Rola TGF-b w regulacji cyklu komórkowego.pdf

Postepy Hig Med Dosw. (online), 2005; 59: 441-449

www. phmd .pl

Review

Rola TGF-b w regulacji cyklu komórkowego*

Received:

2004.12.30

Accepted:

2005.07.06

Published:

2005.09.13

The role of TGF-b in cell cycle regulation

Liliana Stalińska, Tomasz Ferenc

Zakład Biologii i Genetyki Uniwersytetu Medycznego w Łodzi

Streszczenie

TGF-b jest białkiem wielofunkcyjnym, które oddziałuje na wiele białek uczestniczących w regulacji

cyklu komórkowego, wpływając w ten sposób na wzrost i różnicowanie komórek. TGF-b wykazu-

je właściwości stymulujące podziały komórek mezenchymalnych lub hamujące podziały komórko-

we, m.in. komórek epitelialnych, limfatycznych i hematopoetycznych, a także komórek endotelial-

nych. TGF-b może także regulować wejście komórek na szlak apoptozy. TGF-b odgrywa istotną

rolę w procesie angiogenezy, stymulowaniu syntezy białek macierzy zewnątrzkomórkowej, w tym

kolagenu typu I, w gojeniu się ran i w procesach naprawczych. Dodatkowo TGF-b indukuje prze-

mianę komórek epitelialnych w mezenchymalne. TGF-b przekazuje sygnały za pośrednictwem re-

ceptorów – kinaz serynowo-treoninowych, które bezpośrednio regulują wewnątrzkomórkowy szlak

Smad. Białka Smad stanowią unikalną rodzinę cząsteczek przewodzących sygnał, które mogą prze-

kazywać sygnał bezpośrednio z receptorów znajdujących się na powierzchni komórki do jądra ko-

mórkowego, gdzie regulują transkrypcję poprzez oddziaływanie z białkami wiążącymi się z DNA,

a także z transkrypcyjnymi koaktywatorami i korepresorami. Zaburzenia ekspresji TGF-b zanotowa-

no w wielu procesach chorobowych, w tym w nowotworach. Mutacje w genach TGF-b, jego recep-

torów lub cząsteczek zaangażowanych w wewnątrzkomórkowe przekazywanie sygnału za pośrednic-

twem TGF-b również odgrywają istotną rolę w patogenezie chorób, zwłaszcza nowotworowych.

Słowa kluczowe:

transformujący czynnik wzrostowy b • regulacja cyklu komórkowego • zablokowanie cyklu

komórkowego • kinazy cyklinozależne • pRb • c-myc

Summary

TGFb is a multifunctional protein which affects many proteins taking part in cell cycle regulation

and, thanks to this, it inﬂ uences cell growth and differentiation. TGFb can stimulate the proliferation

of mesenchymal cells, but it can also act as a growth – inhibitory factor for epithelial, lymphatic, he-

matopoetic, and endothelial cells. TGFb may also regulate cell entry to the apoptosis pathway. TGFb

plays an important role in angiogenesis, the stimulation of extracellular matrix synthesis, including

colagen I, as well as in tissue repair and healing processes. Additionally, TGFb induces epithelial to

mesenchymal transition in epithelial cell phenotypes. TGFb transmits signals through transmem-

brane Ser–Thr kinase receptors that directly regulate the intracellular Smad pathway. Smad proteins

are a unique family of signal transduction molecules that can transmit signals directly from cell sur-

face receptors by interacting with DNA binding partners as well as with transcriptional coactivators

and corepressors. Abnormalities in TGFb expression are very common in many disease processes

including tumors. Mutations in the genes for TGFb, its receptors, or intracellular signaling molecu-

les associated with TGFb are also important in the pathogenesis of disease, particularly cancer.

Key words:

transforming growth factor b • cell cycle regulation • cell cycle arrest • cyclin–dependent

kinase • pRb • c-myc

*Praca ﬁ nansowana z funduszu projektu badawczego KBN nr 3P05A 033 24

441

Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com

Postepy Hig Med Dosw (online), 2005; tom 59: 441-449

Full-text PDF:

http://www.phmd.pl/pub/phmd/vol_59/8112.pdf

Word count:

4376

Tables:

—

Figures:

References:

101

Adres autorki:

mgr Liliana Stalińska, Zakład Biologii i Genetyki Uniwersytetu Medycznego, pl. Hallera 1, 90-647 Łódź;

e-mail: lstalinska@poczta.fm

Stosowane skróty:

CDK – kinazy cyklinozależne (cyclin – dependent kinases); TGF-b – transformujący czynnik wzrostowy b

(transforming growth factor b); LAP – peptyd związany z latencją (latency associated peptide); LTBP – latentne

białko wiążące TGF-b (latent TGFb-binding protein); PCNA – jądrowy antygen komórek proliferujących

(proliferating cell nuclear antigen); EMT – przemiana komórek epitelialnych w mezenchymalne (epithelial

to mesenchymal transition); ECM – macierz zewnątrzkomórkowa (extracellular matrix); BMP – białko

morfogenetyczne kości (bone morphogenetic protein)

M ECHANIZMY REGULACJI CYKLU KOMÓRKOWEGO

Zdarzenia zachodzące w kolejnych fazach niezaburzone-

go cyklu komórkowego są zorganizowane w taki sposób,

że inicjacja każdego etapu jest możliwa dopiero po prawi-

dłowym zakończeniu etapu poprzedzającego. Istotnym ele-

mentem regulacji tego mechanizmu jest obecność tzw. we-

wnętrznych punktów kontrolnych (cell cycle checkpoints),

a ich przejście komórka realizuje poprzez ekspresję swo-

istych genów [12,24,33]. Szczególne znaczenie ma prawi-

dłowa regulacja cyklu komórkowego na granicy faz G1/S

i faz G2/M, a także podczas mitozy przy tworzeniu wrze-

ciona kariokinetycznego i rozdziale chromatyd do komó-

rek potomnych [24,33].

Homeostaza organizmu zależy od równowagi pomiędzy ko-

mórkami dzielącymi się i umierającymi. Komórki dzielące

się mitotycznie wchodzą ze stadium międzypodziałowego

w fazę podziału komórki, czyli mitozy (M). Po zakończe-

niu mitozy komórki mogą ponownie włączyć się w aktyw-

ny cykl komórkowy lub przejść pod wpływem sygnałów

hamujących dalsze podziały, do stadium spoczynkowego

(G0). Z kolei śmierć komórek może być, podobnie jak ich

podziały, procesem aktywnym, charakteryzującym się in-

dukcją wielu genów i sekwencją pewnych zdarzeń bioche-

micznych i wtedy jest nazwana śmiercią ﬁ zjologiczną, pro-

gramowaną lub apoptozą [12,24,51,87].

W prawidłowym przejściu komórek eukariotycznych przez

te krytyczne fazy cyklu komórkowego dużą rolę odgrywają

wspomniane już cyklinozależne kinazy białkowe, ich endo-

genne białkowe regulatory, podjednostki regulatorowe tych

kinaz – cykliny, a także produkty kilku genów supresoro-

wych, takich jak: pRb, p16 i P53 [12,24,69]. Następujące

kolejno po sobie procesy aktywacji poszczególnych ki-

naz cyklinozależnych (CDK) przez odpowiednie dla danej

fazy cykliny i wynikająca z tego enzymatyczna fosforylacja

i defosforylacja właściwych substratów, takich jak: białka

strukturalne (np. histon H1, laminy, wimentyna i inne biał-

ka tworzące cytoszkielet), białka enzymatyczne i białka re-

gulatorowe (np. kalmodesmon), promują uporządkowany

przebieg cyklu komórkowego (ryc. 1) [33,64].

Prawidłowy cykl komórkowy u eukariontów jest proce-

sem bardzo złożonym, a w jego regulacji uczestniczy we-

wnętrzny mechanizm składający się z trzech głównych grup

białek. Do tych grup zalicza się: kinazy białkowe zależne

od cyklin (cyclin – dependent kinases – CDK), ich endo-

genne regulatory należące do rodzin białek INK4 (p16 IN-

K4A , p15 INK4B , p18 INK4C , p19 INK4D ) i rodziny białek CIP/KIP

(p21 WA F 1 , p27 KIP2 ) oraz cykliny (A, B, C, D, E, H) (ryc. 1)

[12,24,33,69].

Mechanizmy regulujące podziały mitotyczne są wrażliwe na

sygnały, jakie komórki otrzymują ze środowiska oraz ze swo-

jego wnętrza. Sygnałami zewnątrzkomórkowymi mogą być

m.in. czynniki wzrostowe, hormony, cytokiny [1,88]. Z kolei

sygnałami wewnątrzkomórkowymi mogą być np. uszkodze-

nia DNA wywołane promieniowaniem jonizującym, ultra-

ﬁ oletowym, związkami chemicznymi bądź innymi przyczy-

nami, które wywołują tzw. stres komórkowy (cellular stress)

[41,75]. Działanie różnych mitogenów, np. czynników wzro-

stowych na powierzchnię komórki będącej w aktywnym cyklu

komórkowym oraz ich interakcja z odpowiednimi receptora-

mi, powoduje uruchomienie kaskady genetycznych i bioche-

micznych zdarzeń, które prowadzą do powstania dwóch po-

tomnych komórek [66,87,88]. Sygnał mitogenny niezależnie

od szlaku przekazywania, musi być przeniesiony do cytopla-

zmy, a następnie do jądra komórkowego. W jądrze komórko-

wym dochodzi do aktywacji swoistych czynników transkryp-

cyjnych, które z kolei aktywują promotory genów związanych

z uruchomieniem cyklu komórkowego [66].

TGF-b

Do czynników mających wpływ na przebieg cyklu komór-

kowego i mogących zaburzać naturalny rytm następujących

po sobie faz cyklu należy transformujący czynnik wzrosto-

wy b (transforming growth factor b – TGF-b), który ma

m.in. zdolność hamowania cyklu w komórkach epitelial-

nych i epidermalnych, keratynocytach, a także prekursoro-

wych komórkach krwi [7,9,28,34,57,65]. Do rodziny TGF-b

oprócz transformującego czynnika wzrostowego b należą

też m.in. aktywiny, czynnik wzrostu i różnicowania (growth

and differentiation factor – GDF) i białko morfogenetyczne

kości (bone morphogenetic protein – BMP) [84].

TGF-b jest czynnikiem wielofunkcyjnym, który ma bar-

dzo różnorodny wpływ na wzrost i różnicowanie komó-

442

Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com

Stalińska L. i Ferenc T. – Rola TGF-b w regulacji cyklu komórkowego

o m. cz. 125-160 kDa, zwanym latentnym białkiem wiążą-

cym TGF-b (latent TGFb-binding protein – LTBP), two-

rząc w ten sposób duży kompleks latencyjny. Duży kom-

pleks latencyjny jest uwalniany z płytek krwi do krążenia

z udziałem plazminy [42,44]. TGF-b jest także wytwarza-

ny przez makrofagi, neutroﬁ le i limfocyty [38]. Niektóre

komórki syntetyzują i uwalniają TGF-b w postaci nieak-

tywnego kompleksu o m.cz. 110 kDa [52].

P RZEKAZYWANIE SYGNAŁU ZA POŚREDNICTWEM TGF-b

W przekazywaniu sygnału z udziałem transformującego

czynnika wzrostowego b udział biorą dwa typy receptorów

błonowych TbRI (m. cz. 65 kDa) i TbRII (m. cz. 85-110

kDa) i białka Smad [86]. Oba typy receptorów są zbudo-

wane z około 500 reszt aminokwasowych. Mają one N-ter-

minalną domenę wiążącą ligand, region transbłonowy oraz

domenę C-końcową o aktywności kinazy serynowo-tre-

oninowej [84,98]. TGF-b wykazuje duże powinowactwo

do receptora typu II, ale brak jest takiego powinowactwa

do TbRI [55]. Dlatego też na początku ligand wiąże się

z TbRII, co pozwala następnie na przyłączenie receptora

typu I. W ten sposób powstaje duży kompleks ligand–recep-

tor składający się z dimeru białka TGF-b oraz dwóch czą-

steczek TbRI i dwóch TbRII (ryc. 2) [84]. Dzięki takiemu

połączeniu dochodzi do fosforylacji reszt seryny i treoniny

w domenie GS (sekwencja aminokwasowa SGSGSG) re-

ceptora TGF-b I typu przez typ II, co powoduje jego akty-

wację. Zaktywowany receptor typu I transdukuje sygnał do

cytoplazmy przez fosforylację białek R–Smad, co zwięk-

sza powinowactwo tych ostatnich do białka Smad4. Istnieje

jeszcze trzeci typ receptora – TbRIII o m. cz. ok. 600 kDa,

zbudowany z proteoglikanu i glikoproteiny, który pełni pod-

rzędną rolę w stosunku do dwóch pozostałych przez uła-

twianie dostępu liganda do TbRI i TbRII [61].

Ryc. 1. Schemat mechanizmu przekazywania sygnału za

pośrednictwem TGF-β w komórce (wg [86] zmodyﬁ kowano)

rek. TGF-b wykazuje właściwości stymulujące podziały

komórek mezenchymalnych np. ﬁ broblastów lub hamują-

ce podziały komórkowe m.in. komórek epitelialnych skóry,

płuc, wątroby, śledziony, prostaty i jajników, komórek lim-

fatycznych i hematopoetycznych, a także komórek endote-

lialnych [7,54,86]. TGF-b może także regulować wejście

komórek na szlak apoptozy. TGF-b odgrywa istotną rolę

w procesie angiogenezy, stymulowaniu syntezy macierzy

zewnątrzkomórkowej, w tym kolagenu typu I, naprawy tka-

nek i gojeniu się ran [17]. Ponadto TGF-b należy do istot-

nych czynników regulujących odpowiedź immunologiczną

[38]. TGF-b stanowi przedmiot licznych badań z zakresu

biologii komórki i patomechanizmów różnych procesów

chorobowych, w tym nowotworowych [13,57,61].

U kręgowców zidentyﬁ kowano pięć genów kodujących

TGF-b, ale tylko trzy z nich są obecne u ssaków (TGF-b1,

TGF-b2 i TGF-b3) [54]. Wszystkie rodzaje czynników

TGF-b wykazują prawie 70% homologii sekwencji ami-

nokwasowej [44]. Są to białka homodimeryczne o masie

cząsteczkowej (m. cz.) 25 kDa zbudowane z dwóch pod-

jednostek o m. cz. 12,5 kDa, zawierających 112 aminokwa-

sów. Podjednostki tych cząsteczek są połączone mostkami

disiarczkowymi [25,44,89]. TGF-b jest syntetyzowany jako

białko prekursorowe o długości 390-414 reszt aminokwaso-

wych, a głównym jego źródłem są płytki krwi [2,14,53].

Rodzina białek Smad (nazwa pochodzi od nazw dwóch bia-

łek homologicznych Sma oraz MAD występujących odpo-

wiednio u Caenorhabditis elegans i Drosophila melanogaster )

[16] dzieli się na trzy grupy: białka aktywowane przez re-

ceptor (R-Smad), do których należą Smad1, 2, 3, 5 i 8; biał-

ko współpośredniczące Smad4 (Co-Smad) oraz białka in-

hibitorowe (I-Smad) Smad6 i Smad7 [84].

Białka R-Smad wykazują podobną budowę domenową.

Zbudowane są z dwóch globularnych domen MH wyka-

zujących homologię do białka Mad (Mad homology), od-

dzielonych od siebie fragmentem łącznikowym. N-koń-

cowa domena MH1 wykazuje aktywność wiązania DNA,

natomiast C-końcowa domena MH2 odpowiada za oddzia-

ływania z innymi białkami (ryc. 3).

Najlepiej poznanym i najszerzej opisanym białkiem z tej gru-

py jest białko TGF-b1. Gen TGF-b1 ( locus 19q13.1-q13.3)

składający się z 7 eksonów koduje cząsteczkę prekursoro-

wą składającą się z 390 reszt aminokwasowych, która za-

wiera peptyd sygnałowy, LAP (latency associated peptide)

oraz w rejonie C-końcowym aktywną postać tej cząstecz-

ki [17,23,25]. Cząsteczka prekursorowa TGF-b ma m. cz.

około 110 kDa [44]. Po enzymatycznym usunięciu peptydu

sygnałowego (reszty aminokwasowe 1–29), w czym udział

może brać wiele enzymów m.in. plazmina, trombina, trans-

glutaminaza osocza, trombospondyna 1 czy endoglikozy-

lazy, następuje proteolityczne rozdzielenie między dwiema

resztami argininy w pozycjach 278 i 279 i powstaje doj-

rzały funkcjonalnie TGF-b1 (reszty 279–390) oraz LAP

(reszty 30–278) [4,22,44,71,89]. Zanim wydzieli się doj-

rzały funkcjonalnie TGF-b, homodimer TGF-b niekowa-

lentnie połączony z homodimerem LAP tworzy tzw. mały

latentny kompleks TGF-b1 [31]. Kompleks ten dodatko-

wo jest połączony wiązaniem kowalencyjnym z białkiem

Fosforylacja białek R-Smad przez TbRI dotyczy dwóch

reszt seryny w konserwatywnym motywie SS(M/V)S

znajdującym się w rejonie C-końcowym [58,59]. Smad2

i Smad3 są rozpoznawane przez receptory TGF-b i aktywin,

podczas gdy receptory BMP rozpoznają białka Smad1, 5

i 8 [59,94]. Aktywny kompleks białek Smad jest transpor-

towany do jądra komórkowego, gdzie w połączeniu z in-

nymi jądrowymi białkami kofaktorowymi reguluje proces

transkrypcji określonych genów. Mechanizm transportu ją-

drowo-cytoplazmatycznego białek Smad nie jest jeszcze

do końca poznany. Wiadomo jednak, że w tym procesie

istotną rolę odgrywają interakcje pomiędzy nukleoporyna-

443

Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com

Postepy Hig Med Dosw (online), 2005; tom 59: 441-449

Ryc. 2. Schemat udziału TGF-β w regulacji cyklu komórkowego (wg [33] zmodyﬁ kowano)

mi CAN/Nup214 i Nup153 a białkiem Smad2 [96], a także

sekwencja lokalizacji jądrowej NLS, obecna w domenie

MH1 białka Smad3 [95]. Białka I-Smad negatywnie regu-

lują przesyłanie sygnału przez TGF-b poprzez współzawod-

nictwo z R-Smad o połączenie z receptorem lub Smad4,

bądź przez wyznaczanie receptorów do proteolitycznej de-

gradacji [29,84]. Smad7 rekrutuje do receptorów TGF-b li-

gazę ubikwitynową Smurf2, co prowadzi do proteosomal-

nej i lizosomalnej degradacji kompleksów TbRI –TbRII

oraz Smad7 i Smad2 [43,70]. Przy braku przekazywania

sygnału białka R-Smad są umiejscowione głównie w cyto-

plazmie, białka I-Smad w jądrze komórkowym, natomiast

białko Smad4 w cytoplazmie i jądrze komórkowym [84].

Po aktywacji receptora, ufosforylowane białka R-Smad są

transportowane do jądra, gdzie pozostają tylko na czas sty-

mulacji komórki przez TGF-b [6,86,90]. Wolne białka Smad

charakteryzują się słabą swoistością wiązania się z DNA,

dlatego muszą one współdziałać ze sobą, bądź z innymi

białkami wiążącymi DNA w celu wygenerowania odpo-

wiedniej odpowiedzi transkrypcyjnej [84]. Czynniki współ-

działające z białkami Smad mają charakter aktywatorów

lub represorów i od nich zależy, czy dojdzie do aktywacji

czy zahamowania ekspresji danego genu [86]. Zakłada się,

że zaktywowane białka Smad oddziałują z genami docelo-

wymi, które w regionach promotorowych mają jedną lub

kilka kopii sekwencji CAGAC. Dotyczy to białek Smad4

i R-Smad z wyjątkiem Smad2 [83]. Białka Smad zapewnia-

ją rekrutację transkrypcyjnych koaktywatorów, takich jak

np. białka p300, bądź korepresorów np. białka p107 w za-

leżności od typu komórki, w której odbywa się proces i ro-

dzaju aktywowanego genu (ryc. 2) [7,56,59,84]. Do czynni-

ków negatywnie regulujących funkcje białek Smad należą

m.in. jądrowe onkoproteiny c-Ski i c-Sno, które wiążąc się

zarówno z Smad4, jak i R-Smad, zapobiegają powstawaiu

aktywnych kompleksów R-Smad-Co-Smad [94]. Za zakoń-

czenie procesu przekazywania sygnału za pośrednictwem

białek Smad odpowiedzialne są dwa mechanizmy: defos-

forylacja aktywnych białek R-Smad z udziałem nieziden-

tyﬁ kowanej jeszcze fosfatazy [76] oraz ich ubikwitynacja

i proteosomalna degradacja, w czym udział bierze białko

Smad7 [84]. Białka Smad uczestniczą również w kontro-

li ekspresji genu CDKN2B kodującego p15, CDKN1A ko-

dującego p21, c-myc , ID1 i ATF3 [86].

Mimo że przekazywanie sygnału za pośrednictwem TGF-b

odbywa się głównie z udziałem białek Smad, to istnieją tak-

że inne, alternatywne drogi przekazywania sygnału. Mogą

w nich uczestniczyć kinazy MAP, takie jak: JNK, p38 czy

ERK1, ERK2 [57,86].

Z NACZENIE BIAŁKA P R B W REGULACJI CYKLU KOMÓRKOWEGO

Białkiem odgrywającym istotną rolę w regulacji cyklu

komórkowego jest białko pRb (retinoblastoma protein).

Białko pRb (105-110 kDa) może wykazywać zróżnicowa-

ne ufosforylowanie, co wiąże się ze zmianą jego aktyw-

ności [19,34]. W postaci nieufosforylowanej pRb wiąże

się z różnymi czynnikami transkrypcyjnymi niezbędnymi

do łączenia się polimeraz RNA: I, II, III z DNA i rozpo-

częcia transkrypcji [82]. Jednym z takich czynników jest

444

Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com

Stalińska L. i Ferenc T. – Rola TGF-b w regulacji cyklu komórkowego

średnie blokowanie transkrypcyjnej aktywności czynnika

E2F. Wykazano także, że pRb musi oddziaływać z E2F,

aby zablokować cykl komórkowy, gdyż sama nadekspre-

sja białka pRb jest niewystarczająca do wywołania tego

efektu [101].

W PŁYW TGF-b NA AKTYWNOŚĆ P R B I P 16

Aktywność biologiczna pRb jest regulowana przez wie-

le czynników, m.in. przez białko p16 oraz TGF-b [21].

Czynniki te wywołują blokadę cyklu komórkowego w fa-

zie G1 przez promowanie oddziaływań represorowego

kompleksu pRb-E2F z promotorami genów regulujących

przebieg cyklu [101]. Co więcej, pomiędzy białkami pRb

i p16 istnieje jeszcze inny rodzaj zależności. Białko p16

jest swoistym inhibitorem kinaz CDK4 i CDK6, które fos-

forylują pRb [19]. Z kolei TGF-b1 znacznie obniżał eks-

presję CDK4, CDK2, CDK1, cyklin A, D2 i D3 w ludz-

kich komórkach białaczki szpikowej linii MV4-11 i HaCaT

[19,21] oraz hamował proces fosforylacji kilku reszt sery-

ny i treoniny białka pRb, w tym Ser249/Thr252, Thr373,

Ser 780, Ser795 i Ser 807/811 w komórkach linii MV4-11

[34]. Jak wykazano za fosforylację reszt serynowych i tre-

oninowych, a jednocześnie za inaktywację pRb odpowiada-

ją w różnym stopniu kinazy CDK2, CDK4/CDK6 i CDK1

[60,62,72], Proces defosforylacji pRb zbiega się w czasie

z obniżeniem ekspresji wyżej wymienionych kinaz i cy-

tokin. Geng i Weinberg [21] wykazali, iż TGF-b hamuje

pojawianie się w komórce zarówno mRNA, jak i białka

cykliny E, ale tylko wtedy gdy TGF-b działa na komór-

kę przed rozpoczęciem ekspresji cykliny E. Kiedy proces

transkrypcji genu kodującego cyklinę E rozpocznie się,

TGF-b traci zdolność wpływania na ekspresję tej cykliny.

Jednocześnie z utratą zdolności hamowania ekspresji tego

genu, TGF-b przestaje także blokować przejście komórki

z fazy G1 w fazę S cyklu komórkowego [21].

Ryc. 3. Schemat struktury domenowej białek R-Smad

czynnik transkrypcyjny E2F, który ma krytyczne znacze-

nie w przejściu komórki przez punkt kontrolny na grani-

cy faz G1/S oraz wpływa na aktywację genów fazy S [46].

Aktywność białka pRb regulowana jest przez cyklinozależ-

ne kinazy CDK, które fosforylują białko pRb w czasie trwa-

nia fazy G1. Białko pRb ma kilkanaście miejsc fosforylacji

przez kinazy cyklinozależne [30]. Na początku i w trakcie

trwania fazy G1 za proces fosforylacji pRb odpowiadają

kinazy CDK4 i CDK6, które oddziałując z cykliną D (D1,

D2, D3) tworzą aktywny kompleks zdolny do przyłącze-

nia reszt fosforanowych do pRb. Następnie proces fosfo-

rylacji pRb przejmuje kompleks CDK2 – cyklina E, któ-

ry jest aktywny pod koniec trwania fazy G1. Podczas fazy

S i przejścia z fazy G2 do M aktywność wykazuje cyklina

A w kompleksie z CDK1 oraz CDK2, natomiast w fazie

M cyklu cyklina B i kinaza CDK1 [21,50,57,67,79]. W po-

staci ufosforylowanej białko pRb traci zdolność do wiąza-

nia się z czynnikiem transkrypcyjnym E2F, co umożliwia

transkrypcję genów fazy S i przejście komórki z fazy G1

do S. Niedawno wykazano, że białko pRb bierze również

udział w wychodzeniu komórki z fazy spoczynkowej G0

i wchodzeniu w fazę G1. Aby mogło dojść do tego zda-

rzenia, pRb musi zostać ufosforylowane przez kompleks

CDK3 – cyklina C [77].

W PŁYW TGF-b NA AKTYWNOŚĆ P 15

Białko pRb funkcjonuje jako aktywny represor transkrypcji

przez przyłączenie się do promotorów różnych genów za

pośrednictwem czynnika E2F [5,34,91,92]. Autorzy wska-

zują istnienie dwóch mechanizmów represji. Pierwszy za-

kłada, że pRb oddziałuje z innymi czynnikami transkryp-

cyjnymi znajdującymi się w sąsiedztwie docelowego genu,

takimi jak c-Myc, Elf-1, PU.1, przez co blokuje ich inte-

rakcje z kompleksem transkrypcyjnym [91,92]. Zgodnie

z drugim modelem, przez wiązanie się z promotorem za

pośrednictwem czynnika E2F, pRb może rekrutować de-

acetylazę histonową HDAC, przez co stymuluje formowa-

nie nukleosomów, a to z kolei blokuje innym czynnikom

transkrypcyjnym dostęp do promotorów [5]. Fosforylacja

białka pRb przez kinazy cyklinozależne fazy G1 prowa-

dzi do zmian konformacyjnych tego białka, które uniemoż-

liwiają wiązanie z HDAC [30]. Dane te nasuwają wnio-

sek, że miejsca wiązania czynnika transkrypcyjnego E2F

z DNA mogą funkcjonować jako transkrypcyjne „wycisza-

cze”, kiedy zwiąże się z nimi kompleks pRb – E2F [92].

Fakt ten zdają się także potwierdzać dane przedstawione

przez Zhanga i wsp. [101] wskazujące, że nagromadze-

nie nieufosforylowanego białka pRb w komórce powodu-

je zablokowanie cyklu komórkowego w fazie G1 poprzez

formowanie represyjnych kompleksów pRb – E2F na pro-

motorach genów zaangażowanych w cykl komórkowy,

m.in. genu kodującego cyklinę E [19], a nie przez bezpo-

TGF-b może także zablokować cykl komórkowy w fazie

G1 poprzez białko p15, które swoiście wiąże się z kina-

zami CDK4 i CDK6 (ryc. 1), ale nie ma zdolności wiąza-

nia się z CDK1, CDK2 czy CDK5 [28]. Białko p15 wią-

żąc się z kinazą CDK4 bądź CDK6 blokuje ich aktywność

katalityczną i zapobiega powstawaniu nowych komplek-

sów CDK4/6–cyklina D z puli nieaktywnych składowych

tych kompleksów [57]. Potraktowanie ludzkich keratyno-

cytów linii HaCaT transformującym czynnikiem wzrosto-

wym b spowodowało prawie 30-krotny wzrost poziomu

mRNA białka p15 oraz wzrost syntezy tego białka, a co

za tym idzie, zwiększyła się liczba kompleksów białka p15

z CDK4 i CDK6. Następstwem tego był spadek aktywności

kinaz cyklinozależnych [28]. Jest to częściowo związane

ze zdolnością TGF-b do indukcji promotora genu białka

p15 [47]. Podobne wyniki uzyskano w badanych komór-

kach płuc, tyrocytach, ssaczych komórkach epitelialnych

i astrocytach [57].

W PŁYW TGF-b NA AKTYWNOŚĆ BIAŁKA P 27

Kompleks CDK-cyklina D wspomaga przebieg cyklu ko-

mórkowego nie tylko swoją aktywnością katalityczną, ale

także sekwestracją inhibitora kinaz cyklinozależnych –

białka p27 [8,33,45,57,78]. Inhibitory grupy CIP/KIP, do

445

Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: