Природа и классификация онкогенов

Природа и классификация онкогенов

Предположения о клеточном  происхождении вирусного онкогена, который по аналогии с явлением трансдукции  микроорганизмов захватывается  неопухолеродным вирусом из клетки, тем самым превращая этот вирус в онкогенный, высказывались уже давно Н. П. Мазуренко (1962, 1982), Л. Д. Меклер (1968) и P. Bentvelzen (1968). Несколько отличную протовирусную гипотезу в 1971 г. сформулировал Н. М. Temin, основой которой была обратная транскриптаза.  
 
Согласно его взглядам, все гены ретровирусов, включая и онкоген, постоянно возникают заново из клеточных генов в процессе индивидуального развития организма. Наконец, идея об онкогенах как дискретных независимых, нормальных клеточных генах, ответственных за регуляцию деления и «социального» поведения клеток, включающихся в состав вирусного генома, была независимо друг от друга высказана А. Д. Альтштейном (1973, 1982) и Р. К. Vogt (1972, 1982).  
 
Экспериментальное обоснование природы онкогенов, а, следовательно, и природы бластомогенной активности ретровирусов было представлено в серии работ лаборатории J. М. Bishop в течение 1975 — 1978 гг. Разработанный методический подход позволил получать ДНК-транскрипты, соответствующие индивидуальным вирусным генам, в том числе и онкогенам, которые могли использоваться в качестве молекулярных зондов. Благодаря этой методике был получен 3[Н]-ДНК-транскрипт src гена RSV, с помощью которого методом молекулярной гибридизации в ДНК из нормальных клеток кур было выявлено 1 — 2 копии онкогена src на гаплоидный геном [Stehelin D. et al., 1976].  
 
Таким образом, ДНК, гомологичная по нуклеотидным последовательностям src вируса куриной саркомы Рауса и обозначенная как sarc-ДНК, находится в геноме нормальных клеток птиц. Далее было показано, что клетки птиц, свободные от эндогенного вируса С-типа кур, также содержали sarc-ДНК, но были лишены последовательностей, соответствующих другим вирусным генам. Более того, в последующем было обнаружено, что последовательности sarc-ДНК находятся в геноме всех исследованных неинфицированных вирусом Рауса позвоночных.  
 
Иными словами, клеточный аналог гена src весьма консервативный ген и сохраняется уже на протяжении 400 млн. лет у различных видов [Spector D. et al., 1978]. Последовательности sarc-ДНК незначительно транскрибируются в нормальных (эмбриональных и постэмбриональных), а также в опухолевых (метилхолантреновые саркомы) клетках. Аналогичные данные были получены с использованием меченых ДНК-транскриптов по отношению к онкогенам различных ретровирусов или молекулярных клонов, содержащих онкогены [Frankel А. Е., Fischinger P. J., 1976].  
 
На основании результатов первоначальных сравнительных исследований сложилось впечатление, что окногены разных ретровирусов совершенно различны. Например, ничего общего не было обнаружено между онкогенами вирусов сарком Молони и Кирстен, а также между онкогенами RSV, вируса миелоцитоматоза МС29 и вируса МН2, вызывающего опухоли почек у кур [Frankel А. Е., Fischinger P. J., 1976; Duesberg P. et al., 1977J.  
 
Однако это не совсем так. Оказалось, что гены src и yes из вирусрв сарком Рауса и Y73, полностью отличаясь по гибридмзационным характеристикам, имеют 70 % гомологии по аминокислотным последовательностям, причем имеется последовательность из 133 аминокислот, в которой наблюдается 93 % гомологии [Weinberg R. А., 1982].  
 
Сходная ситуация обнаружена и в случае гена ras из вирусов сарком крыс Харви и Кирстен: эти гены имеют низкую гомологию на уровне ДНК, но продукт этих генов — белок р21 — сходен. Следовательно, последние результаты сводятся к тому, что отдельные вирусные онкогены сходны во многом с клеточными и по многим критериям сходны также между собой в различных группах.  
 
Дальнейшее исследование эволюции онкогенов привело к таким отдаленным от позвоночных в филогенетическом отношении видам, как дрозофила и нематоды, у которых также были выявлены последовательности, гомологичные онкогенам различных ретровирусов [Shilo В. Z., Weinberg R. А., 1981].  
 
Наконец, как уже отмечалось, клеточное происхождение онкогенов было подтверждено в прямых биологических опытах с частично делеционными мутантами ptd ASV [Wang L. Н. et al., 1979; Hanafusa Т. et al., 1980]. Следует отметить, что в системе in vitro на культуре клеток подобные эксперименты не увенчались успехом.  
 
В аналогичных условиях полностью дефектные по гену src ASV также не восстанавливали трансформирующую активность. Для этого процесса всегда требовалось присутствие определенных участков, находящихся на концах вирусного src в диком варианте ASV. Неясно, необходимы ли эти концевые последовательности для самого акта рекомбинации генетической информации или же их присоединение к sarc-ДНК обусловливает бластомогенные свойства.  
 
Помимо приведенных выше методов выделения онкогенов из вирусных геномов с последующей идентификацией их в нормальных клетках, разработан способ выделения онкогенов с помощью метода трансфекции [Weinberg R. А., 1982]. Этот метод основан на внесении ДНК из нормальных и опухолевых клеток в мышиные клетки NIH/3T3, которые при этом приобретают трансформированный фенотип.  
 
Несмотря на необходимость особой осторожности при работе с клетками NIH вследствие их высокой способности к спонтанной трансформации, эта тест-система удобна и вполне оправдывает себя, так как на этих клетках можно контролировать функционирование отдельных генов с помощью молекулярно-биологических тестов. 
 
Кроме того у фенотипически трансформация клеток NIH четко различима. ДНК из нормальных клеток, как правило, вызывает трансформацию клеток NIH/3T3 в 10 — 100 раз меньше, чем ДНК из опухолевых клеток. Предполагают, что определенный тип опухолей связан с определенными онкогенами и клеточный гомолог онкогена экспрессируется на определенной стадии клеточной дифференцировки.  
 
Поскольку клеточная линия NIH/3T3 представляет собой фибробласты, то для онкогенов, трансформирующих клетки иного гистогенеза, предложенная система не всегда может быть эффективной. Нельзя исключить, что, вероятно, в силу этого обстоятельства не были идентифицированы на клетках NIH/3T3 все биологически активные онкогены. Во всяком случае вопрос об адекватности этой системы для анализа результатов экспериментов по трансфекции различных типов ДНК остается открытым.