МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ, 2012, том 46, № 3, с. 452-460
УДК 618.14-006.6:577.23
регуляция инсулиноподобных факторов роста
и NF-kB протеасомной системой при раке эндометрия
© 2012 г. Л. В. Спирина, Н. В. Бочкарева*, И. В. Кондакова, Л. А. Коломиец, Е. Е. Шашова, В. Д. Коваль, А. Л. Чернышова, О. Н. Асадчикова
Научно-исследовательский институт онкологии Сибирского отделения Российской академии медицинских наук, Томск, 634009 Поступила в редакцию 22.06.2011 г.
Принята к печати 30.08.2011 г.
Инсулиноподобные факторы роста (ИФР) и ядерный фактор kB (NF-kB) играют важную роль в патогенезе рака эндометрия, однако их протеолитичекая регуляция не изучена. В представленной работе анализировали связь между химотрипсиноподобной активностью протеасом и содержанием ИФР-I, ИФР-II и NF-kB в тканях рака эндометрия. Показано, что суммарная активность протеасом и пулов 20S и 26S протеасом в злокачественных опухолях значительно выше, чем в неизмененном эндометрии. Обнаружены отрицательные корреляционные связи между активностью пула 26S протеасом и содержанием р50 NF-kB, а также между активностью пулов 26S и 20S протеасом и содержанием ИФР-I. Полученные данные свидетельствуют о возможной регуляции содержания ростового и транскрипционного факторов протеасомами. Считается, что ИФР-I находится преимущественно во внеклеточном пространстве, поэтому в регуляции содержания ИФР-I, вероятно, принимают участие и внеклеточные про-теасомы. Существование положительной корреляции между уровнями ИФР-I и металлопротеиназы PAPP-A дает основание считать, что этот протеолитический фермент можно рассматривать как важный регулятор содержания фактора роста, который расщепляет белки, связывающие ИФР-I, и тем самым повышает его уровень в тканях. Показана возможность протеолитической регуляции ростовых и ядерных факторов, что может играть важную роль в патогенезе злокачественных новообразований.
Ключевые слова: инсулиноподобные факторы роста, NF-kB, протеасома, рак эндометрия.
REGULATION OF INSULINE-LIKE GROWTH FACTORS AND NF-kB BY PROTEASOME SYSTEM IN ENDOMETRIAL CANCER, by L. V. Spirina, N. V. Bochkareva*, I. V. Kondakova, L. A. Kolomiets, E. E. Schaschova, V. D. Koval, A. L. Chernyshova, O. N. Asadchikova (Cancer Research Institute, Siberian Division, Russian Academy of Medical Science, Tomsk, Russian Federation; *e-mail: bochkarevanv@oncology. tomsk.ru). Insulin-like growth factors and the nuclear factor kB (NF-kB) are known to play an important role in pathogenesis of endometrial cancer. However, there is still uncertainty about their proteolytic regulation. We studied the correlation between chymotrypsin-like activity of proteasomes and IGF-I, IGF-II and NF-kB levels in endometrial cancer tissues. The total activity of proteasomes and the 20S and 26S proteasome activities were shown to be significantly higher in malignant tumors than in unaltered endometrium. Negative correlations between the 26S proteasome activity and NF-kBp50 level as well as between the 26S and 20S proteasome activities and IGF-I level were found. The data obtained indicate a possible proteasome regulation of growth and transcription factors. As it is considered that the major pool of IGF-I is located in the extracellular space, it is likely that extracellular proteasomes also take part in the regulation of IGF-I content. The positive correlation between IGF-I level and PAPP-A metalloproteinase gives evidence that this proteolytic enzyme is another important regulator of growth factor level, which provides proteolysis of IGF-I binding proteins and increasing IGF-I concentration in tissues. The present data show possibility of proteolytic regulation of growth and nuclear factors that can play an important role in cancer pathogenesis.
Keywords: insuline-like growth factors, NF-kB, proteasome, endometrial cancer.
Принятые сокращения: ИФР-I, ИФР-II — инсулиноподобные факторы роста I и II соответственно; IGFBP — белок, связывающий ИФР; PAPP-A (pregnancy-associated plasma protein-A) — протеиназа, расщепляющая IGFBP-2, -4 и -5; NF-kB — ядерный фактор транскрипции; I-kB — ингибитор NF-kB; IRS — внутриклеточные субстраты рецептора инсулина.
* Эл. почта: bochkarevanv@oncology.tomsk.ru
Особенности роста, развития и метастазирова-ния злокачественных опухолей определяются ростовыми и транскрипционными факторами, наиболее значимые среди которых — инсулинопо-добные факторы роста (ИФР) и ядерный фактор кВ (NF-kB). В настоящее время сформировано понятие об ИФР-системе, в которую входят ИФР-I и ИФР-II, рецептор ИФР первого типа, а также шесть белков, связывающих ИФР (IGFBP). Кроме того, функционально с этой системой связаны протеиназы, расщепляющие IGFBP, среди которых важную роль отводят белку, ассоциированному с беременностью — PAPP-A (pregnancy-associated plasma protein) [1]. Значение ИФР, их рецепторов и IGFBP в патогенезе рака представляется многоплановым. Свой вклад в регуляцию биодоступности ИФР вносят и IGFBP, содержание которых, в свою очередь, регулируется эстрогенами, прогестероном, специфическими проте-азами и самими ИФР [2].
Факторы роста, в том числе и ИФР, индуцируют транскрипционную активность NF-kB, который представлен пятью регуляторными белками (p50, p65, p52, c-Rel, Rel-B). Эти белки формируют гомо- и гетеродимеры различного строения. К функционально активным и наиболее изученным относятся гетеродимер p65/p50 и гомодимер p65/p65, в то время как гомодимер p50/p50, как предполагают, это неактивная форма NF-kB [3—5]. C NF-kB тесно связано семейство их ингибиторов (I-кВа, I-кВр, I-kBs, Bcl-3). NF-кВ не только вовлечен в стресс-индуцированные, иммунные и воспалительные реакции, он ассоциирован также с апоптозом и контролем пролиферации клеток, что делает понятным роль этого фактора в канцерогенезе [6]. Известно, что субъединица р50 фактора NF-kB образуется из предшественника p105, посттрансляционная модификация которого осуществляется с помощью протеасом. В отсутствие стимулирующих сигналов NF-kB находится в цитоплазме в ассоциации с I-кВ. Ключевой этап активации NF-kB — его освобождение из комплекса с I-кВ, который подвергается протеасомной деградации. Активированный NF-kB транслоциру-ется в ядро, связывается с ДНК и индуцирует транскрипцию. Активировать NF-kB могут липо-полисахарады, воспалительные цитокины, свободные радикалы, ультрафиолетовое излучение, а также факторы роста. Например, фактор роста ге-патоцитов индуцирует как связывание NF-kB с ДНК, так и его транскрипционную активность через сигнальные пути ERK1/2 и p38 [7]. Другой путь, вовлеченный в повышение уровня NF-kB-зависимой транскрипции — это путь PIK3/Akt. Этот путь активируется посредством как рецептора фактора роста эпидермиса, так и рецептора ИФР первого типа [2]. В ряде работ получены до-
казательства, свидетельствующие о существовании регуляторной связи между активностью NF-кВ и клеточной продукцией факторов роста по типу обратной связи. Так, в условиях гипоксии продукция плацентарного фактора роста в клеточных линиях контролируется NF-kB [8]. Показано, что активация мезенхимальных стволовых клеток в результате обработки эндотоксином, фактором некроза опухолей или инкубации в течение 24 ч в условиях гипоксии сопровождается значительным приростом ИФР-I, фактора роста эндотелия сосудов и других факторов роста в клеточной культуре, причем продукция этих факторов возрастает по NF-кВ-зависимому механизму [9].
Необходимо отметить, что регуляторным этапом многих физиологических и патологических процессов является внутриклеточная деградация белков в протеасомах. Убиквитин-протеасомная система принимает участие в разрушении многих регуляторных белков, в том числе, вовлеченных в пути передачи сигналов от факторов роста и, частично, самих рецепторов этих факторов [10].
Основной компонент убиквитин-протеа-сомной системы — протеасомы — мультисубъеди-ничные комплексы, включающие каталитическое ядро 20S, к которому присоединена одна или две регуляторные частицы. Если по крайней мере одна из этих частиц — РА700 (регуляторная частица 19S), то образуется 26S протеасома, осуществляющая, главным образом, АТР- и убиквитин-за-висимый протеолиз большинства клеточных белков. Если же в роли регуляторной частицы выступает другой белковый комплекс (РА28, РА200), то образуется активированная 20S проте-асома, которая деградирует малые, аномальные и короткоживущие белки [11]. 20S протеасомы представлены иммунными и конститутивными формами, образующимися при сочетании конститутивных (а1а2а3а4а5а6а7) или иммунных (LMP 2, LMP 7, MECL-1) протеолитических субъединиц. Замена конститутивных субъединиц на иммунные приводит к образованию модифицированных форм протеасом и сопровождается изменением их специфичности, вследствие чего они продуцируют иммуногенные пептиды для презентации главным комплексом гистосовме-стимости. В то же время известно, что иммунные протеасомы могут выполнять неиммунные функции. Встроенные иммунные субъединицы изменяют активность протеасом [12]. Относительное содержание протеасом в клетке, их состав и активность варьируют в соответствии с потребностями клетки и условиями, в которых она находится, что становится возможным благодаря взаимодействию протеасом с большим количеством белков, а также еще малоизученным механизмам регуляции на уровне транскрипции [11].
Существует определенная взаимосвязь между компонентами ИФР-системы, NF-kB и активностью протеасом в клетках. Передача сигнала от активированного рецептора ИФР осуществляется через внутриклеточные субстраты рецептора инсулина (IRS). Показано, что уровень деградации IRS-2 в протеасомах влияет на степень активации ИФР-зависимого сигнального пути [13], а разрушение самого рецептора ИФР первого типа происходит в протеасомах [14]. В активации NF-kB участвуют протеасомы, которые деградируют I-kB. Таким образом, протеасомы, по-видимому, опосредовано связаны с механизмами развития опухоли, влияя на активность факторов транскрипции и синтез факторов роста, белков, связывающих эти факторы, и их протеаз. На клеточных линиях фибробластов человека показано, что ингиб
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.