Введение к работе
Актуальность изучаемой проблемы
Количество онкологических заболеваний в последнее время неуклонно растёт. Изучение механизмов лежащих в основе развития опухоли - залог успеха в разработке новых методов диагностики и лечения. Важную роль в патогенезе новообразований играет активация протоонкогенов и нарушение функций опухолевых супрессоров (Копнин Б.П., 2002). Поэтому детальное изучение механизмов действия как протоонкогенов, так и опухолевых супрессоров, является актуальной задачей.
Л оку с INK4a/ARF, кодирующий опухолевый супрессор ARF - второй по частоте мутаций после р53 при развитии новообразований, что говорит о его важной роли в механизмах канцерогенеза (Sherr C.J. et al., 2005; Sherr С.J., 2005). К настоящему моменту хорошо изучены р53-зависимые функции ARF, которые включают участие в процессах стабилизации р53, приводящих к остановке клеточного цикла и запрограммированной гибели клетки (Yarbrough W.G. et al., 2002). Однако р53-независимые функции белка ARF остаются малоизученными. В последнее время было показано, что опухолевый супрессор ARF независимо от р53 участвует в образовании комплексов с белками регулирующими клеточную пролиферацию: нуклеофосмином, c-myc, E2F-1, DPI, FoxMl, HIFla (Sherr С.J., 2005). Таким образом, все ранее описанные функции белка ARF так или иначе связаны с подавлением клеточного роста. Если это так, то почему экспрессия ARF повышается при развитии многих новообразований, как то: в 40% случаев лимфом Беркита (Eischen СМ. et al., 1999; Basso К. et al., 2005), в 30% случаев аденокарциномы яичников (Hendrix N.D. et al., 2006) и молочной железы (van de Vijver, M.J. et al., 2002). Это парадоксальное явление может объясняться тем, что, помимо супрессирующих функций, ARF играет и промотирующую роль в развитии некоторых опухолей, однако данная гипотеза требует экспериментального подтверждения.
В литературе имеются данные об укороченной форме ARF, которая располагается в митохондриях и активирует аутофагию. Однако механизмы активации аутофагии и роль в этом процессе полноценного опухолевого супрессора ARF, изучены не были (Reef S. et al., 2006). Необходимость изучения роли полноценного белка ARF в молекулярных механизмах активации аутофагии объясняется важной ролью аутофагии в механизмах канцерогенеза.
Аутофагия - это эволюционно консервативный механизм самопереваривания повреждённых белков и органел и высвобождения энергии и аминокислот, при помощи которого поддерживается гомеостаз (Levine et al., 2008). Нельзя не отметить противоречивость литературных данных о роли аутофагии в канцерогенезе. С одной стороны, гетерозиготные мыши, у которых инактивирован один аллель Beclinl - один из главных регуляторов
молекулярных механизмов аутофагии - склонны к развитию опухолей (Liang, Х.Н. et al.,1999; Yue, Z. et al., 2003). С другой стороны, в генах отвечающих за регуляцию аутофагии всегда удалён только один аллель. Данный факт может свидетельствовать о том, что на первоначальных этапах развития опухоли аутофагия является сдерживающим механизмом, а при уже развившейся опухоли базовый уровень аутофагии необходим для её выживания в условиях метаболического стресса, однако такая гипотеза требует дальнейшего изучения и по дтв ержд ения.
С практической точки зрения, понимание молекулярных механизмов активации аутофагии и механизмов её регуляции может послужить основой для разработки целенаправленных и эффективных методов лечения новообразований.
Целью настоящего исследования являлось изучение роли опухолевого супрессора ARF в молекулярных механизмах аутофагии и влияние ARF-опосредованной аутофагии на развитие и прогрессию новообразований.
В задачи настоящего исследования входило:
Изучить влияние, оказываемое опухолевым супрессором ARF на транспорт р53 в митохондрии.
Определить клеточную локализацию опухолевого супрессора ARF.
Оценить роль митохондриальной формы ARF в регуляции молекулярных механизмов запрограмированной гибели клетки первого и второго типа.
Изучить роль ARF в молекулярных механизмах аутофагии в условиях метаболического стресса.
Изучить молекулярный механизм ARF-опосредованной аутофагии.
Оценить чувствительность опухолевых клеток к метаболическому стрессу при отсутствии экспрессии ARF.
Изучить влияние подавления экспрессии ARF и ARF-опосредованной аутофагии на рост и развитие различных опухолей.
Научная новизна и практическая значимость работы
Нами описан новый молекулярный механизм активации аутофагии, опосредованный увеличением экспрессии ARF. Впервые показана неоднозначная роль белка ARF в канцерогенезе. До сих пор считалось, что ARF является опухолевым супрессором, и что его активация способствует подавлению опухолевого роста. Нами впервые показано, что эта точка зрения справедлива не для всех опухолей. Впервые установлена промотирующая роль ARF в развитии Т и В-клеточных лимфом.
С практической точки зрения понимание молекулярных механизмов ARF-опосредованной аутофагии и исследование чувствительности опухолей к
подавлению изученных механизмов может быть использовано для лечения
новообразований. Ингибирование аутофагии в чувствительных
новообразованиях уже существующими и хорошо изученными препаратами (хлорохин, 3-МА) может быть одним из потенциальных и очень эффективных способов терапии.
Положения выносимые на защиту
Митохондриальная клеточная локализация опухолевого супрессора ARF играет важную роль в активации и регуляции молекулярных механизмов аутофагии.
Механизм активации ARF-опосредованной аутофагии основан на взаимодействии с Bcl-xl - антиапоптотическим белком семейства BCL2.
Подавление экспрессии ARF и ARF-опосредованной аутофагии ингибирует прогрессию Т- и В-клеточных лимфом, что говорит о повышенной чувствительности этих опухолей к блокированию аутофагии.
Внедрение результатов исследования
Основные положения диссертационной работы используются в научно-исследовательской работе, а также в лекционном курсе и на практических занятиях на кафедрах патологической анатомии и медицинской биологии Смоленской государственной медицинской академии.
Апробация работы и публикации
Основные положения диссертации доложены и обсуждены на заседаниях проблемной комиссии «Иммунология, иммунопатофизиология, иммунопатоморфология» Смоленской государственной медицинской академии (2006-2009); доложены на международных конференциях: «Высокие технологии в морфологии, их значение в клинике и перспективы внедрения в практическое здравоохранение» (Минск, Беларусь, 2006), «11 Annual Postdoctoral & Graduate Student Conference» (Филадельфия, США, 2006), «98 Annual Meeting of the American Association for Cancer Research» (Лос Анжел ее, США, 2007), «12 Annual Postdoctoral & Graduate Student Conference» (Филадельфия, США, 2007), «99 Annual Meeting of the American Association for Cancer Research» (Сан Диего, США, 2008), «13 Annual Postdoctoral & Graduate Student Conference» (Филадельфия, США, 2008).
По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 3 в ВАК-рецензируемых журналах.
Структура и объём работы
Диссертация изложена на 115 страницах и включает 34 рисунка. Диссертация состоит из Введения, четырёх глав: "Обзор литературы", "Материалы и методы", "Результаты собственных исследований", "Обсуждение результатов исследования", а также Выводов. Указатель
литературы содержит 13 отечественных и 193 зарубежных источников.
Похожие диссертации на Роль опухолевого супрессора ARF в канцерогенезе и молекулярных механизмах активации аутофагии
