27 ÁÈÎÌÀÐÊÅÐÛ MOLECULAR MECHANISMS OF APOPTOTIC PROCESS S. V. Ryzjov, V.V. Novikov Nizjnii Novgorod State University named by N. I. Lobachevskii Nizjnii Novgorod Research Institute of Epidemiology and Microbiology named by I.N. Blokhina ABSTRACT Our work is devoted to the study of molecular mechanisms of programmed cell death. The relevance of the problem is observed due correlations between disorder in the regulation of apoptotic processes and the most diseases, including tumors. We have considered the main pathways of apoptosis known nowadays: mitochondrial or bcl-2-dependant pathway, lipid pathway and death-receptors or Fas-relevant pathway. Different variants of transformation of program of apoptotic pathways had been shown. Analysis of many sources of Russian and foreign literature gives the detail modern approach to the stages of development of apoptosis and evaluation of some protein structures role taking part in the process of initiation and transduction of pro-apoptotic signal. The review is illustrated with informative pictures. ÌÎËÅÊÓËßÐÍÛÅ ÌÅÕÀÍÈÇÌÛ ÀÏÎÏÒÎÒÈ×ÅÑÊÈÕ ÏÐÎÖÅÑÑΠÑ. Â. Ðûæîâ, Â. Â. Íîâèêîâ Íèæåãîðîäñêèé ãîñóíèâåðñèòåò èì. Í.È. Ëîáà÷åâñêîãî Íèæåãîðîäñêèé ÍÈÈ ýïèäåìèîëîãèè è ìèêðîáèîëîãèè èì. È.Í. Áëîõèíîé Ðåçþìå Äàííàÿ ðàáîòà ïîñâÿùåíà âîïðîñó èññëåäîâàíèÿ ìîëåêóëÿðíûõ ìåõàíèçìîâ ïðîãðàììèðîâàííîé ãèáåëè êëåòîê. Àêòóàëüíîñòü ïðîáëåìû îïðåäåëÿåòñÿ ñâÿçüþ ìåæäó íàðóøåíèÿìè â ðåãóëÿöèè àïîïòîòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ñ ðàçâèòèåì ìíîãèõ çàáîëåâàíèé, â òîì ÷èñëå îíêîëîãè÷åñêèõ. Ìû ðàññìîòðåëè îñíîâíûå (îïèñàííûå â íàñòîÿùåå âðåìÿ) ïóòè àïîïòîçà: ìèòîõîíäðèàëüíûé èëè bcl-2-çàâèñèìûé, ëèïèäíûé è ïóòü, îïîñðåäîâàííûé ÷åðåç «ðåöåïòîðû ñìåðòè» èëè Fas-çàâèñèìûé. Ïîêàçàíû ðàçëè÷íûå âàðèàíòû òðàíñôîðìàöèè ïóòåé ðàçâèòèÿ ïðîãðàììû àïîïòîçà. Íà îñíîâàíèè àíàëèçà áîëüøîãî ÷èñëà îòå÷åñòâåííîé è çàðóáåæíîé ëèòåðàòóðû äåòàëüíî ïðåäñòàâëåí ñîâðåìåííûé âçãëÿä íà ýòàïû ðàçâèòèÿ àïîïòîçà, à òàêæå äàíà îöåíêà ðîëè îòäåëüíûõ áåëêîâûõ ñòðóêòóð, ó÷àñòâóþùèõ â ïðîöåññå èíèöèàöèè è òðàíñäóêöèè ïðîàïîïòîòè÷åñêîãî ñèãíàëà. Ñòàòüÿ ñîäåðæèò èíôîðìàòèâíûå èëëþñòðàöèè. Ââåäåíèå Èññëåäîâàíèå ìîëåêóëÿðíûõ ìåõàíèçìîâ çàïðîãðàììèðîâàííîé ãèáåëè êëåòîê ñòàëî â ïîñëåäíèå ãîäû îäíîé èç ñàìûõ òðóäíûõ è àêòóàëüíûõ ïðîáëåì ìåäèêî-áèîëîãè÷åñêèõ íàóê. Òðóäíîñòü ýòîé ïðîáëåìû î÷åâèäíà - íåñìîòðÿ íà áîëüøîå êîëè÷åñòâî ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ, äî ñèõ ïîð íå èññëåäîâàíû ìíîãèå ¹3 ÒÎÌ 1 ìåõàíèçìû, íå äî êîíöà âûÿñíåíû ïóòè ðåãóëÿöèè àïîïòîçà îòäåëüíûõ êëåòîê â öåëîñòíîì ìíîãîêëåòî÷íîì îðãàíèçìå. Àêòóàëüíîñòü ïðîáëåìû îïðåäåëÿåòñÿ ñâÿçüþ ìåæäó íàðóøåíèÿìè â ðåãóëÿöèè àïîïòîòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ñ áîëüøèíñòâîì çàáîëåâàíèé, â òîì ÷èñëå è îíêîëîãè÷åñêèõ. Àïîïòîç èãðàåò æèçíåííî âàæíóþ ðîëü â ïðîöåññå ýìáðèîíàëüíîãî è îíòîãåíåòè÷åñêîãî ðàçâèòèÿ. Âî âçðîñëîì îðãàíèçìå àïîïòîç íàáëþäàåòñÿ â ðàçëè÷íûõ òèïàõ òêàíåé, ãäå âûïîëíÿåò ôóíêöèþ ãîìåîñòàòè÷åñêîé ðåãóëÿöèè. Ðåàëèçàöèÿ çàïðîãðàììèðîâàííîé ãèáåëè êëåòîê ïðîèñõîäèò ïðè ðàçëè÷íûõ ïàòîëîãè÷åñêèõ ñîñòîÿíèÿõ. Ïðè àïîïòîçå ïðîèñõîäèò óäàëåíèå êëåòîê, âûæèâàíèå êîòîðûõ íåæåëàòåëüíî äëÿ îðãàíèçìà, íàïðèìåð, çëîêà÷åñòâåííî òðàíñôîðìèðîâàííûõ, ìóòàíòíûõ êëåòîê èëè êëåòîê, çàðàæåííûõ âèðóñîì. Àïîïòîç - ìíîãîôàçíûé ïðîöåññ. Íà ïåðâîì ýòàïå (èíèöèàòîðíàÿ ôàçà) ïðîèñõîäèò èíèöèàöèÿ è òðàíñäóêöèÿ ïðîàïîïòè÷åñêîãî ñèãíàëà.  êà÷åñòâå èíäóêòîðîâ çàïðîãðàììèðîâàííîé ãèáåëè ìîãóò âûñòóïàòü ñàìûå ðàçëè÷íûå ôàêòîðû, íàïðèìåð, áåëêîâûå ïðîäóêòû ïðîòîîíêîãåíîâ, ìîëåêóëû-ëèãàíäû ìåìáðàííûõ ðåöåïòîðîâ ñìåðòè, öèòîòîêñè÷åñêèå ëåêàðñòâåííûå ïðåïàðàòû, ðàäèàöèÿ, âèðóñû è äð. Ñóùåñòâóåò áîëüøîå êîëè÷åñòâî áåëêîâ, ó÷àñòâóþùèõ â àïîïòîçå. Âñå èõ ìîæíî ðàçäåëèòü íà äâå ôóíêöèîíàëüíûå ãðóïïû: áåëÐÎÑÑÈÉÑÊÈÉ ÁÈÎÒÅÐÀÏÅÂÒÈ×ÅÑÊÈÉ ÆÓÐÍÀË 28 ÁÈÎÌÀÐÊÅÐÛ êè-òðèããåðû è áåëêè-ìîäóëÿòîðû. Òðèããåðû ó÷àñòâóþò â èíäóêöèè ïðîàïîïòè÷åñêîãî ñèãíàëà (íàïðèìåð, áåëêè èç ñåìåéñòâà ôàêòîðà íåêðîçà îïóõîëåé, T- è Bêëåòî÷íûå ðåöåïòîðû, ðåöåïòîðû ãîðìîíîâ). Ìîäóëÿòîðû ó÷àñòâóþò â òðàíñäóêöèè «ñèãíàëà ñìåðòè». Çà èíèöèàöèåé ñëåäóåò ýôôåêòîðíàÿ ôàçà, â õîäå êîòîðîé ïðîèñõîäèò àêòèâàöèÿ êàñïàçíîé ñèñòåìû êëåòêè. Âñëåä çà ýôôåêòîðíîé íàñòóïàåò ôàçà äåãðàäàöèè êëåòêè, õàðàêòåðèçóþùàÿñÿ äåñòðóêöèåé êëåòî÷íîãî ìàòåðèàëà. Íà ýòîì ýòàïå íàáëþäàþòñÿ íóêëåàçíàÿ, ïðîòåàçíàÿ è ëèïàçíàÿ ãèïåðàêòèâíîñòè, ÷òî íåèçáåæíî âåäåò ê äåçèíòåãðàöèè êëåòî÷íûõ ïîäñèñòåì. Ðàçðóøåíèå ïëàçìàëåììû ìîæåò ïðèâåñòè ê óòå÷êå àãðåññèâíîé âíóòðèêëåòî÷íîé ñðåäû â ìåæêëåòî÷íîå ïðîñòðàíñòâî, îäíàêî, ýòî ïðîáëåìà óñòðàíÿåòñÿ â ôèíàëüíîé ôàçå àïîïòîçà - â ôàçå «î÷èñòêè», êîãäà óìèðàþùàÿ êëåòêà ïîãëîùàåòñÿ ìàêðîôàãàìè. Êðîìå òîãî, èçâåñòåí åùå îäèí âàæíûé ìåõàíèçì çàùèòû: òêàíåâàÿ òðàíñãëóòàìèíàçà ñâîáîäíî ïðîõîäèò âíóòðü àïîïòèðóþùåé êëåòêè, ãäå êàòàëèçèðóåò ôîðìèðîâàíèå ïåðåêðåñòíûõ å (ããëóòàìèë) ëèçèíîâûõ ñøèâîê ìåæäó ñóáñòðàòíûìè áåëêàìè ñ îáðàçîâàíèåì ïðîòåèíîâîé ñåòè. Ñóùåñòâóåò íåñêîëüêî ïóòåé ðàçâèòèÿ ýôôåêòîðíîé ôàçû àïîïòîçà, ïðèíöèïèàëüíîå îòëè÷èå êîòîðûõ çàêëþ÷àåòñÿ â ìåõàíèçìå èíèöèàöèè è òðàíñäóêöèè ïðîàïîïòè÷åñêîãî ñèãíàëà.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ó ìëåêîïèòàþùèõ îïèñàíî òðè ãåíåðàëüíûõ ïóòè àïîïòîçà: ìèòîõîíäðèàëüíûé (Bcl-2-çàâèñèìûé) ïóòü, ëèïèäíûé ïóòü è ïóòü, îïîñðåäîâàííûé ÷åðåç «ðåöåïòîðû ñìåðòè». Bcl-2-çàâèñèìûé ïóòü àïîïòîçà Âî âðåìÿ ýôôåêòîðíîé ôàçû ìèòîõîíäðèàëüíîãî ïóòè àïîïòîçà, êàê ïðàâèëî, ïðîèñõîäèò óâåëè÷åíèå êîíöåíòðàöèè Ca2+ â öèòîïëàçìå [3]. Îñíîâíûìè èñòî÷íèêàìè ïðåôèöèòà êàëüöèåâûõ èîíîâ â êëåòêå ñëóæàò ìåæêëåòî÷íûå ïðîñòðàíñòâà, ìàòðèêñ ìèòîõîíäðèé è ýíäîïëàçìàòè÷åñêèé ðåòèêóëþì [26]. Óâåëè÷åíèå ñîäåðæàíèÿ Ca2+ â öèòîçîëå âåäåò ê àêòèâàöèè ýíäîíóêëåàç, òêàíåâîé òðàíñãëóòàìèíàçû è êëåòî÷íûõ ïðîòåàç, ó÷àñòâóþùèõ â äåãðàäàöèîííîé ôàçå. Óâåëè÷åíèå âíóòðèêëåòî÷íîé êîíöåíòðàöèè êàëüöèÿ âåäåò ê íàðóøåíèþ ïðîíèöàåìîñòè ìèòîõîíäðèàëüíîé ìåìáðàíû, â ðåçóëüòàòå ÷åãî ïðîèñõîäèò ñâîáîäíàÿ ìèãðàöèÿ ðàçëè÷íûõ èîíîâ ïî îáå ñòîðîíû îò íåå. Èòîã - ïîòåðÿ ìèòîõîíäðèàëüíîãî òðàíñìåìáðàííîãî ïîòåíöèàëà (∆øm) è ðàñøèðåíèå ïîð õîíäðîëåììû. Òàêîå ñîñòîÿíèå ìåìáðàíû ïîäðûâàåò ðàáîòó ñèñòåìû ñîïðÿæåíèÿ ýëåêòðîííîãî òðàíñïîðòà è ñèíòåçà ÀÒÔ, ñëåäñòâèåì ÷åãî ÿâëÿåòñÿ ïîÿâëåíèå ñóïåðîêñèä-àíèîíîâ è ñâîáîäíûõ ðàäèêàëîâ êèñëîðîäà [4]. Aêòèâíûå è ÷ðåçâû÷àéíî òîêñè÷íûå ôîðìû êèñëîðîäà ñïîñîáñòâóþò îêèñëåíèþ êîìïîíåíòîâ ÄÍÊ è âíóòðåííèõ ìåìáðàí, óñêîðÿÿ òåì ñàìûì ãèáåëü êëåòêè [44]. Âñå ýòè ÿâëåíèÿ ïðèâîäÿò ê åùå áîëåå ñåðüåçíûì ïîâðåæäåíèÿì ìèòîõîíäðèàëüíîé ìåìáðàíû, ÷åðåç êîòîðóþ òåïåðü ñïîñîáíû ïðîõîäèòü êðóïíûå áåëêè, â òîì ÷èñëå ïðîòåèíàçû è äðóãèå ãèäðîëèòè÷åñêèå ôåðìåíòû. Ìèòîõîíäðèàëüíûé ïóòü ÿâëÿåòñÿ Bcl-2-çàâèñèìûì. Áîëüøîå êîëè÷åñòâî Bcl-2 ïîñòîÿííî ïðåçåíòèðîâàíî íà âíåøíåé ìèòîõîíäðèàëüíîé ìåìáðàíå. Ýòîò ïðîòåÐÎÑÑÈÉÑÊÈÉ ÁÈÎÒÅÐÀÏÅÂÒÈ×ÅÑÊÈÉ ÆÓÐÍÀË èí è åãî ãîìîëîãè (Bcl-xL, Mcl-1 è äð.) âûïîëíÿþò ôóíêöèþ çàùèòû êëåòîê îò àïîïòîçà. Ìåõàíèçì ïðîòåêöèè óñòàíîâëåí. Ôàêòîð Bcl-2 ïîääåðæèâàåò èíàêòèâèðîâàííîå ñîñòîÿíèå ïðîàïîïòè÷åñêîãî áåëêîâîãî êîìïëåêñà, â ñîñòàâ êîòîðîãî âõîäÿò ïðîêàñïàçà-9 (Apaf-3), àäàïòåð Apaf-1, ôëàâîïðîòåèí AIF, öèòîõðîì ñ (Apaf-2), ôàêòîð Smac è ðÿä äðóãèõ ìåíåå èçó÷åííûõ ôàêòîðîâ. Ñðåäè áåëêîâ Bcl-2-ñåìåéñòâà ñóùåñòâóåò òàêæå ãðóïïà àïîïòîç-îïîñðåäóþùèõ ôàêòîðîâ (íàïðèìåð, Bax, Bad, Bak, Bik, Bid, Bcl-xs è äð.). Äëÿ ïåðåêëþ÷åíèÿ êëåòêè â ðåæèì àïîïòîçà íåîáõîäèìî ñâÿçûâàíèå Bcl-2, ÷òî íåéòðàëèçóåò èíãèáèðóþùåå äåéñòâèå ïîñëåäíåãî. Òàêîå ñâÿçûâàíèå ìîæåò îñóùåñòâëÿòüñÿ ëþáûì èç ïðîàïîïòè÷åñêèõ ôàêòîðîâ Bcl-2-ñåìåéñòâà [36]. Ïðè ýòîì êîìïîíåíòû èç ðàíåå áëîêèðîâàííîãî êîìïëåêñà îñâîáîæäàþòñÿ è ñâîáîäíî âûõîäÿò â öèòîïëàçìó ÷åðåç äåçîðãàíèçîâàííóþ è äîñòàòî÷íî ïåðôîðèðîâàííóþ ìåìáðàíó ìèòîõîíäðèè.  ïðèñóòñòâèè ÀÒÔ è öèòîõðîìà ñ áåëîê Apaf-1 îëèãîìåðèçóåòñÿ (÷àñòî äî îêòàìåðà) è ïîâòîðíî ñâÿçûâàåòñÿ ñ ïðîêàñïàçîé-9 ïî ñïåöèôè÷åñêîìó êàñïàç-ñâÿçûâàþùåìó (CARD) äîìåíó [43]. Ïðîòåèíàçà àêòèâèðóåòñÿ [21]. Êàñïàçà-9, â ñâîþ î÷åðåäü, àêòèâèðóåò êàñïàçó-3 [8]. Êàñïàçà-3 ÿâëÿåòñÿ ýôôåêòîðíîé öèñòåèíîâîé ïðîòåèíàçîé. Âî-ïåðâûõ, îíà àêòèâèðóåò äðóãèå ýôôåêòîðíûå êàñïàçû (íàïðèìåð, êàñïàçó-6 è -7), à âî-âòîðûõ, âûçûâàåò ïðîòåîëèç ðàçëè÷íûõ ñóáñòðàòîâ. Öèñòåèíîâûå ïðîòåèíàçû èíàêòèâèðóþò áåëêè, çàùèùàþùèå êëåòêó îò àïîïòîçà (íàïðèìåð, Bcl-2), ðàñùåïëÿþò ñòðóêòóðíûå áåëêè (íàïðèìåð, àêòèí, ëàìèíèí, ïëåêòèí, âèìåíòèí è ôîäðèí), íàðóøàþò ðàáîòó êèíàçíûõ, ïîëèìåðàçíûõ è äðóãèõ ôåðìåíòíûõ ñèñòåì èíèöèèðóþò ôðàãìåíòàöèþ ÄÍÊ ïóòåì àêòèâàöèè ÄÍÊàç, óíè÷òîæàþò ñèãíàëüíûå ñèñòåìû êëåòêè[30, 35, 41]. Âûñâîáîæäåíèå ôàêòîðà AIF (apoptosis-inducing factor) ïîä äåéñòâèåì àíòàãîíèñòà Bcl-2 òàêæå âåäåò ê ñòèìóëÿöèè êàñêàäà àêòèâàöèè ïðîòåàç ÷åðåç êàñïàçó3 [15]. Êðîìå òîãî, AIF ñïîñîáåí íàðóøàòü ðàáîòó ÿäåðíîãî àïïàðàòà, âûçûâàÿ êîíäåíñàöèþ õðîìàòèíà è ôðàãìåíòàöèþ ÄÍÊ [13]. Ôàêòîð Smac èíàêòèâèðóåò èíãèáèòîðû àïîïòîçà èç ñåìåéñòâà IAP-áåëêîâ. Ñóùåñòâóåò åùå íåñêîëüêî ìåõàíèçìîâ, ïðèâîäÿùèõ ê àïîïòîçó ÷åðåç èíãèáèðîâàíèå Bcl-2. Íàïðèìåð, âîçìîæíà ðåãóëÿöèÿ ÷åðåç îíêîñóïðåññîð - áåëîê p53, çàìåäëÿþùèé â íîðìàëüíûõ êëåòêàõ ïðîëèôåðàòèâíóþ àêòèâíîñòü [14]. Ïðè ïîâðåæäåíèè ÄÍÊ ïîä äåéñòâèåì èîíèçèðóþùåãî èëè óëüòðàôèîëåòîâîãî èçëó÷åíèÿ, èíãèáèòîðîâ òîïîèçîìåðàçû II, à òàêæå ïðè íåêîòîðûõ äðóãèõ âîçäåéñòâèÿõ, ïðîèñõîäèò àêòèâàöèÿ ýêñïðåññèè ãåíà ð53. Áåëîê p53 çàäåðæèâàåò êëåòêó â ôàçå G1/S êëåòî÷íîãî öèêëà (÷åðåç ðåïðåññèþ ãåíîâ, ðåãóëèðóþùèõ òðàíñêðèïöèþ), ÷òîáû äàòü âðåìÿ äëÿ ðàáîòû ðåïàðàòèâíûõ ñèñòåì [6]. Íà óðîâíå òðàíñêðèïöèè ôàêòîð ð53 ðåãóëèðóåò ýêñïðåññèþ ãåíîâ, ó÷àñòâóþùèõ â áëîêàäå êëåòî÷íîãî öèêëà - ð21 (èíãèáèòîð áîëüøèíñòâà öèêëèí-çàâèñèìûõ êèíàç), à òàêæå âçàèìîäåéñòâóåò ëèáî ñ êîìïëåêñàìè, îïðåäåëÿþùèìè ñèíòåç è ðåïàðàöèþ ÄÍÊ, ëèáî ñ áåëêàìè, ìîäóëèðóþùèìè àïîïòîç (íàïðèìåð, Âàõ). Åñëè ïîâðåæäåíèÿ ëèêâèäèðîâàòü íå óäàåòñÿ, òî p53 çàïóñêàåò àïîïòîç [24]. Ïðîèñõîäèò ¹3 ÒÎÌ 1 ÁÈÎÌÀÐÊÅÐÛ ýòî ÷åðåç èíàêòèâèðîâàíèå Bcl-2 ïðè ñâÿçûâàíèè ñ áåëêîì Bax. Èçâåñòíî, ÷òî íåêîòîðûå ñòèìóëû, òàêèå êàê ãèïîêñèÿ èëè ìèòîãåííûå îíêîãåíû, àêòèâèðóþò ãåí p53, ïåðåâîäÿ êëåòêó íà àïîïòè÷åñêèé ïóòü. Fas-îïîñðåäîâàííûé ïóòü àïîïòîçà Èíèöèàòîðíàÿ ôàçà àïîïòîçà ìîæåò îñóùåñòâëÿòüñÿ îïîñðåäîâàíî ÷åðåç «ðåöåïòîðû ñìåðòè». Õîðîøî èçó÷åí ìåõàíèçì Fas-îïîñðåäîâàííîãî àïîïòîçà CD95ïîçèòèâíûõ êëåòîê. Äëÿ åãî ðàçâèòèÿ íåîáõîäèìî âçàèìîäåéñòâèå Fas-ðåöåïòîðà, ïðåçåíòèðîâàííîãî íà ìåìáðàíå Fas-ïîçèòèâíûõ êëåòîê, è Fas-ëèãàíäà [42]. Âçàèìîäåéñòâèå âàæíî äëÿ òàêèõ òèïîâ ôèçèîëîãè÷åñêîé ðåãóëÿöèè êàê óíè÷òîæåíèå çðåëûõ Ò-êëåòîê íà çàâåðøàþùèõ ñòàäèÿõ èììóííîãî îòâåòà, êèëëèíã îïóõîëåâûõ èëè èíôèöèðîâàííûõ âèðóñîì êëåòîê öèòîòîêñè÷åñêèìè T-ëèìôîöèòàìè è NK-êëåòêàìè [2]. Ïðèíöèïèàëüíîå îòëè÷èå Fas-îïîñðåäóåìîãî ïóòè àïîïòîçà îò ìèòîõîíäðèàëüíîãî çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî îí îáõîäèò ðåãóëèðîâàíèå ñî ñòîðîíû áåëêîâ Bcl-2 [29] è ÿâëÿåòñÿ Ca2+- íåçàâèñèìûì [42]. CD95 ýêñïðåññèðóåòñÿ íà ïîâåðõíîñòè êëåòîê ìíîãèõ òèïîâ: íà òèìîöèòàõ, ëèìôîáëàñòîèäíûõ êëåòî÷íûõ ëèíèÿõ, àêòèâèðîâàííûõ Ò- è Â-ëèìôîöèòàõ, à òàêæå íà ôèáðîáëàñòàõ, ãåïàòîöèòàõ, êåðàòèíîöèòàõ, ìèåëîèäíûõ êëåòêàõ è êëåòêàõ íåðâíîé ñèñòåìû (íåéðîíàõ, àñòðîöèòàõ è îëèãîäåíäðîöèòàõ). Áåëîê CD95 ïðèíàäëåæèò ê ñåìåéñòâó ðåöåïòîðîâ ôàêòîðà íåêðîçà îïóõîëåé (ÔÍÎ) è ñîäåðæèò 3 ïîâòîðà àìèíîêèñëîòíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè, áîãàòûõ öèñòåèíîì. Åãî çðåëàÿ ìåìáðàííàÿ ôîðìà - ãîìîòðèìåðíûé ãëèêîïðîòåèí èç 320-335 àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ (ìîëåêóëÿðíàÿ ìàññà 42-52 êÄà). Ãåí Fas ó ÷åëîâåêà (íàçâàíèå ãåíà - APT) ëîêàëèçîâàí â äëèííîì ïëå÷å äåñÿòîé õðîìîñîìû (10q23) è ñîñòîèò èç 9 ýêçîíîâ [33, 42]. ×åëîâå÷åñêèé Fas îòíîñèòñÿ ê ìåìáðàííûì áåëêàì I òèïà.  åãî ñòðóêòóðå ìîæíî âûäåëèòü ñëåäóþùèå ðåãèîíû: ýêñòðàöåëëþëÿðíûé, ñîñòîÿùèé ïðèìåðíî èç 160 àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ, çàêîäèðîâàííûõ â ïåðâûõ ïÿòè ýêçîíàõ ãåíà Fas, òðàíñìåìáðàííûé, çàêîäèðîâàííûé â 6 ýêçîíå, è èíòðàöåëëþëÿðíûé, ñîîòâåòñòâóþùèé 7-9 ýêçîíàì [33]. Âûÿâëåíî, ÷òî ïåðèôåðè÷åñêèå êëåòêè êðîâè è íåêîòîðûå îïóõîëåâûå êëåòî÷íûå ëèíèè, êðîìå ïîëíîðàçìåðíîé Fas-ìÐÍÊ, èìåþò âàðèàíòû ÐÍÊ, ïîëó÷åííûå â ðåçóëüòàòå àëüòåðíàòèâíîãî ñïëàéñèíãà [32]. Îíè êîäèðóþò ðàñòâîðèìûé Fas-àíòèãåí (sFas). Ìîíîìåðíûå ôîðìû sFas áëîêèðóþò öåíòðû ñâÿçûâàíèÿ íà Fas-ëèãàíäå, äåëàÿ èõ íåäîñòóïíûìè äëÿ ìåìáðàííîãî CD95 àíòèãåíà - àïîïòîç íå èíèöèèðóåòñÿ. Àïîïòîçó ïðåïÿòñòâóåò è ôîðìèðîâàíèå ìåìáðàííûõ Fas-îëèãîìåðîâ ñ ó÷àñòèåì ðàñòâîðèìîãî CD95-ìîíîìåðà [1]. Ìóòàöèè ãåíà Fas ïðèâîäÿò ê ýêñïðåññèè íåàêòèâíûõ ïðîäóêòîâ. Âðîæäåííûå èëè ïðèîáðåòåííûå äåôåêòû ãåíà Fas àññîöèèðîâàíû ñ ëèìôîïðîëèôåðàòèâíûìè è àóòîèììóííûìè çàáîëåâàíèÿìè. Ïîäîáíàÿ ñòðàòåãèÿ çàùèòû îò àïîïòîçà ðåàëèçóåòñÿ è â îïóõîëåâûõ êëåòêàõ. Ñîìàòè÷åñêèå ìóòàöèè ãåíà, êîäèðóþùåãî CD95, âïåðâûå áûëè îïèñàíû íà ïðèìåðå ëèìôîì.  íàñòîÿùåå âðåìÿ èçâåñòíî, ÷òî ïîäîáíûå ÿâëåíèÿ íàáëþäàþòñÿ âî ìíîãèõ ëèíèÿõ îïóõîëåâûõ êëåòîê êàê ¹3 ÒÎÌ 1 29 ëèìôîèäíîãî, òàê è íåëèìôîèäíîãî ðÿäà, ïðè÷åì ÷àñòîòà ìóòàöèé ãåíà äîñòèãàåò 4-28% [28]. Âñå ýòî, íåñîìíåííî, ïðåïÿòñòâóåò àïîïòîçó. Fas-ëèãàíä (FasL) îòíîñèòñÿ ê ñåìåéñòâó ôàêòîðà íåêðîçà îïóõîëåé è ÿâëÿåòñÿ ìåìáðàííûì áåëêîì âòîðîãî òèïà [39]. Ãåí ëèãàíäà ðàñïîëîæåí â ïåðâîé õðîìîñîìå ÷åëîâåêà. FasL ýêñïðåññèðóåòñÿ íà àêòèâèðîâàííûõ Ò-ëèìôîöèòàõ è NK-êëåòêàõ, à òàêæå íà êëåòêàõ Ñåðòîëè è ïàðåíõèìíûõ êëåòêàõ ïåðåäíåé êàìåðû ãëàçà, ÷òî ïîçâîëÿåò ýòèì êëåòêàì óáèâàòü ëþáóþ Fasýêñïðåññèðóþùóþ êëåòêó, â òîì ÷èñëå è àêòèâèðîâàííûé Ò-ëèìôîöèò. Áåëîê ñóùåñòâóåò â äâóõ ôîðìàõ: íåðàñòâîðèìîé (ìåìáðàíîñâÿçàííîé) è ðàñòâîðèìîé, îòùåïëÿåìîé îò êëåòêè ñ ïîìîùüþ ìåòàëëîïðîòåèíàçû [22]. Ðàñòâîðèìàÿ ôîðìà ÷åëîâå÷åñêîãî FasL ñîõðàíÿåò ñâîþ àêòèâíîñòü [39]. Ïîäîáíî äðóãèì ëèãàíäàì ðåöåïòîðîâ ñåìåéñòâà ÔÍÎ, FasL - ãîìîòðèìåð, ïðè÷åì ñïðàâåäëèâî ýòî íå òîëüêî äëÿ ìåìáðàííîé, íî è äëÿ ðàñòâîðèìîé ôîðìû [42]. Ïðèìåðíî 70-80 àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ öèòîïëàçìàòè÷åñêîãî ó÷àñòêà ìîëåêóëû CD95 îáðàçóþò äîìåí ñìåðòè (DD - death domain). Ïîñëå òîãî, êàê òðèìåð Fas-ëèãàíäà âçàèìîäåéñòâóåò ñ òðèìåðîì Fas, ïîñëåäíèé èçìåíÿåò ñâîþ êîíôîðìàöèþ òàê, ÷òî DD-äîìåí îêàçûâàåòñÿ ñïîñîáíûì ñâÿçûâàòüñÿ ñ ñîîòâåòñòâóþùèì äîìåíîì áåëêà-àäàïòåðà FADD/Mort-1 [5]. Ðàçëè÷íûå ôîðìû áåëêà FADD â ñâîåì ñîñòàâå ñîäåðæaò äâà êëþ÷åâûõ äîìåíà: ýôôåêòîðíûé äîìåí ñìåðòè DED íà N-êîíöå è, ñâÿçûâàþùèéñÿ ñ ìîëåêóëîé CD95, DD íà C-êîíöå [7]. Àäàïòåð FADD àññîöèàòà ñïîñîáåí âçàèìîäåéñòâîâàòü ñ íåàêòèâíîé ïðîêàñïàçîé-8 (FLICE). Ñâÿçûâàíèå ïðîèñõîäèò ÷åðåç DED-äîìåíû îáåèõ ìîëåêóë. Êîìïëåêñ, â ñîñòàâ êîòîðîãî âõîäèò CD95, FADD è ïðîêàñïàçà-8, îáðàçóåòñÿ â òå÷åíèå íåñêîëüêèõ ñåêóíä è íîñèò íàçâàíèå DISC (ñèãíàëüíûé êîìïëåêñ, èíäóöèðóþùèé ñìåðòü).  ñîñòàâå DISC ïðîêàñïàçà-8 ñàìîàêòèâèðóåòñÿ, è â öèòîïëàçìó âûõîäÿò ïðîäóêòû àêòèâàöèè - ñóáúåäèíèöû p10 è p18-20, êîòîðûå âïîñëåäñòâèå ôîðìèðóþò òåòðàìåð [7]. Àêòèâíûå ñóáúåäèíèöû êàñïàçû-8 àêòèâèðóþò êàñïàçó-3. Íàñòóïàåò ýôôåêòîðíàÿ ôàçà Fas-îïîñðåäóåìîãî àïîïòîçà.  òå÷åíèå åå ïðîèñõîäèò àêòèâàöèÿ ïðîòåîëèòè÷åñêîé ñèñòåìû êëåòêè, êîòîðóþ è ôîðìèðóþò öèñòåèíîâûå ïðîòåèíàçû. Ïîìèìî FADD, ñðîäñòâîì ê DD-äîìåíó CD95 îáëàäàþò è äðóãèå öèòîïëàçìàòè÷åñêèå áåëêè. Íàïðèìåð, àäàïòåðíûé ôàêòîð Daxx ñïîñîáåí ñâÿçûâàòüñÿ ñ ìåìáðàííîé ôîðìîé Fas-ïðîòåèíà è èíèöèèðîâàòü îñóùåñòâëåíèå FADD-íåçàâèñèìîãî SAPK/JNK/p38-ïóòè (ñèñòåìû ñòðåññ-àêòèâèðóåìûõ ïðîòåèíêèíàç), â êîòîðîì àêòèâèðóþòñÿ ôàêòîðû òðàíñêðèïöèè c-Jun [2]. Áåëêè c-Jun âçàèìîäåéñòâóþò ñ ýíõàíñåðàìè ðàçëè÷íûõ ïðîàïîïòè÷åñêèõ ôàêòîðîâ, íàïðèìåð, Fas, Fasëèãàíäà è ò.ï. Ê àññîöèàöèè ñ èíòðàöåëëþëÿðíûì Ñôðàãìåíòîì ìîëåêóëû CD95 ñïîñîáíà òèðîçèíîâàÿ ôîñôàòàçà FAP-1. FAP-1 îòðåçàåò 15 àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ îò DD-äîìåíà è òåì ñàìûì èñêëþ÷àåò âîçìîæíîñòü ôîðìèðîâàíèÿ DISC.  ðåçóëüòàòå àïîïòîòè÷åñêèå ïðîöåññû íå ðàçâèâàþòñÿ. Âûñîêèå âíóòðèêëåòî÷íûå êîíöåíòðàöèè ýòîé ôîñôàòàçû ñîçäàþòñÿ â CD95-ðåçèñòåíòíûõ îïóõîëåâûõ êëåòêàõ [37]. ÐÎÑÑÈÉÑÊÈÉ ÁÈÎÒÅÐÀÏÅÂÒÈ×ÅÑÊÈÉ ÆÓÐÍÀË 30 ÁÈÎÌÀÐÊÅÐÛ Êàñïàçû Êàñïàçû ïîëó÷èëè ñâîå íàçâàíèå îò ñëîâîñî÷åòàíèÿ - Cysteine Aspartate Specific ProteASEs. Êàñïàçû öèñòåèíîâûå àñïàðòàò-ñïåöèôè÷íûå ïðîòåèíàçû. Öèñòåèí âõîäèò â ñîñòàâ àêòèâíîãî öåíòðà, à àñïàðòàò óçíàåòñÿ êàê ñóáñòðàò. Âñå ïðåäñòàâèòåëè ñåìåéñòâà êàñïàç (äëÿ ìëåêîïèòàþùèõ èçâåñòíî 14 âèäîâ) õàðàêòåðèçóþòñÿ ñõîäñòâîì â àìèíîêèñëîòíûõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòÿõ, ñòðóêòóðå è ôóíêöèîíàëüíîé çíà÷èìîñòè [40]. Ýòè ïðîòåèíàçû ïðåäñòàâëåíû â öèòîçîëå â ïðîôåðìåíòíîì ñîñòîÿíèè [12]. Çèìîãåííûå ôîðìû âêëþ÷àþò òðè äîìåíà: òåðìèíàëüíûé äîìåí, ìàëûé ñóáúþíèò (10-14 êÄà) è áîëüøîé ñóáúþíèò (17-21 êÄà). Àêòèâàöèÿ ñîïðîâîæäàåòñÿ äåëåöèåé êîðîòêîãî ëèíêåðà (ïðèìåðíî 10 àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ) ìåæäó äâóìÿ ñóáúþíèòàìè, â ðåçóëüòàòå ÷åãî íà áàçå ïîñëåäíèõ ôîðìèðóåòñÿ ãåòåðîäèìåð [7]. Ïðîòåàçíîé àêòèâíîñòüþ îáëàäàåò òåòðàìåð êàñïàçû, ïîñòðîåííûé èç äâóõ ãåòåðîäèìåðîâ è èìåþùèé äâà êàòàëèòè÷åñêèõ ñàéòà.  êàñêàäå ðåàêöèé àêòèâàöèè êàñïàç âûäåëÿþò äâå ôóíêöèîíàëüíûå ãðóïïû ïðîòåàçíûõ ìîëåêóë: èíèöèàòîðû è ýôôåêòîðû. Ïåðâûì (êàñïàçà-2, -8, -9, -10) ïðèíàäëåæèò ðîëü àêòèâèðîâàíèÿ íîâûõ âèäîâ ïðîòåèíàç. Ýôôåêòîðû æå (êàñïàçà-3, -6, -7) âûçûâàþò äåñòðóêöèþ ñïåöèôè÷íûõ ñóáñòðàòîâ, íàðóøàÿ èíòåãðàöèþ êëåòî÷íûõ ïîäñèñòåì [43]. Îáå ãðóïïû õàðàêòåðèçóþòñÿ ñóùåñòâåííûìè ðàçëè÷èÿìè â ñòðóêòóðå òåðìèíàëüíîãî äîìåíà. Ó èíèöèàòîðîâ îí äîñòàòî÷íî äëèííûé (áîëåå 100 àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ), ó ýôôåêòîðîâ - îáû÷íî ðàçà â 3-4 êîðî÷å [7]. Íå âñå ýôôåêòîðíûå êàñïàçû èíàêòèâèðóþò áåëêè. Òàê, ïåðâàÿ èç êàñïàç, ÷òî áûëà èäåíòèôèöèðîâàíà (êàñïàçà-1) ïîëó÷èëà íàçâàíèå èíòåðëåéêèí-1â-êîíâåðòàçû çà òî, ÷òî ïðåâðàùàåò èíòåðëåéêèí1â è èíòåðëåéêèí-18 â àêòèâíûå öèòîêèíû [5]. Ïîä äåéñòâèåì êàñïàç àêòèâèðóþòñÿ ìíîãèå ñèãíàëüíûå ìîëåêóëû (ðàçëè÷íûå êèíàçû, ôîñôîëèïàçû, íóêëåàçû è ò.ï.). Êàñïàçû ïîñòîÿííî ïðèñóòñòâóþò â êëåòêå, äàæå â íåéðîíàõ, êîòîðûå íå îáíîâëÿþòñÿ íà ïðîòÿæåíèè âñåé æèçíè. Ýòî ïîçâîëÿåò áûñòðî èíäóöèðîâàòü àïîïòîç. Ñóùåñòâóåò òðè îñíîâíûõ ïóòè ðàçâèòèÿ êàñêàäà àêòèâàöèè êàñïàç. Îäèí èç ïóòåé ñâÿçàí ñ âçàèìîäåéñòâèåì èíäóêòîðà àïîïòîçà ñî ñïåöèôè÷åñêèìè ðåöåïòîðàìè (íàïðèìåð, àêòèâàöèÿ êàñïàçû-8 ïðè âçàèìîäåéñòâèè Fas-ëèãàíäà ñ Fas-ðåöåïòîðîì). Äðóãîé ïóòü - àêòèâàöèÿ êàñïàçû-9 â ðåçóëüòàòå îáðàçîâàíèÿ ãåòåðîäèìåðîâ èç áåëêîâ ñåìåéñòâà Âñ1-2. È, íàêîíåö, òðåòèé ïóòü àêòèâàöèè êàñïàç - ïðè ïîìîùè ñåðèíîâîé ïðîòåèíàçû - ãðàíçèìà Â. Ýòîò ïóòü àêòóàëåí ïðè èíäóêöèè àïîïòîçà êëåòêè öèòîòîêñè÷åñêèìè Ò-ëèìôîöèòàìè è NK-êëåòêàìè, êîòîðûå è ñåêðåòèðóþò ýòè ôåðìåíòû. Íåîáõîäèìî òàêæå ïðèñóòñòâèå ïîðîîáðàçóþùèõ áåëêîâ ïåðôîðèíîâ, ïðîäóöèðóåìûõ öèòîòîêñè÷åñêèìè êëåòêàìè.  êà÷åñòâå ìèøåíåé ãðàíçèìîâ  âûñòóïàþò êàñïàçû3, -7 è -10 [27]. Èçâåñòíû áåëêè, èíãèáèðóþùèå FLICE-ïðîòåàçó (êàñïàçó-8). Îíè ïîëó÷èëè íàçâàíèå ñ-FLIPs (ñèíîíèìû: FLAME/Casper/CASH/usurpin). Îñíîâíîé èõ õàðàêòåðèñòèêîé ÿâëÿåòñÿ íàëè÷èå äâóõ N-òåðìèíàëüíûõ DED-äîìåíîâ è îòñóòñòâèå DD-äîìåíà, ÷òî ïîçâîëÿåò ÐÎÑÑÈÉÑÊÈÉ ÁÈÎÒÅÐÀÏÅÂÒÈ×ÅÑÊÈÉ ÆÓÐÍÀË áåëêàì FLIP ïðèñîåäèíÿòüñÿ ê FADD è çíà÷èòåëüíî çàìåäëÿòü àêòèâàöèþ êàñïàçû-8 [42]. Áîëåå òîãî, â ñîñòàâå DISC ñ-FLIP âûçûâàþò êàñêàä ðåàêöèé, ïðèâîäÿùèõ ê àêòèâàöèè ìèòîãåí-àêòèâíîé ïðîòåèíêèíàçû ERK (âíåêëåòî÷íîé ðåãóëèðóåìîé êèíàçû), ñ îäíîé ñòîðîíû, è òðàíñêðèïöèîííîãî ôàêòîðà NF-?B, ñ äðóãîé [20]. Îáà ïóòè ïðèâîäÿò ê äèôôåðåíöèàöèè èëè óñèëåíèþ ïðîëèôåðàòèâíîé àêòèâíîñòè [5], íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî èçíà÷àëüíî èíèöèèðîâàëñÿ ïðîàïîïòè÷åñêèé ñèãíàë (Ðèñ. 1). Ðèñ. 1. Ñõåìà ïåðåêëþ÷åíèÿ ïðîàïîïòè÷åñêîãî ïóòè íà ïóòü ïðîëèôåðàöèè (Budd, 2002 ñ ïåðåâîäîì). Îáúÿñíåíèå â òåêñòå Äðóãàÿ ãðóïïà ñïåöèàëèçèðîâàííûõ èíãèáèòîðîâ àïîïòîçà îòíîñèòñÿ ê ñåìåéñòâó áåëêîâ IAP (àïîïòîçèíãèáèðóþùèõ áåëêîâ). Âñå IAP-ïðîòåèíû íà N-êîíöå ñîäåðæàò îò 1 äî 3 ñïåöèôè÷åñêèõ ïîâòîðîâ (ïðèìåðíî ïî 70 àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ â êàæäîì), êîòîðûå îòâåòñòâåííû çà èíãèáèðóþùóþ ôóíêöèþ [11].  íàñòîÿùåå âðåìÿ ó ÷åëîâåêà èäåíòèôèöèðîâàíî 6 âèäîâ áåëêîâ IAP-ñåìåéñòâà: NAIP, cIAP-1, cIAP-2, XIAP, Survivin è BRUCE [18]. Áåëêè XIAP, cIAP-1 è cIAP-2 èíãèáèðóþò êëþ÷åâûå êàñïàçû-3, -7 è -9 ïóòåì ñâÿçûâàíèÿ òåõ ó÷àñòêîâ, ñ êîòîðûìè âçàèìîäåéñòâóþò è àêòèâàòîðû ôåðìåíòà [36]. Áåëîê NAIP èíãèáèðóåò êàñïàçû-1, -3, -6, -7 è -8 [11]. Èíòåãðàöèÿ ìèòîõîíäðèàëüíîãî è Fasîïîñðåäîâàííîãî ïóòåé àïîïòîçà Âûøå îòìå÷àëîñü, ÷òî Fas/FasL-ñèñòåìà îáîñîáëåíà îò Bcl-2-ñèñòåìû. Îäíàêî, â Fas-ïîçèòèâíûõ êëåòêàõ íåðåäêî íàáëþäàåòñÿ èíòåãðàöèÿ ýòèõ äâóõ ñèñòåì.  ýòîì ñëó÷àå ãîâîðÿò î êëåòêàõ II òèïà, õàðàêòåðèçóþùèõñÿ òåì, ÷òî êîíöåíòðàöèÿ ïðîêàñïàçû-8 â öèòîçîëå ìàëà è, â ñâÿçè ñ ýòèì, ÷ðåçâû÷àéíî íèçêà èíòåíñèâíîñòü àêòèâàöèè êàñïàçû-3 [35]. Êðîìå òîãî, äåéñòâèå ýòèõ ôåðìåíòîâ ëèìèòèðóåòñÿ ãèïåðýêñïðåññèåé Bcl-2.  êëåòêàõ âòîðîãî òèïà íàèáîëåå âûðàæåíî äåéñòâèå ¹3 ÒÎÌ 1 31 ÁÈÎÌÀÐÊÅÐÛ êàñïàçû-8 ÷åðåç áåëîê Bid, ÷òî âåäåò ê ðàçâèòèþ ìèòîõîíäðèàëüíîãî ïóòè àïîïòîçà (Ðèñ. 2). Ïðîòåèíàçà îòðåçàåò äåçàêòèâèðóþùèé ôðàãìåíò Bid, ïðåâðàùàÿ áåëîê â àêòèâíûé tBid (truncated Bid - óñå÷åííûé).  ñâîþ î÷åðåäü, tBid ñâÿçûâàåò Bcl-2, ëèêâèäèðóÿ àïîïòîç-èíãèáèðóþùåå äåéñòâèå ïîñëåäíåãî [38, 42].  êëåòêàõ ïåðâîãî òèïà èíäóêöèÿ àïîïòîçà ñîïðÿæåíà ñ àêòèâàöèåé áîëüøîãî êîëè÷åñòâà ìîëåêóë êàñïàçû-8 èç êîìïëåêñà DISC. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ñ áîëüøîé ñêîðîñòüþ áóäåò àêòèâèðîâàíî áîëüøîå êîëè÷åñòâî êàñïàçû-3, âñå óñïåâàåò ïðîèçîéòè äî ïàäåíèÿ ìèòîõîíäðèàëüíîãî òðàíñìåìáðàííîãî ïîòåíöèàëà ∆øm. Òàêèì îáðàçîì, çäåñü àïîïòîç èäåò áåç ó÷àñòèÿ ìèòîõîíäðèàëüíûõ ñóáñòðàòîâ. Ñòîèò îòìåòèòü, ÷òî â êëåòêàõ îáîèõ òèïîâ íàáëþäàåòñÿ ìèòîõîíäðèàëüíàÿ àïîïòîãåííàÿ àêòèâíîñòü, íî ýòà àêòèâíîñòü áëîêèðóåòñÿ ãèïåðýêñïðåññèåé Bcl-2. Ëèøü â êëåòêàõ âòîðîãî òèïà ãèïåðýêñïðåññèÿ Bcl-2 êîìïåíñèðóåòñÿ èíàêòèâèðóþùèì ñâÿçûâàíèåì ñ Bid. Ëèïèäíûé ïóòü àïîïòîçà Òðåòüèì ïóòåì àïîïòîçà ÿâëÿåòñÿ ëèïèäíûé ïóòü. Ëèïèäíûå ìîëåêóëû, ãëàâíûì îáðàçîì, ñôèíãîëèïèäû è ãëèêîñôèíãîëèïèäû, óæå äîñòàòî÷íî äàâíî áûëè çàìå÷åíû â ðîëè ìåäèàòîðîâ ïðè ñîïóòñòâóþùèõ ñòðåññó îòâåòíûõ ðåàêöèÿõ [17]. Ïîçäíåå áûëî ïîêàçàíî, ÷òî öåðàìèä ÿâëÿåòñÿ ìåäèàòîðîì àïîïòîçà â ðàçëè÷íûõ êëåòêàõ [31]. Cifone M.G. et al. (1995) óñòàíîâèëè, ÷òî ïðè âçàèìîäåéñòâèè êèñëîé ñôèíãîìèåëèíàçû ASM (acidic sphingomyelinase) ñ ïðîäóêòàìè Fas-îïîñðåäîâàííîãî àïîïòîçà, ïðîèñõîäèò àêòèâàöèÿ ôåðìåíòà. Ñôèíãîìèåëèíàçû - ãåòåðîãåííîå ñåìåéñòâî òèïà ôîñôîëèïàç C. Îíè ãèäðîëèçóþò ñôèíãîìèåëèí ñ îáðàçîâàíèåì öåðàìèäà è ôîñôîðèëõîëèíà [25]. Öåðàìèä (N-àöèë-ñôèíãîçèí) - ìåäèàòîð ìíîãèõ èçâåñòíûõ êëåòî÷íûõ ïðîöåññîâ, òàêèõ êàê ïðîëèôåðàöèÿ, äèôôåðåíöèðîâêà è ñòàðåíèå [23, 34]. Öåðàìèä àêòèâèðóåò ìíîãî÷èñëåííûå ïðîòåèíêèíàçû, âîâëåêàåìûå â ïóòè òðàíñäóêöèè ïðîàïîïòè÷åñêîãî ñèãíàëà. Êðîìå òîãî, N-àöèë-ñôèíãîçèí ìîäèôèöèðóåò áåëêè èîííûõ êàíàëîâ, â ÷àñòíîñòè Ê+-êàíàëû, ïðèâîäÿ ê èõ èíàêòèâàöèè. Ìåõàíèçì èíàêòèâàöèè èçó÷åí íåäîñòàòî÷íî. Ïî âñåé âèäèìîñòè, öåðàìèä àêòèâèðóåò òèðîçèíêèíàçû, ôîñôîðèëèðóþùèå áåëêè èîííûõ êàíàëîâ [16]. Âîçíèêàåò âîïðîñ: çà÷åì àïîïòèðóþùåé êëåòêå âûêëþ÷àòü êàíàëû? Äåëî â òîì, ÷òî íîðìàëüíûé ïîòåíöèàë ìåìáðàíû èëè ãèïåðïîëÿðèçàöèÿ îáåñïå÷èâàþò ïðîëèôåðàòèâíóþ àêòèâíîñòü êëåòîê, íî íèêàê íå ðåàëèçàöèþ äåñòðóêòèâíûõ ñîáûòèé. Òàêèì îáðàçîì, äåïîëÿðèçàöèÿ ìåìáðàíû ïóòåì îòêëþ÷åíèÿ K+-êàíàëîâ ïðîñòî íåîáõîäèìà äëÿ êëåòêè, âîâëå÷åííîé â àïîïòîç. Ïîäîáíûå êàíàëû ðàñïîëàãàþòñÿ è íà ìèòîõîíäðèàëüíîé ìåìáðàíå, êîòîðàÿ â õîäå àïîïòîçà ðàçðÿæàåòñÿ. Âîçìîæíî, ÷òî öåðàìèä-îïîñðåäîâàííîå îòêëþ÷åíèå K+-êàíàëîâ ïðîèñõîäèò è â äàííîì ñëó÷àå. Öåðàìèä ìîæåò îáðàçîâûâàòüñÿ íå òîëüêî â õîäå Ðèñ. 2. Ìåõàíèçì àïîïòîçà, ðåàëèçóåìûé â CD95-ïîçèòèâíûõ êëåòêàõ II òèïà (Budd, 2002 ñ ïåðåâîäîì). Îáúÿñíåíèå â òåêñòå. ¹3 ÒÎÌ 1 ÐÎÑÑÈÉÑÊÈÉ ÁÈÎÒÅÐÀÏÅÂÒÈ×ÅÑÊÈÉ ÆÓÐÍÀË 32 ÁÈÎÌÀÐÊÅÐÛ Fas-îïîñðåäóåìîãî ïóòè àïîïòîçà, íî è íåçàâèñèìî îò íåãî. Íàïðèìåð, ïîêàçàíî, ÷òî âîçäåéñòâèå îïðåäåëåííûõ äîç ðàäèàöèè, óëüòðàôèîëåòà è õèìè÷åñêèõ ïðåïàðàòîâ â òå÷åíèå íåñêîëüêèõ ìèíóò ïðèâîäèò ê ãèäðîëèçó ñôèíãîìèåëèíà. Ìåõàíèçì äàëüíåéøèõ ðåàêöèé äî êîíöà íå èçó÷åí. Èçâåñòíî ëèøü òî, ÷òî âòîðè÷íûé ìåññåíäæåð - öåðàìèä - çàïóñêàåò SAPKs/JNK-ïóòü [19]. Êðîìå òîãî, N-àöèë-ñôèíãîçèí àêòèâèðóåò ñåðèí-òðåîíèíîâóþ ôîñôàòàçó (CAPP), êîòîðàÿ äåôîñôîðèëèðóåò è, òåì ñàìûì, èíàêòèâèðóåò Bcl-2 [16]. R. De Maria et al. (1997) îáíàðóæèëè, ÷òî ïîñëå âçàèìîäåéñòâèÿ CD95 ñ ëèãàíäîì è ñëåäóþùåé çà íèì àêòèâàöèè êèñëûõ ñôèíãîìèåëèíàç, ñôèíãîìèåëèí ãèäðîëèçóåòñÿ äî öåðàìèäà, à öåðàìèä, â ñâîþ î÷åðåäü, ïðåâðàùàåòñÿ â ãàíãëèîçèä GD3, ÷òî ïðèâîäèò ê ñìåùåíèþ âíóòðèêëåòî÷íûõ ðåàêöèé â ñòîðîíó àïîïòîçà. Ãàíãëèîçèäû - êëàññ ãëèêîñôèíãîëèïèäîâ, õàðàêòåðèçóþùèõñÿ íàëè÷èåì îäíîãî è áîëåå îñòàòêîâ ñèàëîâîé êèñëîòû. Ïîêàçàíî, ÷òî GD3 - ïîòåíöèàëüíûé ìåäèàòîð àïîïòîçà, èíäóöèðóþùèé ìèòîõîíäðèàëüíûå ïîâðåæäåíèÿ, â ÷àñòíîñòè, ïîòåðþ òðàíñìåìáðàííîãî ïîòåíöèàëà è ôðàãìåíòàöèþ ÄÍÊ [10]. Íè îäèí èç ýòèõ ýôôåêòîâ íå ìîæåò áûòü äîñòèãíóò áåç ó÷àñòèÿ ðÿäà äðóãèõ ãàíãëèîçèäîâ (GD1a è GM1). Âñå ýòè ôîðìû îáðàçóþòñÿ â êëåòêå ïðè ðàçâèòèè ëèïèäíîãî ïóòè àïîïòîçà. Íà ðèñóíêå 3 ñõåìàòè÷íî ïîêàçàíû îñíîâíûå ïóòè âîçìîæíîãî ðàçâèòèÿ àïîïòîçà â CD95-ïîçèòèâíûõ êëåòêàõ. Êàê óêàçàíî âûøå, Fas-îïîñðåäîâàííûé ïóòü â îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ ìîæåò òðàíñôîðìèðîâàòüñÿ â ìèòîõîíäðèàëüíûé è, êðîìå òîãî, ìîæåò áûòü ñîïðÿæåí ñ ëèïèäíûì ïóòåì çàïðîãðàììèðîâàííîé ãèáåëè êëåòîê. Ïåðå÷èñëåííûå ñïîñîáû ðàçâèòèÿ ïðîàïîïòè÷åñêîé ïðîãðàììû íå èñ÷åðïûâàþò âñå âîçìîæíûå âàðèàíòû.  ïîñëåäíåå âðåìÿ îáíàðóæèâàþòñÿ îòòîðæåíèÿ îò êëàñ- Ðèñ. 3. Èíòåãðàöèÿ ðàçëè÷íûõ ïóòåé àïîïòîçà â CD95ïîçèòèâíûõ êëåòêàõ. Îáúÿñíåíèÿ â òåêñòå. ST8 – ïðîìåæóòî÷íûé ïðîäóêò ïðåâðàùåíèÿ öåðàìèäà â ãàíãëèîçèä GD3. ÐÎÑÑÈÉÑÊÈÉ ÁÈÎÒÅÐÀÏÅÂÒÈ×ÅÑÊÈÉ ÆÓÐÍÀË ñè÷åñêèõ ïóòåé, âûÿâëÿþòñÿ ïðèíöèïèàëüíî íîâûå âèäû ïðîàïîïòè÷åñêèõ è àïîïòîç-èíãèáèðóþùèõ êàñêàäíûõ ðåàêöèé. Àïîïòîç ÿâëÿåòñÿ îáùåáèîëîãè÷åñêèì ìåõàíèçìîì, îòâåòñòâåííûì çà ïîääåðæàíèå ïîñòîÿíñòâà ÷èñëåííîñòè êëåòî÷íûõ ïîïóëÿöèé, à òàêæå ôîðìîîáðàçîâàíèå è âûáðàêîâêó äåôåêòíûõ êëåòîê. Íàðóøåíèå ðåãóëÿöèè àïîïòîçà ïðèâîäèò ê âîçíèêíîâåíèþ ðàçëè÷íûõ çàáîëåâàíèé, ñâÿçàííûõ ñ óñèëåíèåì èëè, íàîáîðîò, èíãèáèðîâàíèåì àïîïòîçà. Ìíîãîîáåùàþùèìè ÿâëÿþòñÿ ïîäõîäû, ñâÿçàííûå ñ ðåãóëÿöèåé àïîïòîç-ñïåöèôè÷åñêèõ ãåíîâ è ðåàëèçóþùèåñÿ, â ÷àñòíîñòè, â ãåííîé òåðàïèè - îäíîé èç ñàìûõ ïåðñïåêòèâíûõ îáëàñòåé ñîâðåìåííîé ìåäèöèíû ïðè ëå÷åíèè çàáîëåâàíèé, âûçâàííûõ íàðóøåíèåì ôóíêöèîíèðîâàíèÿ îòäåëüíûõ ãåíîâ. Èäåíòèôèêàöèÿ íîâûõ ìàðêåðîâ àïîïòîçà äîëæíà ïðèâåñòè ê áîëåå ãëóáîêîìó ïîíèìàíèþ ìåõàíèçìîâ ïàòîãåíåçà çàáîëåâàíèé, ñîâåðøåíñòâîâàíèþ äèôôåðåíöèàëüíîé äèàãíîñòèêè è ñîçäàíèþ ïðèíöèïèàëüíî íîâûõ íàïðàâëåíèé òåðàïèè. Ñïèñîê ëèòåðàòóðû 1. Íîâèêîâ Â.Â. Ðàñòâîðèìûå äèôôåðåíöèðîâî÷íûå àíòèãåíû // Ìàòåðèàëû Åâðîïåéñêîé øêîëû îíêîëîãîâ. - Ì., 1999. - Ñ. 10-14. 2. Ashkenazi A., Dixit V.M. Death receptors: signaling and modulation // Science - 1998.- V. 281.- P. 1305-1308. 3. Bellomo G., Perotti M., Taddei F. et al. Tumor necrosis factor alpha induces apoptosis in mammary adenocarcinoma cells by an increase in intranuclear free Ca2+ concentration and DNA fragmentation // Cancer Res.- 1992.- V. 52.- P. 1342-1346. 4. Bernardi P., Brockemeier K.M., Pfeiffer D.R. Recent progress on regulation of the mitochondrial permeability transition pore: a cyclosporin-sensitive pore in the inner mitochondrial membrane // J. Bioenerg. Biomembr.- 1994.V. 26.- P. 509-517. 5. Budd R.C. Death receptors couple to both cell proliferation and apoptosis // J. Clin. Invest.- 2002.- V. 109, ¹ 4.- P. 437-442. 6. Carson D.A. Cancer progression and p53 // Lancet 1995.- V. 346.- P. 1009-1011. 7. Chang H.Y., Yang X. Proteases for cell suicide: functions and regulation of caspases // Microbiol. and Mol. Biol. Rev.- 2000.- V. 64, ¹ 4.- P. 821-846. 8. Chinnaiyan A.M. The apoptosome: heart and soul of the cell death machine // Neoplasia - 1999.- V. 1.- P. 5-15. 9. Cifone M.G., Roncaioli P., De Maria R. et al. Multiple signaling originate at the Fas/Apo-1 (CD95) receptor: sequential involvement of phosphatidylcholinespecific phospholipase C and acidic sphingomyelinase in the propagation of the apoptotic signal // EMBO J.- 1995.V. 14.- P. 5859-5868. 10. De Maria R., Lenti L., Malisan F. et al. Requirement for GD3 ganglioside in CD95- and ceramide¹3 ÒÎÌ 1 ÁÈÎÌÀÐÊÅÐÛ induced apoptosis // Science - 1997.- V. 277.- P. 16521655. 11. Deveraux Q.L., Reed J.C. IAP family proteinssuppressors of apoptosis // Genes and Development - 1999.V. 13.- P. 239-252. 12. Earnshaw W.C., Martins L.M., Kaufmann S.H. Mammalian caspases: structure, activation, substrates, and functions during apoptosis // Annu. Rev. Biochem.- 1999.V. 68.- P. 383-424. 13. Ferri K.F., Kroemer G. Control of apoptotic DNA degradation // Nat. Cell Biol.- 2000.- V. 2.- P. 63-64. 14. Ginsberg D., Michael-Michalovitz D., Ginsberg D. et al. Induction of growth arrest by a temperaturesensitive p53 mutant is correlated with increased nuclear localization and decreased stability of the protein // Mol. Cell Biol.- 1991.- V. 11.- P. 582-585. 15. Green D.R., Reed J.C. Mitochondria and apoptosis // Science - 1998.- V. 281.- P. 1309-1312. 16. Gulbins E., Jekle A., Ferlinz K. et al. Physiology of apoptosis // Am. J. Physiol. Renal Physiol.- 2000.- V. 279.- P. 605-615. 17. Hannun Y.A., Luberto C. Ceramide in the eukaryotic stress response // Trends Cell Biol.- 2000.- V. 10.- P. 73-80. 18. Hauser H.P., Bardroff M., Pyrowolakis G. et al. A giant ubiquitin-conjugating enzyme related to IAP apoptosis inhibitors // J. Cell Biol.- 1998.- V. 141.- P. 14151422. 19. Herr I., Wilhelm D., Bohler T. et al. Activation of CD95 (APO-1/Fas) signaling by ceramide mediates cancer therapy-induced apoptosis // EMBO J.- 1997.- V. 16.- P. 6200-6208. 20. Hu W.H., Johnson H., Shu H.B. Activation of NFkappaB by FADD, Casper, and caspase-8 // J. Biol. Chem.2000.- V. 275.- P. 10838-10844. 21. Hu Y., Benedict M.A., Ding L. et al. Role of cytochrome c and dATP/ATP hydrolysis in Apaf-1mediated caspase-9 activation and apoptosis // EMBO J.1999.- V. 18.- P. 3586-3595. 22. Kayagaki N., Kawasaki A., Ebata T., et al. Metalloproteinase-mediated release of human Fas ligand // J. Exp. Med.- 1995.- V. 182.- P. 1777-1783. 23. Kolesnick R., Kronke M. Regulation of ceramide production and apoptosis // Annu. Rev. Physiol.- 1998.V. 60.- P. 643-665. 24. Lane D.P. P53, guardian of the genome // Nature 1992.- V. 358.- P. 15-16. 25. Levade T., Jaffrezou J.P. Signalling sphingomyelinases: which, where, how and why? // Biochim. Biophys. Acta - 1999.- V. 1438.- P. 1-17. 26. McConkey D.J., Hartzell P., Nicotera P. et al. Calcium activated DNA fragmentation kills immature thymocytes // FASEB J.- 1989.- V. 3.- P. 1843-1849. 27. Medema J.P., Toes R.E., Scaffidi C. et al. Cleavage of FLICE (caspase-8) by granzyme B during cytotoxic T lymphocyte-induced apoptosis // Eur. J. Immunol.- 1997.- ¹3 ÒÎÌ 1 33 V. 27.- P. 3492-3498. 28. Muschen M., Warskulat U., Beckmann M.W. Defining CD95 as a tumor suppressor gene // J. Mol. Med.2000.- V. 78.- P. 312-325. 29. Nagata S. Apoptosis by death factor // Cell - 1997.V. 88.- P. 355-365. 30. Nagata S. Apoptotic DNA fragmentation // Exp. Cell Res.- 2000.- V. 256.- P. 12-18. 31. Obeid L.M., Linardic C.M., Karolak L.A. Programmed cell death induced by ceramide // Science 1993.- V. 259.- P. 1769-1771. 32. Papoff G., Cascino I., Eramo A. et al. An N-terminal domain shared by Fas/Apo-1 (CD95) soluble variants prevents cell death in vitro // J. Immunol.- 1996.- V. 156, ¹ 12.- P. 4622-4630. 33. Papoff G., Hausler P., Eramo A. et al. Identification and characterization of a ligand-independent oligomerization domain in the extracellular region of the CD95 death receptor // J. Biol. Chem.- 1999.- V. 274, ¹ 53.- P. 38241-38250. 34. Perry D., Hannun Y. The role of ceramide in cell signaling // Biochim. Biophys. Acta - 1998.- V. 1436.- P. 233-243. 35. Pinkoski M.J., Brunner T., Green D.R. et al. Fas and Fas ligand in gut and liver // Am. J. Physiol. Gastrointest.- 2000.- V. 278.- P. 354-366. 36. Rathmell J.C., Thompson C.B. The central effectors of cell death in the immune system // Annu. Rev. Immunol.1999.- V. 17.- P. 781-828. 37. Sato T., Irie S., Kitada S. et al. FAP-1: a protein tyrosine phosphatase that associate with Fas // Science 1995.- V. 268.- P. 411-415. 38. Scaffidi C., Fulda S., Srinivasan A. et al. Two CD95 (APO-1/Fas) signaling pathways // EMBO J.- 1998.- V. 17, ¹ 6.- P. 1675-1687. 39. Schneider P., Bodmer J.-L., Holler N. et al. Characterization of Fas (Apo-1, CD95)-Fas ligand interaction // J. Biol. Chem.- 1997.- V. 272, ¹ 30.- P. 18827-18833. 40. Stennicke H.R., Salvesen G.S. Caspases controlling intracellular signals by protease zymogen activation // Biochim. Biophys. Acta - 2000.- V. 1477.- P. 299-306. 41. Thornberry N.A., Lazebnik Y. Caspases: enemies within // Science - 1998.- V. 281.- P. 1312-1316. 42. Walczak H., Krammer P.H. The CD95 (APO-1/ Fas) and the TRAIL (APO-2L) Apoptosis Systems // Exp. Cell Res.- 2000.- V. 256.- P. 58-66. 43. Wolf B.B., Green D.R. Suicidal tendencies: apoptotic cell death by caspase family proteinases // J. Biol. Chem.- 1999.- V. 274, ¹ 29.- P. 20049-20052. 44. Zamzani N., Marchetti P., Castedo M. et al. Sequencial reduction of mitochondrial transmembrane potential and generation of reactive oxigen species in early programmed cell death // J. Exp. Med.- 1995.- V. 182.- P. 367-377. ÐÎÑÑÈÉÑÊÈÉ ÁÈÎÒÅÐÀÏÅÂÒÈ×ÅÑÊÈÉ ÆÓÐÍÀË