Ретровирусы онкогенные

Капсиды с оболочкой Ретровирусы (онкогенные) вирусы саркомы, лейкозов, карциномы Тогавирусы вирус лесов Семлики, вирусы энцефалита, желтой лихорадки [c.137]

Велики заслуги генной инженерии в изучении раковых заболеваний 1) открыты ретровирусы (РНК-вирусы), содержащие ревертазу, - фермент, катализирующий синтез ДНК на основе РНК. РНК-вирусы могут долго размножаться в клетках, не делая их злокачественными. При переходе в форму ДНК, эти вирусы интегрируются в геном и кодируют белок, который трансформирует нормальную клетку в злокачественную. Такие вирусы называют онковирусами. Последовательности генов, кодирующих трансформирующие белки, получили название онкогенов и именно на подавление их активности сейчас направлены основные усилия в борьбе с онкологическими заболеваниями. Сегодня все исследователи пришли к выводу, что причиной рака является нарушение регуляции работы генов. [c.63]

По-видимому, большое значение в процессах регуляции клеточного деления имеет группа белков, программируемых так называемыми онкогенами. Измененные (мутантные) формы этих генов обнаруживаются в опухолевых клетках и входят в ряде случаев в виде соответствующих РНК-копий в состав онкогенных (т.е. вызывающих опухоли) ретровирусов. Первым открытым онкогеном был ген sr , входящий в состав вируса саркомы Рауса. Программируемый им белок, продукт гена sr , оказался протеинкиназой, которая в отличие от протеинкиназ класса А и протеинкиназы С катализировала фосфорилирование определенного спектра клеточных белков по остаткам тирозина, а не по остаткам серина и треонина, Дальнейшие исследования показали, что такая активность присуща некоторым рецепторам факторов роста, в частности рецептору эпидермального фактора роста. Ген erd, программирующий аналог этого рецептора, был обнаружен в составе онкогенного вируса птичьего миелобластоза, В настоящее время открыто несколько десятков онкогенов. В большинстве изученных случаев продукты этих онкогенов в здоровых клетках являются участниками передачи митогенных (т. е. управляющих, митозами) сигналов. В ряде опухолей, в том числе человеческих, найдены онкогены, программирующие аналоги белка G,воспринимающего сигна-, лы от комплексов эффектор - рецептор (в частности, онкогены Н—ras и К—ras) онкогены, программирующие синтез аналогов самих факторов роста, например онкоген sis, входящий в состав вируса саркомы обезьян, продукт которого является аналогом фактора роста, выделяемого тромбоцитами (клетками крови, участвующими в процессе свертывания) онкогены, продуктами которых являются аналоги ядерных белков, по-видимому, участвующих на заключительных этапах каскада превращений, возникающего в ответ на митогенный сигнал (онкогены туе, fos и др.). [c.428]

Когда ретровирус трансформирует нормальную клетку в опухолевую, аномальное поведение часто бывает обусловлено геном, который ( привнесен вирусом, но для выживания и репродукции самого вируса фактически не нужен. Впервые это выяснилось, когда были открыты мутанты вируса саркомы Рауса, способные нормально размножаться, но не трансформирующие клетку. Оказалось, что некоторые из этих нетрансформирующих мутантов не имеют гена (или части гена), кодирующего белок с мол. массой 60000. В результате других мутаций этого гена трансформирующее действие вируса может становиться термочувствительным зараженные клетки проявляют трансформированный фенотип при 34°С, но после повышения температуры до 39°С они быстро (через несколько часов) возвращаются к нормальному фенотипу (рис. 13-32). По-видимому, этот специфический ген в онкогенном вирусе ответствен за клеточную трансформацию (и этим привлекает наше внимание), но является ненужным балластом с точки зрения репродукции самого вируса. [c.427]

Ретровирусы можно рассматривать как природные векторы для переноса и экспрессии чужеродных генов. Ретровирусы с высокой степенью онкогенности быстро и весьма эффективно вызывают опухоли у млекопитающих и, как правило, способны трансформировать соответствующие клетки в культуре. За одним лишь исключением (разд. 9.3.3), эти вирусы дефектны по репликации, поскольку онкогенные последовательности клеточного происхождения заместили у них те вирусные последовательности, которые кодируют гранс-действующие функции [16]. Вирусные продукты, необходимые для репликации и интегра ции таких дефектных вирусов, обеспечиваются по транс-схеме не- [c.278]

Многие природные онкогенные ретровирусы экспрессируют гибридные белки. Происходит это в результате слияния N-концевой части вирусного гена gag или env с онкогенными последовательностями, захваченными вирусом из ДНК клетки-хозяина. Такая структура способна обеспечить очень эффективную экспрессию гибридных белков, поскольку сигналы, влияющие на их трансляцию, относятся к категории весьма активных генетических элементов, которые в норме обеспечивают масштабное производство продуктов вирусных генов в инфицированной клетке. Кроме того, на эффективность синтеза таких белков может [c.283]

Онкоген Ретровирус Происхождение Продукт онкогена Субклеточная локализация [c.358]

Помимо этой минимальной информации геномы онкогенных ретровирусов несут дополнительный ген, являющийся специфическим фактором, вызывающим злокачественную трансформацию хозяйских клеток. Этот ген называется ретровирусным онкогеном v-on ). В исследованиях по [c.214]

Проще всего изучать онкогены ретровирусов, так как кодирующие их последовательности не перекрываются с другими вирусными генами. В результате онкоген часто утрачивается без ущерба для размножения вируса. Необязательность присутствия онкогена была впервые обнаружена при исследовании мутантных частиц вируса саркомы Рауса, который хорошо размножался, но не вызывал опухолевой трансформации клеток. Оказалось, что многие из таких мутантов имеют геном с делениями большого внутреннего сегмента, кодирующего белок с мол. массой 60000. Именно присутствие продукта этого гена, называемого геном sr , превращает нормальные клетки кур в раковые. [c.154]

Возможно, онкогены нарушают нормальный механизм регуляции роста тем, что препятствуют нормальной дифференцировке клеток, приводящей к ограничению их ростовых потенций. Действительно, многие опухолевые клетки дифференцированы в меньшей степени, чем их нормальные аналоги. Это особенно характерно для лейкозных клеток человека отсюда представление о лейкозах как результате того, что на каком-то этапе блокировано созревание определенных клеток-предшественников. Поскольку такие клетки способны непрерывно делиться, появляется постоянно растущая популяция-опухоль, В пользу этого предположения говорит и анализ эффектов, вызываемых вирусными онкогенами. Например, один из ретровирусов вызывает трансформацию предшественников эритроцитов. Если вирусный онкоген инактивируется в результате мутации, незрелые клетки начинают дифференцироваться и теряют опухолевые свойства. [c.155]

Вначале казалось очень странным, что природа так широко распространила онкогены среди вирусов. Теперь мы понимаем, однако, что онкогены ретро-вирусов-это просто нормальные клеточные гены в другом обличье. По-видимому, гены из генома позвоночных животных с помощью какого-то неясного пока механизма более или менее случайным образом включались в геномы ретровирусов это происходило довольно редко, но немногие вирусы, включившие онкоген, отбирались в процессе эволюции из остальной популяции, поскольку они поддерживали клетки хозяина в состоянии пролиферации и тем самым обеспечивали наилучшие условия для своей репродукции (рис. 11-17). [c.156]

ДНК- и РНК-содержащие онкогенные вирусы часто вызывают опухолевую трансформацию клеток в культуре. Когда появилась возможность манипулировать геномами таких вирусов, были получены сведения фундаментальной важности о природе рака. Онкогенные (вызывающие опухоли) гены РНК-со-держащих опухолеродных вирусов (ретровирусов) - эпю нормальные клеточные компоненты, случайно включенные в геном ретровирусов в исходном или слегка измененном виде. Некоторые онкогены ретровирусов кодируют протеинкиназы, связанные с клеточной мембраной и фосфорилирующие остатки тирозина в определенных клеточных белках. Вероятно, избыточное образование таких белков при вирусной инфекции ослабляет нормальные регуляторные механизмы, определяющие рост и деление клеток. Совсем недавно было показано, что клетки ряда опухолей человека содержат некоторые из тех измененных клеточных генов, которые ранее были выявлены при анализе онкогенных ретровирусов. [c.158]

Встраивание вирусного генома в клеточную хромосому — обязательная стадия репродукции ретровирусов независимо от того, обладают ли они онкогенным (трансформирующим) действием. Реплици-руясь в.месте с клеточной ДНК при митозе, вирус-специфическая ДНК — провирус — передается в дочерние клетки. [c.313]

Промоторные элементы провируса расположены в районе иЗ таким образом, возможность транскрипции провируса возникает после появления района иЗ впереди вирусного ДНК-генома, т. е. после возникновения LTR. Примерно за 25 п. и. до стартовой точки транскрипции(до л) имеется характерный ТАТА-элемент, за 75 п. и.— СААТ-элемент и за 100—300 п. н.— энхансер. У разных ретровирусов энхансер имеет разную силу , а у онкогенных ретровирусов сила энхансера может коррелировать со способностью вируса вызывать злокачественную транс( юрмацию клеток-мишеней. Для активирования энхансера необходимо его взаимодействие с клеточными белками-регуляторами в некоторых случаях, например у мышиного вируса рака молочных желез, эффективность энхансера регулируется гормонами (через посредство белков — рецепторов гормонов). [c.314]

У эукариот (все организмы, за исключением бактерий и синезеленых водорослей) также широко распространены М г.э., к-рые аналогичны М.г.э. прокариот по общему плану строения, способу транспозиции и генетич. эффекту. Элементы, подобньге 18 и гранспозонам, найдены у мн. эукариот (грибы, растения, млекопитающие и др.). Разл. эписомоподобные факторы обнаружены в ядре и цитоплазме дрожжей Умеренным фагам бактерий соответствуют онкогенные вирусы, в частности РНК-содержащие вирусы (ретровирусы) позвоночных. [c.80]

Онкогенез, вызываемый у животных РНК-внрусами. К образованию опухолей у животных могут быть причастны также и РНК-вирусы-ретровирусы. Они относятся к икосаэдрическим вирусам с оболочкой и содержат (-н )РНК-геном (одноцепочечную РНК). В качестве онкогенных вирусов они, например, вызывают саркому Рауса у кур и лейкемию у мышей. Название ретровирусы связано с тем, что в их размножении участвует обратная транскриптаза (см. конец раздела 15.1). РНК этих вирусов не может воспроизводиться путем простой репликации-необходима ее предварительная транскрипция в ДНК с по- [c.153]

Ретровирусы, вызывающие раковую трансформацию, это РНК-со-держащие вирусы. С помощью фермента ревертазы они способны синтезировать ДНК-копии в ходе так называемой обратной транскрипции. Эти ДНК-копии способны встроиться в геном клетки. Интегрированная копия называется провирусом. Некоторые ретровирусы, известные как активно трансформирующие вирусы, высоко онкогенны. Они вызывают неопластические заболевания у зараженных ими животных. В культуре клеток эти вирусы вызывают трансформацию клеток, протекающую с высокой эффективностью. Около 20 таких вирусов было выделено из крыс, мыщей, обезьян, кощек, цыплят и индюков (например, вирусы саркомы Харвея и саркомы Малони выделены из крыс и мышей соответственно). Кроме генетической информации, необходимой для своей собственной репликации, эти вирусы несут специфические гены, называемые онкогенами, ответственными за их способность вызывать раковую трансформацию. Сейчас известно около 15 генов one, включая ген sr вируса саркомы Рауса, поражающего кур, ген mos вируса саркомы мышей и ген ras вируса саркомы крыс. [c.322]

Как РНК-, так и ДНК-содержащие опухолевые вирусы вызывают неопластическую трансформацию клеток, потому что присутствие в клетке вирусной ДНК индуцирует синтез новых белков, нарушающих регуляцию клеточного деления. Гены, кодирующие синтез таких белков, называются онкогенами. У опухолевых ДНК-вирусов онкогены обычно кодируют нормальные вирусные белки, необходимые для размножения вируса. Иначе обстоит дело у опухолевых РНК-вирусов онкогены, которые они несут, представляют собой модифипированные формы нормальных генов клетки-хозяина - они для размножения вируса не требуются. Поскольку в капсид ретровируса может уместиться лишь некоторое ограниченное количество РНК, необходимые онкогенные последовательности нуклеотидов часто замещают собой существенххую часть генома ретровируса и вирус оказывается дефектным. Мы расскажем позже (см. разд. 13.4.2 и разд. 21.2.1), почему изучение вирусных онкогенов послужило ключом к пониманию причин и природы рака, а также к познанию тех механизмов, которые в норме регулируют рост и деление клеток у многоклеточных организмов. [c.321]

Опухоли часто возникают не от вирусной инфекции, а в результате мутаций, происходящих случайно или же под действием химических канцерогенов или облучения. Из таких опухолевых клеток можно получить очищенную ДНК и проверить ее на наличие онкогенов путем введения в нетрансформированные клетки в культуре in vitro. Для такого теста часто используют клетки ЗТЗ, поскольку они неопределенно долго делятся в культуре и содержат мутации, благодаря которым их легко трансформировать добавлением всего лишь одного онкогена. Онкоген, ответственный за такую трансформацию, может быть выделен, клонирован и секвенирован с помощью метода рекомбинантной ДНК (рис. 13-33). Нримечательно, что в большинстве случаев, когда это было сделано, онкоген оказывался мутантной формой одного из тех самых протоонкогенов, которые были выделены с использованием ретровируса, хотя при этом было открыто и несколько новых онкогенов. [c.428]

Аномальные клетки, не повинующиеся социальным сдерживающим факторам, пролиферируют с образованием опухолей в организме они также появляются при трансформации в культуре клеток Хотя это часто приводит к гибели всего организма, как индивидуальные клетки они получают селективное преимущество, и поэтому их легко выделять. Трансформация клетки часто сопровождается мутацией или сверхэкспрессией специфических онкогенов, во многих случаях выявленных благодаря их наличию в РНК опухолевых вирусов (ретровирусов). Нормальные гомологи таких вирусных онкогенов в здоровых клетках, называемые протоонкогенами, по-виоимому, кодируют ключевые ком- [c.437]

В отличие от ДНК-содержащих вирусов большинство ретровирусов (см. разд. 5.5.8 и 13.4.2) относительно безвредны для клетки-хозяипа. Зараженная клетка постоянно выделяет новые вирусные частицы, которые отпочковываются от плазматической мембраны, не вызывая неопластической трансформации клетки Однако изредка может происходить случайное овладение , захват ретровирусом регуляторного клеточного гена (или его испорченной копии, или фрагмента этого гена), который не используется в жизненном цикле самого вируса, но может кардинально влиять на судьбу клетки-хозяипа. В частности, как мы видели в гл. 13 (разд. 13.4.2), ретровирус, подобный вирусу саркомы Рауса, захватившему клеточный онкоген (рис. 21-21), легко обнаруживается по своему доминантному трансформирующему эффекту на инфицированные клет- [c.468]

Существуют два механизма превращения протоонкогена в онкоген при включении его в ретровирус изменение носледовательности или фрагментация гена, в результате чего на нем синтезируется белок с аномальной активностью, или попадание его (протоонкогена) под контроль мощных вирусных промоторов и энхансеров. что приводш к избыточному накоплению продукта или созданию неподходящих условий для его функционирования часто происходит и то, и другое. Сходный онкогенный эффект ретровирусы могут оказывать и другим способом, без захвата клеточных генов и переноса их из клетки в клетку ДПК-конии вирусной РПК могут просто встраиваться в геном клетки рядом с протоонкогенами или даже внутри их. Этот феномен называется вставочным (инсерционным) мутагенезом, а измененный таким образом геном наследуется всеми потомками данной клетки. Вообще, случайное встраивание ДПК-коний вирусной РПК в геном клетки - часть нормального жизненного цикла ретровируса, и если оно происходит в пределах 10 тыс. пар оснований от протоонкогена, то может вызвать аномальную активацию нарушенного встраиванием гена Вставочный мутагенез дает возможность идентифицировать нротоонкогены за счет их близости к встроенному ретровирусу. Выявленные таким способом нротоонкогены оказывались теми же, которые обнаруживали и другими методами, но были среди них и новые (табл. 21-5), например, ген int-l, активируемый у мышей, зараженных вирусом опухоли молочных желез [c.469]

В то время как одни исследователи разрабатывали нанравление которое можно назвать от ретровирусов - к онкогенам , другие использовали более прямой подход и занялись поиском определенных последовательностей ДНК в опухолевых клетках человека, которые могли бы вызвать неконтролируемую пролиферацию при введении в нормальные клетки. Суть метода, разработанного для этой цели, заключалась в трансфекции клеток линии N1H ЗТЗ (одна из неопухолевых линий мышиных клеток ЗТЗ) ДНК, выделенной из клеток опухоли человека (см. разд. 13.4.3) и рис. 13-33). Результат оказался драматический - онкогены были обнаружены во многих линиях раковых клеток человека, и в нескольких случаях эти онкогены оказались мутантными аллелями тех самых протоонкогенов, которые были выявлены при исследованиях с помошью ретровирусов. Так, примерно в каждой четвертой опухоли у человека был найден мутантный представитель генного семейства ras (онкогены, вызываюш,ие саркому у крыс). Таким образом, два независимых пути исследований привели к одной и той же группе генов. [c.472]

До настоящего времени выявлено около 60 протоонкогенов (см. табл. 21-4 и 21-5), каждый из которых может быть преобразован в онкоген, играющий решающую роль в возникновении того или иного вида рака. Большинство таких генов обнаруживали неоднократно в самых различных видах опухолей можно думать поэтому, что большая часть протоонкогенов млекопитающих в настоящее время уже выявлена. За превращение иротоонкогена в онкоген могут отвечать разные генетические механизмы (рис. 21-25). Ген может измениться в результате точковой мутации хромосомной транслокации или вставки мобильного генетического элемента, например ретровируса. Эти изменения могут [c.472]

Размножение нормальных клеток регулируется ингибирующими и стимулирующими молекулами, которые являются соответственно продуктами генов-супрессоров опухолевого роста и протоонкогенов. Проявление раковых свойств у клетки может быть результатом как потери или инактивации обеих клеточных копий гена-супрессора, так и амплификации или гиперактивации одной из двух копий протоонкогена Наследуемые нарушения пролиферативного контроля могут быть вызваны также внедрением в клетку чужеродного вирусного генетического материала. Ретровирусы могут сами становиться онкогенными, захватывая копию клеточного протоонкогена клетки-хозяина и превращая его в онкоген они могут также создавать онкоген в клетке, действуя как инсерционный мутаген и внедряясь в ее геном рядом с протоонкогеном. Хотя полагают, что большинство онкологических заболеваний у человека вызывается не вирусами, обнаруживаемые в опухолевой ДНК мутации часто затрагивают те же протоонкогены, что и найденные при изучении ретро-вирусов. Способы превращения протоонкогенов в онкогены в опухолях у человека включают точковые мутации, амплификацию генов, а также хромосомные транслокации, которые могут привести к нарушению контроля экспрессии этого протоонкогена или к его соединению с другим геном с последующим синтезом нового белка. Подобно этому, гены-супрессоры опухолевого роста могут быть функционально утеряны в результате мутаций самого разного характера люди, унаследовавшие от родителей делецию или дефектную копию одного из таких генов, могут проявить выраженную предрасположенность к определенному типу рака, что демонстрирует пример с ретинобластомой. Молекулярнобиологический анализ опухолевых клеток от больных, страдающих одной из наиболее распространенных форм рака, выявил сложный и неоднородный спектр генетических повреждений, включая и активацию онкогенов и потерю генов-супрессоров опухолевого роста. Эти данные являются отражением случайного характера эволюционного процесса, в ходе которого возникает рак, и говорят о том, что каждая злокачественная опухоль, с молекулярной точки зрения уникальна. [c.481]

Д. Точечные мутации. Онкоген -ras был впервые обнаружен в некоторых ретровирусах грызунов (например, крыс и мьпией). Продукт этого гена—белок с мол. массой 21 ООО (р21)—близок G-белкам, регулирующим активность аденилатциклазы, и, следовательно, играет ключевую роль в ответных реакциях клеток на гормоны и лекарства. Сравнение последовательности ДНК протоонкогена -ras из нормальных клеток человека и онкогена -ras из клеток опухоли мочевого пузыря показало, что они отличаются лишь по одному основанию и, следовательно, по одной аминокислоте (положение 12 белка р21). Этот интересный результат был подтвержден анализом генов -ras других опухолей человека. Во всех случаях были получены одни и те же результаты ген, выделенный из клеток опухоли, содержал лишь одну точковую мутацию по сравнению с с-гА5-про- [c.361]

Основные принципы. Выполненные в последние годы молекулярно-биологические исследования и особенно открытие так называемых онкогенов способствовали пониманию молекулярных механизмов канцерогенеза. В ранних работах по слиянию клеток (разд. 3.4.3) было показано, что важную роль в злокачественной трансформации могут играть мутации в определенных локусах и обработка клеток хомячка ДНК вируса полиомы С другой стороны, со времени появления работ Эллермана и Бэн-га (1908) и Рауса (1911) стало известно о способности некоторых РНК-вирусов - ретровирусов - индуцировать опухоли у животных. Эти и полученные позднее результаты побудили многих исследователей заняться поиском ретровирусов, которые могли бы вызывать опухоли у человека. До конца 1970-х г. эти поиски были безуспешными. Однако внедрение в практику исследований молекулярно-биологических методов позволило получить в последние годы очень важные результаты. [c.214]

Рис. 11-15. Клетки, трансформированные in vitro ретровирусом, несущим температурочувствительную мутацию в онкогене. Микрофотографии получены с помощью сканирующего электронного микроскопа. А. Округленная форма трансформированных клеток, наблюдаемая при более низкой температуре (34°С). Б. Те же клетки приобретают нормальную морфологию, когда продукт онкогена инактивируется повьппением температуры до 39°С. (С любезного разрешения G. Steven Martin.)

У многих ретровирусов часть вирусных последовательностей дад, pol или env заменена большим функционирующим онкогенным фрагментом. Такие ретровирусы являются дефектными-они не могут размножаться сами по себе и нуждаются в присутствии неонкогенного вируса-помощника , доставляющего продукт утраченного гена. Недефектные онкогенные ретровирусы вроде вируса саркомы Рауса встречаются даже реже, чем многочисленные дефектные (как, например, вирус саркомы Харви или вирус Абельсона), у которых нет сегмента дад или env. Онкогенные белки таких дефектных вирусов часто представляют собой продукты слияния N-концевая часть у них содержит последовательность дад, а карбоксильный конец-последовательность онкогена. [c.154]

Каждый из известных онкобелков ретровирусов действует на многие структуры и процессы в клетках. Как единственный вирусный ген может вызывать столь разносторонние эффекты Было предложено два возможных объяснения. Согласно первому из них, белок, кодируемый онкогеном, изменяет лишь какой-то один компонент клетки, который в свою очередь влияет на разнообразные клеточные функции, что и приводит к появлению опухолевого фенотипа. Другая возможность состоит в том, что сам продукт онкогена изменяет множество различных компонентов клетки. Многие исследователи [c.154]

В 1978 г. было сделано очень важное открытие было показано, что продукт гена sr является ирошеинккназой-ферментом, катализирующим перенос фосфата с какого-либо нуклеоизидтрифосфата на определенные аминокислотные остатки некоторых белков (разд. 13.4,1), Вскоре выяснилось, что и ряд других онкогенных белков-протеинкиназы. Каждая из вирус-специфических киназ фосфорилирует несколько белков это объясняет множественные эффекты соответствующих онкогенов. Многие киназы ретровирусов отличаются от обычных протеинкиназ тем, что фосфорилируют боковые цепи тирозина, а не серина и треонина, как подавляющее большинство протеинкиназ. Поскольку фосфорилирование тирозина-процесс редкий, в белках клеток, зараженных онкогенными вирусами, может быть в 5-10 раз больше фосфотирозина, чем в белках нормальных клеток. Идентификация этих фосфорилированных белков и выяснение их функций имеют огромное значение для понимания механизмов вирусного канцерогенеза. Обнаружено пока лишь несколько таких белков один из них - актин-связывающий белок винкулин (разд. 10,5,6 и 10.7,4), Однако еще нет доказательств того, что какой-либо из этих белков участвует в индукции или поддержании трансформированного фенотипа. [c.155]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология