научная статья по теме ХИМОТРИПСИНПОДОБНАЯ АКТИВНОСТЬ И СУБЪЕДИНИЧНЫЙ СОСТАВ ПРОТЕАСОМ В ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЯХ ЧЕЛОВЕКА Биология

Текст научной статьи на тему «ХИМОТРИПСИНПОДОБНАЯ АКТИВНОСТЬ И СУБЪЕДИНИЧНЫЙ СОСТАВ ПРОТЕАСОМ В ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЯХ ЧЕЛОВЕКА»

МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ, 2014, том 48, № 3, с. 444-451

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ^^^^^^^^^^^^^^ БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ

УДК 618.14-006.6:577.23

ХИМОТРИПСИНПОДОБНАЯ АКТИВНОСТЬ И СУБЪЕДИНИЧНЫЙ СОСТАВ ПРОТЕАСОМ В ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЯХ ЧЕЛОВЕКА

© 2014 г. И. В. Кондакова*, Л. В. Спирина, В. Д. Коваль, Е. Е. Шашова, Е. Л. Чойнзонов, Э. В. Иванова, Л. А. Коломиец, А. Л. Чернышова, Е. М. Слонимская, Е. А. Усынин, С. Г. Афанасьев

Научно-исследовательский институт онкологии Сибирского отделения Российской академии медицинских наук, Томск, 634009 Поступила в редакцию 19.11.2013 г. Принята к печати 23.12.2013 г.

Известно, что активность протеасом — полифункциональных протеолитических систем, значительно меняется при опухолевом росте. Возможно, в основе этого феномена лежит изменение субъединичного состава протеасом. В представленной работе определяли химотрипсинподобную активность протеасом, их субъединичный состав и взаимосвязь этих показателей в тканях рака молочной железы, плоскоклеточного рака головы и шеи, рака эндометрия, почки, мочевого пузыря, желудка и колоректального рака. Обнаружено, что активность протеасом в большинстве анализируемых злокачественных опухолей выше, чем в соответствующей неизмененной (условно нормальной) ткани, за исключением ткани рака мочевого пузыря и светлоклеточного рака почки. Изменение активности протеасом в тканях опухолей сопровождается модификацией их субъединичного состава. Повышение активности протеасом наблюдалось на фоне увеличения содержания иммунных субъединиц и/или активаторной частицы РА28Р, регулирующей активность 208-протеасомы. Кроме того, в тканях плоскоклеточного рака головы и шеи, рака молочной железы, мочевого пузыря, желудка и колоректального рака выявлено повышение содержания субъединицы Яр16, входящей в состав 198-субчастицы 268-протеасом. Обнаружены корреляционные связи между активностью протеасом и содержанием их субъединиц в тканях опухолей человека. Мы предполагаем, что увеличение химотрипсинподобной активности протеасом и изменение их субъединичного состава играют важную роль в патогенезе опухолевого роста.

Ключевые слова: протеасомы, химотрипсинподобная активность, субъединицы протеасом, злокачественные опухоли человека.

CHYMOTRIPSIN-LIKE ACTIVITY AND SUBUNIT COMPOSITION OF PROTEASOMES IN HUMAN CANCERS, by I. V Kondakova*, L. V Spirina, V D. Koval, E. E. Shashova, E. L. Choinzonov, E. V. Ivanova, L. A. Kolomiets, A. L. Chernyshova, E. M. Slonimskaya, E. A. Usynin, S. G. Afanasyev (Cancer Research Institute, Siberian Division, Russian Academy of Medical Sciences, Tomsk, 634009 Russia; *e-mail: kondakova@oncology.tomsk.ru). Activity of the proteasome, polyfunctional enzymatic complex, is known to undergo changes during cancer development. This phenomenon is, probably, caused by the changes in subunit composition of proteasomes. In present work, we studied chymotrypsin-like activity of proteasomes, subunit composition and their association in breast cancer, head and neck squamous cell carcinoma, endometrial cancer, renal cancer, bladder cancer, stomach cancer and colorectal cancer. The increase of proteasome activity was revealed in most cancer tissues compared with adjacent tissues except for the renal cell carcinoma. Changes in proteasome activity in cancer tissues compared with correspondent normal tissues were accompanied by modification of its subunit composition. High proteasome activity was observed in combination with an increased expression of immune subunits and/or proteasome activator РА28, associated with activity of 20S proteasome. In breast cancer, head and neck squamous cell carcinoma, bladder cancer, stomach cancer and colorectal cancer we additionally found higher expression of Rpt6 subunit of 26S proteasome. Correlations between chymotrypsin like proteasome activity and subunit expressions were found in human cancer tissues. In summary, we suggest that proteasome activation and changes in its subunit composition plays an important role in cancer pathogenesis.

Keywords: proteasomes, chymotrypsin-like proteasome activity, subunit composition of proteasomes, human cancers.

DOI: 10.7868/S0026898414030112

Принятые сокращения: БОТА — этилендиаминтетраацетат, РМЖ — рак молочной железы, РЭ — рак эндометрия, РП — рак почки, РМП — рак мочевого пузыря, РЖ — рак желудка, КР — колоректальный рак, ПКГШ — плоскоклеточный рак головы и шеи.

* Эл. почта: kondakova@oncology.tomsk.ru

Опухолевые клетки характеризуются высоким уровнем метаболизма, связанным с неконтролируемой пролиферацией и нарушением регуляции многих клеточных процессов. Быстрый обмен белков обеспечивается их деградацией протеоли-тическими системами, которые играют ключевую роль в сохранности клеточного протеома [1]. Среди внутриклеточных протеолитических систем ведущую роль играют протеасомы — комплексные АТР-зависимые механоферменты, обладающие химотрипсин-, каспаза- и трипсинподобными активностями. В настоящее время активно исследуется роль протеасом в регуляции жизнедеятельности опухолевых клеток [2, 3]. Показано, что проте-асомы вовлечены в регуляцию пролиферации, апоптоза, миграции клеток, транскрипции генов и иммунного ответа [4—6], разрушая или активируя белки — компоненты сигнальных путей, факторы транскрипции и другие функционально значимые молекулы [7—9].

Активность и специфичность протеасом зависит от их структуры. Выделяют пулы 26S- и 208-протеасом. В состав 20S корового комплекса входят субъединицы, обладающие химотрип-синподобной (X(P5)), каспазаподобной (Уф1)) и трипсинподобной (Z(P2)) активностью [2, 10]. Полный протеолиз происходит в 26S-протеасо-ме, которая содержит 20S-протеасому и один или два регуляторных субкомплекса 19S (РА700). Эти субкомплексы распознают убиквитинированные белки, подлежащие протеолизу, разворачивают их и переносят внутрь 26S-протеасомы [2, 5, 11]. Если же в роли регуляторной частицы выступает другой белковый комплекс, например РА28, то такая ассоциация представляет собой активированную 20S-протеасому, которая деградирует малые, аномальные и короткоживущие белки [5]. 26S- и 20S-протеасомы можно разделить на конститутивные и иммунные. Иммунные протеасомы содержат протеолитически активные субъединицы LMP7, LMP2, LMP10 вместо конститутивных субъединиц X, Y, и Z соответственно [5, 10]. Замена конститутивных субъединиц на иммунные приводит к образованию модифицированных форм протеасом и сопровождается изменением их специфичности, вследствие чего они продуцируют иммуногенные пептиды, презентируемые главным комплексом гистосовместимости класса I. В то же время известно, что иммунные протеасомы могут выполнять неиммунные функции [11]. Замена конститутивных субъединиц на иммунные приводит к изменению активности протеасом. В этой связи интересно отметить, что на химотрипсин-подобную активность протеасом может влиять не только замена субъединицы Х на LMP7, но и замена субъединицы Y на LMP2 [12].

В злокачественных опухолях активность протеасом, как правило, выше, чем в нормальных и окружающих опухоль тканях [13, 14]. Ранее нами были получены предварительные данные, указывающие на то, что активность протеасом в тканях рака молочной железы (РМЖ), мочевого пузыря (РМП), эндометрия (РЭ) и плоскоклеточном раке головы и шеи (ПРГШ) значительно выше, чем в условно нормальных прилежащих тканях [15, 16]. Одной из причин высокой активности протеасом могут быть изменения их субъединичного состава. В настоящее время мало известно о взаимосвязи субъединичного состава протеасом с их активностью. Так, показано, что в ткани колорек-тального рака (КР) активность протеасом, высокая по сравнению с условно нормальной тканью, сочетается с повышенным уровнем таких субъединиц, как 8а5 (Р8МЭ4) и а5 (Р8МЛ5) [14]. В клетках лимфомы Беркитта повышение химот-рипсин-, каспаза- и трипсинподобной активности протеасом сопровождалось исчезновением иммунных субъединиц в И, Р21, Р51 и активатор-ной частицы РА28Р, в то время как содержание регуляторного комплекса 198 и конститутивных субъединиц Р1, в 2 и в 5 значительно возрастало [17]. Таким образом, данные, позволяющие раскрыть особенности субъединичного состава про-теасом и его влияния на активность протеасом в опухолевых клетках, немногочисленны. В представленной работе изучена химотрипсинподоб-ная активность и субъединичный состав протеасом, а также взаимосвязь этих показателей в злокачественных опухолях различной локализации.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Образцы тканей РМЖ, РЭ, РП, РМП, РЖ, КР и ПКГШ получены от больных, оперированных в 2008-2012 гг. в НИИ онкологии СО РАМН (г. Томск). В исследование вошли больные с диагнозом РМЖ (п = 74, средний возраст 53.0 ± ±3.4 лет со стадией Т1-4Ы0-3М0), РЭ (п = 49, средний возраст 56.8 ± 1.5 лет, стадии 1—11), светлоклеточный РП (п = 39, средний возраст 58.0 ± 1.4, стадия Т1—3Ы0—1М0—1), РМП (п = 40, средний возраст 61.5 ± 1.4 лет, стадии Т2_3^,М0), РЖ (п = 43, средний возраст 57.2 ± 1.7 лет, стадии Т1—4^)—3М0), КР (п = 46, средний возраст 57.2 ± ± 2.0 лет, стадии Т2—4^—3М0—1) и ПКГШ (п = 45, средний возраст 57.1 ± 1.7 лет, Т1—3^—3М0). Весь материал был гистологически верифицирован.

Образцы опухолевой и гистологически неизмененной ткани, находящейся на расстоянии не менее 1 см от границы опухолей, замораживали сразу после получения и хранили при —80°С.

Получение осветленных гомогенатов. Замороженную ткань (100 мг) гомогенизировали в жидком азоте, затем ресуспендировали в 300 мкл 50 мМ Трис-НС1-буфера (pH 7.5), содержащего 2 мМ АТР, 5 мМ хлорид магния, 1 мМ дитиотреитол, 1 мМ EDTA и 100 мМ хлорид натрия. Гомогенат центрифугировали в течение 60 мин при 10000 g и 4°C.

Определение активности протеасом. Химот-рипсинподобную активность протеасом определяли в осветленных гомогенатах опухолевых и неизмененных тканей по гидролизу флуорогенного олигопептида Suc-LLVY-AMC ("Sigma"), расщепляемого химотрипсинподобными центрами протеасом [12]. Реакционная смесь для определения химотрипсинподобной активности содержала 20 мМ Трис-HCl (pH 7.5), 1 мМ дитиотреитол, 30 мкМ Suc-LLVY-AMC, 5 мМ MgC12 и 1 мМ АТР. Реакцию проводили при 37

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Биология»