Продукты опухолесупрессорных генов опосредуют критические точки контроля фаз клеточного цикла (англ. cell cycle checkpoints) и стимулируют гибель поврежденных клеток. Потеря функции опухолевого супрессора в силу мутации, утраты аллеля и/или подавления экспрессии гена является, как правило, необходимым условием развития опухоли. В ПРЩЖ на молекулярном уровне изучен относительно небольшой набор опухолесупрессорных генов.
Антионкоген р53
Опухолесупрессорный белок р53 кодируется у человека геном ТР53 (англ. Tumor Protein p53; локализация 17р13.1). р53 играет важную роль в ряде клеточных программ, опосредуя продвижение и задержку клеточного цикла, апоптоз, восстановление повреждений ДНК. Уровень р53 может значительно меняться после воздействия на клетку ионизирующего излучения, ультрафиолета, при гипоксии, недостатке факторов роста и применения цитотоксических препаратов. Постстрессорное повышение уровня р53 в клетке происходит вследствие его фосфорилирования и ацетилирования, приводящих к замедлению процесса протеосомальной деградации белка.
У человека соматические мутации гена ТР53 выявляются примерно в 50% всех форм злокачественных новообразований. Функции мутантного р53 как правило нарушены, что способствует развитию опухоли и накоплению генетических дефектов. Наследуемые (герминальные) мутации ТР53 выявлены у больных синдромом Ли-Фраумени, при котором наблюдается наследственная предрасположенность к развитию рака молочной железы, опухолей мозга и сарком различного гистогенеза. Мутации ТР53 считают поздним событием молекулярного канцерогенеза.
В спонтанном ПРЩЖ мутации ТР53 редки, их определяют менее чем в 4% случаев. В целом считается, что опухолегенез ПРЩЖ зависит от мутаций ТР53 в очень небольшой степени.
Опухолевые супрессоры р16, АРС и RB
В некоторых случаях ПРЩЖ выявляется пониженный уровень опухолевого супрессора p16 (INK4а, кодируется открытой рамкой считывания гена CDKN2A, локализация 9р21), участвующего в контроле перехода G1/S фаз клеточного цикла. Мутации, потеря аллеля и гиперметилирование CDKN2A выявляются в линиях клеток высокодифференцированного и анапластического рака щитовидной железы [Elisei R. et al., 1998]. В ДНК из ткани ПРЩЖ соматическая мутация CDKN2A выявляется в 8% случаев, гиперметилирование 1-го экзона гена в 30%. В фолликулярной аденоме нарушений CDKN2A не обнаружено. Это указывает на эпигенетическую модификацию, как на основной механизм инактивации р16 в ПРЩЖ.
ПРЩЖ в ряде случаев развивается у больных синдромом Гарднера, наследственной патологией, связанной с врожденной мутацией опухолесупрессорного гена АРС (от англ. Adenomatous Polyposis Colonic, локализация гена 5q21-q22). В ПРЩЖ биаллельные мутации АРС не обнаруживаются, в то время как в опухолях толстой кишки при синдроме Гарднера выявляются мутации, инактивирующие оба аллеля этого гена— одна врожденная плюс (последующая) соматическая [Сеtta F. et al., 2000]. Анализ сцепления генов в дальнейшем позволил исключить АРС из кандидатов в редкие гены подверженности ПРЩЖ, что дает основания полагать, что АРС может оказывать лишь второстепенное влияние на опухолегенез щитовидной железы.
Классический опухолевый супрессор Rb (от англ. Retinoblastoma, кодируется геном RB1, локализация 13q14.2) представляет собой ядерный фосфобелок, играющий важную роль в регуляции перехода клетки из G1- в S-фазу клеточного цикла. В неделящихся клетках и в пролиферирующих клетках в начале G1 фазы Rb находится в дефосфорилированной форме в комплексе с белками, вызывающими ремоделирование хроматина и транскрипционными факторами семейства E2F. Последние регулируют экспрессию генов, продукты которых необходимы для начала и прохождения S-фазы. При поступлении митогенных сигналов Rb фосфорилируется и высвобождает из комплекса связанные факторы, вызывая быстрое возрастание Е2Р-зависимой транскрипции. Антонкогенные свойства Rb продемонстрированы в экспериментах, показывающих, что избыточная (эктопическая) экспрессия белка вызывает замедление роста культуры клеток остеосаркомы.
В ранних работах мутации RB1 (С-концевые делеции, точковые мутации или таковые, нарушающие сплайсинг мРНК) были обнаружены в 55% случаях рака щитовидной железы, что не подтвердилось в более поздних сериях ПРЩЖ. У трансгенных мышей, экспрессирующих в щитовидной железе белок Е7 вируса папилломы, который инактивирует Rb, развивается узловой зоб и злокачественные опухоли, сходные с ПРЩЖ или фолликулярным раком щитовидной железы у человека. Эти наблюдения дают основания полагать, что нарушения RB1 могут быть связаны с развитием ПРЩЖ, однако более точное выяснение этой проблемы остается задачей будущих исследований.
Рецепторы гормонов щитовидной железы
Рецепторы гормонов щитовидной железы (РГЩЖ) являются лиганд-зависимыми транскрипционными факторами, опосредующими биологическую активность гормонов щитовидной железы (главным образом, Т3). Известны два гена, кодирующие РГЩЖ: THRA (от англ. Thyroid Hormone Receptor alpha, хромосомный район 17q11.2) и THRB (хромосомный район 3р24.2). В результате альтернативного сплайсинга первичных транскриптов синтезируются четыре Т3-связывающие изоформы белка— Tr?1 и TR?1-3— и две формы, не взаимодействующие с гормоном,— TR?2 и TR?3. Т3-связывающие формы РГЩЖ структурно схожи. Они имеют С-концевой лиганд-связывающий и расположенный в центре молекулы ДНК-связывающий домены. Различия в основном заключаются в последовательности N-концевого участка. Экспрессия изоформ рецепторов гормонов щитовидной железы тканеспецифична; для щитовидной железы наиболее характерен TR?1. Заметим, что промотор гена NIS, кодирующего натрий/йодный симпортер, один из маркеров дифференцировки тироцитов, имеет положительный гормон-чувствительный элемент и зависит от функционального состояния РГЩЖ.
Регуляция транскрипционной активности РГЩЖ осуществляется на нескольких уровнях: связывание с Т3, наличие в промоторах РГЩЖ-зависимых генов гормон-чувствительных элементов (положительных или отрицательных) и взаимодействие с белками-кофакторами. В отсутствие Т3 РГЩЖ подавляет транскрипцию, через образование комплекса с рядом корепрессоров. Связывание с Т3 изменяет конформацию белка, высвобождает корепрессоры и обеспечивает связь с коактиваторами. Гормонорецепторный комплекс имеет гистон-ацетилазную активность и ремоделирует хроматин, переводя его в форму, пригодную для транскрипции. Продукты РГЩЖ-зависмых генов участвуют в процессах дифференцировки тканей в онтогенезе, регулируют пролиферативную активность и гибель клеток.
Дефекты генов, кодирующих РГЩЖ, выявляются во многих типах злокачественных новообразований у человека. Делеции участка длинного плеча хромосомы 17, содержащего THRA, наблюдается в 79% случаев рака молочной железы; потеря гетерозиготности маркеров хромосомного района 3р21-р25, содержащего ген THRB, выявляется в 100% случаев мелкоклеточного рака легкого, 60% меланомы увеальной оболочки глаза и 64% несемейного почечно-клеточного рака [Cheng S.Y., 2005]. В ПРЩЖ точковые мутации генов THRA и THRB (иногда множественные) были зарегистрированы соответственно в 62 и 94% случаев, в то время как в фолликулярной аденоме они выявлялись в 22% и 11% и полностью отсутствовали в клетках нормальной ткани щитовидной железы [Puzianovska-Kuznicka M. et al., 2002]. Подавляющее большинство мутированных форм РГЩЖ имело сниженную на 5–90% трансактивационную способность.
Опухолесупрессорная роль интактного TR?1 была показана на моделях трансгенных мышей. У животных с мутированным THRB, не способным связывать Т3, развивался рак щитовидной железы. По нашим данным, полученным на клетках ПРЩЖ с мутированным эндогенным THRB, эктопическая реэкспрессия интактного TR?1 приводит к умеренному понижению пролиферативной активности клеток и ослаблению их способности проникать через структуры внеклеточного матрикса (показатель инвазивности). Эти эффекты, вероятно, связаны соответственно со снижением уровня циклина D1, ключевого регулятора точки контроля перехода из G1- в S-фазу клеточного цикла и угнетения синтеза некоторых матриксных металлопротеиназ.
Многочисленность мутаций генов THRA и THRB, выявляемых в ПРЩЖ, указывает на то, что они, скорее всего, являются поздним молекулярным событием, способствующим промоции опухоли.