Молекулярные механизмы апоптических процессов

27
ÁÈÎÌÀÐÊÅÐÛ
MOLECULAR MECHANISMS OF
APOPTOTIC PROCESS
S. V. Ryzjov, V.V. Novikov
Nizjnii Novgorod State University named by N. I. Lobachevskii
Nizjnii Novgorod Research Institute of Epidemiology and Microbiology named by
I.N. Blokhina
ABSTRACT
Our work is devoted to the study of molecular mechanisms of programmed cell death. The relevance of the problem
is observed due correlations between disorder in the regulation of apoptotic processes and the most diseases, including
tumors. We have considered the main pathways of apoptosis known nowadays: mitochondrial or bcl-2-dependant
pathway, lipid pathway and death-receptors or Fas-relevant pathway. Different variants of transformation of program
of apoptotic pathways had been shown. Analysis of many sources of Russian and foreign literature gives the detail
modern approach to the stages of development of apoptosis and evaluation of some protein structures role taking part in
the process of initiation and transduction of pro-apoptotic signal. The review is illustrated with informative pictures.
ÌÎËÅÊÓËßÐÍÛÅ ÌÅÕÀÍÈÇÌÛ
ÀÏÎÏÒÎÒÈ×ÅÑÊÈÕ ÏÐÎÖÅÑÑÎÂ
Ñ. Â. Ðûæîâ, Â. Â. Íîâèêîâ
Íèæåãîðîäñêèé ãîñóíèâåðñèòåò èì. Í.È. Ëîáà÷åâñêîãî
Íèæåãîðîäñêèé ÍÈÈ ýïèäåìèîëîãèè è ìèêðîáèîëîãèè èì. È.Í. Áëîõèíîé
Ðåçþìå
Äàííàÿ ðàáîòà ïîñâÿùåíà âîïðîñó èññëåäîâàíèÿ ìîëåêóëÿðíûõ ìåõàíèçìîâ ïðîãðàììèðîâàííîé
ãèáåëè êëåòîê. Àêòóàëüíîñòü ïðîáëåìû îïðåäåëÿåòñÿ
ñâÿçüþ ìåæäó íàðóøåíèÿìè â ðåãóëÿöèè àïîïòîòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ñ ðàçâèòèåì ìíîãèõ çàáîëåâàíèé, â òîì
÷èñëå îíêîëîãè÷åñêèõ. Ìû ðàññìîòðåëè îñíîâíûå (îïèñàííûå â íàñòîÿùåå âðåìÿ) ïóòè àïîïòîçà: ìèòîõîíäðèàëüíûé èëè bcl-2-çàâèñèìûé, ëèïèäíûé è ïóòü, îïîñðåäîâàííûé ÷åðåç «ðåöåïòîðû ñìåðòè» èëè Fas-çàâèñèìûé. Ïîêàçàíû ðàçëè÷íûå âàðèàíòû òðàíñôîðìàöèè
ïóòåé ðàçâèòèÿ ïðîãðàììû àïîïòîçà. Íà îñíîâàíèè
àíàëèçà áîëüøîãî ÷èñëà îòå÷åñòâåííîé è çàðóáåæíîé
ëèòåðàòóðû äåòàëüíî ïðåäñòàâëåí ñîâðåìåííûé âçãëÿä
íà ýòàïû ðàçâèòèÿ àïîïòîçà, à òàêæå äàíà îöåíêà ðîëè
îòäåëüíûõ áåëêîâûõ ñòðóêòóð, ó÷àñòâóþùèõ â ïðîöåññå èíèöèàöèè è òðàíñäóêöèè ïðîàïîïòîòè÷åñêîãî ñèãíàëà. Ñòàòüÿ ñîäåðæèò èíôîðìàòèâíûå èëëþñòðàöèè.
Ââåäåíèå
Èññëåäîâàíèå ìîëåêóëÿðíûõ ìåõàíèçìîâ çàïðîãðàììèðîâàííîé ãèáåëè êëåòîê ñòàëî â ïîñëåäíèå ãîäû
îäíîé èç ñàìûõ òðóäíûõ è àêòóàëüíûõ ïðîáëåì ìåäèêî-áèîëîãè÷åñêèõ íàóê. Òðóäíîñòü ýòîé ïðîáëåìû î÷åâèäíà - íåñìîòðÿ íà áîëüøîå êîëè÷åñòâî ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ, äî ñèõ ïîð íå èññëåäîâàíû ìíîãèå
¹3 ÒÎÌ 1
ìåõàíèçìû, íå äî êîíöà âûÿñíåíû ïóòè ðåãóëÿöèè àïîïòîçà îòäåëüíûõ êëåòîê â öåëîñòíîì ìíîãîêëåòî÷íîì
îðãàíèçìå. Àêòóàëüíîñòü ïðîáëåìû îïðåäåëÿåòñÿ ñâÿçüþ ìåæäó íàðóøåíèÿìè â ðåãóëÿöèè àïîïòîòè÷åñêèõ
ïðîöåññîâ ñ áîëüøèíñòâîì çàáîëåâàíèé, â òîì ÷èñëå è
îíêîëîãè÷åñêèõ.
Àïîïòîç èãðàåò æèçíåííî âàæíóþ ðîëü â ïðîöåññå
ýìáðèîíàëüíîãî è îíòîãåíåòè÷åñêîãî ðàçâèòèÿ. Âî
âçðîñëîì îðãàíèçìå àïîïòîç íàáëþäàåòñÿ â ðàçëè÷íûõ
òèïàõ òêàíåé, ãäå âûïîëíÿåò ôóíêöèþ ãîìåîñòàòè÷åñêîé ðåãóëÿöèè. Ðåàëèçàöèÿ çàïðîãðàììèðîâàííîé ãèáåëè êëåòîê ïðîèñõîäèò ïðè ðàçëè÷íûõ ïàòîëîãè÷åñêèõ ñîñòîÿíèÿõ. Ïðè àïîïòîçå ïðîèñõîäèò óäàëåíèå
êëåòîê, âûæèâàíèå êîòîðûõ íåæåëàòåëüíî äëÿ îðãàíèçìà, íàïðèìåð, çëîêà÷åñòâåííî òðàíñôîðìèðîâàííûõ,
ìóòàíòíûõ êëåòîê èëè êëåòîê, çàðàæåííûõ âèðóñîì.
Àïîïòîç - ìíîãîôàçíûé ïðîöåññ. Íà ïåðâîì ýòàïå
(èíèöèàòîðíàÿ ôàçà) ïðîèñõîäèò èíèöèàöèÿ è òðàíñäóêöèÿ ïðîàïîïòè÷åñêîãî ñèãíàëà.  êà÷åñòâå èíäóêòîðîâ
çàïðîãðàììèðîâàííîé ãèáåëè ìîãóò âûñòóïàòü ñàìûå
ðàçëè÷íûå ôàêòîðû, íàïðèìåð, áåëêîâûå ïðîäóêòû
ïðîòîîíêîãåíîâ, ìîëåêóëû-ëèãàíäû ìåìáðàííûõ ðåöåïòîðîâ ñìåðòè, öèòîòîêñè÷åñêèå ëåêàðñòâåííûå ïðåïàðàòû, ðàäèàöèÿ, âèðóñû è äð. Ñóùåñòâóåò áîëüøîå
êîëè÷åñòâî áåëêîâ, ó÷àñòâóþùèõ â àïîïòîçå. Âñå èõ
ìîæíî ðàçäåëèòü íà äâå ôóíêöèîíàëüíûå ãðóïïû: áåëÐÎÑÑÈÉÑÊÈÉ ÁÈÎÒÅÐÀÏÅÂÒÈ×ÅÑÊÈÉ ÆÓÐÍÀË
28
ÁÈÎÌÀÐÊÅÐÛ
êè-òðèããåðû è áåëêè-ìîäóëÿòîðû. Òðèããåðû ó÷àñòâóþò â èíäóêöèè ïðîàïîïòè÷åñêîãî ñèãíàëà (íàïðèìåð,
áåëêè èç ñåìåéñòâà ôàêòîðà íåêðîçà îïóõîëåé, T- è Bêëåòî÷íûå ðåöåïòîðû, ðåöåïòîðû ãîðìîíîâ). Ìîäóëÿòîðû ó÷àñòâóþò â òðàíñäóêöèè «ñèãíàëà ñìåðòè». Çà
èíèöèàöèåé ñëåäóåò ýôôåêòîðíàÿ ôàçà, â õîäå êîòîðîé
ïðîèñõîäèò àêòèâàöèÿ êàñïàçíîé ñèñòåìû êëåòêè. Âñëåä
çà ýôôåêòîðíîé íàñòóïàåò ôàçà äåãðàäàöèè êëåòêè,
õàðàêòåðèçóþùàÿñÿ äåñòðóêöèåé êëåòî÷íîãî ìàòåðèàëà. Íà ýòîì ýòàïå íàáëþäàþòñÿ íóêëåàçíàÿ, ïðîòåàçíàÿ è ëèïàçíàÿ ãèïåðàêòèâíîñòè, ÷òî íåèçáåæíî âåäåò
ê äåçèíòåãðàöèè êëåòî÷íûõ ïîäñèñòåì. Ðàçðóøåíèå
ïëàçìàëåììû ìîæåò ïðèâåñòè ê óòå÷êå àãðåññèâíîé
âíóòðèêëåòî÷íîé ñðåäû â ìåæêëåòî÷íîå ïðîñòðàíñòâî,
îäíàêî, ýòî ïðîáëåìà óñòðàíÿåòñÿ â ôèíàëüíîé ôàçå
àïîïòîçà - â ôàçå «î÷èñòêè», êîãäà óìèðàþùàÿ êëåòêà
ïîãëîùàåòñÿ ìàêðîôàãàìè. Êðîìå òîãî, èçâåñòåí åùå
îäèí âàæíûé ìåõàíèçì çàùèòû: òêàíåâàÿ òðàíñãëóòàìèíàçà ñâîáîäíî ïðîõîäèò âíóòðü àïîïòèðóþùåé êëåòêè, ãäå êàòàëèçèðóåò ôîðìèðîâàíèå ïåðåêðåñòíûõ å (ããëóòàìèë) ëèçèíîâûõ ñøèâîê ìåæäó ñóáñòðàòíûìè áåëêàìè ñ îáðàçîâàíèåì ïðîòåèíîâîé ñåòè.
Ñóùåñòâóåò íåñêîëüêî ïóòåé ðàçâèòèÿ ýôôåêòîðíîé
ôàçû àïîïòîçà, ïðèíöèïèàëüíîå îòëè÷èå êîòîðûõ çàêëþ÷àåòñÿ â ìåõàíèçìå èíèöèàöèè è òðàíñäóêöèè ïðîàïîïòè÷åñêîãî ñèãíàëà.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ó ìëåêîïèòàþùèõ îïèñàíî òðè ãåíåðàëüíûõ ïóòè àïîïòîçà: ìèòîõîíäðèàëüíûé (Bcl-2-çàâèñèìûé) ïóòü, ëèïèäíûé ïóòü
è ïóòü, îïîñðåäîâàííûé ÷åðåç «ðåöåïòîðû ñìåðòè».
Bcl-2-çàâèñèìûé ïóòü àïîïòîçà
Âî âðåìÿ ýôôåêòîðíîé ôàçû ìèòîõîíäðèàëüíîãî
ïóòè àïîïòîçà, êàê ïðàâèëî, ïðîèñõîäèò óâåëè÷åíèå
êîíöåíòðàöèè Ca2+ â öèòîïëàçìå [3]. Îñíîâíûìè èñòî÷íèêàìè ïðåôèöèòà êàëüöèåâûõ èîíîâ â êëåòêå ñëóæàò
ìåæêëåòî÷íûå ïðîñòðàíñòâà, ìàòðèêñ ìèòîõîíäðèé è
ýíäîïëàçìàòè÷åñêèé ðåòèêóëþì [26]. Óâåëè÷åíèå ñîäåðæàíèÿ Ca2+ â öèòîçîëå âåäåò ê àêòèâàöèè ýíäîíóêëåàç, òêàíåâîé òðàíñãëóòàìèíàçû è êëåòî÷íûõ ïðîòåàç, ó÷àñòâóþùèõ â äåãðàäàöèîííîé ôàçå.
Óâåëè÷åíèå âíóòðèêëåòî÷íîé êîíöåíòðàöèè êàëüöèÿ âåäåò ê íàðóøåíèþ ïðîíèöàåìîñòè ìèòîõîíäðèàëüíîé ìåìáðàíû, â ðåçóëüòàòå ÷åãî ïðîèñõîäèò ñâîáîäíàÿ ìèãðàöèÿ ðàçëè÷íûõ èîíîâ ïî îáå ñòîðîíû îò íåå.
Èòîã - ïîòåðÿ ìèòîõîíäðèàëüíîãî òðàíñìåìáðàííîãî
ïîòåíöèàëà (∆øm) è ðàñøèðåíèå ïîð õîíäðîëåììû. Òàêîå ñîñòîÿíèå ìåìáðàíû ïîäðûâàåò ðàáîòó ñèñòåìû
ñîïðÿæåíèÿ ýëåêòðîííîãî òðàíñïîðòà è ñèíòåçà ÀÒÔ,
ñëåäñòâèåì ÷åãî ÿâëÿåòñÿ ïîÿâëåíèå ñóïåðîêñèä-àíèîíîâ è ñâîáîäíûõ ðàäèêàëîâ êèñëîðîäà [4]. Aêòèâíûå è
÷ðåçâû÷àéíî òîêñè÷íûå ôîðìû êèñëîðîäà ñïîñîáñòâóþò îêèñëåíèþ êîìïîíåíòîâ ÄÍÊ è âíóòðåííèõ ìåìáðàí, óñêîðÿÿ òåì ñàìûì ãèáåëü êëåòêè [44]. Âñå ýòè ÿâëåíèÿ ïðèâîäÿò ê åùå áîëåå ñåðüåçíûì ïîâðåæäåíèÿì
ìèòîõîíäðèàëüíîé ìåìáðàíû, ÷åðåç êîòîðóþ òåïåðü
ñïîñîáíû ïðîõîäèòü êðóïíûå áåëêè, â òîì ÷èñëå ïðîòåèíàçû è äðóãèå ãèäðîëèòè÷åñêèå ôåðìåíòû.
Ìèòîõîíäðèàëüíûé ïóòü ÿâëÿåòñÿ Bcl-2-çàâèñèìûì.
Áîëüøîå êîëè÷åñòâî Bcl-2 ïîñòîÿííî ïðåçåíòèðîâàíî
íà âíåøíåé ìèòîõîíäðèàëüíîé ìåìáðàíå. Ýòîò ïðîòåÐÎÑÑÈÉÑÊÈÉ ÁÈÎÒÅÐÀÏÅÂÒÈ×ÅÑÊÈÉ ÆÓÐÍÀË
èí è åãî ãîìîëîãè (Bcl-xL, Mcl-1 è äð.) âûïîëíÿþò ôóíêöèþ çàùèòû êëåòîê îò àïîïòîçà. Ìåõàíèçì ïðîòåêöèè óñòàíîâëåí. Ôàêòîð Bcl-2 ïîääåðæèâàåò èíàêòèâèðîâàííîå ñîñòîÿíèå ïðîàïîïòè÷åñêîãî áåëêîâîãî
êîìïëåêñà, â ñîñòàâ êîòîðîãî âõîäÿò ïðîêàñïàçà-9
(Apaf-3), àäàïòåð Apaf-1, ôëàâîïðîòåèí AIF, öèòîõðîì
ñ (Apaf-2), ôàêòîð Smac è ðÿä äðóãèõ ìåíåå èçó÷åííûõ
ôàêòîðîâ. Ñðåäè áåëêîâ Bcl-2-ñåìåéñòâà ñóùåñòâóåò
òàêæå ãðóïïà àïîïòîç-îïîñðåäóþùèõ ôàêòîðîâ (íàïðèìåð, Bax, Bad, Bak, Bik, Bid, Bcl-xs è äð.). Äëÿ ïåðåêëþ÷åíèÿ êëåòêè â ðåæèì àïîïòîçà íåîáõîäèìî ñâÿçûâàíèå Bcl-2, ÷òî íåéòðàëèçóåò èíãèáèðóþùåå äåéñòâèå
ïîñëåäíåãî. Òàêîå ñâÿçûâàíèå ìîæåò îñóùåñòâëÿòüñÿ
ëþáûì èç ïðîàïîïòè÷åñêèõ ôàêòîðîâ Bcl-2-ñåìåéñòâà
[36]. Ïðè ýòîì êîìïîíåíòû èç ðàíåå áëîêèðîâàííîãî
êîìïëåêñà îñâîáîæäàþòñÿ è ñâîáîäíî âûõîäÿò â öèòîïëàçìó ÷åðåç äåçîðãàíèçîâàííóþ è äîñòàòî÷íî ïåðôîðèðîâàííóþ ìåìáðàíó ìèòîõîíäðèè.  ïðèñóòñòâèè
ÀÒÔ è öèòîõðîìà ñ áåëîê Apaf-1 îëèãîìåðèçóåòñÿ (÷àñòî äî îêòàìåðà) è ïîâòîðíî ñâÿçûâàåòñÿ ñ ïðîêàñïàçîé-9 ïî ñïåöèôè÷åñêîìó êàñïàç-ñâÿçûâàþùåìó
(CARD) äîìåíó [43]. Ïðîòåèíàçà àêòèâèðóåòñÿ [21].
Êàñïàçà-9, â ñâîþ î÷åðåäü, àêòèâèðóåò êàñïàçó-3 [8].
Êàñïàçà-3 ÿâëÿåòñÿ ýôôåêòîðíîé öèñòåèíîâîé ïðîòåèíàçîé. Âî-ïåðâûõ, îíà àêòèâèðóåò äðóãèå ýôôåêòîðíûå
êàñïàçû (íàïðèìåð, êàñïàçó-6 è -7), à âî-âòîðûõ, âûçûâàåò ïðîòåîëèç ðàçëè÷íûõ ñóáñòðàòîâ. Öèñòåèíîâûå
ïðîòåèíàçû èíàêòèâèðóþò áåëêè, çàùèùàþùèå êëåòêó îò àïîïòîçà (íàïðèìåð, Bcl-2), ðàñùåïëÿþò ñòðóêòóðíûå áåëêè (íàïðèìåð, àêòèí, ëàìèíèí, ïëåêòèí, âèìåíòèí è ôîäðèí), íàðóøàþò ðàáîòó êèíàçíûõ, ïîëèìåðàçíûõ è äðóãèõ ôåðìåíòíûõ ñèñòåì èíèöèèðóþò
ôðàãìåíòàöèþ ÄÍÊ ïóòåì àêòèâàöèè ÄÍÊàç, óíè÷òîæàþò ñèãíàëüíûå ñèñòåìû êëåòêè[30, 35, 41].
Âûñâîáîæäåíèå ôàêòîðà AIF (apoptosis-inducing
factor) ïîä äåéñòâèåì àíòàãîíèñòà Bcl-2 òàêæå âåäåò ê
ñòèìóëÿöèè êàñêàäà àêòèâàöèè ïðîòåàç ÷åðåç êàñïàçó3 [15]. Êðîìå òîãî, AIF ñïîñîáåí íàðóøàòü ðàáîòó ÿäåðíîãî àïïàðàòà, âûçûâàÿ êîíäåíñàöèþ õðîìàòèíà è ôðàãìåíòàöèþ ÄÍÊ [13]. Ôàêòîð Smac èíàêòèâèðóåò èíãèáèòîðû àïîïòîçà èç ñåìåéñòâà IAP-áåëêîâ.
Ñóùåñòâóåò åùå íåñêîëüêî ìåõàíèçìîâ, ïðèâîäÿùèõ
ê àïîïòîçó ÷åðåç èíãèáèðîâàíèå Bcl-2. Íàïðèìåð, âîçìîæíà ðåãóëÿöèÿ ÷åðåç îíêîñóïðåññîð - áåëîê p53, çàìåäëÿþùèé â íîðìàëüíûõ êëåòêàõ ïðîëèôåðàòèâíóþ
àêòèâíîñòü [14]. Ïðè ïîâðåæäåíèè ÄÍÊ ïîä äåéñòâèåì
èîíèçèðóþùåãî èëè óëüòðàôèîëåòîâîãî èçëó÷åíèÿ, èíãèáèòîðîâ òîïîèçîìåðàçû II, à òàêæå ïðè íåêîòîðûõ äðóãèõ âîçäåéñòâèÿõ, ïðîèñõîäèò àêòèâàöèÿ ýêñïðåññèè
ãåíà ð53. Áåëîê p53 çàäåðæèâàåò êëåòêó â ôàçå G1/S
êëåòî÷íîãî öèêëà (÷åðåç ðåïðåññèþ ãåíîâ, ðåãóëèðóþùèõ òðàíñêðèïöèþ), ÷òîáû äàòü âðåìÿ äëÿ ðàáîòû ðåïàðàòèâíûõ ñèñòåì [6]. Íà óðîâíå òðàíñêðèïöèè ôàêòîð ð53 ðåãóëèðóåò ýêñïðåññèþ ãåíîâ, ó÷àñòâóþùèõ â
áëîêàäå êëåòî÷íîãî öèêëà - ð21 (èíãèáèòîð áîëüøèíñòâà öèêëèí-çàâèñèìûõ êèíàç), à òàêæå âçàèìîäåéñòâóåò ëèáî ñ êîìïëåêñàìè, îïðåäåëÿþùèìè ñèíòåç è ðåïàðàöèþ ÄÍÊ, ëèáî ñ áåëêàìè, ìîäóëèðóþùèìè àïîïòîç
(íàïðèìåð, Âàõ). Åñëè ïîâðåæäåíèÿ ëèêâèäèðîâàòü íå
óäàåòñÿ, òî p53 çàïóñêàåò àïîïòîç [24]. Ïðîèñõîäèò
¹3 ÒÎÌ 1
ÁÈÎÌÀÐÊÅÐÛ
ýòî ÷åðåç èíàêòèâèðîâàíèå Bcl-2 ïðè ñâÿçûâàíèè ñ áåëêîì Bax. Èçâåñòíî, ÷òî íåêîòîðûå ñòèìóëû, òàêèå êàê
ãèïîêñèÿ èëè ìèòîãåííûå îíêîãåíû, àêòèâèðóþò ãåí
p53, ïåðåâîäÿ êëåòêó íà àïîïòè÷åñêèé ïóòü.
Fas-îïîñðåäîâàííûé ïóòü àïîïòîçà
Èíèöèàòîðíàÿ ôàçà àïîïòîçà ìîæåò îñóùåñòâëÿòüñÿ îïîñðåäîâàíî ÷åðåç «ðåöåïòîðû ñìåðòè». Õîðîøî
èçó÷åí ìåõàíèçì Fas-îïîñðåäîâàííîãî àïîïòîçà CD95ïîçèòèâíûõ êëåòîê. Äëÿ åãî ðàçâèòèÿ íåîáõîäèìî âçàèìîäåéñòâèå Fas-ðåöåïòîðà, ïðåçåíòèðîâàííîãî íà ìåìáðàíå Fas-ïîçèòèâíûõ êëåòîê, è Fas-ëèãàíäà [42]. Âçàèìîäåéñòâèå âàæíî äëÿ òàêèõ òèïîâ ôèçèîëîãè÷åñêîé
ðåãóëÿöèè êàê óíè÷òîæåíèå çðåëûõ Ò-êëåòîê íà çàâåðøàþùèõ ñòàäèÿõ èììóííîãî îòâåòà, êèëëèíã îïóõîëåâûõ èëè èíôèöèðîâàííûõ âèðóñîì êëåòîê öèòîòîêñè÷åñêèìè T-ëèìôîöèòàìè è NK-êëåòêàìè [2]. Ïðèíöèïèàëüíîå îòëè÷èå Fas-îïîñðåäóåìîãî ïóòè àïîïòîçà îò
ìèòîõîíäðèàëüíîãî çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî îí îáõîäèò
ðåãóëèðîâàíèå ñî ñòîðîíû áåëêîâ Bcl-2 [29] è ÿâëÿåòñÿ
Ca2+- íåçàâèñèìûì [42].
CD95 ýêñïðåññèðóåòñÿ íà ïîâåðõíîñòè êëåòîê ìíîãèõ òèïîâ: íà òèìîöèòàõ, ëèìôîáëàñòîèäíûõ êëåòî÷íûõ ëèíèÿõ, àêòèâèðîâàííûõ Ò- è Â-ëèìôîöèòàõ, à òàêæå íà ôèáðîáëàñòàõ, ãåïàòîöèòàõ, êåðàòèíîöèòàõ, ìèåëîèäíûõ êëåòêàõ è êëåòêàõ íåðâíîé ñèñòåìû (íåéðîíàõ, àñòðîöèòàõ è îëèãîäåíäðîöèòàõ). Áåëîê CD95 ïðèíàäëåæèò ê ñåìåéñòâó ðåöåïòîðîâ ôàêòîðà íåêðîçà îïóõîëåé (ÔÍÎ) è ñîäåðæèò 3 ïîâòîðà àìèíîêèñëîòíîé
ïîñëåäîâàòåëüíîñòè, áîãàòûõ öèñòåèíîì. Åãî çðåëàÿ
ìåìáðàííàÿ ôîðìà - ãîìîòðèìåðíûé ãëèêîïðîòåèí èç
320-335 àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ (ìîëåêóëÿðíàÿ ìàññà 42-52 êÄà). Ãåí Fas ó ÷åëîâåêà (íàçâàíèå ãåíà - APT)
ëîêàëèçîâàí â äëèííîì ïëå÷å äåñÿòîé õðîìîñîìû
(10q23) è ñîñòîèò èç 9 ýêçîíîâ [33, 42]. ×åëîâå÷åñêèé
Fas îòíîñèòñÿ ê ìåìáðàííûì áåëêàì I òèïà. Â åãî ñòðóêòóðå ìîæíî âûäåëèòü ñëåäóþùèå ðåãèîíû: ýêñòðàöåëëþëÿðíûé, ñîñòîÿùèé ïðèìåðíî èç 160 àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ, çàêîäèðîâàííûõ â ïåðâûõ ïÿòè ýêçîíàõ
ãåíà Fas, òðàíñìåìáðàííûé, çàêîäèðîâàííûé â 6 ýêçîíå, è èíòðàöåëëþëÿðíûé, ñîîòâåòñòâóþùèé 7-9 ýêçîíàì [33]. Âûÿâëåíî, ÷òî ïåðèôåðè÷åñêèå êëåòêè êðîâè
è íåêîòîðûå îïóõîëåâûå êëåòî÷íûå ëèíèè, êðîìå ïîëíîðàçìåðíîé Fas-ìÐÍÊ, èìåþò âàðèàíòû ÐÍÊ, ïîëó÷åííûå â ðåçóëüòàòå àëüòåðíàòèâíîãî ñïëàéñèíãà [32].
Îíè êîäèðóþò ðàñòâîðèìûé Fas-àíòèãåí (sFas). Ìîíîìåðíûå ôîðìû sFas áëîêèðóþò öåíòðû ñâÿçûâàíèÿ íà
Fas-ëèãàíäå, äåëàÿ èõ íåäîñòóïíûìè äëÿ ìåìáðàííîãî
CD95 àíòèãåíà - àïîïòîç íå èíèöèèðóåòñÿ. Àïîïòîçó
ïðåïÿòñòâóåò è ôîðìèðîâàíèå ìåìáðàííûõ Fas-îëèãîìåðîâ ñ ó÷àñòèåì ðàñòâîðèìîãî CD95-ìîíîìåðà [1].
Ìóòàöèè ãåíà Fas ïðèâîäÿò ê ýêñïðåññèè íåàêòèâíûõ ïðîäóêòîâ. Âðîæäåííûå èëè ïðèîáðåòåííûå äåôåêòû ãåíà Fas àññîöèèðîâàíû ñ ëèìôîïðîëèôåðàòèâíûìè è àóòîèììóííûìè çàáîëåâàíèÿìè. Ïîäîáíàÿ ñòðàòåãèÿ çàùèòû îò àïîïòîçà ðåàëèçóåòñÿ è â îïóõîëåâûõ
êëåòêàõ. Ñîìàòè÷åñêèå ìóòàöèè ãåíà, êîäèðóþùåãî
CD95, âïåðâûå áûëè îïèñàíû íà ïðèìåðå ëèìôîì. Â
íàñòîÿùåå âðåìÿ èçâåñòíî, ÷òî ïîäîáíûå ÿâëåíèÿ íàáëþäàþòñÿ âî ìíîãèõ ëèíèÿõ îïóõîëåâûõ êëåòîê êàê
¹3 ÒÎÌ 1
29
ëèìôîèäíîãî, òàê è íåëèìôîèäíîãî ðÿäà, ïðè÷åì ÷àñòîòà ìóòàöèé ãåíà äîñòèãàåò 4-28% [28]. Âñå ýòî, íåñîìíåííî, ïðåïÿòñòâóåò àïîïòîçó.
Fas-ëèãàíä (FasL) îòíîñèòñÿ ê ñåìåéñòâó ôàêòîðà
íåêðîçà îïóõîëåé è ÿâëÿåòñÿ ìåìáðàííûì áåëêîì âòîðîãî òèïà [39]. Ãåí ëèãàíäà ðàñïîëîæåí â ïåðâîé õðîìîñîìå ÷åëîâåêà. FasL ýêñïðåññèðóåòñÿ íà àêòèâèðîâàííûõ Ò-ëèìôîöèòàõ è NK-êëåòêàõ, à òàêæå íà êëåòêàõ Ñåðòîëè è ïàðåíõèìíûõ êëåòêàõ ïåðåäíåé êàìåðû
ãëàçà, ÷òî ïîçâîëÿåò ýòèì êëåòêàì óáèâàòü ëþáóþ Fasýêñïðåññèðóþùóþ êëåòêó, â òîì ÷èñëå è àêòèâèðîâàííûé Ò-ëèìôîöèò. Áåëîê ñóùåñòâóåò â äâóõ ôîðìàõ: íåðàñòâîðèìîé (ìåìáðàíîñâÿçàííîé) è ðàñòâîðèìîé, îòùåïëÿåìîé îò êëåòêè ñ ïîìîùüþ ìåòàëëîïðîòåèíàçû
[22]. Ðàñòâîðèìàÿ ôîðìà ÷åëîâå÷åñêîãî FasL ñîõðàíÿåò ñâîþ àêòèâíîñòü [39]. Ïîäîáíî äðóãèì ëèãàíäàì
ðåöåïòîðîâ ñåìåéñòâà ÔÍÎ, FasL - ãîìîòðèìåð, ïðè÷åì ñïðàâåäëèâî ýòî íå òîëüêî äëÿ ìåìáðàííîé, íî è
äëÿ ðàñòâîðèìîé ôîðìû [42].
Ïðèìåðíî 70-80 àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ öèòîïëàçìàòè÷åñêîãî ó÷àñòêà ìîëåêóëû CD95 îáðàçóþò äîìåí ñìåðòè (DD - death domain). Ïîñëå òîãî, êàê òðèìåð
Fas-ëèãàíäà âçàèìîäåéñòâóåò ñ òðèìåðîì Fas, ïîñëåäíèé èçìåíÿåò ñâîþ êîíôîðìàöèþ òàê, ÷òî DD-äîìåí
îêàçûâàåòñÿ ñïîñîáíûì ñâÿçûâàòüñÿ ñ ñîîòâåòñòâóþùèì äîìåíîì áåëêà-àäàïòåðà FADD/Mort-1 [5]. Ðàçëè÷íûå ôîðìû áåëêà FADD â ñâîåì ñîñòàâå ñîäåðæaò äâà
êëþ÷åâûõ äîìåíà: ýôôåêòîðíûé äîìåí ñìåðòè DED íà
N-êîíöå è, ñâÿçûâàþùèéñÿ ñ ìîëåêóëîé CD95, DD íà
C-êîíöå [7]. Àäàïòåð FADD àññîöèàòà ñïîñîáåí âçàèìîäåéñòâîâàòü ñ íåàêòèâíîé ïðîêàñïàçîé-8 (FLICE).
Ñâÿçûâàíèå ïðîèñõîäèò ÷åðåç DED-äîìåíû îáåèõ ìîëåêóë. Êîìïëåêñ, â ñîñòàâ êîòîðîãî âõîäèò CD95,
FADD è ïðîêàñïàçà-8, îáðàçóåòñÿ â òå÷åíèå íåñêîëüêèõ ñåêóíä è íîñèò íàçâàíèå DISC (ñèãíàëüíûé êîìïëåêñ, èíäóöèðóþùèé ñìåðòü).  ñîñòàâå DISC ïðîêàñïàçà-8 ñàìîàêòèâèðóåòñÿ, è â öèòîïëàçìó âûõîäÿò ïðîäóêòû àêòèâàöèè - ñóáúåäèíèöû p10 è p18-20, êîòîðûå
âïîñëåäñòâèå ôîðìèðóþò òåòðàìåð [7]. Àêòèâíûå ñóáúåäèíèöû êàñïàçû-8 àêòèâèðóþò êàñïàçó-3. Íàñòóïàåò
ýôôåêòîðíàÿ ôàçà Fas-îïîñðåäóåìîãî àïîïòîçà.  òå÷åíèå åå ïðîèñõîäèò àêòèâàöèÿ ïðîòåîëèòè÷åñêîé ñèñòåìû êëåòêè, êîòîðóþ è ôîðìèðóþò öèñòåèíîâûå ïðîòåèíàçû. Ïîìèìî FADD, ñðîäñòâîì ê DD-äîìåíó CD95
îáëàäàþò è äðóãèå öèòîïëàçìàòè÷åñêèå áåëêè. Íàïðèìåð, àäàïòåðíûé ôàêòîð Daxx ñïîñîáåí ñâÿçûâàòüñÿ ñ
ìåìáðàííîé ôîðìîé Fas-ïðîòåèíà è èíèöèèðîâàòü îñóùåñòâëåíèå FADD-íåçàâèñèìîãî SAPK/JNK/p38-ïóòè
(ñèñòåìû ñòðåññ-àêòèâèðóåìûõ ïðîòåèíêèíàç), â êîòîðîì àêòèâèðóþòñÿ ôàêòîðû òðàíñêðèïöèè c-Jun [2].
Áåëêè c-Jun âçàèìîäåéñòâóþò ñ ýíõàíñåðàìè ðàçëè÷íûõ ïðîàïîïòè÷åñêèõ ôàêòîðîâ, íàïðèìåð, Fas, Fasëèãàíäà è ò.ï. Ê àññîöèàöèè ñ èíòðàöåëëþëÿðíûì Ñôðàãìåíòîì ìîëåêóëû CD95 ñïîñîáíà òèðîçèíîâàÿ
ôîñôàòàçà FAP-1. FAP-1 îòðåçàåò 15 àìèíîêèñëîòíûõ
îñòàòêîâ îò DD-äîìåíà è òåì ñàìûì èñêëþ÷àåò âîçìîæíîñòü ôîðìèðîâàíèÿ DISC.  ðåçóëüòàòå àïîïòîòè÷åñêèå ïðîöåññû íå ðàçâèâàþòñÿ. Âûñîêèå âíóòðèêëåòî÷íûå êîíöåíòðàöèè ýòîé ôîñôàòàçû ñîçäàþòñÿ â
CD95-ðåçèñòåíòíûõ îïóõîëåâûõ êëåòêàõ [37].
ÐÎÑÑÈÉÑÊÈÉ ÁÈÎÒÅÐÀÏÅÂÒÈ×ÅÑÊÈÉ ÆÓÐÍÀË
30
ÁÈÎÌÀÐÊÅÐÛ
Êàñïàçû
Êàñïàçû ïîëó÷èëè ñâîå íàçâàíèå îò ñëîâîñî÷åòàíèÿ - Cysteine Aspartate Specific ProteASEs. Êàñïàçû öèñòåèíîâûå àñïàðòàò-ñïåöèôè÷íûå ïðîòåèíàçû. Öèñòåèí âõîäèò â ñîñòàâ àêòèâíîãî öåíòðà, à àñïàðòàò óçíàåòñÿ êàê ñóáñòðàò. Âñå ïðåäñòàâèòåëè ñåìåéñòâà êàñïàç (äëÿ ìëåêîïèòàþùèõ èçâåñòíî 14 âèäîâ) õàðàêòåðèçóþòñÿ ñõîäñòâîì â àìèíîêèñëîòíûõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòÿõ, ñòðóêòóðå è ôóíêöèîíàëüíîé çíà÷èìîñòè [40].
Ýòè ïðîòåèíàçû ïðåäñòàâëåíû â öèòîçîëå â ïðîôåðìåíòíîì ñîñòîÿíèè [12]. Çèìîãåííûå ôîðìû âêëþ÷àþò òðè
äîìåíà: òåðìèíàëüíûé äîìåí, ìàëûé ñóáúþíèò (10-14
êÄà) è áîëüøîé ñóáúþíèò (17-21 êÄà). Àêòèâàöèÿ ñîïðîâîæäàåòñÿ äåëåöèåé êîðîòêîãî ëèíêåðà (ïðèìåðíî
10 àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ) ìåæäó äâóìÿ ñóáúþíèòàìè, â ðåçóëüòàòå ÷åãî íà áàçå ïîñëåäíèõ ôîðìèðóåòñÿ ãåòåðîäèìåð [7]. Ïðîòåàçíîé àêòèâíîñòüþ îáëàäàåò
òåòðàìåð êàñïàçû, ïîñòðîåííûé èç äâóõ ãåòåðîäèìåðîâ è èìåþùèé äâà êàòàëèòè÷åñêèõ ñàéòà.
 êàñêàäå ðåàêöèé àêòèâàöèè êàñïàç âûäåëÿþò äâå
ôóíêöèîíàëüíûå ãðóïïû ïðîòåàçíûõ ìîëåêóë: èíèöèàòîðû è ýôôåêòîðû. Ïåðâûì (êàñïàçà-2, -8, -9, -10) ïðèíàäëåæèò ðîëü àêòèâèðîâàíèÿ íîâûõ âèäîâ ïðîòåèíàç.
Ýôôåêòîðû æå (êàñïàçà-3, -6, -7) âûçûâàþò äåñòðóêöèþ
ñïåöèôè÷íûõ ñóáñòðàòîâ, íàðóøàÿ èíòåãðàöèþ êëåòî÷íûõ ïîäñèñòåì [43]. Îáå ãðóïïû õàðàêòåðèçóþòñÿ ñóùåñòâåííûìè ðàçëè÷èÿìè â ñòðóêòóðå òåðìèíàëüíîãî
äîìåíà. Ó èíèöèàòîðîâ îí äîñòàòî÷íî äëèííûé (áîëåå
100 àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ), ó ýôôåêòîðîâ - îáû÷íî
ðàçà â 3-4 êîðî÷å [7]. Íå âñå ýôôåêòîðíûå êàñïàçû èíàêòèâèðóþò áåëêè. Òàê, ïåðâàÿ èç êàñïàç, ÷òî áûëà èäåíòèôèöèðîâàíà (êàñïàçà-1) ïîëó÷èëà íàçâàíèå èíòåðëåéêèí-1â-êîíâåðòàçû çà òî, ÷òî ïðåâðàùàåò èíòåðëåéêèí1â è èíòåðëåéêèí-18 â àêòèâíûå öèòîêèíû [5]. Ïîä äåéñòâèåì êàñïàç àêòèâèðóþòñÿ ìíîãèå ñèãíàëüíûå ìîëåêóëû (ðàçëè÷íûå êèíàçû, ôîñôîëèïàçû, íóêëåàçû è
ò.ï.).
Êàñïàçû ïîñòîÿííî ïðèñóòñòâóþò â êëåòêå, äàæå â
íåéðîíàõ, êîòîðûå íå îáíîâëÿþòñÿ íà ïðîòÿæåíèè âñåé
æèçíè. Ýòî ïîçâîëÿåò áûñòðî èíäóöèðîâàòü àïîïòîç.
Ñóùåñòâóåò òðè îñíîâíûõ ïóòè ðàçâèòèÿ êàñêàäà àêòèâàöèè êàñïàç. Îäèí èç ïóòåé ñâÿçàí ñ âçàèìîäåéñòâèåì
èíäóêòîðà àïîïòîçà ñî ñïåöèôè÷åñêèìè ðåöåïòîðàìè
(íàïðèìåð, àêòèâàöèÿ êàñïàçû-8 ïðè âçàèìîäåéñòâèè
Fas-ëèãàíäà ñ Fas-ðåöåïòîðîì). Äðóãîé ïóòü - àêòèâàöèÿ êàñïàçû-9 â ðåçóëüòàòå îáðàçîâàíèÿ ãåòåðîäèìåðîâ èç áåëêîâ ñåìåéñòâà Âñ1-2. È, íàêîíåö, òðåòèé ïóòü
àêòèâàöèè êàñïàç - ïðè ïîìîùè ñåðèíîâîé ïðîòåèíàçû
- ãðàíçèìà Â. Ýòîò ïóòü àêòóàëåí ïðè èíäóêöèè àïîïòîçà êëåòêè öèòîòîêñè÷åñêèìè Ò-ëèìôîöèòàìè è NK-êëåòêàìè, êîòîðûå è ñåêðåòèðóþò ýòè ôåðìåíòû. Íåîáõîäèìî òàêæå ïðèñóòñòâèå ïîðîîáðàçóþùèõ áåëêîâ ïåðôîðèíîâ, ïðîäóöèðóåìûõ öèòîòîêñè÷åñêèìè êëåòêàìè.
 êà÷åñòâå ìèøåíåé ãðàíçèìîâ  âûñòóïàþò êàñïàçû3, -7 è -10 [27].
Èçâåñòíû áåëêè, èíãèáèðóþùèå FLICE-ïðîòåàçó
(êàñïàçó-8). Îíè ïîëó÷èëè íàçâàíèå ñ-FLIPs (ñèíîíèìû: FLAME/Casper/CASH/usurpin). Îñíîâíîé èõ õàðàêòåðèñòèêîé ÿâëÿåòñÿ íàëè÷èå äâóõ N-òåðìèíàëüíûõ
DED-äîìåíîâ è îòñóòñòâèå DD-äîìåíà, ÷òî ïîçâîëÿåò
ÐÎÑÑÈÉÑÊÈÉ ÁÈÎÒÅÐÀÏÅÂÒÈ×ÅÑÊÈÉ ÆÓÐÍÀË
áåëêàì FLIP ïðèñîåäèíÿòüñÿ ê FADD è çíà÷èòåëüíî
çàìåäëÿòü àêòèâàöèþ êàñïàçû-8 [42]. Áîëåå òîãî, â ñîñòàâå DISC ñ-FLIP âûçûâàþò êàñêàä ðåàêöèé, ïðèâîäÿùèõ ê àêòèâàöèè ìèòîãåí-àêòèâíîé ïðîòåèíêèíàçû
ERK (âíåêëåòî÷íîé ðåãóëèðóåìîé êèíàçû), ñ îäíîé
ñòîðîíû, è òðàíñêðèïöèîííîãî ôàêòîðà NF-?B, ñ äðóãîé [20]. Îáà ïóòè ïðèâîäÿò ê äèôôåðåíöèàöèè èëè óñèëåíèþ ïðîëèôåðàòèâíîé àêòèâíîñòè [5], íåñìîòðÿ íà
òî, ÷òî èçíà÷àëüíî èíèöèèðîâàëñÿ ïðîàïîïòè÷åñêèé
ñèãíàë (Ðèñ. 1).
Ðèñ. 1. Ñõåìà ïåðåêëþ÷åíèÿ ïðîàïîïòè÷åñêîãî ïóòè
íà ïóòü ïðîëèôåðàöèè (Budd, 2002 ñ ïåðåâîäîì).
Îáúÿñíåíèå â òåêñòå
Äðóãàÿ ãðóïïà ñïåöèàëèçèðîâàííûõ èíãèáèòîðîâ
àïîïòîçà îòíîñèòñÿ ê ñåìåéñòâó áåëêîâ IAP (àïîïòîçèíãèáèðóþùèõ áåëêîâ). Âñå IAP-ïðîòåèíû íà N-êîíöå
ñîäåðæàò îò 1 äî 3 ñïåöèôè÷åñêèõ ïîâòîðîâ (ïðèìåðíî
ïî 70 àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ â êàæäîì), êîòîðûå
îòâåòñòâåííû çà èíãèáèðóþùóþ ôóíêöèþ [11].  íàñòîÿùåå âðåìÿ ó ÷åëîâåêà èäåíòèôèöèðîâàíî 6 âèäîâ
áåëêîâ IAP-ñåìåéñòâà: NAIP, cIAP-1, cIAP-2, XIAP,
Survivin è BRUCE [18]. Áåëêè XIAP, cIAP-1 è cIAP-2
èíãèáèðóþò êëþ÷åâûå êàñïàçû-3, -7 è -9 ïóòåì ñâÿçûâàíèÿ òåõ ó÷àñòêîâ, ñ êîòîðûìè âçàèìîäåéñòâóþò è
àêòèâàòîðû ôåðìåíòà [36]. Áåëîê NAIP èíãèáèðóåò
êàñïàçû-1, -3, -6, -7 è -8 [11].
Èíòåãðàöèÿ ìèòîõîíäðèàëüíîãî è Fasîïîñðåäîâàííîãî ïóòåé àïîïòîçà
Âûøå îòìå÷àëîñü, ÷òî Fas/FasL-ñèñòåìà îáîñîáëåíà îò Bcl-2-ñèñòåìû. Îäíàêî, â Fas-ïîçèòèâíûõ êëåòêàõ íåðåäêî íàáëþäàåòñÿ èíòåãðàöèÿ ýòèõ äâóõ ñèñòåì.
 ýòîì ñëó÷àå ãîâîðÿò î êëåòêàõ II òèïà, õàðàêòåðèçóþùèõñÿ òåì, ÷òî êîíöåíòðàöèÿ ïðîêàñïàçû-8 â öèòîçîëå ìàëà è, â ñâÿçè ñ ýòèì, ÷ðåçâû÷àéíî íèçêà èíòåíñèâíîñòü àêòèâàöèè êàñïàçû-3 [35]. Êðîìå òîãî, äåéñòâèå
ýòèõ ôåðìåíòîâ ëèìèòèðóåòñÿ ãèïåðýêñïðåññèåé Bcl-2.
 êëåòêàõ âòîðîãî òèïà íàèáîëåå âûðàæåíî äåéñòâèå
¹3 ÒÎÌ 1
31
ÁÈÎÌÀÐÊÅÐÛ
êàñïàçû-8 ÷åðåç áåëîê Bid, ÷òî âåäåò ê ðàçâèòèþ ìèòîõîíäðèàëüíîãî ïóòè àïîïòîçà (Ðèñ. 2). Ïðîòåèíàçà îòðåçàåò äåçàêòèâèðóþùèé ôðàãìåíò Bid, ïðåâðàùàÿ áåëîê â àêòèâíûé tBid (truncated Bid - óñå÷åííûé).  ñâîþ
î÷åðåäü, tBid ñâÿçûâàåò Bcl-2, ëèêâèäèðóÿ àïîïòîç-èíãèáèðóþùåå äåéñòâèå ïîñëåäíåãî [38, 42].  êëåòêàõ
ïåðâîãî òèïà èíäóêöèÿ àïîïòîçà ñîïðÿæåíà ñ àêòèâàöèåé áîëüøîãî êîëè÷åñòâà ìîëåêóë êàñïàçû-8 èç êîìïëåêñà DISC. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ñ áîëüøîé ñêîðîñòüþ
áóäåò àêòèâèðîâàíî áîëüøîå êîëè÷åñòâî êàñïàçû-3, âñå óñïåâàåò ïðîèçîéòè äî ïàäåíèÿ ìèòîõîíäðèàëüíîãî òðàíñìåìáðàííîãî ïîòåíöèàëà ∆øm. Òàêèì îáðàçîì,
çäåñü àïîïòîç èäåò áåç ó÷àñòèÿ ìèòîõîíäðèàëüíûõ ñóáñòðàòîâ. Ñòîèò îòìåòèòü, ÷òî â êëåòêàõ îáîèõ òèïîâ
íàáëþäàåòñÿ ìèòîõîíäðèàëüíàÿ àïîïòîãåííàÿ àêòèâíîñòü, íî ýòà àêòèâíîñòü áëîêèðóåòñÿ ãèïåðýêñïðåññèåé Bcl-2. Ëèøü â êëåòêàõ âòîðîãî òèïà ãèïåðýêñïðåññèÿ Bcl-2 êîìïåíñèðóåòñÿ èíàêòèâèðóþùèì ñâÿçûâàíèåì ñ Bid.
Ëèïèäíûé ïóòü àïîïòîçà
Òðåòüèì ïóòåì àïîïòîçà ÿâëÿåòñÿ ëèïèäíûé ïóòü.
Ëèïèäíûå ìîëåêóëû, ãëàâíûì îáðàçîì, ñôèíãîëèïèäû è ãëèêîñôèíãîëèïèäû, óæå äîñòàòî÷íî äàâíî áûëè
çàìå÷åíû â ðîëè ìåäèàòîðîâ ïðè ñîïóòñòâóþùèõ ñòðåññó îòâåòíûõ ðåàêöèÿõ [17]. Ïîçäíåå áûëî ïîêàçàíî, ÷òî
öåðàìèä ÿâëÿåòñÿ ìåäèàòîðîì àïîïòîçà â ðàçëè÷íûõ
êëåòêàõ [31]. Cifone M.G. et al. (1995) óñòàíîâèëè, ÷òî
ïðè âçàèìîäåéñòâèè êèñëîé ñôèíãîìèåëèíàçû ASM
(acidic sphingomyelinase) ñ ïðîäóêòàìè Fas-îïîñðåäîâàííîãî àïîïòîçà, ïðîèñõîäèò àêòèâàöèÿ ôåðìåíòà.
Ñôèíãîìèåëèíàçû - ãåòåðîãåííîå ñåìåéñòâî òèïà ôîñôîëèïàç C. Îíè ãèäðîëèçóþò ñôèíãîìèåëèí ñ îáðàçîâàíèåì öåðàìèäà è ôîñôîðèëõîëèíà [25]. Öåðàìèä
(N-àöèë-ñôèíãîçèí) - ìåäèàòîð ìíîãèõ èçâåñòíûõ êëåòî÷íûõ ïðîöåññîâ, òàêèõ êàê ïðîëèôåðàöèÿ, äèôôåðåíöèðîâêà è ñòàðåíèå [23, 34]. Öåðàìèä àêòèâèðóåò ìíîãî÷èñëåííûå ïðîòåèíêèíàçû, âîâëåêàåìûå â ïóòè
òðàíñäóêöèè ïðîàïîïòè÷åñêîãî ñèãíàëà. Êðîìå òîãî,
N-àöèë-ñôèíãîçèí ìîäèôèöèðóåò áåëêè èîííûõ êàíàëîâ, â ÷àñòíîñòè Ê+-êàíàëû, ïðèâîäÿ ê èõ èíàêòèâàöèè. Ìåõàíèçì èíàêòèâàöèè èçó÷åí íåäîñòàòî÷íî. Ïî
âñåé âèäèìîñòè, öåðàìèä àêòèâèðóåò òèðîçèíêèíàçû,
ôîñôîðèëèðóþùèå áåëêè èîííûõ êàíàëîâ [16]. Âîçíèêàåò âîïðîñ: çà÷åì àïîïòèðóþùåé êëåòêå âûêëþ÷àòü
êàíàëû? Äåëî â òîì, ÷òî íîðìàëüíûé ïîòåíöèàë ìåìáðàíû èëè ãèïåðïîëÿðèçàöèÿ îáåñïå÷èâàþò ïðîëèôåðàòèâíóþ àêòèâíîñòü êëåòîê, íî íèêàê íå ðåàëèçàöèþ äåñòðóêòèâíûõ ñîáûòèé. Òàêèì îáðàçîì, äåïîëÿðèçàöèÿ
ìåìáðàíû ïóòåì îòêëþ÷åíèÿ K+-êàíàëîâ ïðîñòî íåîáõîäèìà äëÿ êëåòêè, âîâëå÷åííîé â àïîïòîç. Ïîäîáíûå
êàíàëû ðàñïîëàãàþòñÿ è íà ìèòîõîíäðèàëüíîé ìåìáðàíå, êîòîðàÿ â õîäå àïîïòîçà ðàçðÿæàåòñÿ. Âîçìîæíî,
÷òî öåðàìèä-îïîñðåäîâàííîå îòêëþ÷åíèå K+-êàíàëîâ
ïðîèñõîäèò è â äàííîì ñëó÷àå.
Öåðàìèä ìîæåò îáðàçîâûâàòüñÿ íå òîëüêî â õîäå
Ðèñ. 2. Ìåõàíèçì àïîïòîçà, ðåàëèçóåìûé â CD95-ïîçèòèâíûõ êëåòêàõ II òèïà (Budd, 2002 ñ ïåðåâîäîì).
Îáúÿñíåíèå â òåêñòå.
¹3 ÒÎÌ 1
ÐÎÑÑÈÉÑÊÈÉ ÁÈÎÒÅÐÀÏÅÂÒÈ×ÅÑÊÈÉ ÆÓÐÍÀË
32
ÁÈÎÌÀÐÊÅÐÛ
Fas-îïîñðåäóåìîãî ïóòè àïîïòîçà, íî è íåçàâèñèìî îò
íåãî. Íàïðèìåð, ïîêàçàíî, ÷òî âîçäåéñòâèå îïðåäåëåííûõ äîç ðàäèàöèè, óëüòðàôèîëåòà è õèìè÷åñêèõ ïðåïàðàòîâ â òå÷åíèå íåñêîëüêèõ ìèíóò ïðèâîäèò ê ãèäðîëèçó ñôèíãîìèåëèíà. Ìåõàíèçì äàëüíåéøèõ ðåàêöèé äî
êîíöà íå èçó÷åí. Èçâåñòíî ëèøü òî, ÷òî âòîðè÷íûé ìåññåíäæåð - öåðàìèä - çàïóñêàåò SAPKs/JNK-ïóòü [19].
Êðîìå òîãî, N-àöèë-ñôèíãîçèí àêòèâèðóåò ñåðèí-òðåîíèíîâóþ ôîñôàòàçó (CAPP), êîòîðàÿ äåôîñôîðèëèðóåò
è, òåì ñàìûì, èíàêòèâèðóåò Bcl-2 [16].
R. De Maria et al. (1997) îáíàðóæèëè, ÷òî ïîñëå
âçàèìîäåéñòâèÿ CD95 ñ ëèãàíäîì è ñëåäóþùåé çà íèì
àêòèâàöèè êèñëûõ ñôèíãîìèåëèíàç, ñôèíãîìèåëèí
ãèäðîëèçóåòñÿ äî öåðàìèäà, à öåðàìèä, â ñâîþ î÷åðåäü, ïðåâðàùàåòñÿ â ãàíãëèîçèä GD3, ÷òî ïðèâîäèò
ê ñìåùåíèþ âíóòðèêëåòî÷íûõ ðåàêöèé â ñòîðîíó àïîïòîçà. Ãàíãëèîçèäû - êëàññ ãëèêîñôèíãîëèïèäîâ, õàðàêòåðèçóþùèõñÿ íàëè÷èåì îäíîãî è áîëåå îñòàòêîâ
ñèàëîâîé êèñëîòû. Ïîêàçàíî, ÷òî GD3 - ïîòåíöèàëüíûé ìåäèàòîð àïîïòîçà, èíäóöèðóþùèé ìèòîõîíäðèàëüíûå ïîâðåæäåíèÿ, â ÷àñòíîñòè, ïîòåðþ òðàíñìåìáðàííîãî ïîòåíöèàëà è ôðàãìåíòàöèþ ÄÍÊ [10]. Íè
îäèí èç ýòèõ ýôôåêòîâ íå ìîæåò áûòü äîñòèãíóò áåç
ó÷àñòèÿ ðÿäà äðóãèõ ãàíãëèîçèäîâ (GD1a è GM1). Âñå
ýòè ôîðìû îáðàçóþòñÿ â êëåòêå ïðè ðàçâèòèè ëèïèäíîãî ïóòè àïîïòîçà.
Íà ðèñóíêå 3 ñõåìàòè÷íî ïîêàçàíû îñíîâíûå ïóòè
âîçìîæíîãî ðàçâèòèÿ àïîïòîçà â CD95-ïîçèòèâíûõ êëåòêàõ. Êàê óêàçàíî âûøå, Fas-îïîñðåäîâàííûé ïóòü â
îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ ìîæåò òðàíñôîðìèðîâàòüñÿ â
ìèòîõîíäðèàëüíûé è, êðîìå òîãî, ìîæåò áûòü ñîïðÿæåí ñ ëèïèäíûì ïóòåì çàïðîãðàììèðîâàííîé ãèáåëè
êëåòîê.
Ïåðå÷èñëåííûå ñïîñîáû ðàçâèòèÿ ïðîàïîïòè÷åñêîé
ïðîãðàììû íå èñ÷åðïûâàþò âñå âîçìîæíûå âàðèàíòû.
 ïîñëåäíåå âðåìÿ îáíàðóæèâàþòñÿ îòòîðæåíèÿ îò êëàñ-
Ðèñ. 3. Èíòåãðàöèÿ ðàçëè÷íûõ ïóòåé àïîïòîçà â CD95ïîçèòèâíûõ êëåòêàõ. Îáúÿñíåíèÿ â òåêñòå. ST8 –
ïðîìåæóòî÷íûé ïðîäóêò ïðåâðàùåíèÿ öåðàìèäà â
ãàíãëèîçèä GD3.
ÐÎÑÑÈÉÑÊÈÉ ÁÈÎÒÅÐÀÏÅÂÒÈ×ÅÑÊÈÉ ÆÓÐÍÀË
ñè÷åñêèõ ïóòåé, âûÿâëÿþòñÿ ïðèíöèïèàëüíî íîâûå
âèäû ïðîàïîïòè÷åñêèõ è àïîïòîç-èíãèáèðóþùèõ êàñêàäíûõ ðåàêöèé.
Àïîïòîç ÿâëÿåòñÿ îáùåáèîëîãè÷åñêèì ìåõàíèçìîì,
îòâåòñòâåííûì çà ïîääåðæàíèå ïîñòîÿíñòâà ÷èñëåííîñòè êëåòî÷íûõ ïîïóëÿöèé, à òàêæå ôîðìîîáðàçîâàíèå
è âûáðàêîâêó äåôåêòíûõ êëåòîê. Íàðóøåíèå ðåãóëÿöèè àïîïòîçà ïðèâîäèò ê âîçíèêíîâåíèþ ðàçëè÷íûõ
çàáîëåâàíèé, ñâÿçàííûõ ñ óñèëåíèåì èëè, íàîáîðîò,
èíãèáèðîâàíèåì àïîïòîçà.
Ìíîãîîáåùàþùèìè ÿâëÿþòñÿ ïîäõîäû, ñâÿçàííûå
ñ ðåãóëÿöèåé àïîïòîç-ñïåöèôè÷åñêèõ ãåíîâ è ðåàëèçóþùèåñÿ, â ÷àñòíîñòè, â ãåííîé òåðàïèè - îäíîé èç ñàìûõ ïåðñïåêòèâíûõ îáëàñòåé ñîâðåìåííîé ìåäèöèíû ïðè ëå÷åíèè çàáîëåâàíèé, âûçâàííûõ íàðóøåíèåì ôóíêöèîíèðîâàíèÿ îòäåëüíûõ ãåíîâ. Èäåíòèôèêàöèÿ íîâûõ ìàðêåðîâ àïîïòîçà äîëæíà ïðèâåñòè ê áîëåå ãëóáîêîìó ïîíèìàíèþ ìåõàíèçìîâ ïàòîãåíåçà çàáîëåâàíèé, ñîâåðøåíñòâîâàíèþ äèôôåðåíöèàëüíîé äèàãíîñòèêè è ñîçäàíèþ ïðèíöèïèàëüíî íîâûõ íàïðàâëåíèé
òåðàïèè.
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
1. Íîâèêîâ Â.Â. Ðàñòâîðèìûå äèôôåðåíöèðîâî÷íûå àíòèãåíû // Ìàòåðèàëû Åâðîïåéñêîé øêîëû îíêîëîãîâ. - Ì., 1999. - Ñ. 10-14.
2. Ashkenazi A., Dixit V.M. Death receptors: signaling
and modulation // Science - 1998.- V. 281.- P. 1305-1308.
3. Bellomo G., Perotti M., Taddei F. et al. Tumor
necrosis factor alpha induces apoptosis in mammary
adenocarcinoma cells by an increase in intranuclear free
Ca2+ concentration and DNA fragmentation // Cancer
Res.- 1992.- V. 52.- P. 1342-1346.
4. Bernardi P., Brockemeier K.M., Pfeiffer D.R. Recent
progress on regulation of the mitochondrial permeability
transition pore: a cyclosporin-sensitive pore in the inner
mitochondrial membrane // J. Bioenerg. Biomembr.- 1994.V. 26.- P. 509-517.
5. Budd R.C. Death receptors couple to both cell
proliferation and apoptosis // J. Clin. Invest.- 2002.- V.
109, ¹ 4.- P. 437-442.
6. Carson D.A. Cancer progression and p53 // Lancet 1995.- V. 346.- P. 1009-1011.
7. Chang H.Y., Yang X. Proteases for cell suicide:
functions and regulation of caspases // Microbiol. and Mol.
Biol. Rev.- 2000.- V. 64, ¹ 4.- P. 821-846.
8. Chinnaiyan A.M. The apoptosome: heart and soul
of the cell death machine // Neoplasia - 1999.- V. 1.- P.
5-15.
9. Cifone M.G., Roncaioli P., De Maria R. et al.
Multiple signaling originate at the Fas/Apo-1 (CD95)
receptor: sequential involvement of phosphatidylcholinespecific phospholipase C and acidic sphingomyelinase in
the propagation of the apoptotic signal // EMBO J.- 1995.V. 14.- P. 5859-5868.
10. De Maria R., Lenti L., Malisan F. et al.
Requirement for GD3 ganglioside in CD95- and ceramide¹3 ÒÎÌ 1
ÁÈÎÌÀÐÊÅÐÛ
induced apoptosis // Science - 1997.- V. 277.- P. 16521655.
11. Deveraux Q.L., Reed J.C. IAP family proteinssuppressors of apoptosis // Genes and Development - 1999.V. 13.- P. 239-252.
12. Earnshaw W.C., Martins L.M., Kaufmann S.H.
Mammalian caspases: structure, activation, substrates, and
functions during apoptosis // Annu. Rev. Biochem.- 1999.V. 68.- P. 383-424.
13. Ferri K.F., Kroemer G. Control of apoptotic DNA
degradation // Nat. Cell Biol.- 2000.- V. 2.- P. 63-64.
14. Ginsberg D., Michael-Michalovitz D., Ginsberg
D. et al. Induction of growth arrest by a temperaturesensitive p53 mutant is correlated with increased nuclear
localization and decreased stability of the protein // Mol.
Cell Biol.- 1991.- V. 11.- P. 582-585.
15. Green D.R., Reed J.C. Mitochondria and apoptosis
// Science - 1998.- V. 281.- P. 1309-1312.
16. Gulbins E., Jekle A., Ferlinz K. et al. Physiology
of apoptosis // Am. J. Physiol. Renal Physiol.- 2000.- V.
279.- P. 605-615.
17. Hannun Y.A., Luberto C. Ceramide in the
eukaryotic stress response // Trends Cell Biol.- 2000.- V.
10.- P. 73-80.
18. Hauser H.P., Bardroff M., Pyrowolakis G. et al. A
giant ubiquitin-conjugating enzyme related to IAP
apoptosis inhibitors // J. Cell Biol.- 1998.- V. 141.- P. 14151422.
19. Herr I., Wilhelm D., Bohler T. et al. Activation of
CD95 (APO-1/Fas) signaling by ceramide mediates cancer
therapy-induced apoptosis // EMBO J.- 1997.- V. 16.- P.
6200-6208.
20. Hu W.H., Johnson H., Shu H.B. Activation of NFkappaB by FADD, Casper, and caspase-8 // J. Biol. Chem.2000.- V. 275.- P. 10838-10844.
21. Hu Y., Benedict M.A., Ding L. et al. Role of
cytochrome c and dATP/ATP hydrolysis in Apaf-1mediated caspase-9 activation and apoptosis // EMBO J.1999.- V. 18.- P. 3586-3595.
22. Kayagaki N., Kawasaki A., Ebata T., et al.
Metalloproteinase-mediated release of human Fas ligand
// J. Exp. Med.- 1995.- V. 182.- P. 1777-1783.
23. Kolesnick R., Kronke M. Regulation of ceramide
production and apoptosis // Annu. Rev. Physiol.- 1998.V. 60.- P. 643-665.
24. Lane D.P. P53, guardian of the genome // Nature 1992.- V. 358.- P. 15-16.
25. Levade T., Jaffrezou J.P. Signalling
sphingomyelinases: which, where, how and why? //
Biochim. Biophys. Acta - 1999.- V. 1438.- P. 1-17.
26. McConkey D.J., Hartzell P., Nicotera P. et al.
Calcium activated DNA fragmentation kills immature
thymocytes // FASEB J.- 1989.- V. 3.- P. 1843-1849.
27. Medema J.P., Toes R.E., Scaffidi C. et al. Cleavage
of FLICE (caspase-8) by granzyme B during cytotoxic T
lymphocyte-induced apoptosis // Eur. J. Immunol.- 1997.-
¹3 ÒÎÌ 1
33
V. 27.- P. 3492-3498.
28. Muschen M., Warskulat U., Beckmann M.W.
Defining CD95 as a tumor suppressor gene // J. Mol. Med.2000.- V. 78.- P. 312-325.
29. Nagata S. Apoptosis by death factor // Cell - 1997.V. 88.- P. 355-365.
30. Nagata S. Apoptotic DNA fragmentation // Exp.
Cell Res.- 2000.- V. 256.- P. 12-18.
31. Obeid L.M., Linardic C.M., Karolak L.A.
Programmed cell death induced by ceramide // Science 1993.- V. 259.- P. 1769-1771.
32. Papoff G., Cascino I., Eramo A. et al. An N-terminal
domain shared by Fas/Apo-1 (CD95) soluble variants
prevents cell death in vitro // J. Immunol.- 1996.- V. 156,
¹ 12.- P. 4622-4630.
33. Papoff G., Hausler P., Eramo A. et al. Identification
and characterization of a ligand-independent
oligomerization domain in the extracellular region of the
CD95 death receptor // J. Biol. Chem.- 1999.- V. 274, ¹
53.- P. 38241-38250.
34. Perry D., Hannun Y. The role of ceramide in cell
signaling // Biochim. Biophys. Acta - 1998.- V. 1436.- P.
233-243.
35. Pinkoski M.J., Brunner T., Green D.R. et al. Fas
and Fas ligand in gut and liver // Am. J. Physiol.
Gastrointest.- 2000.- V. 278.- P. 354-366.
36. Rathmell J.C., Thompson C.B. The central effectors
of cell death in the immune system // Annu. Rev. Immunol.1999.- V. 17.- P. 781-828.
37. Sato T., Irie S., Kitada S. et al. FAP-1: a protein
tyrosine phosphatase that associate with Fas // Science 1995.- V. 268.- P. 411-415.
38. Scaffidi C., Fulda S., Srinivasan A. et al. Two CD95
(APO-1/Fas) signaling pathways // EMBO J.- 1998.- V.
17, ¹ 6.- P. 1675-1687.
39. Schneider P., Bodmer J.-L., Holler N. et al.
Characterization of Fas (Apo-1, CD95)-Fas ligand
interaction // J. Biol. Chem.- 1997.- V. 272, ¹ 30.- P.
18827-18833.
40. Stennicke H.R., Salvesen G.S. Caspases controlling intracellular signals by protease zymogen
activation // Biochim. Biophys. Acta - 2000.- V. 1477.- P.
299-306.
41. Thornberry N.A., Lazebnik Y. Caspases: enemies
within // Science - 1998.- V. 281.- P. 1312-1316.
42. Walczak H., Krammer P.H. The CD95 (APO-1/
Fas) and the TRAIL (APO-2L) Apoptosis Systems // Exp.
Cell Res.- 2000.- V. 256.- P. 58-66.
43. Wolf B.B., Green D.R. Suicidal tendencies:
apoptotic cell death by caspase family proteinases // J.
Biol. Chem.- 1999.- V. 274, ¹ 29.- P. 20049-20052.
44. Zamzani N., Marchetti P., Castedo M. et al.
Sequencial reduction of mitochondrial transmembrane
potential and generation of reactive oxigen species in early
programmed cell death // J. Exp. Med.- 1995.- V. 182.- P.
367-377.
ÐÎÑÑÈÉÑÊÈÉ ÁÈÎÒÅÐÀÏÅÂÒÈ×ÅÑÊÈÉ ÆÓÐÍÀË