Недавно открытый механизм, используемый аденовирусами для того, чтобы заставить клетку отключить программу самоубийства, может объяснить, как опухолевые клетки заставляют замолчать гены-супрессоры опухолей, и открыть дорогу к новому типу адресной терапии рака. Так считают ученые Института биологических исследований Солка (Salk Institute for Biological Studies), опубликовавшие свою работу в журнале Nature.

Мельчайший белок аденовируса, известный как ORF3,
(показан зеленым) открывает путь для вирусной
репликации, создавая «zip-файлы» из генов,
помогающих клетке защищать себя от вируса.
О`Шеа надеется использовать это открытие для
создания аденовирусов, избирательно уничтожающих
раковые клетки. (Credit: Courtesy of Dr. Clodagh O`Shea,
Salk Institute for Biological Studies)

Когда клетка находится в состоянии стресса, в работу включается опухолевый супрессор р53, активирующий свои гены-мишени и запускающий встроенный механизм самоуничтожения, удаляющий из организма пораженные вирусом или другие аномальные клетки. Как и опухолевым клеткам, для успешного размножения аденовирусам, вызывающим инфекции верхних дыхательных путей, нужно «избавиться» от р53.

«Вместо непосредственной инактивации р53 аденовирус делает этого «стража генома» бессильным, воздействуя на сам геном», – объясняет Клода О`Шеа (Clodagh O`Shea) доцент лаборатории молекулярной и клеточной биологии, руководившая исследованием. «Он буквально создает zip-файлы из генов р53-пути, сжимая их до такой степени, что их уже невозможно прочитать».

Путь опухолевого супрессора р53 инактивирован почти при всех формах рака человека, что позволяет клеткам избежать контроля за их нормальным ростом. Тем не менее, пока не создано ни одного рационального метода адресного лечения рака, в основе которого лежала бы потеря р53.

«Все имеющиеся у нас сейчас методы адресной терапии основаны на малых молекулах, инактивирующих онкогены, но рак вызывается не только усилением генов, стимулирующих рост», – говорит О'Шеа. «Настолько же важна и потеря опухолевых супрессоров. Весь вопрос заключается в том, как воздействовать на то, чего уже нет».

Кажется, аденовирус мог бы дать ответ на этот вопрос. Этому мог бы способствовать вирусный белок, E1B-55K, который связывается с р53 и разрушает его в инфицированных клетках. Без инактивирующего р53 белка E1B-55K аденовирус способен реплицироваться только в раковых клетках с выключенным р53. Каждый раз, когда аденовирус разрывает клетку- хозяина и высвобождает тысячи вирусных частиц, следующее поколение вирусов готово искать оставшиеся раковые клетки, не затрагивая нормальные.

«Это делает аденовирус идеальным кандидатом для онколитической терапии рака», – говорит О'Шеа. «Но хотя эти вирусы и делали свою работу, к всеобщему удивлению, реакция организма пациентов не коррелировала со статусом р53 в клетках их опухолей».

Заинтригованные, О'Шеа и ее коллеги упорно последовали за этим неожиданным открытием.

Доктор философии Конрадо Сориа (Conrado Soria), соавтор исследования, быстро понял, что белок E1B-55K делал только половину дела. «Неспособность мутантного по белку E1B-55K вируса реплицироваться в нормальных клетках объясняется не тем, что вирус не может разрушить р53», – объясняет он.

В нормальных клетках, не находящихся в состоянии стресса, р53 обнаруживается только в небольших количествах, что объясняется его быстрым разложением. В ответ на повреждение ДНК, активацию онкогенов или инфицирование ДНК-содержащими вирусами разрушение р53 прекращается, и, как результат, количество белка р53 увеличивается. Это увеличение активирует гены-мишени р53, что останавливает клеточный цикл или вызывает апоптоз.

Как и предсказано учеными, в нормальных клетках, инфицированных мутантным аденовирусом без E1B-55K, уровень р53 начинал расти, но р53 все же не был способен включить свои адресные гены и повернуть клетку на путь апоптоза. В конце концов, Сориа обнаружил, почему это происходит. У аденовируса есть еще один белок, E4-ORF3, нейтрализующий «контрольно-пропускной пункт» р53 с помощью совершенно другого механизма.

Вместо непосредственной инактивации р53 крошечный белок препятствует связыванию опухолевого супрессора с генами-мишенями его пути, модифицируя хроматин – плотный комплекс из гистоновых белков и ДНК, отвечающий за точную организацию всех происходящих в ядре событий. Эти модификации заставляют части хромосом конденсироваться в так называемый гетерохроматин, который глубоко хоронит регуляторные области генов-мишеней р53. В таких условиях, когда «в доступе отказано», р53 не в силах включить программу апоптоза.

О'Шеа надеется использовать эти новые представления, чтобы понять, как высокий уровень р53 может быть инактивирован при раке, а также разобраться в механизме, вызывающем аномальное молчание локуса гена опухолевого супрессора в раковых клетках. «Наше исследование действительно меняет устоявшееся представление о том, как р53 инактивируется в инфицированных аденовирусом клетках, и в конечном итоге позволит нам разработать избирательный онколитический метод терапии, в основе которого лежит именно р53» – уверена она.

Работа финансируется Союзом генной терапии рака (Alliance of Cancer Gene Therapy), Американским раковым обществом (American Cancer Society), Фондом Зонтага (Sontag Foundation), Фондом Бекмана (Beckman Foundation) и Национальным институтом рака (National Cancer Institute).

Аннотация к статье: Conrado Soria, Fanny E. Estermann, Kristen C. Espantman & Clodagh C. O’Shea. Heterochromatin silencing of p53 target genes by a small viral protein

Источник: LifeSciencesToday