9.3.3.6. Анемия Фанкони
Существует еще несколько генетических болезней, которые традиционно связывают с дефектами репарации ДНК, не обязательно четко связанными с чувствительностью к γ– или УФ облучению. Одной из них является анемия Фанкони (FA), заболевание, характеризующиеся в первую очередь общей цитопенией, то есть пониженным количеством всех клеточных элементов крови, а также многочисленными нарушениями роста и развития. Серьезно болезнь была впервые описана Фанкони в 1967 году. Исследование более 90 семей привело к выводу о рецессивном аутосомном наследовании этого заболевания. FA характеризуется повышенной частотой новообразований у больных и их кровных родственников, эта частота в 15 000 раз выше, чем в детской популяции в среднем.
В клетках больных FA наблюдается повышенный уровень как спонтанных хромосомных аберраций, так и аберраций, возникающих в ответ на действие различных химических агентов, особенно тех, которые приводят к поперечным сшивкам нитей ДНК: азотистого иприта, митомицина, диэпоксибутана и псоралена. Они характеризуются удлиненной фазой G2, которая в FA клетках продолжается в два раза дольше, чем в обычных.
При этом в γ-облученных клетках FA наблюдается резко сниженный уровень апоптоза по сравнению с контролем; в соответствии с наблюдениями о зависимости апоптоза от повышения уровня белка Р53 в нормальных клетках после облучения, в клетках FA белок Р53 не стабилизируется.
Неспособность FA клеток избавляться от межнитевых сшивок ДНК после воздействия митомицина была показано достаточно давно и послужила основой для представлений о дефекте репарации подобных сшивок в этих клетках. Эти результаты воспроизводятся не всегда и не после действия любых подобных агентов, но вполне допустимым объяснением для таких фактов может служить генетическая неоднородность этого заболевания.
Рисунк 31. Взаимодействие белков, вовлеченных в развитие анемии Фанкони.
Ранее было описано 8 групп комплементации FA, но как и при АТ их число изменилось. Описанная ранее как редкая группа комплементации FAD1 оказалась результатом гомозиготной мутации гена BRCA2, приводящей к синтезу этого белка без крайнего участка С-конца. Эта группа больных характеризуется не только симптомами FA, но и высоким риском возникновения рака молочной железы, что отличает ее от типичных случаев. Другие гены (A, C, D2, Е, F, G,) тоже клонированы. Все они вместе способны образовывать единый ядерный комплекс и связываться с белком BRCA1, с которым обнаруживаются колокализованными в ядре. Вероятно, они участвуют в одном и том же сигнальном пути, активирующемся в ответ на образование поперечных ДНК-сшивок и остановку репликации. Существуют данные еще о двух группах комплементации – связанной с Х-хромосомой FAB и еще одном вероятном участнике того же самого общего ядерного комплекса FAL (именно этот белок представляется необходимым для убиквитинирования FAD2). Схематически все эти взаимодействия белков FA между собой представлены на рис. 31.
Димер FANCD2 напрямую фосфорелируется белком АТМ, и это необходимая составляющая чек-пойнта S-фазы в клеточном ответе на ионизирующее облучение. Нормальное функционирование белков FA необходимо для сохранения хромосомной стабильности в течение S– и G2-фаз клеточного цикла. Для осуществления этой функции, необходимо моноубиквитинирование белка FAD2 по лизину-561, которое осуществляется комплексом белков BRCA1/BARD1 прит обязательном участии общего ядерного комплекса всех остальных FA-белков. Схема процесса показана на рис. 32.
На рис. 32 показано, что шаги a-е важны для обнаружения ДНК-повреждений и активации чекпойнт-ответа. Репарация повреждений, останавливающих репликацию (о которой мы будем подрорбнее говорить позже) может осуществляться с помощью рекомбинации без ошибок (ж) или с помощью синтеза на поврежденной матрице, который может сопровождаться мутациями (з). Вероятно, фосфорелирование или убиквитинирование белка FAD2 может быть важным для выбора между этими путями репарации.
Рисунок 32. Роль белков анемии Фанкони в сохранении клеткой хромосомной стабильности