МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ, 2004, том 38, № 4, с. 642-653
== ГЕНОМИКА. ТРАНСКРИПТОМИКА. ПРОТЕОМИКА =
УДК 577.2:616.006
МОЛЕКУЛЯРНЫЙ АНАЛИЗ СТРУКТУРНЫХ НАРУШЕНИЙ ГЕНОМА ПАПИЛЛЯРНЫХ КАРЦИНОМ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
© 2004 г. Е. В. Васильев1, П. О. Румянцев2, В. А. Саенко2, А. А. Ильин2, Е. Ю. Полякова3,
М. В. Немцова1, Д. В. Залетаев1, 4*
1Медико-генетический научный центр Российской академии медицинских наук,
Москва, 115478
2Медицинский радиологический научный центр Российской академии медицинских наук, Обнинск, 249036 3Эндокринологический научный центр Российской академии медицинских наук,
Москва, 117036
4Научно-исследователъский институт молекулярной медицины при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московской медицинской академии им. И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации, Москва, 119992
Поступила в редакцию 29.12.2003 г.
Структурные перестройки протоонкогена RET (RET/PTC) и соматические мутации гена BRAF являются наиболее частыми событиями в этиопатогенезе спорадического папиллярного рака щитовидной железы. Определены частоты перестроек RET/PTC и мутаций BRAF в тканях различных узловых образований щитовидной железы. Сравнительный анализ экспрессии внеклеточного и тиро-зинкиназного доменов RET позволил выявить 14% (12 из 85) RET/PTC-положительных случаев папиллярного рака щитовидной железы, включая одну ARFP/RET-, две RET/PTC3- и семь RET/PTC1-положительных опухолей, а также два неидентифицированных химерных онкогена RET/PTC. С использованием ARMS-ПЦР в 60% (55 из 91) папиллярных тиреокарцином обнаружена стандартная трансверсия T1796A в гене BRAF. Впервые при папиллярном раке щитовидной железы идентифицирована соматическая мутация G1753A и делеция del 1800_ 1811. Отсутствие мутаций BRAF в RET/PTC-положительных опухолях позволяет считать эти два генетических нарушения альтернативными механизмами активации RAS-RAF-MEK-ERK-киназного каскада в папиллярных тиреокарцино-мах. Ни в одном из трех образцов фолликулярного рака щитовидной железы, 11 фолликулярных аденом и 13 случаев узлового зоба мутаций BRAF и перестроек RET/PTC не обнаружено. Таким образом, химерные онкогены RET/PTC и соматические мутации BRAF являются специфическими маркерами папиллярного рака щитовидной железы и могут использоваться для предоперационной диагностики этих опухолей.
Ключевые слова: протоонкоген RET, BRAF, химерный онкоген RET/PTC, папиллярный рак щитовидной железы.
MOLECULAR ANALYSIS OF STRUCTURAL ABNORMALITIES IN PAPILLARY THYROID CARCINOMA GENOME, by E. V. Vasil'ev1 P. O. Roumiantsev2, V. A. Saenko2, A. A. Il'in2, E. Yu. Polyakova3, M. V. Nemtsova1, D. V. Zaletayev1, 4* ^Research Centre for Medical Genetics, Russian Academy of Medical Sciences, Moscow, 115478 Russia, *e-mail: zalnem@online.ru; 2Medical Radiological Research Centre, Russian Academy of Medical Sciences, Obninsk, 249036 Russia; 3Research Centre of Endocrinology, Russian Academy of Medical Sciences, Moscow, 117036 Russia; 4Research Institute of Molecular Medicine, I.M. Sechenov's Moscow Medical Academy, Moscow, 119992 Russia). Rearrangements of the RET proto-oncogene (RET/PTC) and BRAF gene mutations are the major genetic alterations in the etiopathogenesis of papillary thyroid carcinoma (PTC). We have analyzed a series of 118 benign and malignant follicular cell-derived thyroid tumors for RET/PTC rearrangements and BRAF gene mutations. Oncogenic rearrangements of RET proto-oncogene was revealed by semiquantitative RT-PCR of simultaneously generated fragments corresponding to tyrosine kinase (TK) and extracellular RET domains. The clear quantitative shift toward the TK fragment is indicative for the presence of RET rearrangements. The overall frequency of RET/PTC rearrangements in PTC was 14% (12 of 85), including 7 RET/PTC1, 2 RET/PTC3, 1 deltaRFP/RET and 2 apparently uncharacterized rearrangements. The
Принятые сокращения: ЩЖ - щитовидная железа, РЩЖ - рак щитовидной железы, ПРЩЖ - папиллярный рак щитовидной железы, ФРЩЖ - фолликулярный рак щитовидной железы, ФАЩЖ - фолликулярная аденома щитовидной железы, ОУЗ - одноузловой зоб, МУЗ - многоузловой зоб, ПЦР - полимеразная цепная реакция, ОТ-ПЦР - обратная транскрип-ция-полимеразная цепная реакция.
*Эл. почта: zalnem@online.ru
most common T1796A transversion in BRAF gene was detected in 55 of 91 PTC (60%) using mutant-allele-specific PCR. We also identified two additional mutations: the substitution G1753A (E585K) and a case of 12-bp deletion in BRAF exon 15. Moreover, there was no overlap between PTC harboring BRAF and RET/PTC mutations, which altogether were present in 75.8% of cases (69 of 91). Taken together, our observations are consistent with the notion that BRAf mutations appear to be an alternative pathway to oncogenic MAPK activation in PTCs without RET/PTC activation. Neither RET/PTC rearrangements nor BRAF muta-tions were detected in any of 3 follicular thyroid carcinomas, 11 follicular adenomas and 13 nodular goiters. The high prevalence of BRAF mutations and RET/PTC rearrangements in PTCs and the specificity of these alterations to PTC make them potentially important markers for the preoperative tumor diagnosis.
Рак щитовидной железы (РЩЖ) - это наиболее распространенная злокачественная опухоль эндокринных желез, частота которой составляет около 1% всех диагностируемых злокачественных новообразований (по оценкам ВОЗ на 2000 г.).
Дифференцированный РЩЖ, происходящий из клеток фолликулярного эпителия (тиреоцитов A-и B-типов), в зависимости от гистологического строения подразделяют на папиллярный (ПРЩЖ), фолликулярный (ФРЩЖ) и оксифильноклеточ-ный РЩЖ. Медуллярный РЩЖ развивается из парафолликулярных кальцитонин-продуцирующих C-клеток. Особую группу составляет недифференцированный (анапластический) РЩЖ, гисто-генетическое происхождение которого по морфологическим критериям во многих случаях установить невозможно [1].
Согласно современным представлениям, возникновение и развитие опухоли является сложным и многостадийным процессом, сопряженным с нарушением структуры и/или функции большого числа генов. На сегодняшний день уже известны некоторые молекулярные события, которые вовлечены в злокачественную трансформацию тиреоцитов [2-5].
Особая роль в молекулярной этиологии папиллярной и медуллярной тиреокарцином принадлежит протоонкогену RET [6]. Этот ген локализуется в области q11.2 хромосомы 10, имеет протяженность ~55 т.п.н. и содержит 21 экзон. Белковый продукт гена RET - рецепторная тиро-зинкиназа, которая, подобно другим мембранос-вязанным рецепторам, состоит из внеклеточного (лиганд-связывающего), трансмембранного и внутриклеточного (каталитического) доменов. Экспрессия протоонкогена RET человека обнаружена в тканях, производных нервного гребня, включая симпатические ганглии, мозговое вещество надпочечников, С-клетки ЩЖ и почек, а также в некоторых опухолях - нейробластоме, феохромоцитоме и медуллярной тиреокарцино-ме [7]. В нормальных условиях RET-рецептор активируется мультикомпонентным комплексом, включающим лиганд из семейства глиальных нейротрофных факторов GDNF (Glial cell line Derived Neurotrophic Factor) и один из мембраносвя-занных корецепторов GDNF, принадлежащих к
семейству белков GFRa (GDNF Family Receptors а). При связывании с лигандсодержащим комплексом и одновременной гомодимеризации контактирующие молекулы RET-рецептора подвергаются аутофосфорилированию, и происходит последовательная активация внутриклеточных киназных каскадов [8, 9].
Молекулярной основой ряда медуллярных и значительной части папиллярных тиреокарцином является приобретение аномально высокой фос-форилирующей активности белковым продуктом RET [6]. Механизмы активации рецепторной тиро-зинкиназы RET в этих двух типах опухолей ЩЖ принципиально различаются. Для медуллярного РЩЖ характерны активирующие точечные мутации RET, в то время как ПРЩЖ связывают с вовлечением протоонкогена RET в хромосомные перестройки (инверсии и транслокации), в результате которых происходит слияние участка, кодирующего тирозинкиназный домен RET с 5'-концевым фрагментом одного из генов-доноров, активно транскрибируемых в тиреоцитах. Таким способом образуются структурно измененные формы протоонкогена RET, называемые RET/PTC-онкогена-ми, экспрессия которых приводит к гиперпродукции химерных онкобелков RET/PTC, обладающих постоянной тирозин-фосфорилирующей активностью, которые, по всей видимости, играют роль в патогенезе ПРЩЖ [10, 11]. На сегодняшний день обнаружено не менее 16 вариантов химерных онкогенов RET/PTC с участием, по крайней мере, 10 различных генов-доноров [12]. Наиболее распространены онкогены RET/PTC1 и RET/PTC3, образующиеся в результате парацентрических инверсий длинного плеча хромосомы 10. Активирующие гены-доноры H4 и ELE1, фрагменты которых представлены в онкогенах RET/PTC1 и RET/PTC3, принадлежат хромосомным районам 10q21 и 10q11.2 соответственно [13, 14]. Слияние участка, кодирующего тирозинкиназный домен RET, с 5'-концевой частью гена PRKAR1A (кодирует регуляторную субъединицу Ria протеинки-назы A) при сбалансированной транслокации t(10;17)(q11.2;q23) приводит к образованию химерного онкогена RET/PTC2 [15].
Частота обнаружения перестроек RET/PTC1 и RET/PTC3 значительно варьирует: от 0 до 60% - в спорадических ПРЩЖ [12] и от 29 до 86% - в индуцированных радиацией ПРЩЖ [16]. Другие ва-
рианты химерных онкогенов RET/PTC, образующиеся путем межхромосомных транслокаций, встречаются, как правило, лишь в ограниченном числе опухолей, преимущественно в радиацион-но-индуцированном ПРЩЖ.
Помимо хромосомных перестроек RET/PTC в 0-10% случаев ПРЩЖ обнаруживаются химерные онкогены с участием гена NTRKl, локализованного в хромосомной области 1q21-22 и кодирующего тирозинкиназу из семейства рецепторов фактора роста нервов. В таких случаях, по аналогии с протоонкогеном RET, структурные аберрации хромосомы 1 приводят к конститутивной гиперпродукции тирозинкиназного домена NTRK1 с неконтролируемой активностью [17, 18].
Один из основных механизмов трансдукции пролиферативн
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.