HNF4aльфа: Контроль над дифференцировкой и пролиферацией клеток
Каким образом нарушение функции тканеспецифического фактора транскрипции может вносить вклад в развитие злокачественного фенотипа эпителиальных клеток? Выявленные на разнообразных модельных системах мишени HNF4aльфа и других тканеспецифических транскрипционных факторов существенно расширили представления о том, как регуляторная сеть гепатоцитарных ядерных факторов (ГЯФ ) может участвовать в контроле процессов дифференцировки, пролиферации и поддержания эпителиальной морфологии.
Безусловно, самой очевидной является взаимосвязь между функциональной активностью ГЯФ и сохранением экспрессии дифференцировочных маркеров в опухолевых клетках. Показано, что HNF4aльфа контролирует экспрессию широко спектра сывороточных белков и ферментов, синтезирующихся в печени [ Sladek, 2001 ], как напрямую, так и за счет регуляции активности других транскрипционных факторов, например HNF1aльфа [ Kuo, 1992 ]. Особенно важным представляется участие HNF4aльфа в регуляции генов, ответственных за детоксикацию и метаболизм лекарственных веществ, прежде всего цитохромов Р450 [ Jover, 2001 ]. Можно предполагать, что нарушение функции HNF4aльфа при прогрессии гепатоцеллюлярной карциномы (ГК) может приводить к снижению чувствительности опухолей к терапевтическим воздействиям.
Важным свойством HNF4aльфа как вероятного опухолевого супрессора является его антипролиферативная функция. Экзогенная экспрессия HNF4aльфа1 способствует снижению скорости роста клеток быстрорастущей дедифференцированной ГК мыши как in vitro, так и in vivo [ Lazarevich, 2004 ]. Эти данные подтверждены и для других типов клеток. Антипролиферативная активность HNF4aльфа описана в культуре эмбриональных клеток почки НЕК293 [ Lucas, 2005 ], клетках эмбриональной карциномы мыши F9 и эндотелия легких крысы RLE [ Chiba, 2005 ]. Введение конструкций, экспрессирующих HNF4aльфа, в клетки инсулиномы крысы INS-1 привело не только к морфологическим изменениям и активации экспрессии некоторых генов, характерных для дифференцированных альфа- клеток поджелудочной железы, но и к снижению скорости роста клеток, происходящему как за счет замедления пролиферации, так и вследствие индукции апоптоза [ Erdmann, 2007 ].
В клетках эмбриональной карциномы мыши F9 и эндотелия легких крысы RLE [ Chiba, 2005 ], а также в клетках гепатом человека HuН7 [ Naiki Т. et al. 2002 ] и HepG2 [ Hwang-Verslues, 2008 ] экзогенный HNF4a активирует экспрессию гена p21/Waf1 - основного ингибитора CDK-2-зависимого перехода из фазы G1 в S-фазу клеточного цикла.
Таким образом было установлено, что в клетках грызунов и человека HNF4aльфа способен подавлять пролиферацию за счет активации гена р21. Анализ репортерных конструкций, в которых ген люциферазы находится под контролем промотора р21, показал, что HNF4aльфа способен непосредственно активировать промотор этого гена [ Chiba, 2005 ].
Предположительно механизм активации р21 с помощью HNF4aльфа является р53-независимым [ Chiba, 2005 , Hwang-Verslues, 2008 ]. Экзогенная экспрессия HNF4aльфа в клетках рака кишечника человека НСТ116 приводит к гиперэкспрессии р21, а инактивация HNF4aльфа с помощью малых интерферирующих РНК в клетках человеческой гепатомы HepG2 вызывает снижение экспрессии р21 [ Hwang-Verslues, 2008 ]. В регуляторном районе р21 обнаружены сайты связывания HNF4aльфа, тем не менее выдвинуто предположение, что регуляция активности гена р21 осуществляется за счет взаимодействия HNF4aльфа с другим транскрипционным фактором - Sp1 . Не исключено, что помимо непосредственной активации промотора р21 образование такого комплекса препятствует c-myc-зависимой репрессии гена р21: с-mус также способен связываться с Sp1 и в отличие от HNF4aльфа блокировать транскрипцию. Таким образом, конкуренция за связывание с Sp1, уже присоединившимся к промотору р21, возможно, объясняет механизм регуляции пролиферации фактором HNF4aльфа [ Hwang-Verslues, 2008 ].
Снижение скорости роста опухолевых клеток под действием HNF4aльфа может быть опосредовано и другими механизмами. На культуре клеток карциномы кишечника Сасо-2 было показано, что непосредственными мишенями HNF4aльфа являются гены RSK4 (киназа рибосомального белка S6 4) и PAK5 (активируемая р21 киназа 7) [ Niehof, 2005 ].
Представители семейства RSK - внутриклеточные медиаторы MAP- киназного каскада, контролирующие деление, выживание и дифференцировку клеток за счет фосфорилирования различных внутриклеточных белков и транскрипционных факторов. В отличие от остальных белков этого семейства RSK4 является вероятным ингибитором сигнальных каскадов, индуцируемых рецепторными тирозинкиназами в ответ на действие ростовых факторов.
РAК-киназы принимают участие в передаче сигнала от MAP-киназного каскада. Кроме того, они участвуют в регуляции клеточной подвижности за счет стабилизации микротрубочек и дестабилизации актиновых стресс- фибрилл и фокальных контактов. Предполагается, что РAК5 может перемещаться между ядром и митохондриями, в последнем случае она способствует выживанию клетки при стрессовых воздействиях.
В почках и мозге крыс с экспериментально индуцированным диабетом наблюдается согласованное подавление экспрессии HNF4aльфа, RSK4 и РAК5. Эти результаты HNF4aльфа еще раз указывают на вероятную значимость этого белка в контроле пролиферации и, возможно, апоптоза, а также в регуляции подвижности клеток [ Niehof, 2005 ].
Итак, ключевой фактор дифференцировки нескольких типов эпителиальных тканей HNF4aльфа участвует в контроле клеточной пролиферации, причем антипролиферативная функция отмечена именно в тех типах клеток, в которых HNF4aльфа вовлечен в регуляцию экспрессии тканеспецифических генов.
