Вcl2 биологические и клинические аспекты. Локализация и возможные функции

Вcl2биологические и клинические аспекты

Програмированная клеточная гибель, называемая также апоптозом, - это активный процесс, который может индуцироваться ДНК-разрушающими агентами, такими, как ионизирующая радиация и химиотерапевтические лекарства. Исследования показали связь между увеличивающейся резистентностью к химиотерапевтическим агентам и снижением способности клеток подвергаться апопотозу. Так, восприимчивость к апопотозу - важная детерминанта ответа на антинеопластическую терапию. Центром этого ответа являются белки, которые модулируют апоптоз, включая Р53, BCL-2, BAX и недавно идентифицированный белок BCL- X.

Нарушения в генах, которые регулируют клеточную гибель, могут обеспечить ключевые события в неоплазии, продлевая время жизни клеток и, таким образом, увеличивая возможность приобретения ими дополнительных генетических нарушений. Размер клеточной популяции управляется не просто путем регулирования скорости клеточного деления, но и посредством тонкого равновесия между производством и гибелью клеток. Поэтому, факторы, которые вмешиваются в тонкий физиологический процесс поддержки тканевого гомеостаза, могут вносить вклад в развитие неопластического фенотипа и путем усиления клеточной пролиферации, и путем ингибирования клеточной смерти. Так, ингибирование клеточной гибели может быть достигнуто и путем супрессии генов, которые прямо или опосредовано вызывают апоптоз, и путем активации генов, которые продлевают выживаемость клеток путем ингибирования апоптоза. Следовательно, ингибирование апоптоза может способствовать онкогенезу через многочисленные  механизмы, вовлекающие действительно гены смерти и их регуляторы, опухоль-супрессорные гены и апоптозные ингибиторы, такие как bcl-2.

Bcl-2 открыл новый класс онкогенов. Протоонкоген bcl-2 впервые был обнаружен в середине 80-х годов при исследовании В-клеточной лимфомы человека, при которой хромосомная транслокация t(14;18) приводила к сверхэкспрессии гена bcl-2 /4, 9, 14, 17, 18, 19, 21/. В то время это был первый ген, найденный в человеческой опухоли, который не был гомологичен классическим протоонкогенам ретровирусной неоплазии, непосредственно или через  дифференцировку воздействующим на клеточную пролиферацию. Способность bcl-2 предотвращать клеточную гибель без влияния на пролиферацию позволяет определять этот ген как новую категорию онкогенов.  BCL-2 вызывает опухолеобразование, блокируя  апоптоз и повышая таким образом жизнеспособность клеток /13, 31, 43, 44, 45/.

Локализация и возможные функции bcl-2. Ген bcl-2  (от англ. "B-cell lymphoma / leukemia  2") в настоящее время считают одним из основных ингибиторов апоптоза /14, 17, 18, 19, 22/. Он представляет собой протоонкоген, локализующийся на длинном плече 18-й хромосомы человека (18q21) и вовлекается в транслокацию с локусом 14q32 тяжелой цепи иммуноглобулина, что приводит к сверхэкспрессии bcl-2. Ген содержит 3 экзона и имеет длину порядка 370 т.п.н. Он кодирует белок из 239 аминокислот с молекулярной массой 32 кДа.

Отсутствие каких-либо  знаний относительно биохимических функций bcl-2 сконцентрировало усилия на поисках субклеточной локализации данного онкопротеина с целью определения его возможных свойств /4, 31/. Субклеточное фракционирование и лазерное сканирование выявило, что BCL-2 локализуется в наружной и внутренней мембранах митохондрий, на цитозольной стороне эндоплазматического ретикулума и в ядерной мембране в виде интегрированного белка.

Некоторыми авторами было показано, что BCL-2 локализуется в митотическом ядре. Экстракция белка коррелировала с фазой клеточного цикла: максимально белок экспрессировался в профазе и метафазе, уменьшаясь в телофазе, и не обнаруживался после разделения на 2 дочерние клетки /46/.

Механизм действия белка BCL-2 пока не совсем ясен. Мембраны, на которых был найден BCL-2, являются основными точками генерации активных форм кислорода в клетке. Было показано, что BCL-2 обладает антиоксидантным свойством, подавляет пероксидацию липидов и действует, по-видимому, как нереактивная свободнорадикальная ловушка /23/. Локализация BCL-2 в митохондриях предполагает его возможное участие в процессах окислительного фосфорилирования /4,12,45/. Вместе с тем, используя клеточную линию фибробластов человека, не удалось установить какой-либо связи между окислительным фосфорилированием и способностью BCL-2 супрессировать апоптоз. Повышенная экспрессия данного белка не влияла на уровень АТФ и метаболизм кислорода в клетках линии PC12. Трансфекция bcl-2 в клетки мышиной фибросаркомы не влияла на метаболизм кислорода и активность митохондриальной дыхательной цепи, но увеличивала митохондриальный мембранный потенциал /46/. На модели менадион-индуцируемого апоптоза было показано, что сверхэкспрессия гена bcl-2 полностью тормозит пероксидацию липидов и процессы фрагментации ДНК. Это подтверждают примеры с дефицитом bcl-2  у мутантных линий мышей, который сопровождается развитием у них ярко выраженной редокс-опосредуемой патологии. Существуют данные о том, что повышенная экспрессия гена bcl-2  предотвращает индукцию апоптоза, вызванного различными прооксидантными индукторами.