течение длительного, а не кратковременного периода, Ras-белок остается в конфигурации стимулирующей рост. Для онкогена myc, по крайней мере, два механизма могут обусловливать его активацию в клетках опухолей человека.
Несколько механизмов, которые приводят к дополнительному образованию онкогена, влияют на степень его экспрессии и, тем самым, приводят к повышению уровня Myc белка. Так, в некоторых случаях копийность туе гена увеличивается за счет процесса его амплификации. В других случаях, за счет транслокации, myc ген сливается с другим геном, например с иммуноглобулиновым. Вследствие этого экспрессия myc гена, которая в норме очень низкая и хорошо контролируется, попадает под контроль чужого промотора транскрипции. Это приводит к тому, что экспрессия белка достигает стабильно высокого уровня и становится неконтролируемым событием.
Онкогены могут возникать при хромосомных транслокациях совсем по другому механизму. Хороший пример представляет филадельфийская хромосома, обнаруженная у многих больных хроническим миелолейкозом (CML). Эта хромосома является результатом реципрокной транслокации, обменом хромосомным материалом между хромосомами 9 и 22. При транслокации происходит слияние генов Bcr и Abl и образуемся гибридная рамка считывания.
Особенность гибридного белка состоит в том, что он содержит N-концевой участок белка Bcr и большую часть белка Abl на С-концевом участке. Механизм, по которому этот гибридный белок приобретает онкогенные свойства, не вполне ясен. Впрочем известно, что белок АЫ кодирует сигнальную молекулу, которая по свойствам напоминает Src белок вируса саркомы Рауса. На рисунке ниже показаны различные пути возникновения доминантно-негативных мутаций в протоонкогенах.
Итак, как мы видели, трансформация клеток может происходить в результате как качественных (в случае ras и Bcr-Abl), так и количественных (в случае myc) изменений генов.
