I Мутантные по р53 клетки I доминируют в опухоли

о Клетки в блоке/апоптоэе • Мутантные по р53 клетки

Рис. 4.16. Вовлечение р53 в эволюцию опухоли. Мутантные по р53 клетки устойчивы к гипоксии, смертельной для других клеток. Пояс­нение в тексте.

Клетки с дефектами р53 имеют ряд существенных особен­ностей — резко возрастающую нестабильность генома, прояв­ляющуюся, в частности, в амплификации генов, и дефект кон­трольного пункта G1/S (при внесении в мутантные клетки копий р53 дикого типа нормальные клеточные реакции вос­станавливаются). Таким образом, ключевая роль р53 заключа­ется, по всей вероятности, в поддержании стабильности гено­ма и в индукции апоптоза в случае нерепарируемых поврежде­ний ДНК или неразрешимых внутриклеточных конфликтов. Функциональная инактивация р53 способствует трансформа­ции нормальных клеток в опухолевые, с одной стороны, и прогрессии уже возникшей опухоли — с другой.

В опухолевой прогрессии р53 участвует и совершенно осо­бым образом. Оказалось, что низкое содержание кислорода в слабо васкуляризованных участках ткани стимулируют синтез р53 и как следствие этого апоптоз. Мутации р53 отменяют, од­нако, апоптоз. В результате опухолевые клетки с инактивиро-ванным р53 получают селективное преимущество над интакт-ными (рис. 4.16). Таким образом, именно гипоксическая среда является, возможно, тем плавильным котлом, из которого по­являются р53 мутанты.

«Как в сцене из Дантова «Ада» рождаются эти уродливые клетки среди распадающихся останков своих предков, неуяз­вимые и благополучные в условиях, совершенно пагубных для простых смертных... Глухие к нормальным клеточным регуля­торам, они бесконтрольно размножаются и постоянно увели­чивают степень своей ненормальности благодаря амплифика­ции генов и хромосомным перестройкам. Это только вопрос времени, когда они выберутся из своего обиталища, пронижут окружающие нормальные ткани и нападут на своих невинных соседей...» [Kinzler K.W., Vogelstein В., 1996].

Ген-супрессор АРС (Adenomatous Polyposis Coli) часто де­фектен при синдромах семейного аденоматозного полипоза и наследственного неполипозного рака толстой и прямой кишки. В толстой кишке пациентов с наследственными мута­циями АРС во второй-третьей декаде жизни возникают тысячи аденоматозных полипов, причем некоторые из них могут дать начало опухоли — второй по значимости причины онкологи­ческой смертности в США. Исследование связанных с этой патологией наследственных дефектов подтверждает «двуудар-ную» гипотезу Кнудсона (см. выше). Возникновение множест­венных опухолей в этом случае обусловлено соматическими мутациями одного, доставшегося от здорового родителя, нор­мального аллеля АРС (второй аллель дефектен). «Спорадичес­кие» раки толстой кишки возникают реже и практически не бывают множественными, поскольку для их возникновения необходима инактивация обоих аллелей АРС. Обнаруживае­мые в опухолевой ткани мутации, инсерции и делеции АРС приводят к синтезу укороченного и функционально неактив­ного белка.

Нормальный белок АРС имеет очень большие размеры (2843 аминокислот), не содержит последовательностей, функ­ция которых уже была бы известна, и состоит из нескольких доменов: N-концевого, опосредующего гомоолигомеризацию, и нескольких дополнительных, обеспечивающих взаимодейст­вие с другими белками, в том числе с белком-супрессором DLG и р-катенинами. Это последнее обстоятельство позволя­ет предполагать участие АРС по крайней мере в двух процес­сах: во-первых, в клеточной адгезии, поскольку цитоплазмати-ческие белки р-катенины совместно с кадгеринами (кальций-зависимыми белками) участвуют в межклеточных взаимодей­ствиях, и, во-вторых, в сигнальном пути WNT, приводящем к семейству регуляторов транскрипции Tcf. Предполагается, что АРС интегрирует получаемые из разных источников сигналы и передает их в ядро клетки опосредованно через комплексы р-катенин/Tcf.

АРС — первый из белков-супрессоров, которых наделяют, пока сугубо предположительно, совершенно особой функцией «сторожа» (gatekeeper), обеспечивающего тканевый гомеостаз

[Kinzler, Vogelstein, 1996]. Эти белки ответственны за постоян­ство числа клеток в обновляемых тканях и за адекватность клеточных реакций в ситуациях, требующих роста ткани (на­пример, при ее развитии или травме). Повреждение «сторожа» приводит к нарушению тканевого гомеостаза из-за дисбаланса клеточной гибели и пролиферации. Ген с подобной функцией находится в уникальном положении, его нарушение иниции­рует пролиферацию и, если последуют мутации других генов, рост опухоли. Напротив, повреждения иных генов при нор­мальном «стороже» не могут иметь никаких последствий. От­сюда следует, что определяющим для канцерогенеза может оказаться не простое накопление мутаций в тех или иных генах, а порядок появления этих мутаций (схема 4.4). Если уже первая из них затрагивает АРС, то последующие канцероген­ные события весьма вероятны, поскольку дефектные клетки размножаются, увеличивая «базу» для последующих мутацион­ных событий. Напротив, если первичные события затрагивают другие гены, то функционально активный «сторож» срабаты­вает, не позволяя этим клеткам делиться и, более того, инду­цируя их апоптоз.

Гипотеза «сторожа» возникла как результат анализа мута­ционного процесса при колоректальном раке человека и жи­вотных, выявившего повреждения АРС на самых ранних ста­диях канцерогенеза (уже на стадии микроскопических узел­ков), тогда как мутации других генов (в частности, ras и р53) возникают значительно позже (см. схему 4.4). Кроме того, му­тации р53 обнаруживают в клетках тканей, видимым образом не измененных, что дает основание предположить, что онко-генный потенциал этих мутаций может проявиться только на фоне дефектного АРС. Последний, таким образом, играет оп­ределяющую роль в инициации колоректального рака, тогда как дефекты других генных продуктов (онкогенов и супрессо-ров) — в его прогрессии. Предполагается, что роль «сторожа» в разных тканях исполняют разные гены: то, что для толстого кишечника делает АРС, то для сетчатки глаза, возможно, дела­ет Rb, а для почек — VHL.

Нарушения механизмов репарации ДНК. Инициация и про­фессия опухоли суть фенотипические проявления поврежде­ний генотипа (ДНК). Данное положение высвечивает очень важную защитную функцию механизмов репарации ДНК. Особенно наглядны в этом отношении некоторые наследст­венные синдромы (пигментная ксеродерма, синдром Линча и др.), при которых механизмы репарации неполноценны. У та­ких больных развиваются множественные опухоли разных тканей.

Повреждения ДНК могут быть разных типов (многочис­ленные аддукты ДНК при химическом мутагенезе, тиминовые димеры — при ультрафиолетовом облучении, одно- и двуните-

Схема 4.4. Генетические события (по крайней мере 7), связанные с возникновением и развитием.рака толстой кишки