ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИПМех РАН |
||
На сегодняшний день, хромосомные транслокации (хромосомные перестройки) считаются основной причиной возникновения и развития многих неопластических заболеваний человека, включая лейкемии (Nambiar et al., 2008; Wang JH 2012). Известно, что транслокации возникают в результате некорректной репарации двухцепочечных разрывов ДНК (ДЦР) при действии систем репарации по механизму негомологичного соединения концов (non-homologous end joining, (NHEJ)) (Agarwal et al., 2006; Lieber et al., 2010). Следовательно, наличие в структуре в ДНК большого числа ДЦР круциально увеличивает вероятность возникновения хромосомных транслокаций. ДЦР могут вноситься в ДНК под действием как ионизирующего излучения и различных генотоксических агентов, так и в результате ошибок репарации других типов повреждений ДНК. Различные генотоксические агенты сегодня широко используются в противоопухолевой терапии. Так, обширную группу современных противоопухолевых препаратов составляют специфические ингибиторы такого клеточного фермента как ДНК-топоизомераза II (тoпo II) – так называемые, «топоизомеразные яды» (Nitiss et al., 2009; Salerno et al., Chikamori et al., 2010). ДНК-топоизомераза II является жизненно необходимым ферментом, так как катализирует топологические изменения в ДНК в ходе множества клеточных процессов, таких как сегрегация дочерних хромосом после завершения процесса репликации ДНК, транскрипция, рекомбинация и реорганизация хроматина. Большинство топо II-специфичных противораковых препаратов ингибирует стадию лигирования двуцепочечного разрыва ДНК в каталитическом цикле фермента. Неспособность топo II лигировать внесенные в ДНК разрывы приводит к накоплению в клетке большого количества ДЦР (McClendon et al., 2007), на 5' концах которых остается ковалентно связанная тoпo II. В покоящихся клетках, ДЦР, внесенные топо II, могут быть успешно репарированы (de Campos-Nebel et al., 2010), в то время как в активно делящихся клетках невозможность репарации этих повреждений в течение короткого периода времени до ближайшего митоза может привести к гибели поврежденных клеток. Именно этим и объясняется селективное токсическое действие топоизомеразных ядов на активно делящиеся клетки раковых опухолей. Однако во взрослом организме человека существуют и другие активно пролиферирующие клетки, в частности лимфоидной и эритроидной природы. Эти клетки также подвергаются активному воздействию топо II-специфичных химиотерапевтических препаратов, которые могут либо вызывать гибель клеток либо стимулировать возникновение хромосомных транслокаций. Предполагается, что в результате этих транслокаций, могут с высокой вероятностью возникать клоны раковых клеток новых типов. И действительно, было показано, что химиотерапия солидных опухолей с применением топоизомеразных ядов часто приводит к развитию так называемых «обусловленных лечением» («treatment related») или «вторичных» лейкозов (t-ANLL) (Rowley et al., 1997; Felix et al., 1998). И сегодня, научными группами во многих странах мира активно исследуются как вероятные причины образования хромосомных транслокаций, ассоциированных с различными онкологическими заболеваниями, так и последствия таких транслокаций для судьбы клетки или организма. Полученные результаты позволяют предположить, что вторичные лейкозы связаны с хромосомными транслокациям, в результате которых формируются функциональные химерные гены (для обзора см. Azarova et al., 2007; Joannides et al., 2010). При этом набор генов, участвующих в транслокациях, приводящих к развитию вторичных лейкозов, по всей видимости, не является случайным, что может объясняться как строгой специфичностью самих «первичных» событий транслокации, так и последующим отбором клеточных клонов, которые получили то или иное преимущество в жизнеспособности или в скорости пролиферации (Lin et al., 2012). Так, например, известно, что ген MLL (mixed lineage leukaemia, MLL) перестраивается приблизительно в 33% всех изученных случаев вторичных лейкозов (Liu et al., 2009), где он может быть найден в виде химерного гена, слитого с одним из обширного спектра (> 70) различных генов-партнеров (Harper et al., 2008). Большинство всех известных перестроек гена MLL возникают в границах 8,3 т.п.н. кластера точек разрыва (breakpoint cluster region, BCR), содержащего сильные сайты связывания/расщепления топо II in vivo (Super et al., 1997). А это наводит на мысль о том, что именно преимущественное расщепление гена MLL ДНК-топоизомеразой II делает его частым партнером в различных транслокационных событиях. В то же время очевидно, что вероятность соединения концов ДНК, принадлежащей разным хромосомам, напрямую зависит от взаимного пространственного расположения данных хромосом в ядре. Так как для того, чтобы произошла транслокация, гены-партнеры должны физически сблизиться и «проконтактировать» друг с другом. Известно, что хромосомы во внутриядерном пространстве расположены не случайно (Boyle et al., 2001; Cremer & Cremer, 2001; Croft et al., 1999). Специфическое пространственное распределение хромосомных территорий накладывает определенные ограничения на мобильность большинства генов и, следовательно, на возможность транслокаций между ними (Taslerova et al., 2003). Существует предположение, что предпочтительные сайты транслокаций предопределяются именно пространственными позициями хромосом и субхромосомных доменов внутри ядра (Nikiforova et al., 2000; Savage, 2000). В самом деле, в некоторых случаях партнеры по транслокациям располагаются в непосредственной пространственной близости (Lukasova et al., 1997; Roccato et al., 2005; Roix et al., 2003), например, в тех случаях, когда эти гены рекрутируются в состав одной транскрипционной фабрики (Osborne et al., 2007). Стоит также отметить, что известна и некоторая повышенная мобильность концов разорванной ДНК (Krawczyk et al., 2012). Наконец известно, что в клетках, обработанных топоизомеразными ядами, может изменяется радиальное положение генов, участвующих в лейкозогенных хромосомных перестройках (Rubtsov et al., 2008). В то же время, в большинстве известных случаев никакой корреляции между пространственной близостью генов-партнеров по транслокациям и частотой возникновения соответствующих хромосомных перестроек не наблюдается (Gue et al., 2006). Вот почему изучение внутриядерной мобильности поврежденных локусов ДНК и ферментативных систем, участвующих в репарации двухцепочечных разрывов, в контексте архитектуры ядра представляется крайне важным. И сегодня, научными группами во многих странах мира активно исследуются как вероятные причины и механизмы образования хромосомных транслокаций, ассоциированных с различными онкологическими заболеваниями, так и последствия таких транслокаций для судьбы клетки и организма.
В ходе выполнения настоящего проекта в 2015 году мы проанализировали взаимное пространственное расположение известного гена-участника хромосомных транслокаций, ассоциированных с вторичными лейкозами: AML1, а также «контрольных» генов, не участвующих в хромосомных транслокациях (CCND1), либо не замеченных в хромосомных транслокациях при вторичных лейкозах (c-Myc, Bcl6). Использовав гибридизационные пробы на разрыв («break apart» пробы), мы показали, что после инкубации клеток в присутствии ингибиторов ДНК-топоизомеразы II и короткого периода репарации происходит пространственное разделение разорванных концов гена AML1. Также мы показали, что, в случае обработки клеток Jurkat этопозидом, значительно увеличивается вероятность нахождения разорванных концов гена AML1 за пределами территории хромосомы 21.
госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
# | Сроки | Название |
4 | 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Механизмы индукции лейкозов как коллатеральный эффект применения лекарственных препаратов |
Результаты этапа: | ||
5 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Механизмы индукции лейкозов как коллатеральный эффект применения лекарственных препаратов |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".