Ш
БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, 2012, том 38, № 1, с. 106-110
УДК 618.(19+14)-006:577.152.34.088
АКТИВНОСТЬ ПРОТЕАСОМ В ОПУХОЛЯХ ЖЕНСКОЙ РЕПРОДУКТИВНОЙ СИСТЕМЫ
© 2012 г. И. В. Кондакова#, Л. В. Спирина, Е. Е. Шашова, В. Д. Коваль, Л. А. Коломиец, А. Л. Чернышова, Е. М. Слонимская
Научно-исследовательский институт онкологии Сибирского отделения Российской академии медицинских наук, Томск, 634009, пер. Кооперативный, 5 Поступила в редакцию 15.06.2011 г. Принята к печати 18.07.2011 г.
Протеасомы — мультипротеиназные белковые комплексы, играющие важную роль в патогенезе злокачественных опухолей, однако их активность в тканях опухолей человека изучена недостаточно. Проведено исследование химотрипсинподобной активности протеасом в тканях рака молочной железы (РМЖ) и рака эндометрия (РЭ). Показано, что тотальная активность протеасом и активность 208- и 268-пулов протеасом в злокачественных опухолях значительно выше, чем в соответствующих неизмененных тканях. Ни для РМЖ, ни для РЭ не было обнаружено повышения активности протеасом с увеличением размера опухоли. В то же время при распространении злокачественного процесса изменения активности регистрируются. При РМЖ было показано достоверное снижение тотальной активности и активности пула 268-протеасом в опухолях, метастазирующих в регионарные лимфатические узлы, по сравнению с опухолями, не образующими метастазы. При РЭ было отмечено повышение тотальной активности и активности пулов 268- и 208-протеасом при увеличении глубины инвазии опухолей в миометрий. Полученные данные указывают на то, что активность протеасом существенно изменяется в процессе канцерогенеза. Дальнейшее изучение протеасом может стать основой для разработки новых дополнительных критериев прогноза развития онкологических заболеваний женской репродуктивной системы и поиска эффективных противоопухолевых средств.
Ключевые слова: протеасомы, химотрипсинподобная активность протеасом, опухоли женской репродуктивной системы, рак молочной железы, рак эндометрия.
ВВЕДЕНИЕ
Внутриклеточная деградация белков в протеа-сомах является важным этапом многих физиологических и патологических процессов. Убикви-тин-протеасомная система принимает участие в разрушении многих регуляторных белков, в том числе медиаторов процессов передачи сигналов от ростовых факторов и, частично, самих рецепторов ростовых факторов [1, 2].
Основным компонентом убиквитин-протеа-сомной системы являются протеасомы — мульти-субъединичные комплексы, включающие каталитическое ядро 208, к которому присоединены одна или две регуляторные частицы. Если по крайней мере одной из этих частиц является РА700 (198-ре-гуляторная частица), то образуется 268-протеасома, осуществляющая главным образом АТР- и убикви-тинзависимый протеолиз большинства клеточных белков. Если же в роли регуляторной частицы выступает другой белок (РА28, РА200), то такой ком-
Сокращения: РМЖ — рак молочной железы; РЭ — рак эндометрия.
#Автор для связи (+7(3822)51-25-29; эл. почта: кошЗакоуа@ oncology.tomsk.ru).
плекс представляет собой 208-протеасому, которая осуществляет деградацию малых, аномальных (неправильно свернутых, окисленных, денатурированных) и коротко живущих белков [3].
Протеасомы 20S представлены иммунными и конститутивными формами, образующимися при сочетании конститутивных (а1а2а3а4а5а6а7) или иммунных (LMP 2, LMP 7, LMP 10) протеоли-тических субъединиц. Замена конститутивных субъединиц на иммунные приводит к образованию модифицированных форм протеасом и сопровождается изменением их активности [4]. Количество протеасом в клетке, их состав и активность изменяются в соответствии с особенностями метаболизма клетки и условиями, в которых она находится. Такие изменения происходят за счет взаимодействия протеасом с большим количеством белков, и регуляции на уровне транскрипции, механизмы которой на данный момент остаются мало изученными [5].
Протеасомы, обладая трипсинподобной, химотрипсинподобной и каспазаподобной активностями, имеют большое значение для внутриклеточной деградации белков, что обусловливает
Таблица 1. Активность протеасом в опухолевой и неизмененной тканях при раке эндометрия и раке молочной железы (п — число больных)
Локализация Активность протеасом в опухолевой ткани, 103 Ед/мг белка
тотальная 26$-пул 20$-пул
РЭ, n = 49 РМЖ, n = 59 Опухолевая ткань Неизмененная ткань Опухолевая ткань Неизмененная ткань 151.5 ± 29.6* 50.2 ± 5.3 43.95 ± 6.07* 26.03 ± 3.89 36.2 ± 6.0* 22.2 ± 2.2 21.34 ± 2.81 15.97 ± 2.59 59.0 ± 4.7* 42.4 ± 5.4 21.5 ± 2.84 16.9 ± 3.17
* Значимость различий по сравнению с неизмененной тканьюр < 0.05.
их важную роль в патогенезе различных заболеваний, в том числе в возникновении и развитии злокачественных новообразований [6]. Показано изменение активности и состава пула 268-проте-асом в онкогенезе в экспериментальных условиях in vivo [7]. В настоящее время активно изучается роль убиквитинзависимого протеолиза в патогенезе злокачественных образований различных локализаций, в частности предстательной железы [8], молочной железы [9], кишечника [10] и других органов. Однако эти исследования в основном посвящены изучению убиквитинирования белков, в то время как исследованию активности протеасом уделяется недостаточно внимания.
Исследование протеасом целесообразно проводить на опухолях, занимающих лидирующие позиции в структуре онкологической заболеваемости. К числу социально значимых онкологических заболеваний относят рак молочной железы, который занимает первое место среди онкологических заболеваний у женщин и составляет 20% случаев среди женской онкопатологии, и рак тела матки, составляющий 7.2% случаев. Ранее нами было показано изменение тотальной активности протеасом при развитии рака эндометрия [11]. Кроме того, в экспериментальных условиях показана апоптотическая гибель раковых клеток эндометрия при применении ингибитора протеасом — бортезомиба [12]. Однако данных о субъединичном составе 26S- и 208-протеасом и об активности их пулов при раке молочной железы и эндометрия накоплено очень мало.
Целью исследования являлось сравнительное изучение тотальной активности протеасом и активности их пулов в злокачественных опухолях молочной железы и эндометрия.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
В результате проведенного исследования выявлено, что тотальная активность, а также активность пулов 26S- и 20S-протеасом была значительно выше в тканях РМЖ и РЭ по сравнению с соответствующими неизмененными тканями (табл. 1): в ткани РЭ наблюдалось увеличение тотальной
активности протеасом в 2.4 раза, в ткани РМЖ — в 1.6 раза.
Кроме того, в ткани РЭ наблюдалось статистически значимое повышение химотрипсинподоб-ной активности 26S- и 208-пулов протеасом, тогда как в ткани РМЖ наблюдалась лишь тенденция к увеличению такой активности. Полученные данные позволяют предположить усиление внутриклеточного протеолиза в тканях рака эндометрия и РМЖ по сравнению с соответствующими неизмененными тканями. Анализируя актив -ность протеасом в опухолевой и неизмененной ткани, следует отметить, что полученные результаты согласуются с имеющимся в литературе данными и по другим локализациям рака, например, для папиллярного варианта рака почки и плоскоклеточных карцином головы и шеи [15, 16]. Вероятно, увеличение активности протеасом в опухоли по сравнению с неизмененными тканями связано со значительным повышением интенсивности клеточных процессов в злокачественной ткани: опухолевый рост сопровождается нарушением клеточного цикла, усилением пролиферации, ин-гибированием апоптоза.
Несомненно, чтобы клетке продолжать свое существование, необходимо усилить систему, занимающуюся деградацией выполнившего свою функцию белкового и пептидного материала. При этом может увеличиваться синтез протеа-сомных субъединиц путем регуляции транскрипции генов, происходить различные изменения на этапе их сборки или же изменения качества и количества белков, принимающих участие в контроле протеасомзависимого протеолиза [17]. Кроме того, в опухолях возможно усиление и/или нарушение механизма обратной связи между активностью протеасом и транскрипцией их генов. Так, показано, что после воздействия протеасом-ных ингибиторов в клетке усиливается синтез протеасом de novo, причем это явление более выражено в опухолевых тканях [18].
При исследовании изменения химотрипсин-подобной активности протеасом в опухолях эндометрия в зависимости от стадии заболевания вы-
Таблица 2. Зависимость активности протеасом от стадии заболевания в ткани рака эндометрия (п — число образцов опухолевой ткани)
Стадия заболевания п Активность протеасом в опухолевой ткани, 103 Ед/мг белка
тотальная 268-пул 208-пул
1а 13 110.2 ± 30.3 31.8 ± 7.2 59.8 ± 9.5
1Ь 24 173.5 ± 43.5 49.4 ± 11.8 54.1 ± 11.5
1с 3 284.2 ± 60.6* 50.0 ± 22.8 74.5 ± 3.2
II 9 176.6 ± 38.8* 30.6 ± 4.0 66.6 ± 21.9
* Значимость различий по сравнению с группой больных со стадией 1а,р < 0.05.
Таблица 3. Зависимость активности протеасом в ткани рака молочной железы от клинических характеристик заболевания (п — число образцов)
Показатель* п Активность протеасом в опухолевой ткани, 103 Ед/мг белка
тотальная 268 208
Размер опухоли (Т) Т1 16 41.08 ± 12.2 20,65 ± 4.13 24.9 ± 5.57
Т2 32 43.86 ± 9.13 18.37 ± 3.32 17.6 ± 3.32
Т3-4 11 39.6 ± 12.1 24.1 ± 7.4 19.7 ± 5.5
Метастазы в регионарные N0 19 52.67 ± 11.87 27.3 ± 6.6 26.7 ± 5.09
лимфоузлы 16.9 ± 1.9* 16.7 ± 2.7
N1-3 40 37.4 ± 7.3**
* Градация Т (размер и локализация первичной опухоли): Т1 — опухоль <2 см, Т2 — опухоль 2.1—5 см, Т3 — опухоль более 5 см, Т4 — опухоль любых размеров с прорастанием грудной стенки или кожи; градация метастазироания (степень поражения регионарных лимфатических узлов): N0 — нет признаков поражения метастазами лимфоузлов, N1-3 — метастазы в регионарных лимфоузлах различной степени распространенности.
** Значимость различий по сравнению с группой больных со стадией N0, р < 0.05.
явлено возрастание тотальной активности протеасом с увеличением стадии заболевания (табл. 2).
Тотальная активность протеасом повышалась при увеличении глубины инвазии
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.