Механизмы активации клеточных онкогенов - «Мед Читалка»

Механизмы активации клеточных онкогенов

Точечные мутации

В экспериментах на линии клеток карциномы мочевого пузыря человека Т24 был раскрыт один из механизмов превращения нормального клеточного гена в онкоген [Reddy Е. et al., 1982]. Этот механизм сводится к точечной мутации в одном нуклеотиде (гуанозин-хгимидин) клеточного гена c-Ha-ras, что приводило к замене в р21 в позиции 12 глицина на валин [Gay N. J., Walker J., 1983].

При такой замене мононуклеотидов изменялась конформация первого домена р21 за счет увеличения длины α-спирализованных участков, что делало структуру этого домена более жесткой. М. R. Pincus и соавт (1983) изучали энергетически допустимые конформации гидрофобного декапептида, окружающего этот мутирующий участок р21 — продуктов генов c-Ha-ras из клеток карциномы мочевого пузыря человека и его нормального гомолога. Расчеты показали, что наиболее энергетически выгодная структура р21 образуется, когда глицин в положении 12 находится в левом конформационном изгибе. Ни одна другая аминокислота не способна заменить глицин в подобной структуре.

Следовательно, замещение глицина, например, на валин значительно меняет трехмерную структуру р21 в клетках карциномы мочевого пузыря. Авторы предложили простую модель трехмерной структуры молекулы онкобелка при мутационных изменениях аминокислот в положении 12.

Затем было установлено, что аутофосфорилирование р21 v-Ha-ras модулируется именно аминокислотным остатком в положении 12, т. е. биохимическая активность этого белка определяется биологическими различиями нормальных и активированных генов ras человека [Gibbs J. В. et al., 1984]. Аналогично происходила активация другого нормального клеточного гена из этого же семейства — c-N-ras. Только в этом случае в продукте указанного гена — р21 — лизин замещался на глицин в положении 61 [Taparowsky Е. et al., 1983; Brown R. et al., 19841.

В опытах с применением микроинъекций очищенного Ha-ras р21 в клетки NIH3T3 показано, что трансформирующая способность этого белка эквивалентна активности неизмененного продукта гена ras нормальных клеток. Однако измененный n21 ras эффективен пои более низких концентрациях [Stacey D. W., Kung Н. F., 1984].

Установлено, что активированный Ha-ras из клеток карциномы мочевого пузыря Т24 является иммортализатором, а находясь под контролем регуляторной области SV40 или M-MuLV, обладает иммортализующим и трансформирующим потенциалом одновременно [Marshall С., 1984].

К аналогичному заключению пришли D. A. Spandidos и NT. М. Wilkie (1984), показавшие, что для Ha-ras 1 с мутацией не нужен второй сопутствующий онкоген, чтобы запустить процесс превращения нормальной клетки в злокачественную.

Анализ первичной структуры гена c-Ki-ras2 показал, что активация этого онкогена в клетках двух линий происходит за счет двух различных точечных мутаций в одном и том же ко доне, соответствующем 12-й аминокислоте белка р21, с заменой глицина в этом положении на валин или цистеин.

Выявлено, что процессинг мРНК c-Ki-ras2 может осуществляться двумя путями
— с образованием двух видов мРНК, включавшим экзон либо 4А, либо 4В, который отличает ген с Ki-ras2 от его вирусного гомолога. Экзон 4В используется чаще [Capon D. J. et al., 1983].

Возможно, эти мРНК ответственны за образование активного и неактивного в трансформации р21. Сконструированы рекомбинантные плазмиды, в которых кодирующие части р21 находятся под контролем промотора SV40. Установлено, что обе структурные замены глицина на валин и цистеин существенны и во многих случаях необходимы для поддержания трансфомирующей активности продукта гена c-Ki-ras2.

Как минимум одна клеточная линия из нескольких исследованных оказалась гомозиготной по содержанию мутантного аллеля активированного гена [Capon D. J. et al., 1983]. Показано, что клеточный протоонкоген из нормальных клеток человека c-bas (вируса саркомы мышей, высокородственный гену ras) также активировался в результате точечной мутации, но при этом гуанозин замещался на аденин.

Машинный анализ вторичной структуры р21 позволил установить, что замещение глицина в положении 12 на любую другую аминокислоту должно приводить к одинаковым изменениям вторичной структуры молекулы белка [Santos Е. et al., 1983]. Следовательно, специфические конформационные изменения достаточны для приобретения трансформирующей активности р21. Более того, есть указания на то, что любые мутации, затрагивающие кодирующие свойства 12-го кодона протоонкогена c-ras/bas, приводят к его активации.

Аналогичные мононуклеотидные замены происходят и в продуктах некоторых других онкогенов, а также в факторах роста (РТФ и ЭФР). В первом пептиде, выделенном из нормального РТФ человека, в положении 73 находится изолейцин, который в этом положении в первом пептиде вирусного продукта онкогена sis заменяется на валин [Ann J. et al., 1984].

Во внутрицитоплазматическом домене ЭФР человека обнаружено три замены на валин в аминотерминальных положениях 691, 902 и 994, причем замена в положении 994 осуществляется в пределах сайта, характеризующегося высокой степенью аутофосфорилирования. Замена на валин происходит и в P75erb — продукте онкогена erb AEV [Downward J. et al., 1984]. Установлено, что перестройки в некоторых онкогенах, например в с-myc, в различных опухолях отличаются [Sumegi J. et al., 1983].

Таким образом, существуют молекулярные системы, в которых точечные мутации приводят к изменению конформации и биологической функции белков.


«Онкогены и канцерогенез», А.И.Агеенко