Транскрипционный фактор HIF-1a. Известно, что ключевым фактором, вовлеченным в адаптивную реакцию опухоли на клеточную гипоксию, является белок HIF-la, который регулирует семейство генов, включающее гены VEGF, рецептора урокиназы, тирозингидролазы, эндотелина, синтазы оксида азота, эритропоэтина и ряда гликолитических ферментов. Установлено, что при гипоксических условиях HIF-la накапливается в клетке и в комплексе с HIF-ip воздействует на гипоксия-реакционные элементы, содержащиеся в генах, продукты которых опосредуют ангиогенез, метаболизм глюкозы, клеточную пролиферацию, выживаемость, миграцию и инвазию клеток.

Группа индуцируемых гипоксией факторов (HIF) — HIF-1, HIF-2, HIF-3 — обеспечивает выживание клеток в условиях гипоксии. HIF-1 — ядерный белок (120 кДа), гетеродимер, состоящий из субъединиц HIF-la и HIF-ip. Именно HIF-la является уникальной 02-регулируемой субъединицей, которая определяет активность HIF-1. Локализация ядерного сигнала на С-терминальном конце HIF-la позволяет ему перемещаться из цитоплазмы в ядро, где он формирует активный HIF-1-комплекс, связываясь с HIF-ip. Таким образом, количество белка HIF-la в ядре ограничено и определяет функциональную активность HIF-1-комплекса. HIF-la связывается с 6-bp[5'-ACGTG(C/G)-3'] в гипоксия-реакционных элементах, которые функционируют как усилители транскрипции в гипоксия-ассоциированных генах.

Экспрессия HIF-la выявлена во всех клетках млекопитающих, а также в тканях и органах человека. Эспрессия HIF-2a определяется в эндотелиальных клетках сосудов; клетках, продуцирующих катехоламин; клетках почки и легкого при эмбриогенезе; в опухоль-ассоциированных макрофагах. Меньше данных имеется о HIF-3a. Показана экспрессия мРНК HIF-3a в клетках тимуса взрослых особей, а также в клетках ткани легкого, мозга, сердца и почки. Полагают, что HIF-3a может быть маркером роста опухоли и ангиогенеза, но для подтверждения этого положения необходимы тщательные исследования.

Гиперэкспрессия HIF-la обнаруживается в преобладающем большинстве опухолей человека и коррелирует с накоплением мутантного белка р53 и клеточной пролиферацией. При предопухолевых процессах в клетках наблюдается повышенная экспрессия HIF-la, тогда как в клетках доброкачественных опухолей подобного явления нет. Установлено, что клетки первичных опухолей грудной железы в 29 % и клетки метастазов в 69 % случаев гиперэкспрессировали белок HIF-la. Показано также, что повышенный уровень HIF-la в клеточных линиях рака предстательной железы человека коррелировал с увеличенным метастатическим потенциалом клеток. Эти и ряд других данных позволили высказать предположение, что HIF-la участвует в опухолевой прогрессии.

HIF-1 идентичен ядерному транслокатору рецептора арилгидрокарбоната (ARNT), который нужен для транскрипционной реакции на ксенобиотики. Установлено, что HIF-1p не является кислородчувствительным, а лишь гипоксия-регулируемым белком на посттрансляционном уровне. Количество белка HIF-1p увеличивается во время гипоксии, и он быстро деградирует во время реоксигенации в интактных клетках. Идентифицированы дополнительные ассоциативные партнеры HIF-ip при гипоксических условиях, в частности общий активатор транскрипции рЗОО (СВР), молекулярный шаперон HSP90 и супрессор опухоли белок von Hippel-Lindau (VHL).

Известно, что болезнь von Hippel-Lindau характеризуется врожденной предрасположенностью к развитию злокачественных опухолей, приводящей к появлению высокоангиогенных новообразований. Показано, что белок, кодируемый геном-супрессором опухоли von Hippel-Lindau (pVHL), который часто подвергается мутации в клетках опухолей, играет одну из центральных ролей в системе HIF-1. Нормальный белок VHL представляет собой часть комплекса, который при достаточно хорошей оксигенации взаимодействует с а-субъединицей HIF (HIF-а), что приводит к деградации последней.

При дефиците кислорода этого не происходит и HIF-a избегает деструкции, что вызывает повышение его уровня и экспрессию индуцируемых гипоксией генов. Мутации гена VHL вызывают эффект, подобный гипоксии. Так, мутантные формы pVHL, обнаруженные в опухолях, не могут разрушить HIF-a, в результате чего индуцируемые гипоксией гены постоянно активируются. Мутации гена VHL с конститутивной активацией HIF-1 и его «мишенных» генов выявлены в большинстве светлоклеточных карцином почки с высокоангиогенным фенотипом. Следует отметить, что мутации VHL характерны и для других типов злокачественных опухолей.

Интересны данные G. Bratslavsky и соавт. о том, что потеря белков VHL или FH (fumarate hydratase — фумаратгидратаза) может приводить к так называемому псевдогипоксическому состоянию, при котором клеточные пути, опосредованные ГИФ, активируются, несмотря на нормальные условия оксигенации ткани.

Гипоксия может также воздействовать на более общие механизмы регуляции генов, в частности на процесс метилирования. Центральный связывающий участок HIF-1 (5'-CGTG-3') содержит островок CpG, метилирование которого, как было показано, может «снимать» активацию гена. Большинство регулируемых гипоксией генов зависят от HIF-la, но при гипоксии активируются и другие транскрипционные факторы, такие, как NFkB, АР-1, с/ЕВРр и Egr-1.

Генетические аномалии, часто наблюдаемые в опухолях человека, включая мутации потери функции (например, VHL, р53 и PTEN), также связаны с увеличенной экспрессией HIF-la и HIF-1-индуцибельных генов. К настоящему времени установлено, что HIF-la активирует более 70 «мишенных» генов, индукция большинства из которых характеризуется клеточной специфичностью и отличается у разных опухолей. Это обстоятельство можно объяснить особенностями физиологического контроля гомеостаза кислорода в различных клетках.

Наряду с этим существуют и так называемые негипоксические факторы, контролирующие функцию HIF-la. Показано, что, хотя в большинстве случаев HIF-la индуцируется благодаря внутриопухолевой гипоксии, его индукция может осуществляться и кислороднезависимыми механизмами. Обнаружена, в частности, индукция HIF-la онкогенами, такими как Ras, Src и Мус. Ряд других негипоксических стимулов, например медиаторы воспаления и факторы роста, могут индуцировать HIF-1 через фосфатидилинозитол-3-киназу (PI3K) и/или Akt. Супрессор опухоли PTEN, который противостоит сигналу PI3K/Akt, может снижать активность HIF-1. В то же время в различных типах клеток путь PI3K/Akt не является обязательным или существенным для поддержания активности HIF-1. Это позволяет предположить, что эти два пути могут функционировать независимо.

- Читать далее "Супрессор опухоли ТР53 и фактор роста эндотелия сосудов"