Локальное гиперметилирование CpG-островков при опухолеобразовании
В опухолевых клетках тотальное деметилирование генома, нередко сочетается с локальным гиперметилированием. Последнее распространяется на относительно небольшую часть (около 20%) динуклеотидов CpG и именно тех, которые образуют CpG-островки , неметилированые в нормальных клетках и расположеные вблизи регуляторных участков. Такого рода изменения, являются характерными для опухолевых клеток, и рассматриваются в качестве одного из главных механизмов инактивации генов-супрессоров [ Baylin, ea 1998 , Toyota, ea 1999 ].
Во многих опухолях человека отмечено гиперметилирование некоторых генов-супрессоров, что ведет к их инактивации и тем самым способствует опухолевому процессу. Механизм гиперметилирования не вполне ясен. По-видимому, важную роль играет повышение активности ДНК-метилтрансферазы . Так, трансфекция клонированного гена человеческой DNMT1 в иммортализованные человеческие фибробласты приводит к аберрантному метилированию CpG-островков в промоторных зонах ряда генов, в том числе гена E-cad и HIC1 .
В то же время CpG-островки, ассоциированные с другими генами (например, с геном р16 INK4A ), не меняют статус метилирования, несмотря на постоянную экспрессию DNMT1 [ Vertino, ea 1996 ].
Таким образом, очевидно, что повышение активности Dnmtl играет определенную роль в аберрантном метилировании CpG-островков, но не глобальном, а избирательном. По-видимому, в трансформированных клетках повреждены механизмы обеспечения специфичности фермента к полуметилированной ДНК и механизмы защиты CpG-островков от метилирования. С этой точки зрения интересен анализ кинетики локального гиперметилирования CpG-островков гена-супрессора E-cad , который может пролить свет на механизм процесса [ Graff, ea 1997 ].
Описанные события укладываются в представление о динамическом равновесии процесов метилирования ( рис. 5 ), как основе формирования профиля метилирования [ Turker, ea 1999 ]. Как следствие возникает гипотеза о том, что гиперметилирование промоторов генов-супрессоров может быть результатом сдвига этого равновесия из-за активации механизма спрединга (повышение уровня ДНК- метилтрансферазы 1), ослабления сил защиты (делеция или повреждение сайтов Spl или им подобных, снижение уровня Spl-связывающих белков) и сочетания того и другого. Каким бы ни был конкретный механизм метилирования CpG- островка, оно приводит к стабильной инактивации прилежащего гена (т.е. к феномену MAGI в результате возникновения стерического препятствия к связыванию метил-чувствительных транскрипционных факторов с сайтами промотора или гетерохроматинизации, обусловленной метилцитозинсвязывающими белками, рекрутирующими в репрессорный белковый комплекс деацетилазы гистонов .
Биологические последствия феномена MAGI существенно различны в зависимости от того, к какому типу относится затронутый ген. Если им окажется один из генов домашнего хозяйства , то это, скорее всего, окажется летальным событием для клетки, но не будет иметь особых последствий для организма. Инактивация какого-либо из тканеспецифичных генов, не сказываясь, по-видимому, на общей жизнеспособности клетки, нанесет определенный ущерб ее дифференцированному фенотипу. Намного более серьезными могут оказаться последствия инактивации какого-либо из генов-супрессоров (или генов репарации ), поскольку это может создать условия для неконтролируемого клеточного размножения. С точки зрения биологических последствий не имеет значения конкретный механизм инактивации гена-супрессора, будь то мутация (повреждение нуклеотидной последовательности) или эпимутация (модификация нуклеотидной последовательности). В последнее время накапливается множество данных о вкладе эпигенетических событий (имеется в виду метилирование ДНК) в возникновение и прогрессию опухолей человека ( табл. 2 ). Показано, что такие гены-супрессоры, как p16ink4a , p16ink4b , HIC hypermethvlated in cancer, WAF и другие, инактивированы во многих опухолях именно таким образом. Ниже приведена краткая характеристика некоторых генов, инактивация которых обусловлена эпигенетическим механизмом .
