БИОХИМИЯ, 2015, том 80, вып. 7, с. 959 - 966
УДК 577.27
ЧТО КОНТРОЛИРУЕТ ЭКСПРЕССИЮ АНТИГЕНА ТОМСЕНА-ФРИДЕНРАЙХА НА ОПУХОЛЕВЫХ
КЛЕТКАХ?
Обзор
© 2015 Уве Карстен*, Штеффен Голец
Glycotope GmbH, Robert-Rossle-Str. 10, D-13125Berlin-Buch, Germany; fax: +49-30-94892609, E-mail: uwe_karsten@gmx.de, steffen.goletz@glycotope.com
Поступила в редакцию 01.02.15 После доработки 23.03.15
Злокачественная трансформация тесно связана с изменениями в гликозилировании белков и липидов, которые в свою очередь вносят вклад в инвазивное и метастатическое поведение опухолевых клеток. Одним примером таких изменений является демаскировка обычно скрытой структуры кора-1, известной также как «антиген Томсена—Фриденрайха», — высокоспецифичного опухолевого гликотопа и потенциального маркера раковых стволовых клеток. В данном обзоре собраны имеющиеся данные о механизме(ах) его экспрессии на опухолевых клетках. Новые данные указывают на тесную связь между метаболизмом опухоли и функционированием аппарата Гольджи. На основании этих данных мы предполагаем, что экспрессия данного антигена является еще и маркером аэробного гликолиза.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: гликозилирование, Гольджи, кор-1, Томсен—Фриденрайх, гликолиз, метаболизм опухоли, pH.
Оа1р1-3ОаВДАса1-ТИг/8ег (таблица) представляет собой коровый мотив (кор-1) и промежуточную структуру в биосинтезе О-гликанов муцинового типа. Кор-1 был открыт случайно как антиген, связанный с группой крови (присутствующий в контаминированных эритроцитах), в середине 20-х гг. прошлого столетия и назван по имени авторов «антигеном Томсена—Фриденрайха» (ТБ или Т) [1]. Его химическая природа была описана Герхардом Уленбруком в 1960-х гг. [2]. Однако только в 1975 г. Жорж Ф. Спрингер обнаружил, что ТБ на самом деле является антигеном опухоли или, более корректно, раково-эмбриональным антигеном [3, 4]. С тех пор исключительная встречаемость этой гликановой структуры в опухолевых тканях взрослого человека [5, 6] и широкое распределение в опухолях были подтверждены во множестве работ (например, [7—11]). Несмотря на это, антиген ТБ привлекает гораздо меньше внимания, чем другие опухолевые антигены. Одной из причин может быть то, что это гликан, а не бе-
Принятые сокращения: TF — раково-эмбриональ-ный антиген Томсена—Фриденрайха (Т-антиген), V-АТРаза — вакуолярная Н+-АТРаза.
* Адресат для корреспонденции.
лок. Для его изучения требуется другой экспериментальный подход, а его экспрессия регулируется неоднородными и сложными правилами. Другим фактором является то, что специфические антитела к этой структуре сложно генерировать, и они довольно редки [12].
Хотя опухолевая специфичность нахождения ТБ в тканях взрослого человека очень высока, этого нельзя сказать о чувствительности. Иммуногистохимические исследования показали, что ТБ экспрессируется во многих типах опухолей, особенно в эпителиальных опухолях. Однако процент положительных примеров в различных типах карциномы варьирует от почти 100% при раке яичников, 85% при раке молочной железы, 60% при раке толстой кишки и 50% при остром лимфолейкозе (Т-клеточный ОЛЛ) до ~15% при почечно-клеточном раке. Кроме того, варьирует и доля ТБ-положительных клеток в конкретных опухолях. Исследования на клеточных линиях человека выявили схожий профиль экспрессии. В то время как нормальные (незлокачественные) клеточные линии полностью ТБ-отрицательны, линии опухолевых клеток в большинстве, но не во всех случаях, ТБ-положительны, и часто даже после клонирования окрашиваются не все клетки. Кроме
Структуры гликанов, упомянутых в обзоре
Гликан (синоним) Структура
Тп ваШАса1-
Кор-1 (ТБ, ТБа или Т) Оа1р1-3ваШАса1-
Кор-2 ваЩ 1-3(в1сМАсР 1-6)Оа1ЫАса 1-
Кор-3 01сМАср1-3ва1МАса1-
ТБР 0а1р1-30аШАср1-
Сиалил-Тп (в-Тп, 81аТп) №иМАса2-60аМАса 1-
Сиалил-ТБ ^-ТБ, 81аТБ, б^аТБ) Оа1р1-3(Меи5Аса2-6)ва1МАса1-
того, процент положительных клеток в любой клеточной линии может со временем меняться по неизвестным причинам.
Вариабельность экспрессии гликотопа Том-сена—Фриденрайха на раковых клетках, очевидно, влияет на возможность использовать его в качестве терапевтической мишени. Некоторые данные позволяют предположить, что ТБ может быть (не обязательно эксклюзивным) маркером раковых стволовых клеток [13]. В этом случае ТБ был бы многообещающей терапевтической мишенью, независимо от его отсутствия на некоторых участках опухоли. Таким образом, механизм, приводящий к экспрессии этого исключительного опухолевого антигена, должен представлять значительный интерес.
МОЛЕКУЛЫ-НОСИТЕЛИ КОРА-1^
Сам по себе ТБ в организме человека не существует. Он экспрессируется исключительно на белках-носителях. Неизвестно, встречается ли он также на гликолипидах. Гликолипиды часто имеют близкий по структуре гликан, Оаф1-30аВДАср1- (т.н. ТБр-антиген), отличающийся по иммунологическим свойствам и не являющийся, по сути, опухолевым антигеном. Возникает два вопроса: во-первых, какие белки являются белками-носителями для ТЕ, и, во-вторых, как распределены эти молекулы-носители.
ТБ представляет собой универсальную первичную (кор-1) последовательность О-гликанов. Он присутствует практически на всех мембранных гликопротеинах муциного типа, оставаясь при этом иммунологически замаскированным удлинением углеводной цепи. Поскольку
экспрессия (или, более корректно, демаксиров-ка) ТБ на опухолевых клетках обычно считается результатом нарушения (обрыва) гликозилиро-вания [14], многие гликопротеины после злокачественной трансформации должны, теоретически, становиться кандидатами в носители ТЕ Однако это, по всей видимости, не так. В вес-терн-блоттинге продуктов лизиса опухолевых клеток наблюдается либо только одна, либо очень мало ТБ-положительных полос. На настоящий момент идентифицировано только несколько белков-носителей [13, 15]. Каждый из них, по всей видимости, является характерным для определенных типов опухолей, например, CD44 для рака толстой кишки, МиС1 для рака молочной железы или CD34 для лейкемии. Любопытно, что большинство этих белков являются известными маркерами стволовых клеток [13]. Причина такой селективности неизвестна. Самым простым объяснением было бы то, что идентифицированные молекулы-носители представляют собой наиболее широко представленные гликопротеины в данных клетках. Однако тот факт, что в большинстве случаев не все клетки опухоли ТБ-положительны, является доводом в пользу селективности процесса. Это явно отличается от случая эмбриональных эпителиальных клеток, а также нормальных взрослых клеток после обработки сиалидазой, поскольку в этом случае практически все эпителиальные клетки ТБ-положительны. Таким образом, вопрос, что контролирует экспрессию ТБ на клетках опухоли, становится еще более важным.
ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ИЗМЕНЕНИЯ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ
Первый вопрос, который следует задать — имеются ли в клетках опухоли общие изменения в экспрессии и/или активности ферментов, участвующих в биосинтезе гликана, например, гликозилтрансфераз? Этот вопрос был изучен в многочисленных исследованиях и рассмотрен в нескольких обзорах [16—19]. Недостатком большинства этих исследований является то, что они были выполнены на клеточных линиях опухолей, которые в большинстве случаев были получены из асцитных клеток и отличаются от первичных опухолей.
Наиболее изученными в отношении дефектов гликозилирования типами опухолей являются рак толстой кишки и рак молочной железы. Нормальные эпителиальные клетки толстой кишки экспрессируют преимущественно гликаны типа кор-3 (таблица), в то время как клетки колоректального рака экспрессируют
кор-1 и другие короткие гликановые цепи. При раке толстой кишки содержание фермента, отвечающего за достраивание первого остатка ОаВДАс до кора-3 (соге301сМАсТ), понижено [16]. Это может перенаправлять процесс глико-зилирования в сторону кора-1. Аналогичным образом С2СиТ2, отвечающая за дальнейшее удлинение кора-3, также присутствует в меньших количествах [20]. Интерпретация данных по некоторым другим ферментам затруднена. Например, в исследовании, включавшем 40 первичных случаев колоректального рака, методом ПЦР в реальном времени были изучены четыре релевантные гликозилтрансферазы (и, частично, их ферментативная активность), и результаты сравнили с данными по экспрессии ТБ [21]. При колоректальном раке содержание трех сиа-лилтрансфераз, которые способны модифицировать (маскировать) кор-1, было повышено, но не в обратной зависимости от экспрессии кора-1 (ТБ), как можно было бы ожидать. Нормальные эпителиальные клетки молочной железы экспрес-сируют в основном гликаны, соотносящиеся к кору-2 (таблица). Клетки рака молочной железы содержат сиалил-Тп, ТБ и сиалил-ТБ. При раке молочной железы стабильно сверхэкспрессиру-ется 8Т30а1-1 [22]. В то же время экспрессия С20пТ1 ниже, чем в нормальных тканях молочной железы [22], что согласуется с наблюдаемым снижением содержания гликанов кор-2 и накоплением ТЕ В других исследованиях не было обнаружено мутаций или существенных изменений релевантных трансфераз. Среди сотен образцов рака молочной железы не наблюдалось признаков потери активности трансферазы кор-1 (СЮа1Т) [23]. В недавнем исследовании 46 случаев рака поджелудочной железы не обнаружено признаков мутации любой из >200 изученных трансфераз [24]. Вместо этого было показано, что в 40% случаев шаперон С08МС гипер-метилирован. С08МС необходим для проявления активности СЮа1Т1 [25]. Другим аспектом, на который стоит обратить внимание, является доступность необходимых количеств субстратов для трансфераз, которая зависит от активности соответствующих ферментов-транспортеров. Например, трансфекция транспортером UDP-Оа1 приводит к экспрессии ТБ в клетках толстой кишки [26]. С этим согласуется тот факт, что содержание мРНК для транспортера UDP-Ga1 в тканях рака толстой кишки повышено [26].
В совокупности наблюдаемые изменения в экспрессии или активности только релевантных ферментов, скорее всего, недостаточны для объяснения феномена экспрессии мотива кор-1 на клетках опухоли. Поэтому мы должны обратить внимание на изменения, происходящие в струк-
туре и функции аппарата Гольджи во время
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.