Gen przeciwnowotworowy - Anticancer gene

Geny przeciwnowotworowe to geny, które w przypadku ektopowej nadekspresji specyficznie niszczą komórki nowotworowe, nie uszkadzając normalnych, nieprzekształconych komórek . To zniszczenie komórek może być spowodowane różnymi mechanizmami, takimi jak apoptoza , katastrofa mitotyczna, po której następuje apoptoza lub martwica , oraz autofagia . Geny przeciwnowotworowe wyłoniły się z badań nad komórkami nowotworowymi pod koniec lat 90-tych. Obecnie w ludzkim genomie odkryto 291 genów przeciwnowotworowych. Aby został sklasyfikowany jako gen przeciwnowotworowy, gen musi mieć podstawienia zasad prowadzące do zmian aminokwasowych zmiany sensu, delecji lub insercji prowadzących do przesunięć ramki odczytu, które zmieniają białko kodowane przez gen, wzrost i spadek liczby kopii, lub rearanżacje genów prowadzące do ich deregulacji.

Geny przeciwnowotworowe jako terapeutyki

Rak jest klasyfikowany jako grupa chorób , z których wszystkie charakteryzują się niekontrolowaną proliferacją komórek. W normalnie funkcjonujących komórkach indukowana jest apoptoza w celu uniknięcia tych zdarzeń proliferacyjnych. Jednak te procesy mogą dalej przekształcać się w raka w przypadku rozregulowania procesów. Badania epidemiologiczne wykazały, że rak jest główną przyczyną zgonów na całym świecie (ryc. 1). Obecne postępy w terapii doprowadziły do ​​znacznego wzrostu przeżywalności pacjentów. Poniżej znajduje się niepełna lista powszechnych genów przeciwnowotworowych.

Podsumowanie genów przeciwnowotworowych

Przykłady typowych genów przeciwnowotworowych

APOPTIN

Historia

Apoptyna była pierwszym wyizolowanym genem przeciwnowotworowym. Gen ten pochodzi z pojedynczego, okrągłego DNA o ujemnej nici znajdującego się w genomie wirusa anemii kurczaka (CAV) . Wirus ten należy do rodzaju Gyrovirus i jest obecnie badany jako nowe narzędzie do leczenia i diagnostyki raka. Białko to, znane również jako białko wirusowe 3 (VP3), zostało wyizolowane z kurczaków i wykazano, że powoduje PCD w transformowanych komórkach ludzkich.

Akcja

To białko kodowane przez apoptynę ma specyficzną zdolność atakowania transformujących się komórek, pozostawiając niezmienione komórki nienaruszone. Niezależnie od p53 , Apoptyna indukuje apoptozę poprzez wewnętrzną ścieżkę mitochondrialną. I w przeciwieństwie do innych szlaków PCD, szlak apoptyny jest niezależny od receptorów śmierci. W normalnie funkcjonujących komórkach to 13,6-kDa białko znajduje się w cytoplazmie , jednak w komórkach rakowych wędruje do jądra poprzez fosforylację w pozycji Thr- 108 przez mitogenną kinazę zależną od cykliny (CDK2). Dodatkowo białko to nie działa samodzielnie. Aby apoptyna była w pełni funkcjonalna, potrzebnych jest kilka cząsteczek oddziałujących z apoptyną. Cząsteczki te obejmują, ale nie wyłącznie, DNA, clyclinA-CDK2 i białko domeny śmierci związanej z fas ( FADD ). Aktualny Apoptyna środki terapeutyczne zostały wykorzystane w leczeniu Lewisa raków płuc , i mięsaki kości z implikacjami przyszłość w leczeniu raka wątroby.

Brewinina-2R

Historia

Rysunek 2 Przedstawienie Rana ridibunda .

Brevinin-2R jest produktem peptydowym wyizolowanym ze skóry żaby Rana ridibunda (Figura 2) . Wykazano, że ta niehemolityczna defensyna ma preferencyjną cytotoksyczność wobec różnych komórek rakowych, w tym chłoniaka z limfocytów B, raka okrężnicy, raka płuc i gruczolakoraka sutka. Obecnie ten peptyd i dwa jego analogi, Brevinin-2R-C i Brevinin-2R-D, są badane pod kątem opracowywania leków przeciwnowotworowych. Analiza filogenetyczna pokazuje, że Brevinin-2 jest podzielona na trzy główne klady: A, B i C, gdzie klad A zawiera homolog Brevining-2R.

Akcja

Ten 25-aminokwasowy peptyd, w przeciwieństwie do większości peptydów z rodziny Brevinin, ma słabe działanie hemolityczne. Peptyd nie tylko ma zmniejszone działanie hemolityczne, ale jest również półselektywny wobec komórek rakowych i pozostawia komórki nienowotworowe w dużej mierze nieuszkodzone. Peptyd ten działa w celu zapobiegania progresji raka poprzez zatrzymanie cyklu komórkowego w fazie G2/M, co powoduje indukcję apoptozy.

Ta defensyna tradycyjnie działa jako część wrodzonego układu odpornościowego, działając jako obrona przeciwdrobnoustrojowa. Jednak ten peptyd jest obecnie badany jako peptyd przeciwnowotworowy. Brevinin-2R działa w celu wywołania śmierci komórki poprzez zmniejszenie potencjału błony mitochondrialnej, co skutkuje niższymi poziomami ATP w komórkach, jednocześnie zwiększając stężenie reaktywnych form tlenu. Obecnie i nieco niezwiązany, Brevinin-2R jest rozważany w leczeniu cukrzycy. W leczeniu cukrzycy typu II lub cukrzycy wykazano, że brewininy promują uwalnianie insuliny. Wreszcie, te peptydy mają nawet zdolność do zwiększania tempa regeneracji tkanek, co widać w przypadku żaby, z której wyizolowano Brevinin-2R.

E4orf4

Historia

Otwarta ramka odczytu 4 regionu 4 (E4orf4) jest białkiem adenowirusowym o masie 14 kDa, które reguluje wzrost we wszystkich stadiach infekcji adenowirusem (Ad). E4orf4 współpracuje głównie z fosfatazą białkową 2A (PP2A) i kinazami Src, indukując śmierć komórki. Modelowanie tego białka ujawnia, że ​​prawdopodobnie składa się ono z 3 α-helis z pętlami N- i C-końcowymi. Ma mały odcinek aminokwasów w pozycjach 66-75, które są wysoce zasadowe i prawdopodobnie są miejscem kierowania do jąder i jąder, a także miejscem wiązania kinaz Src.

Akcja

E4orf4 jest ważnym regulatorem adenowirusów. Dodatkowo, poza kontekstem wirusa, powoduje zaprogramowaną śmierć komórki zarówno w kontekście zdrowego środowiska komórkowego, jak i raka. E4orf4 jest kluczowym regulatorem Ad poprzez regulację w dół zarówno genów wirusowych, jak i komórkowych, co odgrywa ważną rolę w regulacji proliferacji wirusa. Z kolei regulacja w dół wpływa również na alternatywny splicing wirusowego RNA i translację białek. W przypadku braku infekcji wirusowej E4orf4 indukuje apoptozę w sposób niezależny od p53 i kaspazy ; jednak nadal istnieje komunikacja między tą ścieżką a ścieżką apoptozy zależną od kaspazy. W kontekście raka, E4orf4 jest jeszcze bardziej skuteczny w indukowaniu śmierci komórki niż w zdrowych komórkach, co może być ważnym odkryciem dla potencjalnych terapii przeciwnowotworowych. Odkryto, że mechanizmy stojące za funkcją E4orf4 są ściśle powiązane z kilkoma innymi białkami, w tym z podjednostką B55 PP2A. E4orf4 wiąże się z PP2A, aby zmniejszyć fosforylację białek odpowiedzi na uszkodzenie DNA (DDR). W konsekwencji zmniejsza to funkcję DDR i ogranicza naprawę DNA. Wiele komórek rakowych ma defekty w szlakach DDR, a celowanie w te komórki za pomocą E4orf4 może potencjalnie zniszczyć pozostałe szlaki DDR, powodując śmierć komórek rakowych.

Głównym mechanizmem za specyficzność komórek raka kierowania przez E4orf4 jest nieznany, ale istnieje wiele hipotez naukowcy rozważają: 1) aktywacja onkogenu stanie powoduje uśpionych sygnały apoptotyczne być inicjowane i śmierci komórek spowodowania łatwiej osiągnąć w różny sygnały. 2) Istnieją pewne oznaki, że komórki rakowe uzależniają się od szlaków onkogennych. E4orf4 może hamować te szlaki, powodując śmierć komórek w komórkach nowotworowych, ale nie w normalnych komórkach. 3) E4orf4 może wykorzystywać onkogeny, które zostały aktywowane w komórkach rakowych, w tym Src, aby spowodować śmierć komórki. 4) Komórki rakowe zakłóciły punkty kontrolne cyklu komórkowego, a E4orf4 może to wykorzystać, przerywając punkty kontrolne w mitozie. 5) Model Drosophila wykazał, że E4orf4 może hamować klasyczną apoptozę w zdrowych tkankach. Uważa się, że ta funkcja E4orf4 jest tracona w komórkach rakowych, powodując bardziej skuteczne zabijanie komórek. 6) Wykazano, że E4orf4 powoduje zmiany strukturalne w mitochondriach , które mogą wpływać na przeprogramowanie metaboliczne i mogą w różny sposób wpływać na raka i zdrowe komórki.

Rysunek 3: Struktura krystaliczna α-laktoalbuminy związanej z wapniem.

MAŁA WIOSKA

Historia

HAMLET jest znany jako przeciwnowotworowy kompleks białkowy znajdujący się w mleku matki. Jedną z dwóch cząsteczek tego kompleksu jest multimeryczna alfa-laktoalbumina (MAL) (ryc. 3), którą po raz pierwszy odkryto podczas badań z 1995 r., w których badano, jak mleko matki wpływa na bakterie transformowane rakiem płuc . Badanie to wykazało, że transformowane komórki były selekcjonowane pod kątem apoptozy w znacznie wyższym tempie niż nietransformowane, zdrowe komórki. Późniejsze badanie z 2000 r. wykazało, że kwas oleinowy , kwas tłuszczowy C18:1, jest kofaktorem, który wiąże się z MAL tworząc HAMLET. Kompleks ten, w stanie częściowo rozwiniętym, wykazuje następnie aktywność apoptotyczną w komórkach rakowych.

Akcja

Apoptoza, czyli zaprogramowana śmierć komórki, może wystąpić poprzez aktywację trzech różnych szlaków, wewnętrznego , zewnętrznego lub czynnika martwicy nowotworu . HAMLET działa zarówno wielopłaszczyznowym, wewnętrznym szlakiem, jak i kaskadą kaspazy , podsekcji szlaku TNF, poprzez ukierunkowanie na wiele różnych składników komórki. Najpierw, po wchłonięciu przez komórkę, HAMLET przechodzi do mitochondriów i depolaryzuje błony przy cytochromie c . W konsekwencji uwalniane są zależne od mitochondriów czynniki apoptozy oraz aktywowana jest kaskada kaspazy. Po drugie, proteasomy są atakowane przez HAMLET poprzez mechanizm, który jest mniej poznany. Badania sugerują, że HAMLET bezpośrednio wiąże się z proteasomem, prowadząc do jego zahamowania. Po trzecie, odkryto, że HAMLET atakuje jądro, a konkretnie histony . HAMLET nieodwracalnie wiąże się z histonami, co prowadzi do inaktywacji transkrypcji i kondensacji chromatyny , co nieuchronnie powoduje apoptozę. Wreszcie badania pokazują, że komórki poddane działaniu HAMLET wykazują zachowania typowe dla makroautofagii . Obejmuje to obecność wakuoli cytoplazmatycznych , pęcherzyków dwubłonowych oraz zależnego od dawki spadku poziomu ATP .

MDA-7

Historia

Gen-7 związany z różnicowaniem czerniaka ( mda-7 ), znany również jako IL-24 , został odkryty w połowie XX wieku przy użyciu hybrydyzacji subtrakcyjnej . mda-7 jest klasyfikowana w rodzinie interleukin IL-10 ze względu na podobną strukturę i sekwencję aminokwasową do innych interleukin z tej klasy, lokalizację na chromosomie ( ludzki chromosom 1q32-33 ) i wspólne właściwości z cytokinami . Badania strukturalne białka wykazały, że jest ono dimerem i glikozylowane . Stwierdzono , że jego ekspresja jest nieobecna lub występuje na bardzo niskim poziomie w komórkach nowotworowych , w tym w zaawansowanym stadium czerniaka i przerzutach , w porównaniu z prawidłowymi komórkami nietransformowanymi . Wiele badań w ciągu ostatnich 15 lat wykazało, że zwiększenie ekspresji mda-7 w komórkach nowotworowych powoduje zatrzymanie wzrostu i śmierć komórek w wielu różnych liniach komórkowych. Gdy mda-7 ulega nadekspresji w normalnych komórkach, nie wykrywa się żadnej zmiany we wzroście ani żywotności komórek. MDA-7 jest również uważany za radiowej uczulające cytokin, ponieważ generuje reaktywnych form tlenu oraz powoduje naprężenia w retikulum endoplazmatycznym . mda-7 był używany w kilku badaniach klinicznych ze względu na jego zdolność do wywoływania apoptozy, zapobiegania angiogenezie guza , powodowania regulacji immunologicznej i zwiększania śmiertelności popromiennej. W jednym badaniu klinicznym fazy I zaobserwowano, że wstrzyknięcie mda-7 przez adenowirusa bezpośrednio do guza spowodowało bezpieczną regulację guza i aktywację immunologiczną.

Akcja

mda-7 oddziałuje z dwoma heterodymerycznymi kompleksami receptorowymi cytokiny typu II IL-20R1/IL-20R2 i IL-22R1/IL-20R2. Zaobserwowano, że w niektórych kontekstach mda-7 aktywuje czynniki transkrypcyjne STAT . Jednak szlak STAT nie zawsze jest aktywowany i nie jest wymagany do zatrzymania wzrostu komórek mda-7 i śmierci komórki. mda-7 można umieścić w liniach komórek nowotworowych poprzez transfekcję lub transdukcję adenowirusem ; zaobserwowano, że w następstwie tego, apoptoza jest indukowana tylko w komórkach nowotworowych i nie powoduje toksyczności w zdrowych komórkach. Jego funkcja jako supresor nowotworu nie jest w pełni zrozumiała, lecz stwierdzono, że w związku z czerniakiem , MDA-7 ekspresja jest drastycznie zmniejszona. Chociaż nie ma opublikowanych oficjalnych badań potwierdzających to twierdzenie, uważa się, że mda-7 może potencjalnie działać jako czynnik parakrynny , brać udział w sygnalizacji bliskiego zasięgu i funkcji odpornościowej skóry. Uważa się również, że mda-7 ma działanie prozapalne. Możliwe jest również, że mda-7 indukuje wydzielanie cytokin, co powoduje, że komórki prezentujące antygen prezentują antygeny nowotworowe, co skutkuje odpowiedzią immunologiczną przeciwko nowotworom. Stwierdzono także, stwierdzono, że MDA-7 i jej translacji białka MDA-7, współpracuje z tym kinaz serynowo / treoninowych kinaz białkowych (PKR). Konieczne będą dalsze badania, aby lepiej zrozumieć mechanizmy działania mda-7 .

NOXA

Historia

Rysunek 4: Przedstawienie komórek T, komórek T-Helper i komórek B (CD4+) działających w celu wywołania odpowiedzi immunologicznej.

Noxa, wyizolowana z myszy, jest członkiem rodziny Bcl-2 i jest zdolna do regulowania śmierci komórek poprzez różne wewnątrzkomórkowe sygnały stresowe. Odkryty prawie trzy dekady temu w 1990 roku przez Hijikata i wsp., ten produkt genu został wyizolowany z biblioteki dorosłych komórek T-komórkowych (ATL). potencjał terapeutyczny w przewlekłej białaczce limfocytowej (CLL), najczęstszej białaczce występującej u dorosłych w świecie zachodnim . U ludzi homolog Noxa jest znany jako APR/PMAIP1.

Akcja

Po otrzymaniu wewnętrznych sygnałów śmierci, gen NOXA koduje białko Noxa poprzez transkrypt z trzema eksonami. Białko to wiąże się z białkami antyapoptotycznymi, powodując hamowanie tych białek. Jako gen indukowalny p53, NOXA ulega transkrypcji i translacji do Noxa w odpowiedzi na uszkodzenie DNA i apoptozę indukowaną hipoksją . Konstytutywny gen znajduje się w mózgu , grasicy , śledziony i kilku innych narządach, inicjuje apoptozie mediowanej przez BAX dysfunkcji mitochondrialnej poprzez hamowanie antyapoptotycznych członków rodziny Bcl2'S. Poprzez badania knockoutu genu wykazano, że Noxa z podwójnym niedoborem nie wystąpił spontaniczny rozwój nowotworu, co często obserwuje się w przypadku nokautu p53. Wykazano, że Noxa bierze udział w utrzymaniu homeostazy komórek T Th1/Th2 CD4+ pamięci, gdzie przy braku Noxa dochodzi do śmierci komórek T pamięci Th2.

NS1

Historia

W latach 60. dr Helene Toolan odkryła, że parwowirus gryzoni ma działanie onkosupresyjne. Jednak dopiero później scharakteryzowano specyficzny gen znajdujący się w genomie parwowirusa, zwany NS1, który powoduje działanie onkosupresyjne. NS1 to małe białko (tylko 672 aminokwasy) z 5 odrębnymi domenami, które pełnią różne funkcje, które nieuchronnie prowadzą do apoptozy i śmierci komórki. NS1 aktywuje śmierć komórek poprzez dwa różne szlaki: apoptozę/zaprogramowaną śmierć komórki podobną do lizosomów oraz nekrozę/ cytolizę .

Akcja

NS1 jest uważane za białko regulatorowe ze względu na jego aktywność w transkrypcji, translacji i oddziaływaniach białko-białko, co pozwala parwowirusowi na niezakłóconą replikację. Jednak naukowcy są przede wszystkim zainteresowani wykorzystaniem jego aktywności cytolitycznej, ponieważ udowodniono, że jest ona aktywna w komórkach rakowych. Pierwszym sposobem, w jaki NS1 propaguje śmierć komórki poprzez cytolizę, jest przerwanie cyklu komórkowego na złączu S / G2 , powodując reakcję na stres w komórce. W szczególności NS1 oddziałuje z wieloma cząsteczkami i związkami ważnymi w przemianie i hamuje ich aktywność. Kiedy ekspresja NS1 osiąga pewien próg, wyzwolona reakcja na stres w końcu powoduje zaprogramowaną śmierć komórki, w której pośredniczy kaspaza 3/9 . Innym sposobem, w jaki NS1 powoduje cytolizę, jest degradacja cytoszkieletu komórki. NS1 specyficznie celuje i degraduje tropomiozynę mikrofilamentów za pomocą kinazy kazeinowej II , filamentów aktynowych poprzez aktywację rozszczepiającej aktynę proteiny gelsoliny oraz wimentyny w nieznanym mechanizmie. Ostatni mechanizm cytolizy, w którym pośredniczy NS1, obejmuje depolaryzację mitochondriów. Powoduje to uwolnienie wielu reaktywnych form tlenu , powodując uszkodzenia DNA. Gdy DNA jest uszkodzone, następuje reakcja na uszkodzenie DNA , która w tym przypadku prowadzi do śmierci komórki.

ORCTL3

Historia

Transporter kationów organicznych Like-3 (ORCTL3) został po raz pierwszy odkryty w wyniku szeroko zakrojonego projektu sekwencjonowania DNA w poszukiwaniu genów wykazujących aktywność apoptozy specyficzną dla nowotworu. Nazwę ORCTL3 zdecydowano ze względu na jej homologię strukturalną do białek należących do rodziny transporterów kationów organicznych . Nazwa ta jest jednak myląca, ponieważ po zbadaniu właściwości ORCTL3 okazało się, że ORCTL3 jest transporterem moczanów . Gen ORCTL3 obejmuje około 12 kb genomowego DNA i składa się z dziesięciu eksonów. Wykazano, że transkrypt 2,4 kb tego genu ulega powszechnej ekspresji we wszystkich tkankach ludzkich. Dodatkowo transfekcja ORCTL3 do licznych komórek rakotwórczych indukowała apoptozę, podczas gdy komórki normalne i pierwotne pozostały zdrowe.

Akcja

ORCTL3 to białko o masie 90 kDa złożone z 351 aminokwasów. W oparciu o metody obliczeniowe sugeruje się, że białko kilkakrotnie przechodzi przez błonę komórkową. Nadekspresja ORCTL3 jest zlokalizowana w retikulum endoplazmatycznym (ER), aparatach Golgiego i błonie komórkowej, ale nie w mitochondriach. ORCTL3 został zidentyfikowany jako pierwszy wymiennik nikotynianowy o wysokim powinowactwie w nerkach i jelicie. Nikotynian jest niezbędną witaminą ( witamina B3 ), która bierze udział w syntezie NAD+ , co z kolei jest ważne dla procesów energetycznych, szlaków przekazywania sygnałów i aktywacji zależnej od NAD+ deacetylazy histonowej SIRT1 . Wykazano , że ORCTL3 jest aktywowany do indukcji apoptozy w komórkach nerek in vitro , in vivo i ex vivo . Aby uzyskać efekt apoptozy, ORCTL3 celuje w desaturazę stearoilo-CoA (SCD), enzym, który wprowadza podwójne wiązanie w kwasie tłuszczowym kwasu stearynowego . Fakt, że SCD jest powszechnie nadeksprymowany w komórkach nowotworowych i transformowanych onkogenem może do pewnego stopnia wyjaśniać specyficzność ORCTL3 wobec nowotworu, jednak nie można formalnie wykluczyć istnienia innych dodatkowych celów ORCTL3.

Par-4

Historia

Odpowiedź apoptozy prostaty-4 ( Par-4 ) jest białkiem supresorowym guza o funkcji proapoptotycznej. Par-4 po raz pierwszy odkryto w komórkach raka prostaty szczura w ramach wysiłków określonych w odkryciu genów, które zostały indukowane w odpowiedzi na zwiększony poziom Ca2 ⁺ w komórkach, chociaż obecnie wiadomo, że jest wszechobecnie eksprymowany w wielu różnych tkankach w wielu Różne gatunki. Gen Par-4 znajduje się na ujemnej nici chromosomu 12q21.2 , obejmującej 99,06 kb DNA i zawierającej siedem eksonów i sześć intronów. Wiadomo, że Par-4 ulega obniżeniu w pewnych ostatecznie zróżnicowanych komórkach, takich jak neurony , specyficzne komórki siatkówki i komórki mięśni gładkich, a także w niektórych komórkach nowotworowych, takich jak rak nerek , nerwiak niedojrzały i białaczka . Wykazano również, że Par-4 jest ogólnie wyższy w umierających komórkach, co jest zgodne z jego funkcjami proapoptotycznymi.

Akcja

Par-4 to wielodomenowe białko o masie 38 kDa, składające się z około 340 aminokwasów. Konserwatywne domeny wśród ludzkich, mysich i szczurzych homologów obejmują domenę zamka leucynowego (LZ) w regionie C-końcowym, dwie sekwencje lokalizacji jądrowej, NLS1 i NLS2, w regionie N-końcowym oraz jądrową sekwencję eksportową w obrębie domeny LZ . Chociaż mutacje Par-4 są rzadkie, stwierdzono, że mutacja punktowa od A do T wpływająca na resztę 189 zlokalizowaną w eksonie 3 powoduje przedwczesną terminację Par-4 w ludzkim raku endometrium. Nokaut Par-4 u myszy prowadzi do rozwoju spontanicznych guzów w różnych tkankach, objawiających się zwiększoną odpowiedzią proliferacyjną obwodowych komórek T , zahamowaniem apoptozy, zwiększoną aktywnością NF-κB i zmniejszoną aktywnością JNK . Nadekspresja Par-4 jest wystarczająca do indukowania apoptozy w większości komórek rakowych przy braku drugiego sygnału apoptotycznego, ale nie indukuje apoptozy w normalnych lub unieśmiertelnionych komórkach.

Funkcję przeciwnowotworową Par-4 osiąga się dwoma różnymi sposobami: aktywacją molekularnych składników maszynerii śmierci komórkowej i hamowaniem czynników sprzyjających przeżyciu. Jedną z podstawowych funkcji apoptotycznych Par-4 jest hamowanie szlaku NF-κB, który jest kluczowym czynnikiem przyczyniającym się do wielu nowotworów i zapobiega śmierci komórek poprzez aktywację ekspresji genów sprzyjających przeżyciu. Par-4 pomaga również w PCD przez umożliwienie przemieszczania się specyficznych ligandów, takich jak receptory śmierci powierzchni komórki, takie jak odpowiednio FasL i Fas , do błony komórkowej, aktywując w ten sposób zewnętrzny szlak śmierci. Nadekspresja Par-4 selektywnie indukuje apoptozę w komórkach nowotworowych, przypisywaną selektywnej aktywacji poprzez fosforylację reszty T155 przez kinazę białkową A (PKA). Wykazano, że do aktywacji Par-4 wymagane są dwa zdarzenia: wejście do jądra i fosforylacja przez PKA.

Rysunek 5: Struktura krystaliczna ludzkiego TRAIL.

TRASA

Historia

Ligand indukujący apoptozę związany z czynnikiem martwicy nowotworu (TRAIL) (Figura 5) jest członkiem rodziny czynników martwicy nowotworu (TNF), która obejmuje również ligandy Fas , TNFα i TL1A . Został odkryty w 1995 roku przez Wiley et al. a następnie dalej scharakteryzowany w 1996 przez Pitti et al. W pierwszym badaniu odkryto, że TRAIL jest zlokalizowany na powierzchni komórek w większości tkanek ludzkich, z wyłączeniem mózgu, wątroby i jąder, podczas gdy drugie badanie wykazało, że białko to jest białkiem błonowym typu II, które może być również rozszczepione na rozpuszczalna forma.

Akcja

Intryga otaczająca TRAIL jest spowodowana zdolnością tego białka zarówno in vivo, jak i in vitro do specyficznego namierzania komórek nowotworowych pod kątem apoptozy, przy jednoczesnym pozostawieniu zdrowych komórek w stanie nienaruszonym. Ta aktywność przebiega zarówno na drodze wewnętrznej, jak i zewnętrznej. Po pierwsze, homotrimer TRAIL wiąże trzy cząsteczki receptora TRAIL 1 lub 2, które są białkami transbłonowymi zawierającymi cytoplazmatyczną domenę śmierci. Po związaniu TRAIL, Fas, kaspaza-8 i kaspaza-10 łączą się z domeną śmierci, tworząc kompleks sygnalizacyjny indukujący śmierć (DISC), który przebiega przez dwa różne mechanizmy w zależności od typu komórki. W jednym typie komórek DISC może bezpośrednio aktywować kaspazę efektorową prowadzącą do apoptozy, podczas gdy w drugim kompleks aktywuje szlak za pośrednictwem bcl-2 w podobny sposób jak HAMLET, co skutkuje uwolnieniem cytochromu c z mitochondriów, który następnie powoduje aktywację kaspazy efektorowej. Ten ostatni mechanizm jest przedmiotem wielu terapii onkogennych, ponieważ p53, gen supresorowy guza, aktywuje tę samą ścieżkę. Ponieważ rak jest powszechnie powodowany przez inaktywację p53, TRAIL może pośredniczyć w tym efekcie, nadal aktywując szlak apoptotyczny.

Figura 6: Struktura TP53 związanego z DNA.

TP53

Historia

TP-53 (Figura 6) to gen, który koduje białko p53 ; to białko jest supresorem guza. p53 odkryto w 1979 roku na podstawie badań dotyczących immunologii raka i roli wirusów w niektórych nowotworach. Białko zostało tak nazwane, ponieważ zmierzono jego wagę 53 kDa. Badanie to zostało przeprowadzone przez Davida Philipa Lane'a i technika Alana K. Robertsa w laboratorium Lionela V. Crawforda w Londynie. W tym badaniu zaobserwowano, że p53 może wiązać się z wirusowymi antygenami nowotworowymi . Ta informacja została potwierdzona w tym samym roku, kiedy oddzielne badanie wykazało, że p53 wykazywał immunoreaktywność z surowicą z guzów zawierających przeciwciała . To późniejsze badanie zostało przeprowadzone przez Daniela IH Linzera i Arnolda J. Levine'a z Princeton University. Mniej więcej w tym samym czasie ukazały się kolejne artykuły, w których wspomniano o odkryciu białka hamującego nowotwór. Podczas gdy p53 po raz pierwszy oficjalnie zidentyfikowano w 1979 r., wiele laboratoriów w poprzednich latach natknęło się na to samo białko, nie wiedząc, co to jest. W połowie lat 70. naukowiec Peter Tegtmeyer natknął się na białko o przybliżonej wielkości 50 kDa. Jednakże, ponieważ skupił się w swoich badaniach na SV40 , wirusie wywołującym nowotwory atakującym małpy i ludzi, nie zwracał uwagi na to białko.

Akcja

Białko p53 jest hamującym nowotwory czynnikiem transkrypcyjnym (TF), który może rozpoznać zmiany w DNA komórki spowodowane czynnikami, w tym toksynami chemicznymi, promieniowaniem, promieniami ultrafioletowymi (UV) i innymi czynnikami uszkadzającymi. Co najważniejsze, p53 odgrywa rolę w określaniu, czy uszkodzony materiał genetyczny w komórce można naprawić, czy też komórka powinna zostać zniszczona przez apoptozę. Poszczególne domeny asocjacyjne topologicznie (TAD) celują w różne geny i unikalne szlaki efektorowe. Zaobserwowano, że inaktywacja obu TAD ma szkodliwy wpływ na zdolność p53 do hamowania wzrostu guza i interakcji z docelowymi genami. Gdy tylko jeden TAD jest inaktywowany, p53 może nadal tłumić określone nowotwory; jednak nie może już skutecznie angażować się w transaktywację. Domena C-końcowa (CTD) jest domeną wewnętrznie nieuporządkowaną (IDD), która może przybierać różne konformacje w zależności od tego, z czym się wiąże i jest lokalizacją wielu modyfikacji potranslacyjnych , co skutkuje jej zdolnością do regulowania funkcji p53 w zależności od z czym jest związany i jakie modyfikacje są powiązane z CTD. Ta domena pomaga również w wiązaniu centralnej domeny wiążącej DNA (DBD) ze specyficznymi sekwencjami DNA; CTD jest pozytywnym regulatorem wiązania DNA i stabilizuje interakcję DNA z DBD. p53 jest unikalny jako czynnik transkrypcyjny, ponieważ może rozpoznawać i wiązać elementy odpowiedzi (RE) w wielu różnych środowiskach i nie potrzebuje innych czynników transkrypcyjnych do wspólnego wiązania się z nim, jak wiele innych TF.

Mutacje w genie p53 szlaku obserwowano w prawie wszystkich typów nowotworów, w tym raka sutka , raka pęcherza moczowego , raka płuca , raka jajnika , raka dróg żółciowych , głowy i szyi raka płaskonabłonkowego , czerniaka , guz Wilmsa i inne nowotwory, często na skutek mutacji punktowej w p53. Zespół Li-Fraumeni jest stanem związanym z dziedzicznymi mutacjami, co najmniej 140 mutacjami w genie TP-53. Ten stan znacznie zwiększa ryzyko zachorowania na nowotwory, takie jak rak piersi, rak kości i mięsaki tkanek miękkich . Dotyczy to w szczególności dzieci i młodych dorosłych. Większość tych mutacji w genie TP-53 to zmiany pojedynczych aminokwasów, ale inne mutacje powodują brak niewielkiej części DNA. Prowadzi to do wadliwego białka p53, które nie rozpoznaje uszkodzeń DNA w komórkach, nie kontroluje wzrostu komórek i nie inicjuje apoptozy w komórkach z uszkodzonym DNA. W konsekwencji komórki zawierające błędne DNA mogą dzielić się w niekontrolowany sposób.

Wspólne nieporozumienia

Często geny są mylone z białkami, w których kodują (ryc. 7). Geny składają się z nukleotydów , a białka z aminokwasów . Geny służą jako kody i plany do tworzenia interesujących nas białek lub różnych niekodujących kwasów rybonukleinowych ( ncRNA ), które wykazują różne efekty, takie jak zapobieganie nowotworom w komórkach.

Figura 7: Centralny schemat dogmatu przedstawiający produkt białkowy poprzez transkrypcję i translację genu.

Zobacz też

• Onkogen
• Terapia genowa raka
• Gen supresorowy guza
• Cykl komórkowy
• Punkty kontrolne cyklu komórkowego
• Geny
• Białka
• Apoptoza
• MAŁA WIOSKA
• Par-4

Bibliografia