Протеинкиназа C: активация гена MDR1, общие сведения
Первоначальные сведения об индукции множественной лекарственной устойчивости (МЛУ) в культуре клеток были получены при обработке солями тяжелых металлов, агентами, вызывающими дифференцировку (маслянокислый натрий, ретиноевая кислота), ультрафиолетом и при тепловом шоке [ Bates S.E., 1989 , Chin K.V., 1990 , Mickley L.A., 1989 , Uchiumi Т., 1993 ]. Поскольку к накоплению иРНК MDR1 (или его гомолога в клетках грызунов) приводят столь различные воздействия, можно предположить, что существует внутриклеточный механизм передачи сигналов, общий для указанных (а возможно и для других) стимулов. Таким механизмом может быть протеинкиназа C (ПКC) , роль которой в регуляции многочисленных сигнальных процессов известна [ Newton A.C. 1995 , Nishizuka Y.,1995 ]. Увеличение иРНК MDR1 и P-гликопротеина (Pgp) может быть выявлено в ряде клеточных линий при кратковременной обработке агонистами ПКС - диацилглицеролом (ДАГ) и 12-О-тетрадеканоилфорбол-13-ацетатом (ТФА) [ Chaudhary P.M., 1992 ]. В присутствии стауроспорина или 1-(5-изохинолинсульфонил)-2- метилпиперазингидрохлорида, ингибиторов серин-треониновых протеинкиназ с определенной специфичностью к ПКС, увеличение уровня иРНК MDR1 и Pgp в ответ на указанные стимулы не происходит [ Chaudhary P.M., 1992 ].
ПКС опосредует передачу сигналов и от других веществ, вызывающих индукцию множественной лекарственной устойчивости (МЛУ). Особенно важно, что однократная обработка клеток препаратами, применяющимися в химиотерапии рака ( доксорубицином , цитозаром , винбластином , метотрексатом , этопозидом , соединениями платины , гидроксимочевиной , хлорамбуцилом ), приводила к индукции фенотипа МЛУ в клетках, переживших токсическое воздействие, а фармакологическая инактивация протеинкиназой C (ПКC) предотвращала этот эффект [ Chaudhary P.M., 1993 ].
Дальнейшие исследования подтвердили участие ПКС в активации гена MDR1 цитостатиками . Специфические ингибиторы ПКС хелеритрин и калфостин С предотвращают индукцию МЛУ в клетках Т-лимфоцитарного лейкоза Н9 при обработке цитозаром , доксорубицином или ТФА [ Roninson I.B. , Shtil A A., 1996 ]. Кроме того, на роль ПКС в активации гена MDR1 указывают эксперименты по инактивированию ПКС под действием электромагнитных полей; при этом отменяется активация MDR1 цитозаром [ Walter R.J., 1997 ]. Показано участие ПКС в индукции гена MDR1 в клетках промиелоцитарного лейкоза К562 [ Оsborn M.T., 1999 ].
Важность выяснения роли протеинкиназы C (ПКС) в активации гена MDR1 и феномена множественной лекарственной устойчивости (МЛУ) состоит в том, что тем самым Pgp -опосредованная лекарственная устойчивость получает место в ряду других механизмов клеточной защиты. ПКС регулирует и становление резистентности к веществам, не транспортируемым Pgp . Так, алкилирование гуанина в положении О6 - повреждение ДНК, вызываемое препаратами на основе нитрозомочевины, - репарируется О6-метилгуанин- ДНК-метилтрансферазой. Ген, кодирующий этот фермент, может быть активирован агонистами ПКС, и инактивация ПКС отменяет этот эффект [ Boldogh J., 1998 ].
На роль протеинкиназы C (ПКС) в предотвращении программированной клеточной гибели ( апоптоза ) указывают эксперименты по индукции гена MCL1 , продукт которого относится к семейству Всl-2 - блокаторов апоптоза. Ген MCL1 индуцируется ТФА (что предполагает прямую активацию ПКС), а также колхицином и винкристином через ПКС-зависимый механизм [ Townsend K.J., 1999 ]. Ген LRP (от lung resistance-related protein) , кодирующий соответствующий белок, опосредующий некоторые фенотипы лекарственной резистентности, может быть активирован в лейкозных клетках при воздействии цитозара или ТФА , и эта активация снимается специфическим ингибитором ПКС бис-индолилмалеимидом I [ Komarov P., 1998 ].
Приведенные данные расширяют роль ПКС в защите клетки: эта система оказывается вовлеченной в процесс срочной активации столь важного механизма, как Pgp . Следовательно, ПКС - один из общих сигнальных механизмов, опосредующих быструю мобилизацию многих систем, позволяющих клетке избежать гибели от различных воздействий. Тем более обосновано блокирование ПКС как компонент противоопухолевой терапии: оно может предотвратить индукцию нескольких систем защиты опухолевой клетки.
Физиологическим агонистом ПКС является ДАГ [ Nishizuka Y. 1984 ]. В клетке имеются два пула этого метаболита: ДАГ может образовываться как при гидролизе фосфатидилинозитол-4,5-дифосфата (ФИ2) фосфатидилинозитол-специфической фосфолипазой С (с образованием фосфатидилинозитол-1,4,5-трифосфата, ФИ3 ), так и при распаде фосфатидилхолина под действием специфической для этого липида фосфолипазы С [ Berridge M.J., 1984 , Haejfner E.W. 1993 ]. Блокирование цитозар - и ТФА -индуцированной активации гена MDR1 ингибиторами фосфатидилинозитол-специфической (но не фосфатидилхолин- специфической) фосфолипазы С указывает на функциональную значимость первого метаболического пути. ФИ3 , в свою очередь, может вызывать повышение уровня внутриклеточного Са2+ за счет его мобилизации из эндоплазматического ретикулума [ Berridge M.J. 1993 ]. Индукция MDR1 кальциевым ионофором, а также блокирование активации MDR1 специфическим хелатором Са2+ (ВAРТA/AМ, ацетометоксиэфир 1,2-бис(2- аминофенокси)-этан-N,N,N',N'-тетрауксусной кислоты) [ Roninson I.B. , Shtil A A., 1996 ] - доказательства принципиальной роли Са2+ в активации этого гена. Таким образом, в активации гена MDR1 различными веществами участвуют сигнальные пути:
от фосфолипазы С к ДАГ, затем к ПКС и ФИ3 и затем к Са2+.
Предстоит выяснить, какая изоформа (или изоформы) протеинкиназы C (ПКС) участвует в активации гена MDR1 . Вероятно, выбор изоформы определяется природой сигнала и тканевой специфичностью клеток. ТФА в концентрациях, активирующих ген MDR1 , вызывает в клеточной линии К562 транслокацию ПКСальфа (но не других изоформ) из цитозоля в мембранную фракцию [ Оsborn M.T., 1999 ]. Однако необходимость этого процесса для активации MDR1 не доказана. Прямым доказательством служила бы фармакологическая и/или генетическая инактивация тех или иных изоформ ПКС с последующей обработкой клеток индукторами гена MDR1. Gо976 , специфический ингибитор Са2+-зависимых изоформ ПКС (включая ПКСальфа) , не предотвращает активацию гена MDR1 цитозаром в клетках Н9 [ Martiny-Baron G., 1993 ]. Не исключено, что Са2+ требуется не для активации определенной изоформы (изоформ) ПКС (или не только для этого), а для включения других сигнальных механизмов. Что определяется важнейшей особенностью регуляции МЛУ - множественностью путей передачи сигналов и их взаимозаменяемостью.
