Добавил:
kiopkiopkiop18@yandex.ru Вовсе не секретарь, но почту проверяю Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
5 курс / Онкология / Канцерогенез - Заридзе Д.Г..pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
24.03.2024
Размер:
13.98 Mб
Скачать

На схеме 5.4 представлены сводные данные об основных путях проявле­ ния онкогенного потенциала Д Н К - и РНК-содержащих вирусов.

Рекомендуемая литература

Киселев Ф. Л., Павлиш О. Α., Татосян А. Г.

Молекулярные основы канцерогенеза у человека. — М.: Наука, 1990.

Coffin G. Μ., Hughes S. Μ., Varmus Η. Ε.

(eds). Retroviruses. — New York: Cold Spring Harbor Lab. Press, 1997.

Fields Β. N., Knipe D. M., Howley P. M. (eds). Virology. — Philadelphia: LipincottRaven, 1996.

Minson Α., Neil J., McCrae M. (eds). Viruses and Cancer. — Cambridge: Cambridge University Press, 1994.

5.3. Вирусы папиллом и их роль в канцерогенезе шейки матки

Ф. Л. Киселев

5.3.1. Участие вирусов папиллом в канцерогенезе шейки матки

В середине 70-х годов прошлого века, когда было высказано предполо­ жение, что вирусы папиллом человека (HPV) являются этиологическим аген­ том рака шейки матки, эта область вирусологии и онкологии получила стремительное развитие. С одной сто­ роны, это привело к твердым доказа­ тельствам участия HPV в возникнове­ нии данной формы рака, а с другой — способствовало стремительному про­ грессу в анализе не только вирусов этой группы, но и механизмов пре­ вращения нормальной клетки в опу­ холевую под действием этих вирусов.

Известно более 100 типов HPV че­ ловека. Одной из наиболее характер­ ных особенностей вирусов этой груп­ пы является отсутствие адекватной чувствительной клеточной модели для их размножения, поэтому подавляю­ щее большинство различных типов HPV идентифицированы на основа­ нии выявления в зараженных клетках вирусной Д Н К , последующего ее кло­

нирования и секвенирования. Факти­ чески все HPV можно условно разде­ лить на две большие группы, которые ассоциируются либо с кожей, либо со слизистыми оболочками. Наиболее типичными проявлениями инфекции кожи являются доброкачественные бородавки, а инфекции слизистых оболочек — предраковые и раковые поражения шейки матки.

Последовательности HPV обнару­ жены почти в 90 % случаев рака шей­ ки матки и в опухолях некоторых дру­ гих локализаций (ротовая полость, носоглотка, пищевод), но при этом частота выявления HPV в этих опухо­ лях была существенно ниже — οϊ 10 до 30 %. Если для рака шейки матки этиологическая роль HPV представля­ ется очевидной (негативные случаи, по-видимому, связаны с существова­ нием еще нескольких пока не иденти­ фицированных типов HPV), то для опухолей других локализаций, где HPV также был обнаружен, его роль как ключевого фактора нельзя считать доказанной.

Все HPV имеют весьма сходную структуру (схема 5.5). Они содержат Д Н К в 8 тыс. пар оснований, состоя­ щую из 9 открытых рамок считыва­ ния, причем две из них (L1 и L2) ко-

С х е м а 5.5. Генетическая структура ви­

руса папилломы человека, тип 16

287

Т а б л и ц а 5.3. Клеточные белки, способ­ ные связываться с белками Е6 и Е7 виру­

сов папиллом человека высокого риска

Ген Е6

р53 Е6-АР (протеин-

лигаза)

hDLG (гомолог большого опухо­ левого супрессора дрозофилы)

Паксилин

Интерферон-ре- гуляторный фак­ тор 3 ВАК (белок се­

мейства BCL 2) Е6-ТР1 (белок семейства GAP)

Ген £ 7

Rbl05

Rb-родственные "pock­ et" белки (р 130 и р 107) Субъединица 4 (S4)

аденозинтрифосфатазы

Комплекс Е2Р/циклин

А

Киназа гистона H1

c-jun

hTid-1 — гомолог супрессора дрозофилы Mi 2 (комплекс гистондеацетилаза)

М2-пируват киназа р48

дируют структурные белки вириона, остальные 7 (El—Е7) относятся к так называемым ранним вирусным генам, контролируя функции, необходимые для репродукции и проявления пато­ генного потенциала.

Среди всех известных HPV сравни­ тельно небольшое количество ассо­ циировано с различными злокачест­ венными поражениями. Наиболее серьезные данные о связи HPV с кан­ церогенезом у человека получены на моделях HPV при раке шейки матки. Пионерские исследования группы X. Цур Хаузена (X. Zur Hausen) в середи­ не 80-х годов убедительно показали, что как минимум 2 типа HPV (16 и 18) выявляются при раке шейки матки, в то время как при доброкачественных поражениях были обнаружены в ос­ новном HPV типов 6 и 11. В дальней­ ших исследованиях еще несколько ти­ пов HPV было обнаружено при раке шейки матки, других злокачественных поражениях аногенитальной области как у женщин, так и у мужчин (типы 31, 33, 35, 39, 45, 51, 52, 56, 58, 59,

70), в то время как число новых типов HPV, выделенных из папиллом (доб­ рокачественных поражений) этой об­ ласти, так же как и папиллом ротовой

полости,

было существенно меньше

(типы 3, 32, 72, 73).

 

При

использовании

соответствую­

щих чувствительных

методов Д Н К

HPV различных типов выявляются бо­

лее чем в 90 % опухолей шейки мат­ ки, что является важным аргументом в пользу того, что присутствие вирус­ ного генетического материала — не­ обходимый фактор для превращения нормальных клеток в опухолевые.

Все HPV, выделенные при добро­ качественных и злокачественных неоплазиях, были разделены на так на­ зываемые HPV низкого и высокого риска (табл. 5.3). Анализ этих двух классов HPV не выявил принципиаль­ ных структурных отличий в генетиче­ ской структуре: и те, и другие содер­ жат по 2 структурных гена (L1 и L2) и 7 функциональных генов (Е1—Е7). Кроме того, в составе всех HPV была идентифицирована регуляторная об­ ласть URR (upstream regulatory repion) или LCR (long control region), локали­ зующаяся непосредственно перед ге­ нами Е6 и Е7. В составе U R R было идентифицировано значительное ко­ личество сайтов, способных взаимо­ действовать как с позитивными, так и с негативными факторами транскрип­ ции. Необходимость такого взаимо­ действия очевидна исходя из того, что инфекция HPV для плоскоклеточного и слизистого эпителия является персистентной и вызывает ускоренную пролиферацию зараженных клеток. Для достижения такой инфекции ви­ рус должен инфицировать базальные клетки, поскольку только эта группа клеток эпителия способна к размно­ жению. Из них происходят все клетки вышележащих слоев, которые в про­ цессе дифференцировки теряют спо­ собность к размножению и отслаива­ ются от поверхности. Репликация ви­ русной ДНК, экспрессия поздних ге­ нов и сборка вирионов тесно связаны со стадией дифференцировки и про-

288

исходят только в верхних клеточных слоях.

Характерная особенность HPV-ин- фекции шейки матки состоит в том, что вирусные последовательности вы­ явлены не только в злокачественных опухолях — карциномах, но и в пред­ раковых поражениях — так называе­ мой интраэпителиальной дисплазии (CIN) разных стадий.

Вирусный геном в зараженных клетках может персистировать как в эписомальной, так и в интегрирован­ ной формах. Функциональная значи­ мость различных типов персистенции на разных стадиях прогрессии опухо­ лей остается неясной.

5.3.2. Регуляция транскрипции вирусных генов

Поддержание трансформированно­ го фенотипа контролируется вирусны­ ми генами. Основными трансформи­ рующими генами вирусов папиллом человека являются гены Е6 и Е7, экс­ прессия которых модулируется обла­ стью URR. Размер этой области со­ ставляет от 800 до 1000 пар оснований для HPV различных типов. За генами Е6 и Е7 локализуются гены Ε1 и Е2, причем последний перекрывает ген Е4 и ген Е5, который, возможно, также является трансформирующим геном. Сигнальная терминирующая последо­ вательность для полиА-РНК локали­ зуется на З'-конце ранней области. Транскрипция Р Н К начинается с про­ мотора в З'-области URR непосредст­ венно перед началом гена Е6. Этот промотор получил обозначение Р97 для HPV 16 и Р105 для HPV.18. Про­ мотор содержит ТАТА-бокс и сайт инициации транскрипции, которые регулируются различными энхансерными элементами, локализованными

вцентральном и З'-сегментах URR.

ВURR-области локализованы множественные сайты взаимодейст­ вия как с клеточными, так и вирусны­ ми факторами транскрипции. Среди вирусных это продукт вирусного гена

Е2, способный

взаимодействовать с

З'-областью URR,

где имеется 4 участ­

ка связывания. Основная особенность этого фактора состоит в том, что он может выполнять двойную функцию: в полноразмерной форме он может активировать транскрипцию вирусно­ го генома, а в редуцированной по N- концу форме (образующейся в резуль­ тате альтернативного сплайсинга) ее подавлять.

Среди многочисленных клеточных факторов, способных взаимодейство­ вать с участком URR, отметим лишь некоторые из них, значимость кото­

рых

для проявления функций

генов

Е6

и Е7 представляется очевидной.

Это

прежде всего фактор AP1,

пред­

ставляющий собой димерный белко­ вый комплекс, содержащий по одно­ му из представителей двух семейств — jun и fos. U R R HPV типов 16 и 18 со­ держат соответственно 3 и 2 AP1-свя­ зующих сайта. По-видимому, основ­ ная функция AP1 — участие в опреде­ лении специфичности типов синтези­ руемых РНК . Другим важным регуля­ тором U R R является фактор YY1, причем в данной системе он может функционировать как активатор, так и репрессор транскрипции, в зависи­

мости от типа вируса, типа

клеток и

активности

других транскрипционных

факторов

и прежде

всего

фактора

AP1. Еще одна группа

сайтов способ­

на связывать С/ЕВР (ССААТ/энхансер связующий белок), причем факто­ ры этого типа могут взаимодейство­ вать не только непосредственно с со­ ответствующей областью Д Н К в уча­ стке URR, но и образовывать ком­ плексы с другими клеточными факто­ рами. Основная функция этой группы генов — регуляция клеточной диффе­ ренцировки и активация генов раз­ личных цитокинов. Фактор SP1 спо­ собен связываться с элементом G C - боксов, и его сайт находится непо­ средственно рядом с ТАТА-боксом. Этот фактор необходим для транс­ крипции вирусного генома. Среди транскрипционных факторов, принад­ лежащих к группе ядерных рецепто-

19-7908 Д. Г. Заридзе

289

ров, две группы (рецепторы стероид­ ных гормонов и тироид/ретиноидные) имеют рецепторы в URR-области. Сайт, отвечающий на гликокортикоид (GRE), локализуется в З'-области ме­ жду API- и Spl-связывающим сайта­ ми. Оба типа рецепторов являются ак­ тиваторами транскрипции. Фактор, специфический для кератиноцитов KRF1, взаимодействует с AP1 и акти­ вирует транскрипцию. U R R содержит также несколько связующих сайтов для белков с так называемым POUдоменом, которые способны связы­ ваться с канонической октамерной последовательностью ATGCAAAT (то­ гда эти белки обозначаются как Oct). Один из белков этой группы (Octl) репрессирует U R R HPV 18, а другой представитель этого семейства (Ерос 1) дает обратный эффект. Для факто­ ров семейства NF1 имеется несколько сайтов связывания в области консти­ тутивного репрессора. Эти сайты об­ ладают сравнительно низким аффи­ нитетом и, по-видимому, являются необходимыми для проявления спе­ цифичности транскрипции в эпители­ альных клетках. Транскрипционные факторы TEF1 и TEF2 имеют 4 сайта в энхансере HPV16, и они, по-види­ мому, являются активаторами для промотора Р97.

Таким образом, представленная выше краткая сводка по факторам, ре­ гулирующим транскрипцию транс­ формирующих генов HPV, свидетель­ ствует о том, что этот контроль носит весьма сложный характер, поскольку эти факторы многочисленны, облада­ ют позитивным и негативным влия­ нием на транскрипцию и способны взаимодействовать как непосредствен­ но с областью U R R вирусного генома, так и друг с другом.

5.3.3. Трансформирующие гены вирусов папиллом

рый необходим для встраивания в клеточный, происходит в основном в рамках Е1—Е2. Из этого следует, что в трансформированных клетках гены Е6 и Е7 остаются интактными и при этом их экспрессия контролируется вирус­ ным URR. Три группы доказательств свидетельствуют в пользу того, что именно эти гены контролируют трансформированный фенотип кле­ ток: I) гены Е6 и Е7 обладают трансформирущим потенциалом in vitro; 2) трансфицированные этими генами клетки способны индуцировать опухо­ ли у бестимусных мышей; 3) ингибирование экспрессии генов Е6/Е7 вы­ зывает в клетках реверсию трансфор­ мированного фенотипа.

Гены Е6 и Е7 транскрибируются с промотора Р97 (для HPV16) или Р105 (для HPV18) как полицистронные мРНК .

С ранней области генома эписомальной формы HPV транскрибирует­ ся до 10 типов сплайсированных форм

Р Н К

(схема 5.6).

Некоторые

из этих

Р Н К

встречаются

достаточно

часто,

частота выявления других форм суще­ ственно ниже. Другая интересная осо­ бенность состоит в том, что трансфор­ мирующий ген Е6 часто подвергается сплайсингу и лишь один тип Р Н К со­ держит полную копию этого гена. По­ следовательности гена Е7 присутству­ ют практически во всех типах Р Н К , что является дополнительным доказа­ тельством значения этого гена для поддержания опухолевого статуса кле­ ток.

На З'-конце гена Е7 располагается сайт сплайсинга, который практиче­ ски вырезает ген Е1, и этот ген сохра­ няется только в РНК, содержащих по­ следовательности вирусных генов L1 и L2, кодирующих белки оболочки вириона, и на этом рисунке не представ­ ленные.

Естественно, что в случае интегра­ ции вирусного генома в клеточный

Взлокачественных опухолях ви­ картина существенно меняется. Как

русный геном персистирует, как пра­ вило, в интегрированной форме, при­ чем разрыв в вирусном геноме, кото­

правило, в процессе интеграции ви­ русная Д Н К разрывается в области ге­ нов Е1 или Е2 (точка разрыва не явля-

290

С х е ма 5.6. Типы РНК, кодируемые ранней областью генома HPV, тип 16

ется

специфической), и

синтезируе­

ваемых цинковых пальцев, характер­

мые РНК, кроме последовательностей

ных для белков, способных взаимо­

генов Е6, Е7, Е1 и Е2 (последний, по-

действовать

с Д Н К .

Однако

все

по­

видимому, в

редуцируемой

форме),

пытки выявить такое взаимодействие

должны содержать и клеточные по­

закончились

безрезультатно.

 

 

следовательности, на 3'-конце кото­

Исследование

биологической

ак­

рых содержится сайт полиаденилиро-

тивности гена Е6 HPV высокого риска

вания.

 

 

 

показало, что он как в одиночестве,

Продукт гена Е6 — белок, содер­

так и в сочетании с геном Е7 спосо­

жащий 150 аминокислот, с отсутст­

бен

к иммортализации

плоскоклеточ­

вием какой-либо ферментативной

ных эпителиальных клеток человека, а

активности. Локализуется белок Е6 в

в отсутствие Е7 — к интерференции с

ядре,

цитоплазме и

мембранной

дифференцировкой

кератиноцитов,

фракции. Белки Е6 достаточно кон­

индуцируемой сывороткой и

ионами

сервативны и среди HPV низкого

Са2+. Кроме того, белки Е6 способны

риска гомологичны между собой на

к иммортализации

клеток

эпителия

80—90 %; примерно сходные уровни

молочной железы человека. Е6 в

коо­

гомологии наблюдаются и у HPV

перации

с

активированным

онкоге­

группы высокого риска. Между со­

ном

ras

иммортализует

фибробласты

бой белки Е6 этих двух групп сходны

грызунов,

а в сочетании с Е7 индуци­

на 50—60 %.

Особенностью

белков

рует образование опухолей у транс­

Е6 всех HPV является наличие четы­

генных мышей. В отличие от Е6 HPV

рех

последовательностей

так

назы­

высокого

риска

Е6 HPV низкого

рис-

1 9 *

2 91

 

ка не способны ни к иммортализации, ни к трансформации.

Одной из главных мишеней дейст­ вия гена Еб является продукт гена р53. Как известно, ген р53 является моду­ лятором транскрипции, он специфи­ чески взаимодействует с Д Н К и спо­ собен трансактивировать такие важ­ ные гены, как р21 (WAF1), который является ингибитором циклинзависимых киназ, и bах, играющие ключе­ вую роль в апоптозе клеток. Ген р53 активируется при обработке клеток ДНК-повреждающими агентами и в условиях гипоксии. Мутантный вари­ ант гена р53, регулярно выявляемый во многих опухолях, не способен к осуществлению функций, описанных выше, и, кроме того, в некоторых опухолях его локализация ограничена цитоплазмой.

Продукт гена р53 способен копреципитироваться с большим Т-антиге- ном вируса SV40 и продуктом раннего гена Е1 аденовируса из клеток, зара­ женных этими вирусами. Белок Е6 HPV высокого риска (но не низкого риска) также способен взаимодейст­ вовать с р53 в системах in vitro. Одна­

ко биологический смысл

взаимодей­

ствия

вирусных

генов с

р53 в этих

трех

системах

различен,

поскольку

для первых двух систем образование комплекса способствует стабилизации белка р53, а в системе с Е6 HPV 16 период полужизни р53, наоборот, уменьшается. Это связано с тем, что происходит деградация белка р53 за счет убиквитина, что является основ­ ной системой деградации цитозольных и ядерных белков в клетках эукариот. Для деградации р53 под дейст­ вием Е6 необходимо предварительное образование комплекса между Е6 и одним из компонентов комплекса убиквитина — протеинлигазой, обо­ значаемой как Е6-АР и имеющей мол. массу 100 кДа.

Кроме деградации р53 в результате взаимодействия р53 с белком Е6 HPV, Е6 ингибирует такие функции дикого типа р53, как транскрипционная ак­ тивация и транскрипционная репрес­

сия, т. е. конкурирует с теми функ­ циями, которые являются определяю­ щими для супрессии опухолевого рос­ та. Е6 способен также увеличивать уровень мутагенеза и генетической нестабильности. Поскольку в подав­ ляющем большинстве карцином шей­ ки матки (в отличие от многих других опухолей человека) отсутствуют мута­ ции в гене р53, можно предполагать, что экспрессия белка Е6 HPV высоко­ го риска в итоге оказывает на р53 та­ кое же воздействие, что и соматиче­ ские мутации, т. е. приводит к потере р53 регулируемой транскрипции и ингибированию нормального клеточного ответа на повреждения Д Н К .

Кроме основного свойства белка Е6 — взаимодействие с р53, этот бе­ лок обладает еще рядом свойств, ко­ торые могут вносить вклад в процесс трансформации и которые не зависят от р53. К их числу относятся актива­ ция гетерологичных промоторов, уменьшение апоптоза, активация теломеразы (ферментативного РНКбелкового комплекса, поддерживающего размер теломерной области хромо­ сом), связывание с Са2+-связывающим белком Е6ВР, идентичным белку ERC 55. Среди других клеточных белков, способных взаимодействовать с бел­ ком Е6 (см. табл. 5.3), белок hDLG (гомолог одного из генов-супрессо- ров, идентифицированного у дрозо­ филы), паксилин — один из белков клеточного матрикса, интерферонрегулирующий фактор тип 3, bak — бе­ лок семейства bcl 1 и белок семейства GAP. Все они принадлежат к группе белков, в той или иной степени во­ влеченных в процесс клеточного деле­ ния.

Продуктом гена Е7 является срав­ нительно небольшой фосфобелок, со­ держащий 98 аминокислот. Ν - концевой домен этого белка (аминокислоты 1—38) содержит в основном гидро­ фильные аминокислоты, в то время как С-концевой домен (аминокисло­ ты 39—98) более гидрофобен. Несмот­ ря на расчетную мол. массу 11 кДа, белок Е7 HPV16 мигрирует при элек-

292

трофорезе в полиакриламидном геле как молекула с массой в 18—20 кДа. Е7 структурно и функционально бли­ зок белкам других ДНК-содержащих вирусов, таких как большой Т-анти­ ген вируса SV40 и ранний белок Е1А аденовируса. Белок Е7 может быть разделен на 3 основных домена: кон­ сервативный участок 1 (CR1), консер­ вативный участок 2 (CR2) и консерва­ тивный участок 3 (CR3). Все три до­ мена необходимы для проявления биологической активности Е7.

Участок CR1 состоит из короткой последовательности аминокислот (по­ зиции 6—15), которая является высо­ коконсервативной и сходной с тако­ вой в CR1 Е1А аденовируса. Однако существует функциональное различие между CR1 у белков этих вирусов — CR1 Е1А способен взаимодействовать с такими pocket-белками (семейство белков, родственных продукту гена ретинобластомы), как рЗОО, и с мень­ шей эффективностью с pRb, в то вре­ мя как домен CR1 Е7 не способен взаимодействовать с этим белком. Делеции или точечные мутации в CR1 Е7 HPV16 приводят к снижению трансформирующего потенциала это­ го гена.

CR2 HPV16 Е7 содержит домен LXCXE (аминокислоты 22—26), кото­ рый ответствен за взаимодействие с pocket-белками (белок p 105 гена-су- прессора pRb и родственные белки р107 и p130). Любые мутации в этой области элиминируют способность взаимодействовать с pRb и подавляют трансформирующую активность Е7. Е7 HPV низкого риска имеют одно характерное отличие — в СR2-домене вместо аспарагиновой кислоты в по­ зиции 21, которая имеется в гене Е7 HPV16, в HPV типов 6 и 11, находит­ ся глицин. По-видимому, именно эта замена обеспечивает Е7 HPV высоко­ го риска более высокое сродство с pRb и способность кооперировать с акти­ вированным онкогеном ras при транс­ формации первичных клеток грызу­ нов. Кроме главного сайта связывания с pRb в CR2, возможно, существует

еще один сайт в домене CR3, участ­ вующий в ассоциации с pRb.

С-концевая область домена CR2 содержит сайт для казеин-киназы II (СК II) — сериновые остатки в пози­ циях 31 и 32. Именно эти два амино­ кислотных остатка фосфорилируются in vitro СК II. Биологический смысл фосфорилирования остается неясным, но не исключено, что этот сайт ка­ ким-то образом вовлечен в трансфор­ мацию. Замена указанных двух сериновых остатков незаряженными ос­ татками аланина снижает способность Е7 к трансформации первичных кле­ ток (совместно с ras), в то время как замена на негативно заряженный ос­ таток аспарагиновой кислоты приво­ дит к формированию фенотипа дико­ го типа. Кроме того, фосфорилирование этих двух сериновых остатков рез­ ко усиливает взаимодействие белка Е7 HPV16 с ТАТА-бокссвязующим бел­ ком ТВР.

Домен CR3 HPV16 Е7 имеет очень слабую гомологию с доменом CR3 белка Е1А аденовируса, но оба домена содержат две СХХС-последовательно- сти, участвующие в связывании с Zn2+. Последовательности CR3 Е7 су­ щественно отличаются от таковых у белков, содержащих цинковые паль­ цы. Связывание Е7 с Zn приводит к димеризации белка Е7, и, по-видимо­ му, димеризация является важным моментом в проявлении трансформи­ рующей активности Е7.

Белок Е7 локализуется в несколь­ ких клеточных фракциях — главным образом в ядре и ядрышке.

Иммортализирующие и трансфор­ мирующие потенции Е7 HPV высоко­ го риска зависят от типа используе­ мых для этой цели клеток. Е7 HPV ти­ пов 16 и 18 способны индуцировать образование фокусов трансформации и рост в полужидком агаре различных стабильных клеточных линий фиброб-

ластов грызунов, таких,

к

примеру,

как N I H ЗТЗ и Y31. Для

Е7

HPV низ­

кого риска наблюдается меньшая эф­ фективность трансформации: клетки не способны к росту в полужидком

293

агаре, но являются туморогенными для бестимусных мышей. Е7-белки HPV16 или HPV18 сами по себе спо­ собны к иммортализации первичных клеток грызунов, а в сочетании с ак­ тивированным ras — их трансформа­ ции. В системе кератиноцитов челове­ ка ген Е7 вызывает иммортализацию, эффективность которой существенно возрастает при котрансфекции геном Е6 HPV высокого риска. В некоторых случаях такая котрансфекция может приводить и к трансформации. Кроме того, ген Е7 может вызывать имморта­ лизацию еще нескольких типов кле­ ток, таких как эпителиальные клетки молочных желез, клетки поверхност­ ного эпителия яичника. Гены Е7 и Е6 HPV низкого риска не способны к иммортализации первичных керати­ ноцитов.

Основная функция гена Е7 HPV высокого риска сводится к дерегулирующему эффекту при прохождении клеточного цикла, в основном к ин­ дукции перехода покоящихся клеток из G0- в S-фазу. Это осуществляется за счет активации некоторых клеточ­ ных генов под влиянием Е7 и в ре­ зультате прямого взаимодействия Е7 с белками, регулирующими прохожде­ ние клеточного цикла.

грессию клеточного цикла путем взаи­ модействия с клеточными транскрип­ ционными факторами семейства T2F и DP . Pocket-белки инактивируются в результате фосфорилирования по многим сайтам под действием CDK, что приводит к образованию транскрипционно активных гетеродимеров

E2F/DP. Такие ингибиторы CDK, как pl5INK4B, pl6INK4, p21WAF-1 и p27KIpl, за­

держивают клетки в G1-фазе путем ог­ раничения фосфорилирования pRb и родственных белков.

Ген Е7 HPV16 обеспечивает пере­ ход клеток из G,- в S-фазу клеточного цикла и увеличивает пролиферативную активность первичных кератино­ цитов человека. Ген Е7 способен пре­ одолевать контроль прохождения кле­ точного цикла на границе G1/S, что позволяет предполагать, что этот ген способен либо нейтрализовать, либо преодолевать блокирующий эффект

физиологических ингибиторов CDK, таких как p21WAF и р27КIР1, которые

индуцируются р53 и удалением сыво­ ротки.

Возможно взаимодействие гена Е7 HPV16 с белком гена-супрессора pRb105 приводит к увеличению дегра­ дации pRb. Это сопровождается ин­ дукцией активности семейства кле­

Вклеточном цикле можно выде­ точных транскрипционных факторов,

лить два основных этапа — реплика­ ция генома и последующая редупли­ кация клеток. Эти два события разде­ лены двумя фазами — G1 (до реплика­ ции Д Н К ) и G2 (до митоза). Правиль­ ность прохождения цикла контроли­ руется циклинзависимыми протеинкиназами (CDK). В нормальных клет­ ках переход из Go-фазы запускается факторами роста и рецепторами этих факторов, специфичными для данно­ го типа клеток. На этом этапе росто­ вые факторы активируют экспрессию циклинов D-типа и ассоциированных с ними киназ (CDK 4 или C D K 6), индуцируя переход клеток в G1-фазу, активируя при этом циклины Ε и А и фактор транскрипции E2F-1. Белки семейства гена ретинобластомы (pock- et)-pRb, p 107, p130 блокируют про­

состоящих из множественных E2F/DP гетеродимеров. Е7 и E2F-1 связыва­ ются с различными сайтами на pRb. С участком CR2 на Е7 связывается так­ же pRb-родственный белок р107. На разных фазах клеточного цикла суще­ ствует два различных комплекса E2Fр107, но Е7 селективно разрушает комплекс, специфичный для G1-фазы.

Среди генов, которые активируют­ ся в результате освобождения E2F, идентифицирован ген Е2 аденовируса типа 5, а также гены, кодирующие В- myb, циклины А и Е.

Кроме pRb и родственных ему бел­ ков, связанных с регуляцией клеточ­ ного цикла, существуют и другие бел­ ки-регуляторы транскрипции, являю­ щиеся мишенями для Е7. Сюда отно­ сится семейство транскрипционных

294

факторов АР-1. В результате взаимо­ действия с АР-1 происходит трансак­ тивация АР-1 — направляемых генов. Кроме того, Е7 HPV16 способен свя­ зываться с ТАТА-бокс-связующим белком и ТВР-ассоциированным фак­ тором TAF110.

Доказана возможность физическо­ го взаимодействия Е7 HPV16 с циклином А й CDK2 через CR2 домен, а также с циклином Ε в комплексе CDK2 и р107. Не исключено, что взаимодействие Е7 с циклинами опо­ средовано р107, который, как было указано выше, способен ассоцииро­ ваться с циклинами А и Е. Ингибитор CDK р27КIР1 связывается с Е7 через С- концевой домен, что приводит к функциональной инактивации р27КIР1.

Существует еще несколько белков, которые идентифицированы как ми­ шени взаимодействия с белками — продуктами гена Е7 HPV высокого риска (см. табл. 5.3).

Одной из удивительных способно­ стей Е7 HPV16 является его участие и в пролиферации, и в апоптозе. По­ следний феномен четко проявляется в нормальных фибробластах человека при отсутствии активности гена Е6. Ответственным за эту активность яв­ ляется pRb-связывающий домен Е7. Характерно, что апоптоз под действи­ ем Е7 проявляется в клетках мышей с удаленным геном р53. Таким образом, апоптоз под действием Е7 может про­ являться как по p53-зависимому, так и по p53-независимому пути.

в нарушении контроля регуляции раз­ множения путем ингибирования апоптоза, направляемого Е7. Это на­ шло экспериментальное подтвержде­ ние на модели трансгенных мышей, а - также в уроэпителиальных клетках че­ ловека. Таким образом, функциональ­ ная кооперация между белками Е6 и Е7 HPV высокого риска в процессе трансформации может быть хотя бы частично связанной с Е6-индуциро- ванным ингибированием апоптоза. Это сопровождается элиминацией клеток с нарушенной системой росто­ вых сигналов, включая и те, которые направляются Е7.

Функции Е6 и Е7 также тесно свя­ заны на уровне дерегуляции клеточ­ ного цикла и размножения клеток. По этой схеме pRb является общей мише­ нью для обоих вирусных белков (фи­ зическое взаимодействие с Е7 и изме­ нение уровня фосфорилирования под

действием Е6). Е6 подавляет актива­ цию p21WAF (ингибитор циклинзави-

симых киназ), опосредованную р53. Индукция p21WAF под действием p53

контролирует дефосфорилированный статус pRb, который является необхо­ димым для функционирования этого белка как контролирующего фактора в G1-фазе клеточного цикла. Ингибирование индукции p21WAF (опосредо­ ванное р53) под действием р53 может приводить к нарушениям в контроли­ рующих функциях pRb и таким обра­ зом кооперировать в инактивации pRb при связывании с Е7.

5.3.4. Функциональная кооперация онкобелков Е6 иЕ7

Онкобелки Е6 и Е7 обладают онкогенным потенциалом per se, но этот потенциал существенно возрастает при совместной экспрессии. Это сви­ детельствует о том, что вирусные фак­ торы могут функционально коопери­ роваться в процессе клеточной транс­ формации. По-видимому, наиболее интересный аспект этой проблемы со­ стоит в том, что Е6 может участвовать

* * *

Таким образом, суммируя изло­ женное выше, можно выделить сле­ дующие основные факты, которые свидетельствуют о том, что вирусы папиллом высокого риска играют ключевую роль в инициации канце­

рогенеза

в

шейке матки у человека:

а)

регулярное

выявление

вирусной

Д Н К и

ее

экспрессия

в

опухолевых

клетках;

б)

наличие в

составе

этой

Д Н К трансформирующих

генов

Е6 и

Е7,

обладающих

плейотропным

э ф -

295

Ограничение ранних стадий указан­ ных превращений (а в случае раков шейки матки это инфекция HPV) может оказаться решающим факто­ ром для предотвращения развития опухолевого процесса. Использова­ ние создаваемых анти-НРУ-вакцин может оказаться весьма эффектив­ ным профилактическим средством для борьбы с опухолями шейки матки.

С х е м а 5.7. Прогрессия опухоли шейки матки

Доклиническое Легкое поражение Тяжелое поражение

.

Расширенный

течение

плоскоклеточного

плоскоклеточного Инвазивньи рак

инвазивный

 

 

 

эпителия

эпителия

 

 

рост,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

метастазирование

фектом,

основными

проявлениями

той из обзора Zur Hausen (2000). Сре­

которого являются инактивация ге-

ди этих факторов наибольшее значе­

нов-супрессоров р53 и Rb и наруше­

ние, по-видимому, имеют различного

ние функций генов, контролирую­

типа мутагены и эстрогены, которые

щих клеточную пролиферацию (цик-

могут существенно влиять на актив­

линов).

 

 

 

 

 

ность персистирующей Д Н К HPV, что

Необходимо

также

подчеркнуть,

в свою очередь может вызывать моди­

что действие вирусных генов, по-ви­

фикацию других клеточных генов и

димому,

лишь

инициирует

опухоле­

индуцировать геномную нестабиль­

вый процесс, но является недостаточ­

ность. Это может также сопровож­

ным для его прогрессии. Инфекция

даться изменениями в структуре и ак­

HPV — ключевой момент ранних ста­

тивности

вирусных

трансформирую­

дий канцерогенеза в шейке матки и

щих генов и в дополнительных мута­

определяющий

фактор для

запуска

ционных изменениях в генах, связан­

последующих

генетических

процес­

ных с дифференцировкой и ангиоге-

сов,

приводящих

к

формированию

незом.

 

 

моноклональной

популяции

опухоле­

 

 

 

вых

клеток.

 

 

 

 

 

 

 

Очевидно, что прогрессия рака шейки матки от предклинической ста­ дии интраэпителиальных дисплазий до инвазивного рака с метастазированием есть многоэтапный процесс не только с клинической точки зрения, но и с молекулярно-генетической. Во­ влеченность различных факторов (ви­ русных, генетических и эпигенетиче­ ских) представлена на схеме 5.7, взя­

296