БИОХИМИЯ, 2008, том 73, вып. 5, с. 735 - 750
УДК 576.385.5
ТРАНСПОРТНЫЕ БЕЛКИ СЕМЕЙСТВА АВС И МНОЖЕСТВЕННАЯ ЛЕКАРСТВЕННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ОПУХОЛЕВЫХ КЛЕТОК
(Обзор)
© 2008 г. А.А. Ставровская*, Т.П. Стромская
НИИ канцерогенеза, ГУ Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМН, 115478 Москва, Каширское ш., 24; электронная почта: astavrovskaya@yahoo.com, stromsktat@mail.ru
Поступила в редакцию 24.11.07 После доработки 01.02.08
Рассматриваются некоторые новые данные о роли транспортных белков семейства АВС в множественной лекарственной устойчивости (МЛУ) опухолевых клеток человека и проблемы регуляции этих белков. МЛУ — Сложный феномен, причинами которого может быть одновременно несколько механизмов, функционирующих в одной и той же клетке. Такой причиной может быть изменение активности нескольких транспортных белков. Активация этих белков может сочетаться с изменениями активности других защитных систем клетки, а также путей сигнальной трансдукции, вовлеченных в регуляцию пролиферации, дифференциров-ки, апоптоза. Обсуждается клиническая значимость многофакторной МЛУ.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: белки семейства АВС, Р-гликопротеин, множественная лекарственная устойчивость опухолей.
Ответ опухолевых клеток на воздействие лекарственных препаратов может определять целый ряд различных молекулярных механизмов, оперирующих на разных этапах (от проникновения вещества в клетку до ее гибели или остановки клеток в их продвижении по клеточному циклу). В последние годы набор механизмов, которые могут определять лекарственную устойчивость, расширяется и наши представления об организации защиты опухолевой клетки от повреждения усложняются. Примером такого усложнения является обнаружение в последнее десятилетие значительного количества транспортных белков клетки, принадлежащих к суперсемейству АВС (далее — АВС-транспортеры), часть которых оперирует на первом этапе реализации токсического воздействия веществ на
Принятые сокращения: МЛУ — множественная лекарственная устойчивость, Pgp — Р-гликопротеин, Rh123 — родамин 123, МЛТ — мультилекарственные транспортеры, TMD — transmembrane binding domens, NBD — nucleotid binding domens, PI3K — фосфоинозитол-3-киназа, PTEN — фосфотензин, ХМЛ — хронический миелолейкоз, ХФ — хроническая фаза, ФА — фаза акселерации, ОТ-ПЦР — по-лимеразная цепная реакция с использованием обратной транскрипции.
* Адресат для корреспонденции и запросов оттисков.
клетку (на уровне проникновения препаратов через клеточную мембрану и накопления внутри клетки эффективных концентраций лекарства) [1, 2]. Эти белки определяют множественную лекарственную устойчивость (МЛУ) опухолевых клеток. МЛУ — Система защиты популяции клеток одновременно от множества соединений, в том числе лекарств, различающихся по химической структуре и механизму действия на клетку.
СУПЕРСЕМЕЙСТВО БЕЛКОВ АВС
К суперсемейству АВС(АТР binding са88еИе) сейчас относят ~300 белков, многие из которых являются транспортерами, переносящими самые разные соединения [3—6]. Белкам этого семейства свойственно наличиеАТР-связываю -щего домена, имеющего характерную структуру. Благодаря выполнению программы «Геном человека» и результатам секвенирования других геномов большая часть АВС-транспортеров была открыта за два года в самом конце ХХ в. Наибольшее число (129) транспортеров семейства АВС обнаружено сегодня у растений благодаря расшифровке генома Arabidopsis. Белки этого семейства имеются у всех живых организмов. У
человека найдено ~50 АВС-белков, примерно столько же у мыши [5]. В связи с тем что большое число белков АВС открыто недавно, многие из них еще мало изучены. Исследования АВС белков важны как для медицины, так и для биологии, поскольку речь идет о проблемах защиты всех живых клеток.
Белки человека семейства АВС делят на семь подсемейств (табл. 1) [5, 7]. Принадлежность белка к тому или другому подсемейству определяют исходя из его доменной организации — числа и сочетания трансмембранных (TMD) и АТР-связывающих доменов (NBD — nucleotid binding domens). NBD всех белков данного семейства сходны (они имеют 30—40% гомологии) независимо от субстратной специфичности транспортеров, которая весьма различна, и от видовой принадлежности [8].
Доменная организация АВС-белков подробно описана в ряде обзоров (например, в [1, 3, 6, 8]). Отметим, что для функционирования АВС-транспортера необходимы как минимум четыре домена. Два цитоплазматических NBD связывают и гидролизуют АТР. Каждый из двух TMD представлен несколькими (чаще всего шестью) пересекающими мембрану а-спиралями. Муль-тидоменные полипептиды, образуемые этими основными четырьмя доменами, могут быть организованы по-разному. Так, бактериальные транспортеры (например, Sav1866) чаще всего представляют собой гомодимеры, включающие в себя один NBD и один TMD (два гомодимера
обычно функционируют вместе). В Р-гликопро-теине млекопитающих все четыре домена слиты в один полипептид. Таким образом, в подсемействе АВСВ (MDR) белки АВСВ1 (Р-гликопроте-ин, далее - Pgp) АВСВ4 (Pgp3, он же MDR2/3) и АВСВ11 (BCEP, он же SPGP) представлены структурой (TMD-NBD)2, т.е. эти белки имеют две части, каждая из которых содержит TMD и NBD. В этом же подсемействе белки АВСВ2 (ТАР1) и АВСВ3 (ТАР2) имеют структуру (TMD-NBD)l. Некоторые транспортеры подсемейства АВСС (MRP) имеют на N'-конце третий TMD (обозначаемый как TMD0), содержащий пять трансмембранных спиралей [9, 10]. Это белки АВСС1 (MRP1), АВСС2 (MRP2), АВСС3 (MRP3), АВСС6 (MRP6), АВСС8 (SUR1), АВСС9 (SUR2). Белки, относимые к этому же подсемейству в силу их гомологии с другими транспортерами MRP (АВСС4 (MRP4) и АВСС5 (MRP5)), не имеют TMD0. В другие подсемейства АВС (подсемейства АВСЕ и АВСТ) включены некоторые протеины, имеющие лишь NBD [11]. Таким образом, доменная организация АВС-белков разнообразна.
Транспортеры, характеризующиеся структурой (TMD-NBD)2, называют полными транспортерами. Они обычно локализуются в плазматической мембране клетки, в то время как половинные транспортеры, содержащие лишь один набор TMD-NBD, находят обычно во внутриклеточных мембранах [11]. Так, белки ТАР1 и ТАР2 локализованы в мембранах эндоплазмати-
Таблица 1. Классификация белков человека, входящих в семейство АВС, и белки этого семейства, определяющие множественную лекарственную устойчивость [4, 5]
Подсемейство Другое название Число белков Белки, сообщающие лекарственную устойчивость
подсемейства название число
ABCA АВС1 12 ABCA2 1
ABCB MDR 11 ABCB1 (P-gp) ABCB4 (MDR2) ABCB11 (BSEP, SPGP) 3
ABCC MRP 13 ABCC1 (MRP1) ABCC2-6 (MRP2-6) ABCC10 (MRP7) ABCC11 (MRP8) 8
ABCD ALD 4
ABCE OABP 1
ABCF GCH20 3
ABCG White 5 ABCG2 (BCRP) 1
ческого ретикулума. Исключение составляет половинный транспортер ABCG2 (он же BCRP, или MXR), обнаруживаемый в плазматической мембране клетки [12]. Сходство доменной организации, с одной стороны, и ее разнообразие, с другой — свидетельствуют о том, что эти белки эволюционно связаны и что эволюция белков семейства АВС человека была сложным процессом. Ясно также, что физиологические функции этих белков должны быть разными. Исследование физиологических функций белков семейства АВС — одно из интенсивно развивающихся в настоящее время направлений.
Хотя некоторые белки семейства АВС могут и не обладать транспортными функциями, подавляющее их большинство переносит разнообразные вещества(от неорганических ионов до полисахаридов, аминокислот и белков). К немногим исключениям относится белок АВСС7 (CFTR), который функционирует в качестве канала и играет важнейшую роль в регуляции потока Cl— в клетках эпителия [13, 14]. Мутации гена CFTR определяют тяжелое и часто встречающееся (1 : 2000-2500) наследственное заболевание — муковисцидоз (кистофиброз). Мутации в целом ряде других генов семейства ABC также определяют наследственные заболевания у людей [5]. Это свидетельствует о важной роли этих белков в организме людей.
ированными с МЛУ. Это в первую очередь АВСС2 (М^Р2). Эти четыре белка, а также результаты исследований их субстратов (противоопухолевых препаратов) представлены в табл. 2 [4, 5, 10]. Другие транспортеры, перечисленные в табл. 1, также выкачивают из клеток различные препараты, хотя количество препаратов, связываемых другими белками, значительно меньше. Большое количество противоопухолевых лекарств разных классов, включая новые таргетные препараты (ингибиторы киназ), выводится из клеток АВС-транспортерами (табл. 2). Очевидно, что проблемы лекарственной терапии злокачественных новообразований тесно связаны с проблемами исследования АВС-транс-портеров.
Из табл. 2 видно, что наибольшее количество лекарств переносит Pgp (АВСВ1). Одно и то же лекарство может быть субстратом разных транспортеров, однако субстратные специфичности разных АВС-транспортеров, даже наиболее близких (например, АВСС1 и АВСС2) различаются. Таким образом, несколько разных белков могут определять устойчивость опухолевых клеток к одному и тому же препарату.
Большая часть данных по выявлению субстратов АВС-транспортеров ранее была получена в
БЕЛКИ СУПЕРСЕМЕЙСТВА АВС, ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ПРЕПАРАТЫ (МУЛЬТИЛЕКАРСТВЕННЫЕ ТРАНСПОРТЕРЫ (МЛТ))
К МЛТ, т.е. к транспортерам, которые могут определять МЛУ, из 48 АВС-белков человека в последнее время относят 10—12 членов этого семейства (табл. 1) [4, 15]. В табл. 1 мы включили еще один транспортер — АВСВ4. Важно, что эти белки можно разделить на две группы: транспортеры, способность которых определять МЛУ у больных и в клеточных культурах не вызывает сомнений, и транспортеры, для которых лишь в некоторых опытах in vitro было показано, что они сообщают клеткам лекарственную устойчивость [4]. К первой группе принадлежат три АВС-транспортера человека, Pgp (ABCB1), ABCC1 (далее - MRP1) aABCG2 (далее -BCRP). Сравнение лекарственно-устойчивых культур и исходных, чувствительных к цитоста-тикам клеток, а также анализ материала, взятого от больных, показали, что индукторами МЛУ в большинстве случаев являются именно эти три транспортера [5]. Однако и некоторые другие АВС-белки не так редко оказываются ассоци-
Таблица 2. Пр
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.