Раздел V. Механизмы обеспечения стабильности клеточного генома Общие положения

Различают антиканцерогенные, антимутационные и антицеллюлярные механизмы противоопухолевой защиты (П.Ф. Литвицкий, 2002).

Антиканцерогенные механизмы

Обеспечивают торможение и/или блокаду проникновения канцерогенов в клетку и элиминации бластомогенных агентов из клетки и организма.

Они включают:

• физико-химическую фиксацию (глюкуронизация, сульфатирование) и удаление из организма (с мочой, экскрементами, желчью, потом) канцерогенов;

• поглощение канцерогенов в процессе фагоцитоза, сочетающееся с их инактивацией и разрушением;

• разрушение или инактивацию канцерогенов в клетках и биологических жидкостях в процессе их окисления, восстановления, диметилирования;

• ингибирование («гашение») свободных радикалов и гидроперекисей факторами антиоксидантной защиты.

Среди антиканцерогенных факторов особое место занимают механизмы, препятствующие действию канцерогенных вирусов, в том числе:

• инактивация вирусов антителами;

• ингибирование вирусов интерфероном;

• обнаружение и разрушение вирусосодержащих клеток организма цитотоксическими Т-лимфоцитами и фагоцитами.

Антимутационные механизмы

Обеспечивают стабильность клеточного генома и препятствуют злокачественной трансформации клеток в условиях действия на них генотоксических факторов.

Они включают:

• стабильность ДНК как физико-химической структуры в условиях изменения рН, температуры, изоэлектрической точки и других воздействий;

• комплементарность ДНК, исключающую возможность репликации некомплементарных нуклеотидов;

• действие онкосупрессоров, обеспечивающих арест клеточного цикла и реализацию активных программ:

а) репарацию ДНК с участием рестриктирующих эндонуклеаз;

б) программированную клеточную гибель - апоптоз.

Антицеллюлярные механизмы

Обеспечивают элиминацию трансформированных клеток.

Они включают:

• цитотоксические Т-лимфоциты (CD8⁺);

• NK-клетки;

• клетки моноцитарно-макрофагальной системы;

• ФНО.

СИСТЕМА РЕПАРАЦИИ ММR

АСАС

С А

А С

ТСАС АСАG

AGTGTCTGTC

Ошибки спаривания при синтезе ДНК

MSH2

GTBP

Распознавание петли, образованной неспаренными основаниями, ферментами репарации

GTBP

MLH1

MSH2

Рекрутирование других ферментов репарации, выполняющих функции эндонуклеазы, ДНК-полимеразы, лигазы и др.

РМS2

Восстановление нативной структуры ДНК

Механизм регуляции MMR (по А.В. Лихтенштейну, В.С. Шапоту, 2001)

• Инициация и прогрессия опухоли - суть фенотипические проявления нарушений генотипа (ДНК). В связи с этим противоопухолевая защита клетки осуществляется не только через механизмы супрессии клеточной пролиферации и активации апоптоза, но и путем репарации ДНК - восстановления нарушенной структуры.

• Нарушения структуры ДНК могут быть следствием не только модификации или повреждения оснований и нуклеотидов, что характерно для действия физических и химических мутагенов. Они могут быть и результатом ошибок спаривания оснований, при которых вместо комплементарной пары нуклеотидов А+Т или Г+Ц в дочернюю цепь оказываются включенными нуклеотиды, некомплементарные нуклеотидам в материнской цепи ДНК. Эти некомплементарные нуклеотиды называют мисмэтчами (mismatch).

• Возникновение подобных нарушений структуры ДНК возможно из-за ошибочной подстановки нуклеотида ДНК-полимеразой,чему способствует наличие в геноме многократных повторов 2-3 нуклеотидов, образующих т.н. микросателлитные последовательности. В геноме человека присутствует около 100.000 повторов ЦА/ГТ. При репликации таких локусов и возможен эффект скольжения(slippage), что приводит к образованию неспаренных участков, которые затрагивают только дочернюю нить ДНК.

• Удаление подобных дефектов структуры ДНК - мисмэтч - репарация - прерогатива системы MMR (mutations in mismatch repair), которую обеспечивают несколько согласованно действующих белков. Одни из них (МSH2, GТВР) распознают дефект связывания с участками неспаренности и рекрутируют другие белки (МLН1, РМS2). Последние восстанавливают структуру дочерней нити ДНК, полностью комплементарную материнской нити.

• При дефектах ММR возникает т. н. мутаторный фенотип. Частота мутаций возрастает в 100-1000 раз. Нестабильность микросателлитов охватывает весь геном и отражается на функционировании многих генов, в составе или вблизи которых расположены микросателлиты.

• Неполноценность ММR резко увеличивает вероятность новых мутаций, которые, лавинообразно накапливаясь в ряду клеточных поколений, способствуют ускоренной прогрессии опухоли. Дефекты МLH1 и МSН2 обнаружены при различных семейных и спорадических формах рака, в частности, при раке толстой кишки.

• Поскольку гены ММR относятся к числу генов-супрессоров, мутаторный фенотип возникает при инактивации обеих аллелей соответствующего гена.