Том 58, № 2 (2024)

Увеальная меланома (УМ) – это опухоль нейроэктодермального происхождения, которая возникает в результате злокачественной трансформации меланоцитов сосудистой оболочки глазного яблока: радужки, цилиарного тела и хориоидеи. УМ составляет 5% всех выявляемых случаев меланомы, однако она крайне агрессивна: у половины пациентов с УМ метастазы развиваются в первые 1‒2 года после появления опухоли. Молекулярные механизмы канцерогенеза УМ изучены недостаточно, но показано, что они отличаются от механизмов патогенеза меланомы кожи. Активирующие мутации в генах GNAQ и GNA11, кодирующих большие субъединицы белка G – Gq и G11 соответственно, находят у 90% пациентов с УМ. Основным сигнальным каскадом, ведущим к трансформации меланоцитов увеального тракта, является сигнальный путь Gaq/PKC/MAPK, а основные белки-регуляторы этого каскада служат мишенями при разработке таргетных препаратов. Наиболее часто развитие метастатической формы УМ связывают с мутациями в генах BAP1, EIF1AX, GNA11, GNAQ и SF3B1. Прогнозировать метастазирование с высокой эффективностью позволяет коммерческая тестовая панель экспрессии из 15 генов в комбинации с мутационной панелью из семи генов, дополненная данными о размере первичной опухоли. Уровень риска развития метастазов определяет выбор терапии и режим наблюдения за пациентами. При этом отсутствует системная терапия метастатической УМ; новые препараты, проходящие клинические испытания, в большинстве случаев относятся либо к таргетной терапии, направленной на ингибирование белковых продуктов мутантных генов, либо к иммунотерапии, призванной стимулировать иммунный ответ против специфических антигенов. В представленном обзоре рассмотрены не только указанные подходы, но и потенциальные терапевтические мишени эпигенетической регуляции развития УМ.

РНК-полимераза III синтезирует многочисленные некодирующие РНК длиной не более 400 нуклеотидов. Эти РНК принимают участие в синтезе белков (тРНК, 5S рРНК и 7SL РНК), созревании и сплайсинге разных типов РНК (RPR, MRP РНК и U6 РНК), регуляции транскрипции (7SK РНК), репликации (Y РНК) и внутриклеточном транспорте (vault РНК). Гены BC200 и BC1 РНК транскрибируются РНК-полимеразой III только в нейронах, где эти РНК регулируют синтез белков. Мутации регуляторных элементов генов, транскрибируемых РНК-полимеразой III, а также транскрипционных факторов этой РНК-полимеразы связаны с развитием целого ряда заболеваний, прежде всего, онкологических и неврологических. В связи с этим в последнее время активно исследуются механизмы регуляции экспрессии генов, содержащих различные промоторы РНК-полимеразы III. Данный обзор посвящен структурно-функциональной классификации промоторов полимеразы III, а также факторам, участвующим в регуляции промоторов разных типов. На ряде примеров рассмотрена роль описываемых факторов в патогенезе заболеваний человека.

Изучено влияние нокаута шести генов семейства Hsp70 (ортологи генов млекопитающих Hspa1a, Hspa1b, Hspa2 и Hspa8) на возрастные изменения экспрессии генов в ногах Drosophila melanogaster, содержащих преимущественно пучки скелетных мышц. С этой целью определен транскриптомный профиль скелетных мышц ног самцов контрольной линии w¹¹¹⁸ и линии Hsp70^– на 7-, 23- и 47-е сутки жизни. У мух w¹¹¹⁸ возрастное снижение скорости локомоций в тесте на отрицательный геотаксис (маркер функционального состояния и выносливости) сопровождалось выраженным изменением транскриптомного профиля скелетных мышц ног, носящим консервативный характер. У мух Hsp70^– медианная продолжительность жизни была меньше, а скорость локомоций значительно ниже, чем у контрольных мух; одновременно наблюдались комплексные изменения возрастной динамики транскриптома скелетных мышц. Количественный масс-спектрометрический анализ протеома выявил разнонаправленные изменения в содержании ключевых ферментов метаболизма глюкозы и окисления жиров (гликолиз, пентозофосфатный путь, цикл Кребса, бета-окисление и окислительное фосфорилирование) у 47-суточных мух Hsp70^–относительно w¹¹¹⁸. Такая дисрегуляция может быть связана с компенсаторным увеличением экспрессии других генов, кодирующих шапероны (малые Hsp, Hsp40, 60 и 70), которые регулируют специфичные наборы белков-мишеней. Совокупность полученных нами данных показывает, что нокаут шести генов Hsp70 несколько уменьшает медианную продолжительность жизни мух, но выраженно снижает скорость их локомоций, что может быть связано с комплексными изменениями транскриптома скелетных мышц ног и с разнонаправленными изменениями в содержании ключевых ферментов энергетического метаболизма.

Ингибитор системы комплемента CD55/DAF экспрессируется на многих типах клеток. Нарушения экспрессии CD55 ассоциированы с повышенной тяжестью инфекции, вызванной вирусом гриппа типа А, а также с сосудистыми осложнениями на фоне патологий, связанных с избыточной активацией системы комплемента. С использованием люциферазной репортерной системы нами проведен функциональный анализ однонуклеотидного полиморфизма rs2564978, расположенного в промоторе гена CD55, минорный T-аллель которого ассоциирован с тяжелым течением гриппа А(H1N1)pdm09. Показано снижение активности промотора гена CD55 в присутствии минорного варианта rs2564978(T) в клеточной модели макрофагов человека – активированных клетках линии U937. С использованием биоинформатических ресурсов определен потенциальный транскрипционный фактор PU.1, который может аллель-специфически связываться с промотором CD55 в области, содержащей rs2564978. Участие PU.1 в модуляции активности промотора CD55 верифицировано путем генетического нокдауна PU.1 с помощью малых интерферирующих РНК и с использованием специфической активации моноцитов.

Внешние воздействия влияют на характер экспрессии генов с помощью разных, еще недостаточно изученных, механизмов. Мы использовали метод РНК-сек для изучения изменений в экспрессии генов в клетках меланомы, способных формировать васкулярные каналы, имитирующие кровоснабжение эмбриона (васкулогенная мимикрия), которые подвергаются обратному развитию вскоре после воздействия ингибитора васкулогенной мимикрии. С помощью анализа дифференциальной экспрессии генов обнаружено, что под воздействием ингибитора значительно усиливается экспрессия 50 генов, которые контролируют клеточный цикл и формирование цитоскелета. Одновременно 50 генов, регулирующих разные клеточные процессы, подвергаются значительной репрессии. Оказалось, что гены, экспрессия которых усиливается, регулируются одновременно в разной комбинации большим набором факторов транскрипции. В то же время репрессируемые гены одновременно регулируются другим набором факторов транскрипции. Таким образом, препарат вызывает изменения экспрессии больших групп генов, обусловленные одновременным воздействием множества факторов транскрипции. Полученные нами результаты указывают на то, что репрессия васкулогенной мимикрии в клетках меланомы сопровождается сайленсингом или активацией больших групп генов, вызванными действием множества факторов транскрипции.

Титин – мультидоменный белок поперечно-полосатых и гладких мышц позвоночных, состоит из повторяющихся иммуноглобулин-подобных (Ig) и фибронектин-подобных (FnIII) доменов, представляющих собой β-сэндвичи с преобладающей β-структурой, а также содержит неупорядоченные участки. Методами атомно-силовой микроскопии (АСМ), рентгеновской дифракции и инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (ИК-Фурье) нами изучена морфология и структура агрегатов титина скелетных мышц кролика, полученных в двух разных растворах: 0.15 М глицин-КОН рН 7.0 и 200 мМ KCl, 10 мM имидазол pH, 7.0. По данным АСМ скелетномышечный титин формировал в этих двух растворах аморфные агрегаты разной морфологии. Аморфные агрегаты титина, сформированные в растворе, содержащем глицин, состояли из гораздо более крупных частиц, чем агрегаты, сформированные в растворе, содержащем KCl. Последние, по данным АСМ, имели вид структуры, напоминающей “губку”, тогда как аморфные “глицин-агрегаты” титина формировали “ветвящиеся” структуры. Методом спектрофлуориметрии выявлена способность “глицин-агрегатов” титина связываться с красителем тиофлавином Т, а методом рентгеновской дифракции в них обнаружен один из элементов амилоидной кросс-β-структуры – рефлекс ~4.6 Å. Эти данные показывают, что “глицин-агрегаты” титина являются амилоидными или амилоидоподобными. Аналогичные структурные особенности у “KCl-агрегатов” титина не выявлены; эти агрегаты не обладали способностью связываться с тиофлавином Т, что свидетельствует об их неамилоидной природе. Методом ИК-Фурье-спектроскопии обнаружены различия во вторичной структуре двух типов агрегатов титина. Полученные данные выявляют особенности структурных изменений при формировании межмолекулярных связей между молекулами гигантского белка титина в процессе его агрегации и расширяют представления о процессе амилоидной агрегации белков.