Роль белка гена ретинобластомы и протеинкиназы С при подавлении роста и дифференцировке клеток Тодоров, Герман Игоревич

Введение к работе

Актуальность проблемы.

Регуляция клеточного роста является одной из центральных проблем современной молекулярной биологии. Нормальная регуляция клеточного роста необходима для развития и жизнедеятельности организма, а её нарушение может быть причиной различных заболеваний. В частности, нарушение контроля роста клеток связано с раковыми заболеваниями. Лучшее понимание механизмов таких нарушений будет способствовать разработке новых подходов к лечению рака. Это особенно важно ввиду продолжающегося роста числа раковых заболеваний, что во многом связано с ухудшающейся экологической обстановкой и повышением уровня мутагенных веществ в окружающей среде.

Имеющиеся данные о механизмах регуляции клеточного роста указывают на сложность и многокомпонентность данной системы, в которую входят такие белки как мембранные рецепторы, G-белки, протеинкиназы, фосфатазы, факторы транскрипции и др. Многие из белков, участвующих в регуляции клеточного роста, кодируются онкогенами и антионкогенами. Мутации в указанных генах могут приводить к инициации или промотированию канцерогенеза. Следует отметить, что одной из важных причин таких мутаций являются канцерогенные вещества в окружающей среде.

В то время как онкогены были открыты сравнительно давно и многие подробно изучены, антионкогены стали интенсивно изучаться только в 80-е годы. Особенностью антионкогенов является то, что их нормальное функционирование необходимо для предотвращения неконтролируемого клеточного роста. Мутационная инактивация или делеция антионкогена может приводить к злокачественной трансформации. До настоящего времени молекулярный механизм действия антионкогенов и их белковых продуктов при ингибировании роста нормальных и опухолевь.х клеток остается не ясен. В настоящей работе молекулярный механизм действия а'тионкогенов изучался на примере гена ретинобластомы и его белкового продукта (Rb).

Другой системой, играющей важную роль в регуляции клеточного роста, является группа протеинкиназ типа С (protein kinase С, РКС). РКС участвует в передаче митотических и гормональных сигналов от клеточной мембраны к ядру. Различные воздействия на систему РКС могут влиять на течение клеточного цикла (VVeinstein 1990). В данной работе исследовалась возможная роль РКС в подавлении клеточного роста.

Цель и задачи.

Цель работы состояла в изучении молекулярных механизмов ингибирования нормальных и опухолевьос клеток с участием белка, кодируемого геном ретинобластомы, а также протеинкиназы С. Наряду с этим планировалось изучить морфологические изменения, происходящие при подавлении роста и/или индуцировании Д'/срференцировки исследуемых клеток. Были поставлены следующие экспериментальные задачи:

1. Определить внутриклеточную локализацию, изменение биохимических характеристик (степень фосфсрилирования, деградация, и т. д.) и молекулярные мишени белка, продукта гена ретинобластомы, при ингибировании роста и индуцировании дифференцировки лейкозных клеток. Использовать полученные данные для изучения роли Rb в клеточном цикле.

2. Определить активность мембраносвязанной и цитозольной РКС при воздействиях, влияющих на скорость роста клеток, на примере фибробластов человека. Определить роль изоформ РКС.

3. Изучить особенности морфологических изменений, наблюдаемых при подавлении роста и индуцировании дифференцировки опухолевых клеток, на примере лейкозных клеток.

Научная новизна работы.

1. Впервые показано, что при подавлении клеточного роста и индуцировании дифференцировки клеток белок, продукт гена ре .инобластомы (Rb), накапливается в ядрышках клеток. Также показано, что в дифференцирующихся клетках белок Rb подвергается частичному протеолизу с образованием функционально активного С-концевого фрагмента. Было установлено, что Rb подавляет синтез рибосомной РНК, связываясь с фактором транскрипции UBF. Найден внутримолекулярный сайт белка Rb, ответственный за такое связывание.

2. Впервые показано, что подавление клеточного роста в нормальных клетках может быть связано с физиологическим повышением активности протеинкиназы С. При этом показано, что при подавлении_роста-человеческих— ^ибробластов повышается уровень альфа изоформы протеинкиназы С. Ингибиторы протеинкиназы С ослабляют, а активаторы усиливают такое ингибирование клеточного роста.

3. Впервые обнаружены явления осциллирующего и преждевременного цитокинеза в культурах лейкозных клеток в условиях контакта с фибробластами, а также среди клеток эмбрионального костного мозга.

Практическая ценность.

Полученные данные о механизмах ингибирования клеточного роста могут быть использованы для разработки новых подходов к лечению рака и, в частности, терапевтических методов, направленных на стимуляцию или восстановление функции гена ретинобластомы и его продукта, а также методов, основанных на селективном воздействии на те или иные изоформы РКС. Дальнейшее исследование обнаруженных явлений осциллирующего и преждевременного цитокинеза может способствовать лучшему пониманию происхождения лейкоза, а также разработке методов его мониторинга и лечения.

Апрс-Зация работы.

Материалы работы были представлены на 83-ем (1992) и 85-ом (1994) съездах Американской Ассоциации по Исследованию Рака и на 3-ей Международной конференции по регуляторам гематопоэза (1993, Париж).

Объем и структура работы.