ш
УДК 618.11.006-033.2:577.15
СВЯЗЬ АКТИВНОСТИ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ ПРОТЕИНАЗ С СОДЕРЖАНИЕМ ЛОКОМОТОРНЫХ БЕЛКОВ В ТКАНЯХ ПЕРВИЧНЫХ ОПУХОЛЕЙ И МЕТАСТАЗАХ ПРИ РАКЕ ЯИЧНИКОВ
© 2014 г. И. В. Кондакова#, Н. В. Юнусова, Л. В. Спирина, Л. А. Коломиец, А. Б. Виллерт
Научно-исседовательский институт онкологии СО РАМН, 634009, Томск, пер. Кооперативный 5 Поступила в редакцию 29.04.2014 г. Принята к печати 11.06.2014 г.
Способность к активному перемещению в экстраклеточном матриксе, важную роль в которой играет ремоделирование цитоскелета актинсвязывающими белками, может оказывать влияние на метастатический потенциал опухолевых клеток. Проведено изучение экспрессии актинсвязывающих белков и в-катенина в связи с активностью протеасом и кальпаинов в тканях первичных опухолей и метастазах рака яичников. Показано, что химотрипсинподобная активность протеасом (ХТАП) и активность кальпаинов (АК) в ткани рака яичников значительно выше, чем в условно нормальной ткани. Кроме того, ХТАП и АК были статистически значимо выше в перитонеальных метастазах по сравнению с первичной опухолью. Корреляционный анализ показал в ткани первичной опухоли наличие положительной связи между ХТАП и АК (r = 0.82; р = 0.0005), тогда как в метастазах подобной связи не выявлено. Содержание фосфорилированной формы Р-катенина и актинразрывающе-го белка гельзолина снижалось в метастазах по сравнению с первичной опухолью, тогда как уровень белка АгрЗ, входящего в состав Arp2/3 комплекса и ответственного за ветвление актиновых фила-ментов, не изменялся. При этом наблюдалось снижение содержания функционально сходного гельзолину белка кофилина и мономерсвязующего белка тимозина-Р 4 в опухолях по сравнению с нормальной тканью. Кроме того, уровень кофилина был достоверно выше в метастазах по сравнению с тканью первичной опухоли яичника. Таким образом, полученые данные, вероятно, свидетельствуют о снижении мономеров актина в опухолях и метастазах рака яичников по сравнению с нормальной тканью и об изменении содержания фракций актиновых филаментов в метастазах. В тканях первичных опухолей наблюдались отрицательные корреляции между ХТАП, количеством р45 Ser Р-катенина и количеством белка АгрЗ, входящего в состав Arp2/3 комплекса. В метастазах выявлены отрицательные взаимосвязи между активностью кальпаинов и содержанием АгрЗ, кофи-лина и тимозина. Полученные данные позволяют предположить наличие разных механизмов про-теолитической регуляции локомоторных белков в первичных опухолях и метастазах при раке яичников, а именно, в тканях первичных опухолей в регуляции адгезивных контактов и ремоделирова-нии актина более активное участие принимают протеасомы, а в метастазах кальпаины являются важным звеном регуляции актинсвязывающих белков.
Ключевые слова: протеасомы, химотрипсинподобная активность протеасом, кальпаины, актинсвязы-вающие белки, p45 Ser ft-катенин, рак яичников, метастазирование.
Б01: 10.7868/80132342314060086
ВВЕДЕНИЕ
Изучение механизма формирования метастазов необходимо как для понимания закономерностей изменения клеточных процессов на молекулярном уровне при распространении опухолей, так и для разработки диагностических подходов по прогнозу риска метастазирования, профилак-
Сокращения: DTT — дитиотреитол, AMC — 7-amido-4-me-thylcoumarin.
#Автор для связи (тел.: +7(3822) 51-25-29; эл. почта: kondakova@oncology.tomsk.ru).
тике и лечению метастатической болезни. В настоящее время общепризнано участие протеаз, осуществляющих деградацию экстраклеточного матрикса, разрушение адгезивных межклеточных контактов и индукцию ангиогенеза, в метастази-ровании [1, 2]. Наиболее значимыми системами специфического внутриклеточного протеолиза являются убиквитин-протеасомная и кальпаино-вая, однако их роль в механизмах развития и прогрессирования опухолей исследована недостаточно. Протеасомы — полифункциональные ферментативные системы, обладающие не-
сколькими протеолитическими активностями, регулируют многочисленные клеточные процессы путем устранения белков и/или образования пептидов, участвующих в этих процессах [3, 4]. Ранее в наших исследованиях продемонстрирована важная роль убиквитин-протеасомной системы в развитии опухолей различных локализаций [5—8]. Осуществляемый кальпаинами про-теолиз, в отличие от протеасомного, является частичным, в ходе которого не происходит полной деградации белка, а лишь изменяется его структура. Таким образом, кальпаины — это про-теазы-"модуляторы" [9]. В настоящее время большинство работ по изучению протеасом и кальпаинов проводятся на культурах опухолевых клеток или экспериментальных опухолях на животных, что не позволяет экстраполировать полученные данные на первичные опухоли человека. [10, 11], Сведения о связи этих внутриклеточных протеолитических систем с метастазированием и механизмами, определяющими этот процесс, малочисленны.
Одним из наиболее значимых процессов, определяющих метастатический потенциал опухолевых клеток, является нарушение адгезивных свойств и способность к активному перемещению в экстраклеточном матриксе, важную роль в которой играет реорганизация актинового цитос-келета. Этот этап развития злокачетвенных опухолей получил название "эпителиально-мезенхи-мальный переход" (ЭМП), он характеризуется потерей раковыми клетками эпителиальной морфологии и приобретением характеристик, свойственных мезенхимальным клеткам, таких как веретенообразная форма, потеря молекул межклеточной адгезии, способность активно перестраивать цитосклет [12].
Ремоделирование цитоскелета осуществляется актинсвязывающими белками, среди которых выделяют белки, связывающие мономеры актина (тимозин-4Р); белки, деполимеризующие его фи-ламенты (кофилин); кэппирующие белки, ограничивающие рост филаментов (CapZ); белки, разрывающие актиновые филаменты и формирующие два фрагмента (гельзолин); поперечносвя-зывающие белки, участвующие в формировании пучков филаментов, их ветвлении и формировании трехмерных структур (белки Агр2/3 комплекса, фасцин) [13, 14]. Также большое влияние на процессы локомоции и адгезии оказывает Р-кате-нин. Находясь в составе катенин-кадгериновых комплексов, Р-катенин участвует в формировании межклеточных адгезионных контактов. При этом показано, что фосфорилирование освободившегося из связи с Е-кадгерином Р-катенина по остатку серина 45 предшествует его дальнейшему фосфорилированию по остаткам серина 33, 37 и треонина 41 с последующей протеасомной деградацией. А уменьшение количества мембран-
ных катенин-кадгериновых комплексов сопровождается накоплением p45 Ser ß-катенина в ци-тозоле клетки с перераспределением его в ядро, где он участвует в активации TCF/LEF транскрипционных факторов, что приводит к повышению пролиферативной и миграционной активности клеток [15, 16].
Рак яичников, являясь наиболее агрессивной карциномой среди злокачественных новообразований женской репродуктивной системы, характеризуется преимущественно интраперитонеаль-ной диссеминацией. При эпителиальных вариантах опухолей метастазы в брюшину и большой сальник по частоте поражения стоят на первом месте, что в совокупности с их доступностью во время операционного вмешательства определяет возможность их изучения в сравнении с первичной опухолью. Было показано in vitro, что перестройка актинового цитоскелета важна для приобретения подвижного фенотипа клеток при метастазировании рака яичников [17]. При взаимодействии гиалуроновой кислоты с молекулой адгезии CD44 в клеточной линии рака яичников наблюдалась активация Arp2/3 комплекса с последующей перестройкой актинового цитоскелета и повышением миграционной способности опухолевых клеток [18]. На некоторых типах клеток показана возможность деградации протеасомами белков актинового цитоскелета, в том числе актинсвязывающих белков, таких как филамины, гельзолин и кофилин [19, 20]. Не исключено участие протеасом и кальпаинов в разрушении и других актинсвязывающих белков, пути деградации которых на сегодняшний день остаются не до конца ясными.
Целью данной работы было изучение экспрессии актинсвязывающих белков и ß-катенина в связи с функционированием протеасом и кальпа-инов в тканях первичных опухолей и метастазах рака яичников для выявления потенциальных механизмов протеолитической регуляции метаста-зирования злокачественных новообразований.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
В результате проведенного исследования выявлено увеличение химотрипсинподобной активности протеасом (ХТАП) и общей активности кальпаинов (АК) в злокачественной опухоли яичников по сравнению с тканью нормального яичника (табл. 1). Результаты о повышении активности протеасом и кальпаинов в злокачественной ткани по сравнению с нормальной созвучны полученным нами ранее и имеющимся в литературе данным и по другим локализациям, таким как плоскоклеточные карциномы головы и шеи, рак молочной железы и рак эндометрия [5—8]. Повышение метаболизма опухолевых клеток и интенсивности таких клеточных процессов, как проли-
Таблица 1. Химотрипсиноподобная активность протеасом (ХТАП) и активность кальпаинов (АК) в первичной опухоли и метастазах в сальнике у больных раком яичника. Ме (25—75%)
Биологический образец Протеолитическая активность
ХТАП, 103 ед/мг белка АК, 103 ед/мг белка
Ткань нормального яичника, п = 20 13.0 (7.8-15.6) 13.0 (8.91-17.0)
Первичная опухоль, п = 20 29.9 (26-45.2)* 45.4 (32.1-77.0)*
Перитонеальные метастазы, п = 20 60 (49.9-66.6)** 100 (53.6-138)**
Примечание: * — значимость различий по сравнению с нормальным яичником, р < 0.05; р < 0.05; ** — значимость различий показателей перитонеальных метастазов по сравнению с превичной опухолью, р < 0.05. п — количество независимых экспериментов. Числа в скобках — интервал значений признака.
ферация и связанное с ней прохождение по мито-тическому циклу, инвазивный рост, вероятно, связаны с увеличением активности исследуемых внутриклеточных протеаз в ткани рака яичников по сравнению с нормальной тканью. Многие биологически активные молекулы являются субстратами протеасом: белки-регуляторы клеточного цикла, рецепторы эстрогенов и прогестерона, компоненты системы инсулиноподобных факторов
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.