Онкогенез путем перестройки хромосом

В случае лимфоцитарных опухолей человека часто наблюдается нарушение регуляции гена с-myc вследствие перестройки хромосом (Сгосе, 1987). В 1979 г. на хромосомах 14, 22 и 2 были картированы три иммуноглобулиновых гена. Активность этих генов приурочена только к созреванию В-лимфоцитов и плазматических клеток. В клетках лимфомы Беркитта (опухоль, образованная трансформированными В-клетками) в результате транслокации сегмент хромосомы 8 (небольшая часть длинного плеча вблизи конца хромосомы) переносится в область этих генов (рис. 20.36). Было высказано предположение (Сгосе, 1985), что ген хромосомы 8 вовлечен в процесс регуляции роста, и что этот ген, будучи транслоцирован в эту область генома, попадает под контроль промотора или энхансеров иммуноглобулинового гена. Эта гипотеза подтверждается тремя аргументами. Во-первых, человеческий онкоген с-myc, выявляемый с помощью гибридизации in situ, локализован в том сайте хромосомы 8, который транспонируется в эти области иммуноглобулиновых генов. Во-вторых, если из клеток лимфомы Беркитта выделить ДНК и разрезать ее ферментами рестрикции, то фрагменты, содержащие ДНК с-myc, обнаруживаются вместе с генами иммуноглобулинов (Leder et al., 1983). В-третьих, количество мРНК, транскрибированное с этих транспонированных хромосом, коррелирует с активацией иммуноглобулиновых генов. Если иммуноглобулиновые гены

Гилберт с. Биология развития: в 3-х т. Т. 3: Пер. С англ. – м.: Мир, 1995. – 352с.

222 ГЛАВА 20

выключить (это можно сделать, слив клетку лимфомы Беркитта с фибробластом), то в транслоцированной хромосоме ген о-myc больше не транскрибируется. Точно так же o-myc, по-видимому, не транскрибируется с нормальной хромосомы 8 в клетках лимфомы Беркитта (Nishikura et al., 1983; Сгосе et al., 1984). Активировать ген с-myc можно путем отделения с-myc от элементов, обеспечивающих его нормальную отрицательную регуляцию, или путем помещения с-myc вблизи энхансера иммуноглобулинового гена. Было обнаружено, что у мыши ген myc переносится в результате транслокации к энхансерным элементам иммуноглобулинового гена. Энхансеры стимулируют транскрипцию этих генов myc, что приводит к злокачественной трансформации лимфоцитов (Adams el al., 1985; Fahrlander et al., 1985).

Таким образом, протоонкогены могут быть трансформированы в онкогены по крайней мере четырьмя способами:

1. В результате точковых мутаций могут синтезироваться белки, способные нарушать регуляцию клеточного роста.

2. Амплификация протоонкогенов может привести к перепроизводству белкового продукта.

3. Инсерция вирусом нового промотора может нарушить регуляцию транскрипции онкогена, поместив его под вирусный контроль.

4. Транслокация протоонкогена в различные области генома может поместить протоонкоген под контроль различных клеточных промоторов или энхансеров.

Онкогенез путем утраты генов подавления опухолевого роста (генов супрессоров)

Помимо перечисленных выше четырех механизмов онкогенеза существует еще пятый механизм, включающий утрату ингибитора клеточных делений. В течение нескольких десятилетий было известно, что есть семьи с предрасположенностью к некоторым видам опухолей (Knudson, 1971, 1976). Одна из таких опухолей ретинобластома – представляет собой опухоль сетчатки и имеет как спорадическую, так и наследственную форму. Среди членов семей, в роду которых наблюдается это заболевание, обнаружено отсутствие определенного участка в длинном плече хромосомы 13 (Benedict et al., 1983). Было высказано предположение, что именно в этой области локализован ген устойчивости к ретинобластоме и что члены упомянутых семей наследуют только один нормальный аллель устойчивости к ретинобластоме. тогда как большинство людей имеют по два таких гена на клетку. Любая соматическая мутация, нарушающая функцию этого единственного оставшегося аллеля дикого типа, может стать причиной того, что индивидуальная клетка продолжит деления и даст начало опухоли.

Анализ образцов ДНК детей с такой опухолью показал, что почти все их клетки гетерозиготны по этой области (т.е. имеют только один функциональный аллель на клетку), но что в самих опухолевых клетках функциональных аллелей нет (Cavanee et al., 1983; Friend et al., 1986: Horowitz et al., 1990). Утрата генов-супрессоров ретинобластомы, называемых RBl, может быть вызвана точковой мутацией или делецией. Для подавления клеточного деления клетке нужна, по-видимому, только одна копия этого гена. Таким образом, RBl можно считать геном-супрессором опухоли, полная утрата которого запускает онкогенез.

Белок, кодируемый этим геном, представляет собой фосфопротеин с молекулярной массой 105 килодальтон, способный связывать ДНК, и фосфорилирование которого зависит от стадии клеточного цикла (Lee et al., 1987). Белок RB локализован в ядре и относительно нефосфорилирован в покоящихся клетках (находящихся в фазах G₁ или G₀). Однако во время фазы S почти весь белок становится фосфорилированным по нескольким сериновым и треониновым сайтам (DeCarpio et al., 1989: Buchkovich et al., 1989; Chen et al., 1989). Возможно, что дефосфорилированная форма белка RB блокирует вхождение клетки в фазу S, а фосфорилирование белка устраняет этот блок. (Так же, как этот блок устраняло бы и отсутствие белка.) Такая модель прямо связана с гипотезой контроля клеточного деления протеинкиназами. Ген RB был клонирован, и его введение в культивируемые клетки ретинобластомы вызывало замедление их роста и восстановление его нормального характера (Huang et al., 1988). Аномалии этого гена обнаружены не только в клетках ретинобластомы, но и в некоторых других опухолях. Последние данные (Robbins et al., 1990) свидетельствуют о том, что функционирование белка RB вызывает ингибирование транскрипции гена c-fos. Последний кодирует фактор транскрипции, необходимый для перехода клетки из фазы G_o в фазу G₁. Таким образом, белок RB предотвращает деление клеток.

Важность белка RB подтверждается также тем, что он служит мишенью для трансформирующих белков разных опухолеродных вирусов. Высокомолекулярный Т-белок вируса SV-40, белок Е1А аденовируса и, вероятно, белок Е7 вируса папилломы человека, – все они связываются с нефосфорилированным (предположительно, активным) белком RB (Cooper, Whyte, 1989). Эти белки опухолеродных вирусов могут проявлять свое действие путем функционального устранения клеточного белка RB, следствием чего являются непрекращающиеся клеточные циклы.