Неопластическая трансформация, детерминированная онкогенами опухолеродных вирусов

Трансформация клеток in vitro

Основные свойства, отличающие трансформированные клетки от родительских нормальных клеток, суммированы в таблице.

Эти особенности, общие для клеток, трансформированных РНК- и ДНК-содержащими онковирусами, не являются для них уникальными и абсолютными, поскольку в той или иной мере присущи инфицированным клеткам, а также нормальным длительнопассируемым или быстрорастущим, делящимся клеткам.

Многие из перечисленных в таблице признаков можно индуцировать обработкой нормальных клеток протеолитическими ферментами или добавлением в культуру нормальных клеток высоких концентраций сыворотки и др.

Вместе с тем в совокупности эти свойства и, главным образом такие, как многослойный, трехмерный рост, являющийся основным отличием злокачественно трансформированных клеток от их нормальных прототипов в однослойных культурах на стекле, способность к росту в агаровой среде и другие, особенно при сопоставлении клонированных популяций в одинаковых условиях с контрольными культурами, являются надежными критериями неопластической трансформации клеток in vitro.

Очень важно, что изменение характера роста трансформированных клеток является наследственно закрепленным свойством, которое не зависит от размножения вируса и сохраняется на протяжении многих сотен пассажей in vitro и in vivo.

Это свойство присущей клонам, полученным от одной трансформированной клетки, что дает возможность количественно учесть частоту трансформации клеток, инфицированных онковирусом.

К настоящему времени трансформации in vitro клеток из тканей практически воспроизведена всеми известными онковирусами, за исключением лимфолейкозной группы онкорнавирусов.

Изменения, индуцированные онковирусом, в трансформированных клетках

Рост клеток Структура и функции мембран Синтез нуклеиновых кислот, гистонов
in vitro in vivo
В среде с низкой концентрацией сыворотки. Способность расти и образовывать колонии в агаре или метоцеле. При высокой концентрации клеток. Способность образовывать клоны на монослое нормальных клеток. Неориентированный, хаотичный тип роста. Способность расти и образовывать опухоль при трансплантации изологичным или гомологичным животным. Появление новых вирусиндуцированных  и вирусспецифических антигенов (TSTA,TSSA и др.), что указывает на прямую трансформацию соответствующими онковирусами. Наличие рецепторов, связывающих растительные агглютинины (лектины). Изменение состава гликолипидов, гликопротеидов и повышение активности гликозилтранефараз. Снижение содержания или исчезновение типоспецифического высокомолекулярного гликопротеида. Снижение уровня ганглиозидов. Усиление связывания орнитинлейцина. Снижение уровня УД Ф-ацетилгалактозаминилгематозид-N-ацетилгалактозализинтрансфаразы. Снижение контактного торможения движения. Уменьшение межклеточных контактов. Стимуляция синтеза хромосомной и митохондриальной ДНК, гистонов и ферментов, участвующих в синтезе ДНК. Стимуляция синтеза мРНК.
Энергосинтез Биосинтез Биохимические изменения Морфологические и цитогенетические изменения
Унификация спектра изоформ ключевых ферментов энергетического обмена в цитоплазме и ядре. Снижение синтеза высокоспециализированных белков. Усиление синтеза неспецифических белков на полирибосомах. Снижение синтеза коллагена и гиалуроновой кислоты и активности коллагенгликозилтрансферазы. Интенсификация гликолиза и повышение концентрации свободных радикалов. Усиление и изменение активного транспорта сахаров. Увеличение протеолитической активности. Снижение концентрации АМФ. Повышение активности  РНК-метилазы. Морфология. Появление хромосомных аберраций.

Статистический анализ многих из этих тест-систем показал, что каждый фокус трансформации может быть индуцирован одной вирусной частицей. Это позволяет по числу фокусов трансформации в данной культуре, зная дозу вируса, определить трансформирующий титр вируса в фокусобразующих единицах (ФОЕ).

«Механизмы вирусного онкогенеза»,
А.И.Агеенко

Другим геном, функция которого, вероятно, необходима для появления и сохранения характерных для трансформированных клеток свойств плазматической поверхностной мембраны, является ген ts-3. Продукт этого гена, еще окончательно не идентифицированный, в результате изменений, которые он вызывает на клеточной мембране, по-видимому, нарушает контактное ингибирование синтеза клеточной ДНК и изменяет типоингибицию и агглютинацию лектинами. Функция третьего вирусного гена, идентифицированная…

С помощью ts-мутантов онкорнавирусов птиц установлено, что репликация и трансформация являются у этой группы саркомно-лейкозного комплекса вирусов независимыми функциями вирусного генома и контролируются разными генами. Ген, несущий информацию для синтеза ревертазы, необходим для проявления обеих функций (Verma et al., 1976). Установлено, что все ts-мутанты RSV с различной эффективностью индуцировали саркомы. Описан мутант, который вызывает саркомы,…

У 68 ts-мутантов SV40 была исследована способность реплицировать ДНК, и на основании комплементационного теста они были разделены на пять групп (Martin et al., 1975). Ts-мутанты группы комплементации А в ранней области транскрипции не способны к инициации синтеза ДНК при 40 °С. Все остальные этапы синтеза ДНК у ts-мутантов группы А эффективно протекали при непермиссивной температуре….

Учитывая сложный комплекс новых биологических свойств, присущих злокачественной клетке, а также тот факт, что столь незначительный генетический материал, привносимый мелкими ДНК-содержащими онковирусами, по-видимому, вряд ли может кодировать все признаки трансформации, вирусный геном, вероятно, является направленным эпигеномным регулятором, изменяющим функционирование генетического аппарата клетки. По-видимому, присутствие вирусного генома достаточно для внегеномных фенотипических изменений, которые могут передаваться и…

Очевидно, не все изменения, указанные в таблице ниже, являются следствием непосредственной экспрессии генов мелких ДНК-содержащих онковирусов, имеющих в геноме максимум четыре гена, два из которых, по-видимому, ответственны только за синтез вирусных белков. Изменения метаболизма, индуцированные генными функциями онковирусов Онковирус Хозяин Функция и изменение метаболизма ранние и поздние вирусспецифические мРНК Т-антигены TSTA-антигены индукция синтеза клеточной ДНК…

Основным и, возможно, единственным геном, ответственным за стабильную трансформацию клетки, вероятно, является ген ts-A паповавирусов, с которого транскрибируется ранняя 19S мРНК. Хотя к настоящему времени единственным идентифицированным продуктом трансляции этой мРНК является Т-антиген, с геном ts-A связывают такие функции вирусного генома, как индукция синтеза Т-антигена, инициация синтеза вирусной ДНК, активация ферментов клетки, необходимых для ее…

Выявлена прямая зависимость клеток, трансформированных онкорнавирусами сарком, между их способностью поддерживать репродукцию вирусов и агглютинироваться конканавалином А. На этом основании предлагают использовать агглютинационный тест в качестве показателя экспрессии информации, присутствующей в геноме онкорнавирусов. Анализ трансформированных онковирусами клеток позволил обнаружить варианты, у которых поверхностные мембраны могли полностью ревертировать к структуре нормальных клеток, что также определялось с…

Циклические пуриновые нуклеотиды — аденозин-3´, 5´-монофосфат (цАМФ) и гуанозин-3´, 5´-монофосфат (цГМФ) — играют важную физиологическую роль практически во всех видах обмена веществ в клетке в их фенотипическом проявлении. Помимо этого, имеются прямые указания на участки аденилциклазной системы в контроле механизмов генетической информации за счет изменения активности ферментов, регулирующих фосфорилирование гистонов. Обнаружено также участие цАМФ в…

Внутриклеточная концентрация цАМФ зависит от взаимодействия нескольких факторов: активности аденилатциклазы, локализованной на поверхности клеточной мембраны и регулируемой гормонами; скоростью деградации под воздействием фосфодиэстеразы (цАМФ может активировать синтез этого фермента) и выходом цАМФ в межклеточное пространство. В неопластически трансформированных клетках внутриклеточная концентрация цАМФ обычно в 2 — 10 раз меньше, чем в соответствующих нормальных прототипах. Показано,…

Активность аденилатциклазы в трансформированных клетках значительно понижена, что нарушает синтез цАМФ из АТФ. Аденилатциклаза локализуется в плазматических мембранах, структуры и функции которых наиболее сильно изменены в неопластически трансформированных клетках. В то же время активность фосфодиэстеразы цАМФ в таких клетках не отличается от нормы. Следовательно, трансформированные клетки способны поддерживать распад цАМФ на уровне, свойственном нормальным клеткам….

Одним из показателей изменения плазматической мембраны при действии РНК- и ДНК-содержащих онковирусов на клетку является появление на ее поверхности рецепторов для растительных агглютининов (лектинов), в частности, для конканавалина А (агглютинин зародыша пшеницы) или синтетического кополимера орнитин — лейцина. Смотрите таблицу — Изменения, индуцированные онковирусом, в трансформированных клетках При трансформации клеток указанные рецепторы становятся доступными для…

Трансформация in vitro, вероятно, так же как и in vivo, осуществляется многоэтапно. Определенный параллелизм прогрессии трансформированных клеток при культивировании и в организме животного позволяет отождествлять некоторые факты, полученные при исследовании процесса неопластического превращения в этих двух системах. Появление и развитие всех свойств, характерных для бластоматозной клетки, как правило, не коррелируют во времени. Следовательно, уже в…