Białko siatkówczaka - Retinoblastoma protein
Białkiem glejaka siatkówki (nazwa białko skrócone pRb , skrócona nazwa gen Rb , RB lub RB1 ) jest supresorem guzów, białko to jest dysfunkcyjny z kilku głównych nowotworów . Jedną z funkcji pRb jest zapobieganie nadmiernemu wzrostowi komórek poprzez hamowanie progresji cyklu komórkowego, dopóki komórka nie będzie gotowa do podziału. Gdy komórka jest gotowa do podziału, pRb ulega fosforylacji , dezaktywując go, a cykl komórkowy może postępować. Jest także rekruterem kilku enzymów przebudowujących chromatynę , takich jak metylazy i acetylazy .
pRb należy do rodziny białek kieszonkowych , której członkowie posiadają kieszonkę do funkcjonalnego wiązania innych białek. Jeśli białko onkogenne , takie jak te wytwarzane przez komórki zakażone typami wirusa brodawczaka ludzkiego wysokiego ryzyka , zwiąże się i dezaktywuje pRb, może to prowadzić do raka. RB gen może być odpowiedzialny za ewolucję wielokomórkowości w kilku liniach życia, w tym zwierząt.
Imię i genetyka
U ludzi białko jest kodowane przez gen RB1 zlokalizowany na chromosomie 13, a dokładniej 13q14.1-q14.2 . Jeśli oba allele tego genu zostaną zmutowane we wczesnym okresie życia, białko ulega inaktywacji i powoduje rozwój raka siatkówczaka , stąd nazwa „pRb”. Komórki siatkówki nie są złuszczane ani zastępowane i są poddawane działaniu wysokiego poziomu mutagennego promieniowania UV , a zatem większość wycięć pRb występuje w tkance siatkówki (ale zostało to również udokumentowane w przypadku niektórych nowotworów skóry u pacjentów z Nowej Zelandii, gdzie promieniowania UV jest znacznie wyższa).
Stwierdzono dwie formy siatkówczaka: obustronną, rodzinną i jednostronną, sporadyczną. Osoby cierpiące na te pierwsze były sześć razy bardziej narażone na rozwój innych rodzajów raka w późniejszym życiu. To uwydatniło fakt, że zmutowane pRb może być dziedziczone i wspiera hipotezę dwóch trafień . Oznacza to, że tylko jeden działający allel genu supresorowego nowotworu jest niezbędny do jego funkcji (zmutowany gen jest recesywny ), a zatem oba muszą zostać zmutowane, zanim pojawi się fenotyp raka. W formie rodzinnej zmutowany allel jest dziedziczony wraz z normalnym allelem. W takim przypadku, jeśli komórka posiada tylko jedną mutację w innym genie RB , wszystkie pRb w tej komórce byłyby nieskuteczne w hamowaniu progresji cyklu komórkowego, pozwalając komórkom na niekontrolowane dzielenie się i ostatecznie stając się rakowymi. Ponadto, ponieważ jeden allel jest już zmutowany we wszystkich innych komórkach somatycznych, przyszłą częstość występowania nowotworów u tych osób obserwuje się z kinetyką liniową . Działający allel nie musi ulegać mutacji per se, ponieważ w takich guzach często obserwuje się utratę heterozygotyczności (LOH).
Jednak w sporadycznej formie oba allele musiałyby utrzymać mutację, zanim komórka stanie się rakowa. To wyjaśnia, dlaczego osoby cierpiące na sporadycznego siatkówczaka nie mają zwiększonego ryzyka zachorowania na raka w późniejszym życiu, ponieważ oba allele funkcjonują we wszystkich pozostałych komórkach. Przyszła zachorowalność na raka w sporadycznych przypadkach pRb jest obserwowana z kinetyką wielomianową , a nie dokładnie kwadratową, jak oczekiwano, ponieważ pierwsza mutacja musi powstać w normalnych mechanizmach, a następnie może zostać zduplikowana przez LOH, aby uzyskać prekursora nowotworu .
Ortologi RB1 zostały również zidentyfikowane u większości ssaków, dla których dostępne są kompletne dane genomowe.
Białka z rodziny RB / E2F hamują transkrypcję .
Struktura oznacza funkcję
pRb jest wielofunkcyjnym białkiem z wieloma miejscami wiązania i fosforylacji. Chociaż jego wspólną funkcją jest wiązanie i tłumienie celów E2F , pRb jest prawdopodobnie białkiem wielofunkcyjnym, ponieważ wiąże się z co najmniej 100 innymi białkami.
pRb ma trzy główne składniki strukturalne: koniec karboksylowy, podjednostkę „kieszeniową” i koniec aminowy. W każdej domenie istnieje wiele miejsc wiążących białka, jak również łącznie 15 możliwych miejsc fosforylacji. Ogólnie rzecz biorąc, fosforylacja powoduje blokowanie międzydomenowe, co zmienia konformację pRb i zapobiega wiązaniu się z białkami docelowymi. Różne miejsca mogą być fosforylowane w różnym czasie, dając początek wielu możliwym konformacjom i prawdopodobnie wielu poziomom funkcji/aktywności.
Tłumienie cyklu komórkowego
pRb ogranicza zdolność komórki do replikacji DNA , zapobiegając jego progresji z fazy G1 ( faza pierwszej przerwy ) do fazy S ( faza syntezy ) cyklu podziału komórki. pRb wiąże i hamuje dimery partnera dimeryzacji białka i promotora E2 (E2F-DP), które są czynnikami transkrypcyjnymi z rodziny E2F, które popychają komórkę do fazy S. Utrzymując E2F-DP w stanie inaktywacji, RB1 utrzymuje komórkę w fazie G1, zapobiegając postępowi w cyklu komórkowym i działając jako supresor wzrostu. Kompleks pRb-E2F/DP przyciąga również białko deacetylazy histonowej (HDAC) do chromatyny , zmniejszając transkrypcję czynników promujących fazę S, dodatkowo hamując syntezę DNA.
pRb osłabia poziomy białka znanych celów E2F
pRb ma zdolność do odwracalnego hamowania replikacji DNA poprzez represję transkrypcyjną czynników replikacji DNA. pRb jest zdolny do wiązania się z czynnikami transkrypcyjnymi z rodziny E2F, a tym samym do hamowania ich funkcji. Kiedy pRb jest przewlekle aktywowany, prowadzi to do obniżenia niezbędnych czynników replikacji DNA. W ciągu 72-96 godzin aktywnej indukcji pRb w komórkach A2-4, docelowe białka czynnika replikacji DNA — MCM, RPA34, DBF4 , RFCp37 i RFCp140 — wszystkie wykazywały obniżone poziomy. Wraz ze spadkiem poziomu nastąpiło jednoczesne i oczekiwane zahamowanie replikacji DNA w tych komórkach. Proces ten jest jednak odwracalny. Po indukowanym nokaucie pRb, komórki potraktowane cisplatyną , czynnikiem uszkadzającym DNA, były w stanie kontynuować proliferację bez zatrzymania cyklu komórkowego, co sugeruje, że pRb odgrywa ważną rolę w wyzwalaniu przewlekłego zatrzymania fazy S w odpowiedzi na stres genotoksyczny.
Jednym z takich przykładów E2F-regulowanych genów będących pod represją pRb są cykliny E i cyklina A . Obie te cykliny są zdolne do wiązania się z Cdk2 i ułatwiają wejście w fazę S cyklu komórkowego. Poprzez tłumienie ekspresji cykliny E i cykliny A, pRb jest zdolny do hamowania przejścia G1/S .
Mechanizmy represji E2Fs
Istnieją co najmniej trzy różne mechanizmy, w których pRb może hamować transkrypcję promotorów regulowanych przez E2F . Chociaż mechanizmy te są znane, nie jest jasne, które są najważniejsze dla kontroli cyklu komórkowego.
E2F to rodzina białek, których miejsca wiązania często znajdują się w regionach promotorowych genów proliferacji komórek lub progresji cyklu komórkowego. Wiadomo, że E2F1 do E2F5 łączą się z białkami z rodziny białek pRb, podczas gdy E2F6 i E2F7 są niezależne od pRb. Ogólnie rzecz biorąc, E2F są podzielone na aktywatory E2F i represory E2F, chociaż ich rola jest bardziej elastyczna niż czasami. Aktywatory E2F to E2F1, E2F2 i E2F3, podczas gdy represory E2F to E2F4 , E2F5 i E2F6. Aktywator E2F wraz z E2F4 wiążą się wyłącznie z pRb. pRb jest zdolny do wiązania się z domeną aktywacyjną aktywatora E2F, który blokuje ich aktywność, hamując transkrypcję genów kontrolowanych przez promotor E2F.
Blokowanie przedinicjacyjnego montażu kompleksu
Kompleks preinicjacji (PIC) składa się stopniowo na promotorze genów, aby zainicjować transkrypcję. W TFIID wiąże się z TATA w celu rozpocząć montaż TFIIA , rekrutację inne czynniki transkrypcyjne i składniki potrzebne w PIC. Dane sugerują, że pRb jest zdolny do tłumienia transkrypcji zarówno przez rekrutację pRb do promotora, jak i obecność celu w TFIID .
Obecność pRb może zmienić konformację kompleksu TFIIA/IID na mniej aktywną wersję o zmniejszonym powinowactwie wiązania. pRb może również bezpośrednio zakłócać ich asocjację jako białka, zapobiegając tworzeniu aktywnego kompleksu przez TFIIA/IID.
Modyfikacja struktury chromatyny
pRb działa jako rekruter, który pozwala na wiązanie białek zmieniających strukturę chromatyny z promotorami regulowanymi przez E2F. Dostęp do tych regulowanych przez E2F promotorów przez czynniki transkrypcyjne jest blokowany przez tworzenie nukleosomów i ich dalsze pakowanie do chromatyny. Tworzenie nukleosomu jest regulowane przez modyfikacje potranslacyjne ogonów histonów . Acetylowanie prowadzi do zaburzenia struktury nukleosomu. Białka zwane acetylotransferazami histonowymi (HAT) są odpowiedzialne za acetylację histonów, a tym samym ułatwiają kojarzenie czynników transkrypcyjnych z promotorami DNA. Z drugiej strony deacetylacja prowadzi do tworzenia nukleosomów, a tym samym utrudnia czynnikom transkrypcyjnym osadzanie się na promotorach. Deacetylazy histonowe (HDAC) są białkami odpowiedzialnymi za ułatwianie tworzenia nukleosomów, a zatem są powiązane z białkami represorów transkrypcji.
pRb oddziałuje z deacetylazami histonowymi HDAC1 i HDAC3 . pRb wiąże się z HDAC1 w swojej domenie kieszonkowej w regionie, który jest niezależny od jego miejsca wiązania E2F. Rekrutacja pRb deacetylaz histonowych prowadzi do represji genów w promotorach regulowanych przez E2F z powodu tworzenia nukleosomów. Niektóre geny aktywowane podczas przejścia G1/S, takie jak cyklina E, są hamowane przez HDAC we wczesnej do środkowej fazie G1. Sugeruje to, że wspomagana HDAC represja genów progresji cyklu komórkowego ma kluczowe znaczenie dla zdolności pRb do zatrzymania komórek w G1. Aby dodać jeszcze więcej do tego punktu, wykazano, że kompleks HDAC-pRb jest zakłócany przez cyklinę D/Cdk4, której poziomy wzrastają i osiągają szczyt podczas późnej fazy G1.
Starzenie indukowane przez pRb
Starzenie się komórek to stan, w którym komórki są aktywne metabolicznie, ale nie są już zdolne do replikacji. pRb jest ważnym regulatorem starzenia się komórek, a ponieważ zapobiega proliferacji, starzenie się jest ważnym mechanizmem przeciwnowotworowym. pRb może zajmować promotory regulowane przez E2F podczas starzenia. Na przykład pRb wykryto na promotorach cykliny A i PCNA w starzejących się komórkach.
Zatrzymanie fazy S
Komórki reagują na stres w postaci uszkodzenia DNA, aktywowanych onkogenów lub podrzędnych warunków wzrostu i mogą wejść w stan podobny do starzenia, zwany „przedwczesnym starzeniem się”. Pozwala to komórce zapobiec dalszej replikacji w okresach uszkodzenia DNA lub ogólnie niekorzystnych warunkach. Uszkodzenie DNA w komórce może indukować aktywację pRb. Rola pRb w hamowaniu transkrypcji genów progresji cyklu komórkowego prowadzi do zatrzymania fazy S, co zapobiega replikacji uszkodzonego DNA.
Aktywacja i dezaktywacja
Kiedy nadchodzi czas, aby komórka weszła w fazę S, kompleksy kinaz zależnych od cyklin (CDK) i cykliny fosforylują pRb, umożliwiając E2F-DP oddzielenie się od pRb i uaktywnienie. Gdy E2F jest wolny, aktywuje czynniki takie jak cykliny (np. cyklina E i cyklina A), które popychają komórkę przez cykl komórkowy poprzez aktywację kinaz zależnych od cyklin oraz cząsteczkę zwaną antygenem jądrowym komórki proliferującej lub PCNA , która przyspiesza replikację DNA i naprawy poprzez pomoc w przyłączeniu polimerazy do DNA.
Dezaktywacja
Od lat 90. wiadomo było, że pRb jest inaktywowany przez fosforylację. Do tego czasu dominującym modelem było to, że cyklina D-Cdk 4/6 stopniowo fosforylowała go od stanu nieufosforylowanego do stanu nadmiernie ufosforylowanego (14+ fosforylacji). Jednak ostatnio wykazano, że pRb występuje tylko w trzech stanach: niefosforylowany, monofosforylowany i hiperfosforylowany. Każdy ma unikalną funkcję komórkową.
Przed opracowaniem 2D IEF tylko nadmiernie ufosforylowany pRb był odróżnialny od wszystkich innych form, tj. nieufosforylowany pRb przypominał monofosforylowany pRb na immunoblotach. Ponieważ pRb był albo w stanie aktywnym „hipofosforylowany”, albo nieaktywny „hiperfosforylowany”. Jednak w przypadku IEF 2D wiadomo obecnie, że pRb nie jest ufosforylowany w komórkach G0 i monofosforylowany we wczesnych komórkach G1, przed hiperfosforylacją po punkcie restrykcji w późnym G1.
monofosforylacja pRb
Kiedy komórka wchodzi do G1, cyklina D-Cdk4/6 fosforyluje pRb w pojedynczym miejscu fosforylacji. Nie występuje postępująca fosforylacja, ponieważ gdy komórki HFF wystawiono na przedłużoną aktywność cykliny D-Cdk4/6 (a nawet deregulację aktywności) we wczesnym G1, wykryto tylko monofosforylowany pRb. Ponadto eksperymenty z potrójnym nokautem, dodawaniem p16 i dodawaniem inhibitora Cdk 4/6 potwierdziły, że cyklina D-Cdk 4/6 jest jedynym fosforylatorem pRb.
We wczesnym G1 monofosforylowany pRb występuje jako 14 różnych izoform (15 miejsce fosforylacji nie jest zachowane u naczelnych, na których przeprowadzono eksperymenty). Razem te izoformy reprezentują „hipofosforylowany” aktywny stan pRb, o którym sądzono, że istnieje. Każda izoforma ma różne preferencje związane z różnymi egzogennymi ekspresjonowanymi E2F.
Niedawne doniesienie wykazało, że monofosforylacja kontroluje asocjację pRb z innymi białkami i generuje funkcjonalne odrębne formy pRb. Wszystkie różne monofosforylowane izoformy pRb hamują program transkrypcyjny E2F i są zdolne do zatrzymania komórek w fazie G1. Co ważne, różne monofosforylowane formy pRb mają różne wyniki transkrypcji, które wykraczają poza regulację E2F.
Hiperfosforylacja
Po przejściu komórki przez punkt restrykcji cyklina E - Cdk 2 hiperfosforyluje wszystkie monofosforylowane izoformy. Chociaż dokładny mechanizm nie jest znany, jedna z hipotez głosi, że wiązanie z ogonem C-końca otwiera podjednostkę kieszonkową, umożliwiając dostęp do wszystkich miejsc fosforylacji. Proces ten jest histeryczny i nieodwracalny i uważa się, że proces ten indukuje akumulacja monofosforylowanego pRb. Bistabilne, przełącznikowe zachowanie pRb można zatem zamodelować jako punkt bifurkacji:
Kontrola funkcji pRb przez fosforylację
Obecność niefosforylowanego pRb prowadzi do wyjścia z cyklu komórkowego i utrzymuje starzenie się. Pod koniec mitozy PP1 defosforyluje nadmiernie ufosforylowany pRb bezpośrednio do jego niefosforylowanego stanu. Ponadto, gdy komórki mioblastów C2C12 w cyklach różnicowały się (przez umieszczenie w pożywce różnicującej), obecny był tylko niefosforylowany pRb. Dodatkowo komórki te wykazywały znacznie obniżoną szybkość wzrostu i stężenie czynników replikacji DNA (sugeruje to zatrzymanie G0).
Ta funkcja nieufosforylowanego pRb prowadzi do hipotezy o braku kontroli cyklu komórkowego w komórkach nowotworowych: Deregulacja Cykliny D - Cdk 4/6 fosforyluje nieufosforylowany pRb w starzejących się komórkach do monofosforylowanego pRb, powodując ich wnikanie G1. Mechanizm przełącznika aktywacji Cykliny E nie jest znany, ale jedną z hipotez jest to, że jest to czujnik metaboliczny. Monofosforylowany pRb indukuje wzrost metabolizmu, więc akumulacja monofosforylowanego pRb w komórkach uprzednio G0 powoduje hiperfosforylację i wejście mitotyczne. Ponieważ każdy niefosforylowany pRb jest natychmiast fosforylowany, komórka nie jest wtedy w stanie opuścić cyklu komórkowego, co powoduje ciągły podział.
Uszkodzenie DNA komórek G0 aktywuje Cyklinę D - Cdk 4/6, powodując monofosforylację niefosforylowanego pRb. Następnie aktywny monofosforylowany pRb powoduje specyficzną represję genów ukierunkowanych na E2F. Dlatego uważa się, że monofosforylowany pRb odgrywa aktywną rolę w odpowiedzi na uszkodzenie DNA, tak że represja genu E2F zachodzi do czasu utrwalenia uszkodzenia i przejścia komórki przez punkt restrykcji. Na marginesie, należy pamiętać o odkryciu, że uszkodzenia powodują aktywację cykliny D - Cdk 4/6 nawet w komórkach G0, gdy pacjenci są leczeni zarówno chemioterapią uszkadzającą DNA, jak i inhibitorami cykliny D - Cdk 4/6.
Aktywacja
Podczas przejścia z M-do-G1, pRb jest następnie stopniowo defosforylowany przez PP1 , powracając do stanu hipofosforylacji hamującego wzrost.
Białka z rodziny pRb są składnikami kompleksu DREAM składającego się z DP, E2F4/5, RB-like (p130/p107) i MuvB (Lin9:Lin37:Lin52:RbAbP4:Lin54). Kompleks DREAM jest składany w Go/G1 i utrzymuje stan spoczynku poprzez łączenie się na promotorach > 800 genów cyklu komórkowego i pośredniczenie w represji transkrypcji. Montaż DREAM wymaga fosforylacji zależnej od kinazy DYRK1A (Ser/Thr) składnika rdzenia MuvB, Lin52 i Serine28. Mechanizm ten jest kluczowy dla rekrutacji p130/p107 do rdzenia MuvB, a tym samym montażu DREAM.
Konsekwencje utraty pRb
Konsekwencje utraty funkcji pRb zależą od typu komórki i statusu cyklu komórkowego, ponieważ supresyjna rola pRb zmienia się w zależności od stanu i aktualnej tożsamości komórki.
W komórkach macierzystych G0 w stanie spoczynku proponuje się, aby pRb utrzymywał zatrzymanie w G0, chociaż mechanizm pozostaje w dużej mierze nieznany. Utrata pRb prowadzi do wyjścia ze stanu spoczynku i wzrostu liczby komórek bez utraty zdolności do odnowy komórek. W cyklicznych komórkach progenitorowych pRb odgrywa rolę w punktach kontrolnych G1, S i G2 i sprzyja różnicowaniu. W zróżnicowanych komórkach, które stanowią większość komórek w organizmie i zakłada się, że są w nieodwracalnym G0, pRb utrzymuje zarówno zatrzymanie, jak i różnicowanie.
Utrata pRb wykazuje zatem wiele różnych odpowiedzi w różnych komórkach, z których ostatecznie wszystkie mogą skutkować fenotypami raka. W przypadku inicjacji nowotworu, utrata pRb może indukować ponowne wejście w cykl komórkowy zarówno w spoczynkowych, jak i zróżnicowanych komórkach pomitotycznych poprzez odróżnicowanie. W progresji nowotworu utrata pRb zmniejsza potencjał różnicowania cyklicznych komórek, zwiększa niestabilność chromosomów, zapobiega indukcji starzenia się komórek, promuje angiogenezę i zwiększa potencjał przerzutowy.
Chociaż większość nowotworów opiera się na glikolizie do produkcji energii ( efekt Warburga ), nowotwory z powodu utraty pRb mają tendencję do zwiększania fosforylacji oksydacyjnej . Zwiększona fosforylacja oksydacyjna może zwiększyć łodygę , przerzuty i (gdy dostępna jest wystarczająca ilość tlenu) energia komórkowa do anabolizmu .
In vivo nadal nie jest do końca jasne, w jaki sposób i jakie typy komórek inicjacja nowotworu następuje z samą utratą pRb, ale jasne jest, że szlak pRb jest zmieniony w wielu ludzkich nowotworach.[110] U myszy utrata pRb wystarcza do zainicjowania guzów przysadki i tarczycy, a mechanizmy inicjacji tego przerostu są obecnie badane.
Role niekanoniczne
Klasyczny pogląd na rolę pRb jako supresora nowotworu i regulatora cyklu komórkowego powstał dzięki badaniom nad mechanizmami interakcji z białkami należącymi do rodziny E2F. Jednak więcej danych wygenerowanych z eksperymentów biochemicznych i prób klinicznych ujawnia inne funkcje pRb w komórce, niezwiązane (lub pośrednio związane) z supresją nowotworu.
Funkcjonalny hiperfosforylowany pRb
W proliferujących komórkach pewne konformacje pRb (gdy motyw RxL jest związany przez białkową fosfatazę 1 lub gdy jest acetylowany lub metylowany) są oporne na fosforylację CDK i zachowują inne funkcje przez cały czas trwania cyklu komórkowego, co sugeruje, że nie wszystkie pRb w komórce są przeznaczone do ochrony przejście G1/S.
Badania wykazały również, że nadmiernie ufosforylowany pRb może specyficznie wiązać E2F1 i tworzyć stabilne kompleksy w całym cyklu komórkowym, pełniąc unikalne, niezbadane funkcje, co jest zaskakującym kontrastem z klasycznego poglądu, że pRb uwalnia czynniki E2F po fosforylacji.
Podsumowując, w badaniach nad pRb pojawia się wiele nowych odkryć dotyczących odporności pRb na fosforylację CDK, które rzucają światło na nowe role pRb poza regulacją cyklu komórkowego.
Stabilność genomu
pRb może być zlokalizowany w miejscach pęknięć DNA podczas procesu naprawy i pomagać w łączeniu niehomologicznych końców i rekombinacji homologicznej poprzez kompleksowanie z E2F1. Po przerwaniu pRb jest w stanie rekrutować regulatory struktury chromatyny, takie jak aktywator transkrypcji helikazy DNA BRG1. Wykazano, że pRb jest również zdolny do rekrutacji kompleksów białkowych, takich jak kondensyna i kohezyna, aby wspomagać strukturalne utrzymanie chromatyny.
Takie odkrycia sugerują, że oprócz roli supresji nowotworu w E2F, pRb jest również rozprowadzany w genomie, aby wspomóc ważne procesy utrzymywania genomu, takie jak naprawa pęknięć DNA, replikacja DNA, kondensacja chromosomów i tworzenie heterochromatyny.
Regulacja metabolizmu
pRb odgrywa również rolę w regulowaniu metabolizmu poprzez interakcje ze składnikami komórkowych szlaków metabolicznych. Mutacje RB1 mogą powodować zmiany w metabolizmie, w tym zmniejszone oddychanie mitochondrialne, zmniejszoną aktywność w łańcuchu transportu elektronów oraz zmiany w przepływie glukozy i/lub glutaminy. Stwierdzono, że poszczególne formy pRb lokalizują się w zewnętrznej błonie mitochondrialnej i bezpośrednio oddziałują z Bax, promując apoptozę.
Jako cel narkotykowy
Reaktywacja pRb
Podczas gdy częstotliwość zmian genu RB jest znacząca dla wielu ludzkich typów raka, w tym raka płuc, przełyku i wątroby, zmiany w regulatorowych składnikach pRb w górę pary, takich jak CDK4 i CDK6, były głównymi celami potencjalnych środków terapeutycznych do leczenia nowotworów z rozregulowaniem w szlaku RB. To skupienie zaowocowało niedawnym opracowaniem i zatwierdzeniem klinicznym przez FDA trzech małocząsteczkowych inhibitorów CDK4/6 (Palbociclib (IBRANCE, Pfizer Inc. 2015), Ribociclib (KISQUALI, Novartis. 2017) i Abemaciclib (VERZENIO, Eli Lilly. 2017) ) w leczeniu określonych podtypów raka piersi. Jednak ostatnie badania kliniczne wykazujące ograniczoną skuteczność, wysoką toksyczność i nabytą oporność tych inhibitorów sugerują potrzebę dalszego wyjaśnienia mechanizmów wpływających na aktywność CDK4/6, jak również zbadania innych potencjalnych celów w dół szlaku pRb w celu reaktywacji funkcji supresji nowotworu pRb. Leczenie nowotworów za pomocą inhibitorów CDK4/6 zależy od obecności pRb w komórce dla efektu terapeutycznego, ograniczając ich zastosowanie tylko do nowotworów, w których RB nie jest zmutowany, a poziomy białka pRb nie są znacząco obniżone.
Nie osiągnięto bezpośredniej reaktywacji pRb u ludzi. Jednak w modelach mysich nowe metody genetyczne umożliwiły eksperymenty z reaktywacją pRb in vivo. Utrata pRb indukowana u myszy z onkogennymi guzami gruczolakoraka płuc wywołanymi przez KRAS neguje wymóg wzmocnienia sygnału MAPK dla progresji do raka i sprzyja utracie zaangażowania w linię, a także przyspiesza nabywanie kompetencji przerzutowych. Reaktywacja pRb u tych myszy ratuje nowotwory w kierunku stanu mniej przerzutowego, ale nie zatrzymuje całkowicie wzrostu nowotworu z powodu proponowanej zmiany okablowania szlaku sygnałowego MAPK, które tłumi pRb poprzez mechanizm zależny od CDK.
Proapoptotyczne skutki utraty pRb
Oprócz próby reaktywacji supresji guza funkcji pRb, innym odrębnym podejściem do leczenia rozregulowanych raków szlaku pRb jest wykorzystanie pewnych konsekwencji komórkowych indukowanych przez utratę pRb. Wykazano, że E2F stymuluje ekspresję genów proapoptotycznych oprócz genów przejściowych G1/S, jednak komórki nowotworowe rozwinęły obronne szlaki sygnałowe, które chronią się przed śmiercią poprzez rozregulowaną aktywność E2F. Opracowanie inhibitorów tych szlaków ochronnych może zatem być syntetycznie śmiertelną metodą zabijania komórek rakowych z nadaktywnością E2F.
Ponadto wykazano, że proapoptotyczna aktywność p53 jest ograniczana przez szlak pRb, tak że komórki nowotworowe z niedoborem pRb stają się wrażliwe na śmierć komórkową za pośrednictwem p53. Otwiera to drzwi do badań nad związkami, które mogą aktywować aktywność p53 w tych komórkach rakowych i indukować apoptozę oraz zmniejszać proliferację komórek.
Regeneracja
Chociaż utrata supresora nowotworu, takiego jak pRb, prowadząca do niekontrolowanej proliferacji komórek, jest szkodliwa w kontekście raka, korzystne może być zubożenie lub zahamowanie supresyjnych funkcji pRb w kontekście regeneracji komórek. Zbieranie zdolności proliferacyjnych komórek indukowanych do kontrolowanego stanu „rakopodobnego” może pomóc w naprawie uszkodzonych tkanek i opóźnić starzenie się fenotypów. Ta idea pozostaje do gruntownego zbadania jako potencjalnego uszkodzenia komórek i leczenia przeciwstarzeniowego.
Ślimak
Białka glejaka siatkówki jest zaangażowany we wzrost i rozwój ssaczych komórkach słuchowych w ślimaku oraz wydaje się być związany z niezdolność komórek na regeneratu. Zarodkowe komórki rzęsate wymagają pRb, między innymi ważnych białek, aby wyjść z cyklu komórkowego i zatrzymać podział, co umożliwia dojrzewanie układu słuchowego. Gdy ssaki typu dzikiego osiągną dorosłość, ich komórki rzęsate ślimakowe stają się niezdolne do proliferacji. W badaniach, w których gen pRb został usunięty w ślimaku myszy, komórki rzęsate nadal namnażają się we wczesnej dorosłości. Chociaż może się to wydawać pozytywnym zjawiskiem, myszy z powaleniem pRb mają tendencję do poważnego ubytku słuchu z powodu zwyrodnienia narządu Corti . Z tego powodu pRb wydaje się odgrywać kluczową rolę w dokończeniu rozwoju komórek rzęsatych ssaków i utrzymaniu ich przy życiu. Jest jednak jasne, że bez pRb komórki rzęsate mają zdolność proliferacji, dlatego pRb jest znany jako supresor nowotworu . Tymczasowe i precyzyjne wyłączenie pRb u dorosłych ssaków z uszkodzonymi komórkami słuchowymi może prowadzić do propagacji, a tym samym skutecznej regeneracji . Stwierdzono, że hamowanie funkcji białka siatkówczaka w ślimaku dorosłego szczura powoduje proliferację komórek podtrzymujących i komórek rzęsatych . pRb można obniżyć poprzez aktywację szlaku sonic hedgehog , który fosforyluje białka i zmniejsza transkrypcję genów.
Neurony
Zakłócenie ekspresji pRb in vitro, przez delecję genu lub knockdown krótkiego interferującego RNA pRb , powoduje dalsze rozgałęzianie się dendrytów. Ponadto komórki Schwanna , które zapewniają niezbędne wsparcie dla przeżycia neuronów, podróżują z neurytami , rozciągając się dalej niż normalnie. Hamowanie pRb wspomaga dalszy wzrost komórek nerwowych.
Interakcje
Wiadomo, że pRb wchodzi w interakcję z ponad 300 białkami, z których niektóre wymieniono poniżej:
- Abl gen
- Receptor androgenowy
- Czynnik transkrypcyjny antagonizujący apoptozę
- ARID4A
- Receptor węglowodorów arylowych
- BRCA1
- BRF1
- C-jun
- C-Raf
- CDK9
- CUT1
- Cyklina A1
- Cyklina D1
- Cyklina T2
- DNMT1
- E2F1
- E2F2 ,
- E4F1
- EID1
- ENC1
- FRK
- HBP1
- HDAC1
- HDAC3
- Deacetylaza histonowa 2
- Insulina
- JARID1A
- Duży antygen nowotworowy
- LIN9
- MCM7
- MORF4L1
- MRFAP1 ,
- MyoD
- NCOA6
- PA2G4
- Receptor gamma aktywowany przez proliferatory peroksysomów
- PIK3R3
- Inhibitor aktywatora plazminogenu-2
- Polimeraza (kierowana DNA), alfa 1
- PRDM2
- PRKRA
- Zakaz
- Białko białaczki promielocytowej
- RBBP4
- RBBP7
- RBBP8
- RBBP9
- SNAPC1
- SKP2
- SNAPC3
- SNW1
- SUV39H1
- TAF1
- THOC1
- PUŁAPKA1
- TRIP11
- UBTF
- USP4 .
Wykrycie
Opracowano kilka metod wykrywania mutacji genu RB1, w tym metodę, która umożliwia wykrywanie dużych delecji, które korelują z zaawansowanym stadium siatkówczaka.
Zobacz też
- p53 - zaangażowany w funkcję wsparcia naprawy DNA pRb
- Koregulator transkrypcji
- Siatkówczak
Bibliografia
Dalsza lektura
- Momand J, Wu HH, Dasgupta G (styczeń 2000). „MDM2-master regulator białka supresorowego nowotworu p53”. Gen . 242 (1–2): 15–29. doi : 10.1016/S0378-1119(99)00487-4 . PMID 10721693 .
- Zheng L, Lee WH (2003). „Supresor guza siatkówczaka i stabilność genomu”. Postępy w badaniach nad rakiem Tom 85 . Postępy w badaniach nad rakiem. 85 . s. 13–50. doi : 10.1016/S0065-230X(02)85002-3 . Numer ISBN 978-0-12-006685-8. PMID 12374284 .
- Classon M, Harlow E (grudzień 2002). „Supresor guza siatkówczaka w rozwoju i raku”. Recenzje przyrody. Rak . 2 (12): 910–7. doi : 10.1038/nrc950 . PMID 12459729 . S2CID 22937378 .
- Lai H, Ma F, Lai S (styczeń 2003). „Identyfikacja nowej roli pRB w raku oka”. Journal of Cellular Biochemistry . 88 (1): 121-7. doi : 10.1002/jcb.10283 . PMID 12461781 . S2CID 34538683 .
- Simin K, Wu H, Lu L, Pinkel D, Albertson D, Cardiff RD, Van Dyke T (luty 2004). „Inaktywacja pRb w komórkach sutkowych ujawnia wspólne mechanizmy inicjacji i progresji nowotworu w rozbieżnych nabłonkach” . PLOS Biologia . 2 (2): E22. doi : 10.1371/journal.pbio.0020022 . PMC 340938 . PMID 14966529 .
- Lohmann DR, Gallie BL (sierpień 2004). „Retinoblastoma: powrót do prototypu modelu dziedzicznego raka”. American Journal of Medical Genetics. Część C, Seminaria z genetyki medycznej . 129C (1): 23-8. doi : 10.1002/ajmg.c.30024 . PMID 15264269 . S2CID 41922148 .
- Clemo NK, Arhel NJ, Barnes JD, Baker J, Moorghen M, Packham GK i in. (sierpień 2005). „Rola białka siatkówczaka (Rb) w jądrowej lokalizacji BAG-1: implikacje dla przeżycia komórek guza jelita grubego”. Transakcje Towarzystwa Biochemicznego . 33 (Pt 4): 676-8. doi : 10.1042/BST0330676 . PMID 16042572 .
- Rodríguez-Cruz M, del Prado M, Salcedo M (2006). „[Perspektywy genomowego siatkówczaka: implikacje supresora nowotworu [ sic ] genu RB1]”. Revista de Investigacion Clinica . 57 (4): 572–81. PMID 16315642 .
- Knudsen ES, Knudsen KE (lipiec 2006). „Supresor guza siatkówczaka: gdzie rak spotyka się z cyklem komórkowym”. Biologia eksperymentalna i medycyna . 231 (7): 1271–81. doi : 10.1177/153537020623100713 . PMID 16816134 . S2CID 29078799 .
Zewnętrzne linki
- RB1+białko,+człowiek w amerykańskiej National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
- Siatkówczak + geny w Narodowej Bibliotece Medycznej USA Medical Subject Headings (MeSH)
- Wpis GeneReviews/NIH/NCBI/UW dotyczący siatkówczaka
- Genetyka siatkówczaka
- Białko z rodziny Drosophila Retinoblastoma - Interaktywna mucha
- Białko z rodziny Drosophila Retinoblastoma 2 - Interaktywna mucha
- Homologów ewolucyjnych Białka z rodziny siatkówczaka - Interaktywna mucha
- Jest schemat interakcji pRb-E2F tutaj .
Ten artykuł zawiera tekst z Narodowej Biblioteki Medycznej Stanów Zjednoczonych , która jest własnością publiczną .