CC BY
86
Л Белки мембранных микродоменов и их участие в онкогенезе
CV
со
es
и ш и
X ш
и
И.Б. Зборовская, С.А. Галецкий, А.В. Комельков
Научно-исследовательский институт канцерогенеза ФГБУ«Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина» Минздрава России; Россия, 115478, Москва, Каширское шоссе, 24
Контакты: Ирина Борисовна Зборовская [email protected]
Липидные рафты плазматических мембран формируются холестеролом, сфингомиелидами и гликосфинголипидами, а также различными белками. Эти микродомены участвуют в различных клеточных процессах, таких как перестройка мембраны, интер-нализация белков, передача сигналов, через них осуществляется проникновение вирусов внутрь клетки. Часть липидныхрафтов стабилизирована специальными микродоменобразующими белками (МОБ). На сегодняшний день известно несколько семейств таких белков: кавеолины, SPFH-семейство, тетраспанины, галектины, которые не только поддерживают целостность микродоменов, но и формируют «сигналосомь» и, таким образом, являются регуляторами многих сигнальных путей. Участие различных классов МОБ необходимо для нормального функционирования комплексов ростовых факторов с их рецепторами, регуляции ин-тегринов, факторов реорганизации клеточного скелета и внеклеточного матрикса, везикулярного транспорта и т. д. МОБ вовлечены практически во все аспекты жизнедеятельности клетки, однако до сих пор классы МОБ принято рассматривать отдельно друг от друга. В представленном обзоре проведен анализ участия МОБ разных семейств в общих сигнальных путях, ассоциированных с канцерогенезом.
Ключевые слова: мембранные микродомены, микродоменобразующие белки, кавеолины, флотиллины, стоматины, тетраспанины, галектины, сигнальная трансдукция, экзосомы, опухолевая прогрессия
DOI: 10.17650/2313-805X-2016-3-3-16—29
Microdomain forming proteins in oncogenesis I.B. Zborovskaya, S.A. Galetskiy, A. V. Komel'kov
Research Institute of Carcinogenesis, N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center, Ministry of Health of Russia;
24 Kashirskoye shosse, Moscow, 115478, Russia
Lipid rafts are lateral assembles of cholesterol, sphingomyelin, glicosphingolipids and specific proteins within cell plasma membrane. These microdomains are involved into a number of important cellular processes including membrane rearrangement, protein internalization, signal transduction, entry of viruses into the cell. Some of lipid rafts are stabilized by special microdomain-forming proteins such as caveolins, SPFH domain containing superfamily, tetraspanins, galectins, which maintain integrity of rafts and regulate signal transduction via forming of "signalosomes ". Involvement of the different lipid rafts is necessary in many situations such as binding of growth factors with their receptors, integrin regulation, cytoskeleton and extracellular matrix rearrangements, vesicular transport, etc.
However, such classes of microdomain-forming proteins are still considered separately from each other. In this review we tried to perform complex analysis of microdomain-forming proteins in regulation of cancer assotiated processes.
Key words: membrane microdomains, microdomain-forming proteins, caveolin, flotillin, stomatin, tetraspanin, galectin, signal transduc-tion, exosomes, tumor progression
Общие сведения о мембранных микродоменах
Плазматическая мембрана (ПМ) — чрезвычайно организованная бислойная клеточная структура, содержащая сложные липиды и белки. ПМ участвует во многих клеточных процессах, обеспечивая барьерную, транспортную, матричную, маркерную и рецепторную функции.
Жидкостно-мозаичная модель строения ПМ, предложенная в 1972 г. S.J. Singer и G.L. Nicolson [1], претерпела значительные изменения. Уже в 1973 г. A. Stier и E. Sackmann, используя физические методы при изучении микросомальной фракции клеток печени, показали существование особых участков в ПМ — мембранных микродоменов (Membrane Lipid Rafts, MLR) [2]. Еще 15 лет назад велись активные споры, касающиеся самой возможности существования этих лабильных
динамичных структур ПМ, не говоря уже о спектре белков и липидов, входящих в их состав [3]. Ныне наличие мембранных микродоменов, имеющих сложный уровень организации, и их участие во многих жизнен -но важных клеточных процессах уже не подвергается сомнениям.
В 2006 г. на авторитетном симпозиуме по липидным рафтам и клеточным функциям (Keystone Symposium of Lipid Rafts and Cell Function) мембранные микродомены были определены как упорядоченные, нанораз-мерные (10—200 нм), гетерогенные, высоко динамичные домены, которые компартментализуют клеточные процессы. Стабильное состояние покоя в этих структурах может активироваться объединением специфических липид-липидных, белково-липидных и белок-белковых
взаимодействий. Липидные рафты соединены с цито-скелетом и обогащены минорными типами липидов (гликосфинголипиды, ганглиозиды, стеролы и липиды с насыщенными жирными кислотами), что обеспечивает их плотную структуру и возможность экспериментального выделения из мембран неионными детергентами при низкой температуре. Повышенная концентрация сфинголипидов, в частности ганглио-зида ОМ1, и холестерола является характерным признаком рафтов. Мембранные микродомены участвуют в целом спектре клеточных процессов, таких как перестройка мембраны, интернализация белков, везикулярный и ионный транспорт, через эти структуры осуществляется проникновение вирусов внутрь клетки и взаимодействие с внеклеточным матриксом. Микродомены в первую очередь участвуют в импорте и экспорте различных молекул, т. е. обеспечивают процессы передачи клеточных сигналов (сигнальную трансдук-цию) внутри и вне клетки [4—6].
Плазматические микродомены имеют в своем составе специальные рафтобразующие белки нескольких семейств (кавеолины, БРРЫ-семейство, тетраспанины, галектины и клатрины), которые не только формируют и стабилизируют мембранные микродомены, удлиняя период их существования, но и аффинны к различным белкам — участникам определенных сигнальных путей (рис. 1). Некоторые рафтобразующие белки способны формировать микродомены не только в ПМ, но и в эндо-плазматическом ретикулуме (эрлины) и митохондриях (прохибитины). Данные мембранные структуры могут инвагинировать в сторону цитоплазмы (кавеолы) или не инвагинировать (плоские рафты), что во многом зависит от их белкового состава.
Существует некоторое разночтение в обозначении данного типа белков. В англоязычной литературе их часто обозначают как LRP (Lipid Rafts Proteins), но с учетом факта концентрации в липидных рафтах огромного количества сигнальных белков, рецепторов, ферментов и т. п. наиболее адекватным, с нашей точки зрения, является термин «микродоменобразующие белки» (МОБ).
Все белки, связанные с биологическими мембранами, в зависимости от локализации делятся на категории: интегральные, полуинтегральные (погруженные одним концом во внешний или внутренний липидный слой) и поверхностные (расположенные на внутренней или внешней стороне мембраны). МОБ могут пронизывать ПМ насквозь (тетраспанины), частично встраиваться в нее с внутренней стороны мембраны (кавеолины, SPFH-семейство, иногда клатрины), располагаться с внешней (галектины) или с внутренней (клатрины) стороны ПМ (рис. 2).
Функции МОБ чрезвычайно разнообразны, однако большинство из них опосредуется через способность формировать «сигналосомы», т. е. концентрировать внутри мембранного микродомена рецепторы и сигнальные молекулы разных каскадов, осуществляя их регуляцию и облегчая перекрестные взаимодействия, поскольку МОБ могут создавать комплексы с резидентными белками и формировать сети [7—9].
Кроме того, МОБ во многом определяют адгезивные свойства клеток, их взаимодействие с внеклеточным матриксом, иммунный статус, что, безусловно, играет важную роль в процессах инвазии и метастази-рования [4, 10—13]. Мембранные микродомены опосредуют и процессы программированной клеточной гибели, аккумулируя анти- и проапоптотические мо-
CV
ев
и ш u
ж ш
и
Холестерол
Сфинголипид
\ /
Липидные рафты
Организованный липидный рафт
ffffffffWTf
«1
Рецепторы факторов роста
Молекулы межклеточных и фокальных контактов
Т- и В-клеточные рецепторы
Фосфолипид Холестерол
Сфинголипид
п
Рафтобразующий белок
Рис. 1. Липидные «рафть» — микродомены в составе клеточных мембран
Галектины
CV
со
ев
и ш u
Плазматическая мембрана
Кавеолины и SPFH-белки (стоматины, прохибитины, флотиллины, HflK/C)
Плазматическая мембрана
Тетраспанины
Рис. 2. Разнообразие микродоменобразующих белков
X ш
и
лекулы в специальных структурах CASMER (Cluster of Apoptotic Signaling Molecule-enriched Rafts) [14].
В связи с возрастающим интересом к механизмам везикулярного транспорта и таким мембранным структурам, как экзосомы, следует отметить, что белки ли-пидных рафтов играют важнейшую роль не только в формировании этих внеклеточных микровезикул, но и переносятся с ними в другие, часто отдаленные клетки и ткани, влияя на сигнальную трансдукцию клеток-мишеней [15—17].
Таким образом, липидные рафты осуществляют ре -гуляцию широкого спектра сигнальных каскадов и участвуют практически во всех аспектах жизнедеятельности клетки. Поскольку с современной точки зрения рак является генетическим заболеванием, обусловленным изменениями, вызывающими нарушение молекулярной системы передачи сигналов, изменения в микродоменных мембранных структурах, сопряженные с опухолевой трансформацией и прогрессией, привлекают пристальное внимание молекулярных онкологов и позволяют использовать изменения содержания или нарушения структуры МОБ в качестве диагностических и прогностических молекулярных маркеров в клинической практике.
Однако, несмотря на то, что в последние годы активно проводятся исследования в области строения липидных рафтов, механизмы их функционирования, а следовательно и роль отдельных белковых и липид-ных компонентов нуждаются в более детальном изучении. Такие исследования предопределяют возможность их эффективного использования для раскрытия механизмов патогенеза целого спектра болезней человека, в том числе диабета, кардиоваскулярных и онкологических заболеваний.
Краткая характеристика некоторых основных семейств микродоменобразующих белков
Семейство белков кавеолинов является одним из наиболее изученных семейств МОБ и представлено тремя генами — CAV-1, CAV-2 и CAV-3, которые с учетом изоформ кодируют 6 белков, имеющих сходное строение. Кавеолины — чрезвычайно «консервативные белки», а их гомологи обнаружены у различных представителей Metazoa [18].
Кавеолин-1 и кавеолин-2 экспрессируются в большинстве тканей, преимущественно в эпителиальных и эндотелиальных клетках, адипоцитах, фибробластах и пневмоцитах. Кавеолин-3 относится к тканеспеци-фичным белкам и синтезируется исключительно мышечными клетками.
Молекулы кавеолинов частично встроены в ПМ, не пронизывая ее насквозь, а образуя петлю с концами, направленными в сторону цитоплазмы (рис. 3). Они являются принципиальными компонентами кавеол-и-образных впячиваний ПМ, но могут входить в состав плоских рафтов (рис. 4). Молекулы кавеолина-1 и ка-веолина-3 формируют стабильные гомоолигомерные комплексы (как правило, кавеолин-1 формирует геп-таолигомеры) [19], однако кавеолин-1 также может формировать гетероолигомерные комплексы с кавео-лином-2 [20, 21].
Кавеолин-1 впервые был открыт в качестве субстрата для фосфорилирования тирозинкиназы Src. Этот белок имеет 2 ключевых сайта фосфорилирования, 3 сайта пальмитоилирования по сайту для связывания с актином на каждом конце молекулы и домен CSD (Caveolin Scaffolding Domain). За счет этого специального домена кавеолин-1 и кавеолин-3 могут ре-гуляторно взаимодействовать с широким спектром
белков, таких как БОБЯ, Бге, еКОБ, РКС-а и др. Именно при изучении кавеолинов в 1994 г. группа ученых пред -ложила теорию «сигналосомы», согласно которой ка-веолин-1 не только поддерживает целостность липидных рафтов, но и формирует платформы, где координиру-
Фосфолипид \
ется и регулируется передача сигналов, а также осуществляется взаимодействие сигнальных белков разных каскадов [22]. За последние годы данная теория нашла множество экспериментальных подтверждений, и важная роль кавеолинов и других МОБ в процессах
Сфинголипид
Холестерол С-МДЭ
Кавеолин-1-бета изоформа
Рис. 3. Структура кавеолина-1 (адаптировано из [22])
Остаток пальмитиновой кислоты
Сайт фосфорилирования Туг-14
Кавеолин-1-альфа изоформа
N
ев
и ш и
ж ш
и
. ОО^0
Л Л у^' -¿Г^
р.4о0
Рис. 4. Типы кавеолинсодержащих липидных микродоменов и их структура: а — схема кавеолинсодержащих микродоменов (адаптировано из [ 10]; электронная фотография кавеол на срезе, сделанном перпендикулярно (б) и параллельно (в) поверхности миоэпителиальных клеток (адаптировано из [110])
б
а
CV
со
es
и ш u
X ш
и
сигнальной трансдукции в нормальных и трансформированных клетках ныне не подвергается сомнению.
Большой интерес исследователей сигнальной трансдукции вызывает влияние МОБ, и в частности кавео-лина-1, на активность факторов роста и их рецепторов, однако полученная на данный момент информация достаточно противоречива. Методами коиммунопре-ципитации и кофракционирования уже довольно давно продемонстрирована кавеолярная локализация EGFR и ERBB2. Более того, в экспериментах in vitro выявлено, что кавеолин-1 за счет домена CSD может напрямую взаимодействовать с молекулами EGFR, подавляя трансактивацию последних [23]. Следует отметить, что существуют исследования, в ходе которых не выявлена колокализация EGFR и кавеолина-1 [24], а получены прямо противоположные данные о том, что именно стимуляция клеток EGF приводит к миграции EGFR в кавеолы [25]. Данные противоречия подробно разбираются в обзорах [26, 27].
Воздействие на клетки EGF приводит к Src-зави-симому фосфорилированию кавеолина-1 по Tyr14, что привлекает к мембране такие белки, как Csk (ингибитор Src-киназ) и Grb7 (участник Ras-MAPK-каскада) [7, 28]. Неоднократно показано и ингибирующее влияние кавеолина-1 на EGFR-Ras-MAPK-сигнальный путь. Так, кавеолин-1 подавляет активность таких нижележащих участников пути, как Raf-1, MEK-1 и Erk2, причем с MEK-1 и Erk2 кавеолин-1 может связываться непосредственно [8, 29].
Путем формирования сигнальных платформ, ком-партментализуя, поляризуя, модулируя и интегрируя сигнальные каскады, кавеолины участвуют в процессах клеточной адгезии, динаминзависимого эндоцитоза, регуляции холестеролового обмена, поглощения глюкозы, образования и поддержания липидных капель в адипоцитах и др. [4, 7, 21].
Эксперименты на клеточных линиях, нокаутных по гену CAV-1, убедительно доказали, что кавеолин -1 — важный участник организации движения и поляризации клеток. Фенотипически клетки демонстрировали явные нарушения актиновой архитектуры, биохимически — повышенную активность Rac и Cdc42 и сниженную активность Rho. В то же время наблюдалась и повышенная активность Src-киназы из-за отсутствия Csk. Известно, что Src активирует Rac и Cdc42 по многим путям и подавляет экспрессию Rho через активацию p190RhoGAP. Восстановление же нормальной экспрессии кавеолина-1 приводило к нормализации как фенотипа клеток, так и активности Src и Rho ГТФаз [30].
При миграции кавеолиновые рафты, как правило, концентрируются в отстающем конце клетки, где они взаимодействуют с актиновым цитоскелетом посредством белка филамина. Однако кавеолин-1, особенно его фосфорилированная форма рТуй4, обнаруживается и на лидирующем конце клетки. Одно из объяснений этого факта заключается в том, что кавеолин-1 является важным участником формирования фокаль-
ных контактов, где он может привлекать к ПМ ингибитор Src-киназ — СБк [31].
На стадии инвазии трансформированные клетки формируют цитоплазматические выросты — инвадо-подии, на клеточной поверхности которых локализуются матриксные металлопротеазы (ММР) — ММР-2, ММР-9 и МТ1-ММР (ММР-14). Это обеспечивает эффективное разрушение межклеточного матрикса и направленное продвижение клетки в окружающие ткани. На сегодняшний день существует большое количество работ, описывающих влияние кавеолина-1 на экспрессию и активность ММР, которые оказывают многостороннее влияние на трансформированные клетки и участвуют во всех этапах метастазирования [32, 33]. Во-первых, кавеолин-1 колокализуется с ММР-2 и ММР-14 и при этом может влиять на активность последней, что приводит к снижению активации про-ММР-2 [34, 35]. Во-вторых, в различных типах клеток снижение экспрессии кавеолина-1 ведет к повышению активности и экспрессии ММР-2 и ММР-9 и наоборот [36, 37]. Более того, кавеолин-1 также оказывает влияние на такой мультифункциональный белок, как EMMPRIN (он же CD147 или basigin) [20], регулируя уровень его гликозилирования, что в итоге приводит к подавлению его функции активатора металлопротеаз [38, 39].
Изменениям в функционировании кавеолинов отводится важнейшая роль в регуляции формирования трансформированного и метастатического фенотипов клеток, а его экспрессия неоднократно исследовалась в качестве диагностических и прогностических маркеров в клинических тестах. Надо заметить, что клинические корреляции не всегда однозначны и зависят от множества факторов (гистологического типа опухоли, стадии заболевания и т. д.) [7], что вполне объяснимо с учетом участия кавеолинов в целом ряде как опухолепромотирующих, так и супрессирующих сигнальных путей.
Суперсемейство белков SPFH. Белки семейства SPFH ^ошайш, РгоЫЬШш, Р1оШИш, ШК/С) также характеризуются большой эволюционной консервативностью и встречаются не только у разнообразных представителей эукариот, но и у бактерий [40]. У млекопитающих семейство SPFH доменсодержащих белков включает флотиллины, прохибитин, стоматин, стома-тинподобные белки и эрлины, которые ассоциированы с мембранными микродоменами разных клеточных органелл [11, 41].
Наиболее изученными представителями данного семейства являются флотиллины, открытые в 1997 г. при изучении регенерации аксонов. У человека выявлено 2 белка (флотиллин-1 и флотиллин-2) (рис. 5а), демонстрирующих высокую степень гомологии. В клетке флотиллины преимущественно локализуются в ПМ, но обнаруживаются и в аппарате Гольджи, эндосомах, мультивезикулярных тельцах, лизосомах и фагосомах. Как и кавеолины, олигомеризуясь, они могут формировать впячивания в ПМ, но часто формируют и плос-
кие рафты. Флотиллины экспрессируются практически во всех тканях млекопитающих, но их наибольшее содержание характерно для нервной, жировой, мышечной тканей и эритроцитов. Они играют важную роль во многих физиологических процессах, главным образом благодаря кластеризации рецепторов на мембране (создание «сигналосом»), регуляции клатриннезави-симого эндоцитоза и динамики актинового цитоске-лета. Флотиллины также участвуют в активации Т-лим-фоцитов и процессах поглощения глюкозы [11, 42, 43].
Существуют «сигналосомы», содержащие только белки семейства БРРЫ, что определяет некоторые особенности в передаче ими клеточных сигналов. Судя по всему, флотиллины осуществляют динаминнезави-симый эндоцитоз ОР1-заякоренных, а также ряда других белков [11, 44].
В настоящее время заметно увеличилось количество работ, указывающих как на прямую, так и на опосредованную регуляцию флотиллинами процессов адгезии и миграции клеток. Есть данные об обратном влиянии процессов формирования межклеточных контактов и состояния внеклеточного матрикса на экспрессию флотиллинов. Сейчас очевидно, что флотиллиновые микродомены необходимы для сборки, динамической ассоциации и стабилизации кадхериновых комплексов в зоне контактов и активизации кадхеринового сигна-линга. При разрушении контактов экспрессия флотил-лина-1 сильно снижается, но восстанавливается при образовании связей между клетками [33]. Кроме того, имеются сведения об участии флотиллина-2 совместно с ЯаЪ11 и БМХ4 в рециклизации Е-кадхеринов, по крайней мере в клетках карциномы А431, хотя эти данные требуют подтверждения в других клеточных системах [45]. Флотиллины опосредованно участвуют в ремоде-лировании актинового цитоскелета и активации КИо ГТФаз [4, 11, 46].
Известно также, что флотиллин-1 оказывает мито-генное влияние на клетки. Отмечено, что во время Б-фазы клеточного цикла в клетках аденокарциномы простаты человека экспрессия флотиллина-1 достигает
своего пика, и белок транспортируется из ПМ в ядро совместно с белком PTOV-1 (Prostate Tumor OVerexpres-sed). Ядерные функции обоих белков неизвестны, однако гиперэкспрессия PTOV-1 или флотиллина-1 усиливает пролиферацию клеток. Митогенное действие флотиллина-1 может быть также связано с его способностью изменять активность киназы Aurora B, которая необходима для правильного формирования метафаз-ной пластинки и расхождения хромосом во время митоза. Подавление экспрессии FLOT-1 приводит к уменьшению количества и активности Aurora B киназы, в результате чего нарушается процесс деления, появляются полиядерные клетки и клетки с несколькими веретенами деления. При этом наблюдается значительное снижение скорости пролиферации клеток [47].
Экспрессия флотиллина-2 при опухолевой трансформации клеток также изменяется [11]. Показано, что уровень флотиллина-2 повышается в клетках и метастазах меланомы и коррелирует со стадией опухолевой прогрессии. Гиперэкспрессия флотиллина-2 в низкотуморогенных и низкометастазных линиях ме-ланомы человека резко увеличивает их тумороген-ность, инвазивность и способность к метастазирова-нию in vivo, даже при отсутствии ростовых факторов. При этом наблюдается увеличение количества кровеносных сосудов в формируемых опухолях. Поиск возможных механизмов действия флотиллина-2 на клетки меланомы привел к обнаружению того, что в этих клетках флотиллин-2 взаимодействует с трансмембранным рецептором PAR-1, увеличивая его экспрессию. PAR-1 — трансмембранный рецептор тромбина, связанный с G-белками, который участвует в регуляции многих сигнальных путей, а его повышенная экспрессия является известным фактором неблагоприятного прогноза при меланоме. Гиперэкспрессия PAR-1 и гиперэкспрессия флотиллина-2 в клеточных линиях ме-ланомы вызывают сходные изменения фенотипа клеток [48].
Очевидно, что участие флотиллинов как в злокачественной трансформации клеток, так и в опухолевой
CV
CS
и ш U
X ш
и
1 10 30
Флотиллин-1
щ:
134151 185 190
190 427
13 14 35 Флотиллин-2^_Г
134150180193
Плазматическая мембрана
Трансмембранный домен Домен флотиллинов
366 428
1
б
Стоматин
1 30 53 58
228 287
Плазматическая мембрана
Гидрофобный домен Сайт пальмитилирования
Стоматин
I PHBдомен
Сайт миристилирования
Рис. 5. Строение флотиллинов (a) и стоматина (б) (адаптировано из [42])
а
N
CV
со
ев
и ш u
х ш
и
прогрессии, при которой приобретение локомоторного фенотипа играет важнейшую роль, может быть обусловлено их способностью влиять на такие процессы, как перестройка актинового цитоскелета и изменение функционирования межклеточных и фокальных контактов, не говоря уже о модулировании и других сигнальных путей.
Стоматин и его гомологи представляют особый подкласс семейства SPFH доменсодержащих белков. Стоматин впервые обнаружен в ПМ эритроцитов в 1982 г. Стоматин экспрессируется во всех типах тканей; наибольшее содержание белка обнаруживается в печени, эритроцитах, скелетных и сердечной мышцах, в то время как ткани легкого, селезенки и головного мозга им обеднены. Как и другие члены SPFH семейства, STOM является очень консервативным геном [49, 50].
Стоматин локализуется в липидных рафтах ПМ и выделяется совместно с флотиллинами в составе детергент-устойчивых мембран (рис. 5б). Однако флотил-лины и стоматин не копреципитируются и, следовательно, не взаимодействуют друг с другом, локализуясь в разных мембранных микродоменах. Помимо ПМ, стоматин обнаруживается в расположенных около ядра эндо- и ли-зосомах, а также может ассоциироваться с липидными каплями. Стоматин способен к олигомеризации и образованию комплексов из 9—12 молекул благодаря гидрофобной последовательности из 9 аминокислот на С-конце белка, 3 из которых участвуют также в связывании стоматина с липидными рафтами. Стоматин подвергается фосфорилированию по остатку Ser9 при действии на клетки циклического аденозинмонофосфата, и паль-митоилированию по Cys-29 и Cys-86 [51, 52].
Гомологи стоматина обнаружены в организме позвоночных, беспозвоночных животных и растений. У млекопитающих семейство стоматинов включает стоматинподобные белки SLP-1 (stomatin-like protein 1), SLP-2, SLP-3 и NPHS2 (podocin), имеюшие сходные топологию и строение со стоматином. Наибольший уровень экспрессии SLP-1 обнаруживается в сердечной мышце и ткани головного мозга, в то время как SLP-3 экспрессируется только в чувствительных обонятельных нейронах. SLP-2 широко экспрессируется в различных тканях организма, однако наибольший уровень его мРНК обнаруживается в коже, сердечной мышце, печени и поджелудочной железе. Следует отметить, что при высоком уровне гомологии (40—89 %) все белки семейства стоматинов характеризуются уникальной структурой внутриклеточного домена [50].
На сегодняшний день функции стоматина и его гомологов мало изучены. Известно, что они могут модулировать ионный трафик и функционирование митохондрий. Недавно показано, что SLP-2 регулирует экспрессию интерлейкина 2 путем активации NF-kB-ассоциированого сигнального пути, что, возможно, определяет уровень иммуного ответа. Повышение уровня экспрессии стоматинподобных белков связывают с бактериальной и вирусной инфекцией [53].
В последнее время все больше внимания уделяется изучению стоматинподобных белков при злокачественных новообразованиях, поскольку выяснилось, что уровень экспрессии SLP-2 повышается при раке легкого, пищевода, молочной железы, глотки, эндометрия и др. и коррелирует с размером опухоли, статусом мета-стазирования, стадией заболевания [54—56], а также с наличием экспрессии рецептора ЫЕЯ2/пеи в опухолевых клетках [57]. Одновременное повышение уровня экспрессии SLP-2 и HER2/neu при раке молочной железы (РМЖ) являлось гораздо более значимым прогностическим фактором, чем повышенный уровень экспрессии каждого отдельного гена.
О значении белков семейства в везикулярном транспорте известно немного, однако практически все опухолевые экзосомы содержат флотиллины не только в составе мембран, но и внутри секретируемых микровезикул [15, 16]. По нашим предварительным данным, белки липидных микродоменов дифференциально представлены в микровезикулярной фракции образцов крови больных немелкоклеточным раком легкого (НМРЛ): перманентно присутствуют белки Б1ош-1, ПоИ и Но12 и отсутствует белок Сау-1. При сравнении «парных» препаратов, полученных от одного и того же пациента, обнаружено, что уровень белков Б1ош-1, Б1оИ и Но12 в микровезикулярной фракции крови снижается после удаления первичного опухолевого узла.
Безусловно, выяснение механизмов действия БРБЫ-семейства белков требует дополнительных исследований, если учесть их влияние на свойства трансформированных клеток и прогрессию опухолей.
Тетраспанины. Семейство тетраспанинов включает большое количество белков, имеющих схожую структуру. Тетраспанины — очень консервативные белки — встречаются у всех Ме1а2оа, у многих грибов и более примитивных организмов [58]. Только у человека выявлено 33 представителя данного семейства. Отдельные представители семейства встречаются во всех типах клеток организма, другие могут быть узкоспециализированными [59].
Как следует из названия белков, они 4 раза пересекают ПМ (см. рис. 2, рис. 6). Все тетраспанины имеют 4 высококонсервативных трансмембранных домена и 2 внеклеточные петли: ЕС1-короткую и ЕС2-длинную, содержащие высоковариабельный домен, различающий членов семейства и отвечающий за связь с белками-партнерами. Как и другие МОБ, тетраспа-нины способны взаимодействовать с холестеролом и подвергаться посттрансляционным модификациям, в частности присоединению остатков пальмитиновой кислоты. Большинство тетраспанинов подвергается пальмитоилированию в цистеинобогащенных районах, локализованных вблизи трансмембранного домена [60].
На ПМ тетраспанины формируют целые динамические сети, организовывая и объединяя сигнальные молекулы, регулируя их активность и тем самым, как и другие МОБ, участвуя в таких фундаментальных био-
ЕС1
1ШШШ Ш i I i на in
h2n
COOH
Рис. 6. Структура тетраспанинов. Синим цветом отмечены консервативные домены, красным — высоковариабельный домен, различающий членов семейства и отвечающий за связь с белками-партнерами, желтым — дисульфидные мостики, связывающие цистеин-богатыерайоны (адаптировано из [60])
логических процессах, как дифференцировка, пролиферация, адгезия, миграция, иммунный ответ и др. Список белков, взаимодействующих с тетраспанина-ми, чрезвычайно велик и включает интегрины, комплексы гистосовместимости MHC-I и MHC-II, рецепторы ростовых факторов, c-Kit, протеазы MT1-MMP, ADAM и многие другие [61]. В обзоре исследователей из Мельбурна и Брисбейна подробно описаны известные функции 33 тетраспанинов, их связь с процессами опухолевой прогрессии и нарушения экспрессии при различных типах солидных опухолей и гемобла-стозах [59]. Особое внимание молекулярных онкологов в последние годы привлекли некоторые тетраспани-ны, в частности TSPAN8, TSPAN24 (CD151) и TSPAN30 (CD63), нарушения экспрессии которых ассоциированы с канцерогенезом.
Известно, что CD151 формирует очень стабильные ламининсвязывающие комплексы с интегринами (а3р1, а6р1 и а6р4) и другими молекулами клеточной мембраны, контролируя тем самым различные процессы, связанные с адгезией и миграцией клеток, а также сохранением тканевой архитектуры [59, 62, 63]. В опытах с ксенографтами глиобластом человека показано, что разрушение таких комплексов приводит к снижению уровня активации EGFR, FAK и малых GTPаз, что, в свою очередь, увеличивает сроки жизни мышей -опухоленосителей [64]. Следует отметить, что FAK может напрямую связываться с тетраспанинами CD151 и CD9 [65].
Повышенная экспрессия некоторых интегринов при ряде онкопатологий является маркером плохого прогноза. Недавно показано, что при НМРЛ, особенно в группе плоскоклеточного рака легкого, суперэкспрессия интегрина р4 (ITGB4) строго ассоциирована с сосудистой инвазией и с уменьшением сроков общей выживаемости пациентов. На основании анализа панели из 50 генов, включающей компоненты EGFR-
и PDK-сигнальных путей, авторы, наряду с другими (например, мутантным р53), зафиксировали изменения экспрессии ламинина и CD151 [66]. Экспрессия CD151-a3ß1 комплекса может служить прогностическим маркером при HER2-негативном РМЖ [67] и глиобластоме [64]. С учетом того, что тетраспанин CD151, наряду с другими МОБ, активно участвует в формировании сигнальных платформ для интегринов (рис. 7) [68], данные результаты вполне закономерны, а его протуморо-генные и прометастатические функции вполне очевидны. Об этом же свидетельствует тот факт, что моноклональ-ные антитела CD151 mAb 9B, диссоциирующие комплекс a6ß1 с экстраклеточным доменом СD151, ингиби-руют ангиогенез, подвижность и инвазивность клеток, что дает возможность рассматривать ингибиторы CD151 в качестве терапевтических агентов [59, 65, 68].
Кроме взаимодействия c интегринами CD151-содер-жащие рафты в опухолевых клетках активно аккумулируют рецепторы факторов роста (HGFR, EGFR и TGF-ß1R) и участвуют в активации MMP (MMP-2, MMP-7 и MMP-9). В последнее время активно обсуждается роль CD151 как фактора, обеспечивающего распределение сигнальных молекул в «сигналосомах» и взаимодействие между рецепторами и их лигандами, которое регулирует процессы инвазии, неоангиогене-за и метастазирования [12, 69, 70].
Отдельные тетраспанины могут влиять на интег-рины и миграционные свойства клеток по-разному. Так, суперэкспрессия CD82 (TSPAN27 или KAI1) приводит к сильному снижению подвижности клеток, в то время как повышенные количества CD151 ее ускоряют [71]. CD82 и CD151 могут напрямую взаимодействовать с PKC, причем CD82 негативно регулирует РКС, стимулирующую миграцию, и секвестрирует ее от активирующего действия CD151 [72].
Клинические данные с высокой достоверностью подтверждают экспериментальные исследования о про-метастатических свойствах TSPAN8 и TSPAN24 (CD 151) [73, 74]. TSPAN8 и CD151 редко обнаруживаются в плазме здоровых доноров и пациентов с другими патологиями, но перманентно выявляются в плазме онкологических больных. Поэтому данные тетраспанины могут служить маркерами наличия рака желудка, толстой и прямой кишки, поджелудочной железы и легкого [59, 74]. Скорее всего, их присутствие в плазме при различных типах опухолей связано с высокой продукцией экзосом.
Следует отметить, что мембраны всех экзосом содержат тетраспанины, которые, возможно, участвуют в сортинге содержимого микровезикул. Существует мнение, что репертуар отдельных тетраспанинов служит «адресом» или же «паролем» для попадания экзо-сом в определенные типы клеток [13, 40, 75].
По последним данным, представленным группой датских исследователей, анализировавших белковый состав экзосом в группах из 431 образца от больных НМРЛ и 150 образцов доноров с помощью мультимар-
CV
CS
и ш U
ж ш
и
Интегрины
Интегрины
CV
со
ев
и ш u
х ш
и
MARCKS Талин Аддуцин Фасцин
-v-
Реорганизация цитоскелета
Рис. 7. Роль рафтобразующих белков в регуляции интегринов и их сигнальных путей [12]
-У
керной панели из 49 антител к различным белкам, TSPAN8, CD151 и CD171 входят в группу маркеров, с высокой долей достоверности (p = 0,0002) отличающихся в этих группах. Следует отметить, что CD151 детектируется главным образом в экзосомах, продуцируемых клетками аденокарциномы, но не плоскоклеточного рака [76].
Тетраспанины 3, 29 и 30 (CD9, CD81 и CD63) конститутивно представлены в экзосомах и являются их маркерами [15, 17]. Интересно, что CD9 может напрямую взаимодействовать с EGFR, снижая скорость активации последнего [77]. Помимо регуляции трансактивации рецепторов, тетраспанины CD9 и CD81 осуществляют тонкую регуляцию «затухания» сигнала от EGFR. CD81 напрямую взаимодействует с Rac-белками, снижая их инактивацию, что приводит к увеличению миграции клеток [78]. CD151, CD9, TSPAN2 и CD81 часто ко-локализуются в липидных рафтах и с ММР [70, 79, 80]. Показано, что CD9, TSPAN2 и CD81, не влияя на биосинтез ММР-14, препятствуют ее деградации в лизо-сомах [79]. Усиленная экспрессия CD9 в клеточной линии мелкоклеточного рака легкого приводит к снижению экспрессии как ММР-2, так и ММР-14 [81]. Кроме того, тот факт, что опухолевые экзосомы, в отличие от нормы, содержат большее количество CD63, согласно последним данным промотирующего эпите-лиально-мезенхимальный переход и создание премета-статических ниш [80], использование тетраспанинов CD9, CD81 и CD63 в группах сравнения экзосом от онкологических больных требует, на наш взгляд, тщательной проверки и использования адекватных контролей.
Галектины ф-галакгозидсвязывающие белки) относятся к семейству лектинов — белков, связывающихся с углеводными «хвостами» N-гликанов и гликобелков. Все галектины имеют 1 или 2 консервативные последовательности CRDs (Carbohydrate Recognition Domains), содержащие около 130 аминокислотных остатков. Взаимодействие диммерных или пентамерных галектинов с гликобелками формирует на внешней стороне ПМ специфические сети, обеспечивающие стабилизацию мембранных микродоменов и перекрестные взаимодействия между сигнальными белками [10]. Современные данные о структуре и функции членов семейства галектинов представлены в обзоре I.R. Nabi и соавт. [9]. У млекопитающих описано 15 типов галектинов, и подавляющее большинство имеющихся публикаций посвящено роли галектинов внутри клетки, причем особое место занимают исследования галектина-1, галекти-на-3 и галектина-4, что связано с их участием в иммунном ответе и злокачественной трансформации. Этим галектинам отводится и роль регуляторов клеточной адгезии и миграции, а значит и процессов метастази-рования [9, 10, 82—85]. Повышенную концентрацию галектина-1 и галектина-3 часто обнаруживают в различных типах опухолей человека.
Галектины вносят весомый вклад в регуляцию активности металлопротеаз. Повышение экспрессии галектина-7 приводит к усилению как транскрипции, так и ферментативной активности ММР-2 и ММР-9 [82, 86]. В то же время снижение количества галекти-на-1 приводит к такому же эффекту [87]. Галектины, помимо влияния на активность металлопротеаз, са-
ми же являются их субстратами. Так, галектин-1 является субстратом ММР-2 и ММР-11 [88], а галектин-3 разрезается как ММР-2, так и ММР-9, что приводит к потере олигомеризации галектинов и повышению сродства к ламинину [89].
Интересно, что могут существовать конкурентные взаимоотношения между ингибирующим взаимодействием БОБЯ с кавеолином-1 и активирующей связью с галектиновыми рафтами [10]. В клетках РМЖ галек-тины взаимодействуют с БОБЯ, защищая его от инги-бирующего воздействия кавеолина-1, что приводит к усилению сигнальных каскадов от рецептора и стимуляции опухолевого роста. Стимуляция при участии Оа13 интегринопосредованного ЯИоЛ сигналинга и клеточной миграции зависит от фосфорилирования ка-веолина-1 (Сау1-Р) [90].
Регуляция экспрессии микродоменобразующих белков
Очевидно, что МОБ разных семейств могут совместно участвовать в регуляции сигнальных путей клетки. Что же регулирует сами МОБ? К сожалению, транскрипционная регуляция отдельных МОБ недостаточно изучена, но уже сейчас можно выделить ряд транскрипционных факторов, регулирующих некоторые семейства. Например, р53 и КБ-кВ участвуют в регуляции тетраспанина СБ82 (ТБРЛК27), кавеолина-1 и галектина-3 [84, 91, 92]. ЕЫ2 — таргетный ген для р63 и р73 [93] и других транскрипционных факторов [94]. Экспрессия ЕЫ1 и ЕШ2 сильно изменяется и при обработке клеток ретиноевой кислотой. Такой мощный транскрипционный фактор, как Бр1, регулирует каве-олин-1, флотиллин-1 и тетраспанин СБ151 [70, 95, 96]. Кавеолин-1 и флотиллин-1 также регулируются транскрипционным фактором Б1б-1 [11, 97].
В современной научной литературе существует большое количество работ, посвященных исследованию эпигенетической регуляции белковой экспрессии с помощью микроРНК, но до создания полноценной картины еще очень далеко. Примечательно, что транс -ляция многих МОБ подавляется одинаковыми ми-кроРНК, причем именно теми, активность которых ассоциирована с канцерогенезом.
ш1Я-124 и ш1Я-138 являются супрессорами опухолевого роста. Потеря экспрессии этих микроРНК усиливает миграцию, инвазию и пролиферацию опухолевых клеток, а также коррелирует с показателями прогрессии злокачественных опухолей различных локализаций и снижением показателей выживаемости пациентов при гепатоцеллюлярной карциноме, РМЖ, раке предстательной железы, прямой кишки, пищевода, поджелудочной железы, мочевого пузыря, почки, шейки матки, а также при гематобластозах и глиомах. Примечательно, что мишенями этих микроРНК являются мРНК генов ШТ1, ГЮГ2, и САУ-1, причем в 3' иТЯ мРНК фло-тиллина-1 ш1Я-124 имеет 39 сайтов связывания. Кроме того, данная микроРНК является негативным регуля-
тором экспрессии выше упоминавшегося транскрипционного фактора Sp1 [84, 98, 99].
МикроРНК-1, теряющая экспрессию в связи с развитием рака легкого, предстательной железы, мочевого пузыря, щитовидной железы, почки, рабдомиосарко-мы, гепатоцеллюлярной карциномы и острого миело-идного лейкоза, регулирует экспрессию кавеолина-1, кавеолина-2, флотиллина-2, стоматина, тетраспани-на-4 и галектина-3 [84, 98, 100].
Исследовать активность микроРНК в отношении формирования мембранных микродоменов крайне сложно, так как miR-124 и miR-1, например, помимо МОБ имеют более 200 верифицированных мишеней каждая. В их число входят также мРНКдругих мембранных белков, в частности сиаломуцина (CD164), рецепторов интег-рина 1 и EGF, белков цитоскелета, везикулярного транспорта, транскрипционных факторов и многих других.
Сходная ситуация наблюдается и для miR-138, которая является негативным регулятором транскрипции многих генов МОБ, включая FLOT1, FLOT2 и CAV-1. Важно, что инактивация этой микроРНК приводит к конститутивной активации NF-kB [101]. Наиболее изученные miR-21 (онкоген) и группа let-7 (микроРНК-онкосупрессоры), изменение экспрессии которых тесно связано с различными этапами опухолевой прогрессии, также регулируют МОБ [84, 100, 102]. Существуют данные о регуляции флотиллина-1 miR-485 и miR-506 [103, 104], флотиллина-2 miR-34а [105] и галектина-3 miR-22 [106]. Вышеупомянутые микроРНК часто обнаруживаются в составе экзосом.
Анализ состава микроРНК экзосом, проведенный с использованием методов глубокого секвенирования 14 (!) библиотек, выявил наличие 593 miR, причем 49 % представлены только 5 микроРНК (miR-99a-5p, miR-128, miR-124-3p, miR-22-3p, и miR-99b-5p). Среди 20 наиболее часто встречающихся в составе экзосом микро-РНК обнаружена и онкосупрессорная miR-181b, регулирующая экспрессию TSPAN8 [107].
Эпигенетическая регуляции генной экспрессии с помощью микроРНК очень сложна. Проведенный нами поиск микроРНК, регулирующих транскрипцию некоторых упомянутых в обзоре тетраспанинов в информационных базах Diana (diana.imis.athena-innova-tion.gr) и Target Scan (www.targetscan.org) выявил следующее. мРНК маркерных для экзосом тетраспанинов 3 и 29 (CD9, CD81) являются мишенями для 72 и 122 (!) микроРНК, причем только 2 из них — miR-548 и miR-330-5p — совпадают. Интересно, что регуляторами экспрессии TSPAN8, наряду с другими (всего их 33), являются эти же микроРНК. Удивительно, но только 2 из более чем 2500 известных микроРНК человека (miR-124 и miR-506), относящиеся к онкосупрессорам, регулируют транскрипцию CD151, повышенная экспрессия которого тесно связана с опухолевой прогрессией. Следует еще раз подчеркнуть, что мишенями miR-124 являются также мРНК генов FLOT1, FLOT2, и CAV-1, а мишенью miR-506 — FLOT1.
CV
CS
и ш u
ж ш
и
CV
со
ев
и ш u
х ш
и
Уже упоминавшийся CD63 (TSPAN30), роль которого в онкогенезе неоднозначна, регулируется только одной из известных на сегодняшний день ми-кроРНК — miR-490-3p, изменение экспрессии которой связывают с усилением клеточной пролиферации, миграции и инвазии, а также стимуляцией эпители-ально-мезенхимального перехода [108]. Авторы утверждают, что причина этих изменений — тот факт, что мишенью miR-490-3p является ERGIC3 (Endoplasmic Reticulum-Golgi Intermediate Compartment Protein 3). Неизвестно, входит ли ERGIC3 в состав микродоменов, но этот белок связан с эндоплазматическим ре-тикуломом, имеет 2 трансмембранных домена, и его экспрессия часто повышается в клетках самых разных типов эпителиальных опухолей [109]. Поскольку, по последним данным, CD63 также промотирует эпи-телиально-мезенхимальный переход [80], возникает вопрос, какие взаимоотношения существуют между этими двумя мишенями miR-490-3p.
В данном обзоре мы только обозначили некоторые аспекты регуляции экспрессии МОБ. Данный вопрос нуждается в тщательном и многопрофильном анализе с привлечением экспериментальных, биоинформационных и клинических данных.
Заключение
Таким образом, большинство белков мембранных микродоменов высококонсервативны, широко распространены как в тканях, так и среди разнообразных представителей Metazoa, обладают высокой функциональной активностью, что, безусловно, указывает на их высокую значимость для организма в целом. МОБ являются тонкими регуляторами широкого спектра сигнальных путей, оказывая влияние почти на все аспекты жизнедеятельности клетки, локализуясь и работая преимущественно в ПМ.
Единой картины о многообразии и возможном взаимодействии различных семейств МОБ на сегод-
няшний день нет. До сих пор принято рассматривать классы МОБ отдельно друг от друга, и имеющиеся данные представляют собой разрозненные публикации, посвященные анализу белков конкретных семейств. Тем не менее, если принимать во внимание наличие ряда общих черт и регуляторных белков-мишеней, функционирование МОБ различных семейств может и должно быть тесно взаимосвязано, и, безусловно, нуждается в комплексном рассмотрении. Тот факт, что нокаутные животные по отдельным представителям описанных семейств жизнеспособны, лишь еще раз подчеркивает функциональную взаимосвязь различных МОБ между собой.
Таким образом, подход, в котором будут учтены особенности взаимодействия или, вероятно, взаимозаменяемости МОБ, в будущем позволит экспериментально выявить пути взаимной регуляции и совместного функционирования разных семейств этих белков, а значит, способствовать значительному углублению знаний о функциях ПМ в целом. Мы стоим на пороге понимания того, как перераспределяются сигналы внутри клетки и как на ПМ «презентируется» клеточное состояние. При изучении МОБ также может быть получен ответ на вопрос, почему разные типы клеток на одинаковые сигналы могут реагировать по-своему. Исследования, посвященные нарушениям функционирования клеточной ПМ в целом и мембранных микродоменов в частности, крайне важны для идентификации механизмов канцерогенеза, регуляции сигнальной трансдукции в опухолевых клетках и поиске новых маркеров прогрессии и мишеней для терапии.
Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований, проект № 14-04-01706А «Роль малых ГТФаз RalA, RalB и Arf6, а также белков липидньх микродоменов Flot1 и Flot2 в биогенезе и секреции экзосом, продуцируемых неопластическими клетками различного гистогенеза».
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
1. Singer S.J., Nicolson G.L. The fluid mosaic model of the structure of cell membranes. Science 1972;175(4023): 720-31.
2. Stier A., Sackmann E. Spin labels
as enzyme substrates. Heterogeneous lipid distribution in liver microsomal membranes. Biochim Biophys Acta 1973;311(3):400-8.
3. Edidin M. The state of lipid rafts: from model membranes to cells. Annu Rev Biophys Biomol Struct 2003;32:257-83.
4. Head B.P., Patel H.H., Insel P.A. Interaction of membrane/lipid rafts with the cytoskeleton: impact on signaling and function: membrane/lipid rafts, mediators of cytoskeletal arrangement and cell
signaling. Biochim Biophys Acta 2014;1838(2):532-45.
5. Nicolson G.L. Cell membrane fluid-mosaic structure and cancer metastasis. Cancer Res 2015;75(7):1169-76.
6. Веснина Л.Э. Липидные рафты: роль в регуляции функционального состояния клеточных мембран. Актуальт проблеми сучасно! медицини 2014;13(2(42):5-9. [Vesmm L.E.
Lipid rafts: role in the regulation of the functional status of cellular membranes. Aktual'nye problemy suchsnoy meditsiny = Actual Problems Modern Medicine 2014;132 (42):5-9. (In Russ.)].
7. Martinez-Outschoorn U.E., Sotgia F., Lisanti M.P. Caveolae and signalling
in cancer. Nat Rev Cancer 2015;15(4): 225-37.
8. Chavan T.S., Muratcioglu S., Marszalek R. et al. Plasma membrane regulates Ras signaling networks. Cellular logistics 2015;5(4):e1136374.
9. Nabi I.R., Shankar J., Dennis J.W. The galectin lattice at a glance. J Cell Sci 2015;128(13):2213-9.
10. Lajoie P., Goetz J.G., Dennis J.W. et al. Lattices, rafts, and scaffolds: domain regulation of receptor signaling
at the plasma membrane. J Cell Biol 2009;185(3):381-5.
11. Bodin S., Planchon D., Rios Morris E. et al. Flotillins in intercellular adhesion — from cellular physiology to human diseases. J Cell Sci 2014;127(Pt 24): 5139-47.
12. Архипова К.А., Зборовская И.Б. Микродомен-образующие белки разных семейств в регуляции общих сигнальных путей клетки. Биологические мембраны 2012;29(6):387-99. [Аrkhipovа К.А., Zborovskaya I.B. Мicrodomain-forming proteins of different familites in the regulation of general signaling cellular pathways. Biologicheskie membrany = Biological Memnbranes 2012;29 (6):387-99.
(In Russ.)].
13. Rocha-Perugini V., Sanchez-Madrid F., Martinez Del Hoyo G. Function and Dynamics of Tetraspanins during Antigen Recognition and Immunological Synapse Formation. Front Immunol 2015;6:653.
14. Mollinedo F., Gajate C. Lipid rafts as major platforms for signaling regulation
in cancer. Adv Biol Regul 2015;57:130-46.
15. Villarroya-Beltri C., Baixauli F., Gutierrez-Vazquez C. et al. Sorting it out: regulation of exosome loading. Semin Cancer Biol 2014;28:3-13.
16. Iraci N., Leonardi T., Gessler F. et al. Focus on Extracellular Vesicles: Physiological Role and Signalling Properties of Extracellular Membrane Vesicles. Int J Mol Sci 2016;17(2):171.
17. Zhang H.G., Grizzle W.E. Exosomes: a novel pathway of local and distant intercellular communication that facilitates the growth and metastasis of neoplastic lesions. Am J Pathol 2014;184(1):28-41.
18. Kirkham M., Nixon S.J., Howes M.T. et al. Evolutionary analysis and molecular dissection of caveola biogenesis. J Cell Sci 2008;121(Pt 12):2075-86.
19. Fernandez I., Ying Y., Albanesi J. et al. Mechanism of caveolin filament assembly. Proc Natl Acad Sci USA 2002;99(17):11193-8.
20. Williams T.M., Lisanti M.P. The caveolin proteins. Genome Biol 2004;5(3):214.
21. Bastiani M., Parton R.G. Caveolae
at a glance. J Cell Sci 2010;123(Pt 22):3831-6.
22. Lisanti M.P., Scherer P.E., Tang Z. et al. Caveolae, caveolin and caveolin-rich membrane domains: a signalling hypothesis. Trends Cell Biol 1994;4(7):231-5.
23. Couet J., Sargiacomo M., Lisanti M.P. Interaction of a receptor tyrosine kinase, EGF-R, with caveolins. Caveolin binding negatively regulates tyrosine and serine/ threonine kinase activities. J Biol Chem 1997;272(48):30429-38.
24. Roepstorff K., Thomsen P., Sandvig K.
et al. Sequestration of epidermal growth factor receptors in non-caveolar lipid rafts inhibits ligand binding. J Biol Chem 2002;277(21):18954-60.
25. Matveev S.V., Smart E.J. Heterologous desensitization of EGF receptors and PDGF receptors by sequestration in caveolae. Am
J Physiol Cell Physiol 2002;282(4):935-46.
26. Pike L.J. Growth factor receptors, lipid rafts and caveolae: an evolving story. Biochim Biophys Acta 2005;1746(3):260-73.
27. de Laurentiis A., Donovan L., Arcaro A. Lipid rafts and caveolae in signaling by growth factor receptors. Open Biochem J 2007;1:12-32.
28. Lee H., Volonte D., Galbiati F. et al. Constitutive and growth factor-regulated phosphorylation of caveolin-1 occurs
at the same site(Tyr-14) in vivo: identification of a c-Src/Cav-1/Grb7 signaling cassette. Mol Endocrinol 2000;14(11):1750-75.
29. Engelman J.A., Zhang X.L., Razani B. et al. p42/44 MAP kinase-dependent and -independent signaling pathways regulate caveolin-1 gene expression. Activation of RasMAP kinase and protein kinase a signaling cascades transcriptionally down-regulates caveolin-1 promoter activity. J Biol Chem1999;274(45):32333-41.
30. Grande-Garcia A., Echarri A., de Rooij J. et al. Caveolin-1 regulates cell polarization and directional migration through Src kinase and Rho GTPases. J Cell Biol 2007; 177(4):683-94.
31. Beardsley A., Fang K., Mertz H. et al. Loss of caveolin-1 polarity impedes endothelial cell polarization and directional movement. J Biol Chem 2005;280(5): 3541-7.
32. Yu H., Shen H., Zhang Y. et al. CAV1 promotes HCC cell progression and metastasis through Wnt/beta-catenin pathway. PLoS One 2014, 9(9):e106451.
33. Brown G.T., Murray G.I. Current mechanistic insights into the roles of matrix metalloproteinases in tumour invasion and metastasis. J Pathol 2015;237(3):273-81.
34. Han F., Zhu H.G. Caveolin-1 regulating the invasion and expression of matrix metalloproteinase (MMPs) in pancreatic carcinoma cells. J Surg Res 2010;159(1): 443-50.
35. Aga M., Bradley J.M., Wanchu R. et al. Differential effects of caveolin-1 and -2 knockdown on aqueous outflow and altered extracellular matrix turnover in caveolin-silenced trabecular meshwork cells. Invest Ophthalmol Vis Sci 2014;55(9):5497-509.
36. Williams T.M., Medina F., Badano I. et al. Caveolin-1 gene disruption promotes mammary tumorigenesis and dramatically enhances lung metastasis in vivo.
Role of Cav-1 in cell invasiveness and matrix metalloproteinase(MMP-2/9) secretion. J Biol Chem 2004;279(49):51630-46.
37. Jia L., Wang S., Zhou H. et al. Caveolin-1 up-regulates CD147 glycosylation and
the invasive capability of murine hepatocarcinoma cell lines. Int J Biochem Cell B 2006;38(9):1584-93.
38. Tang W., Hemler M.E. Caveolin-1 regulates matrix metalloproteinases-1 induction and CD147/EMMPRIN cell surface clustering. J Biol Chem 2004;279(12):11112-8.
39. Muramatsu T. Basigin(CD147), a multifunctional transmembrane
glycoprotein with various binding partners. J Biochem 2016;159(5):481-90.
40. Andreu Z., Yanez-Mo M. Tetraspanins in extracellular vesicle formation and function. Front Immunol 2014;5:442.
41. Rivera-Milla E., Stuermer C.A., Malaga-Trillo E. Ancient origin of reggie (flotillin), reggie-like, and other lipid-raft proteins: convergent evolution of the SPFH domain. Cell Mol Life Sci 2006;63(3):343-57.
42. Browman D.T., Hoegg M.B.,
Robbins S.M. The SPFH domain-containing proteins: more than lipid raft markers. Trends Cell B 2007;17(8):394-402.
43. Stuermer C.A. The reggie/flotillin connection to growth. Trends Cell B 2010;20(1):6-13.
44. Chowdhury I., Thompson W.E., Thomas K. Prohibitins role in cellular survival through Ras-Raf-MEK-ERK pathway. J Cell Physiol 2014;229(8):998-1004.
45. Solis G.P., Hulsbusch N., Radon Y. et al. Reggies/flotillins interact with Rab11a and SNX4 at the tubulovesicular recycling compartment and function in transferrin receptor and E-cadherin trafficking. Mol Biol Cell 2013;24(17):2689-702.
46. Koch J.C., Solis G.P., Bodrikov V. et al. Upregulation of reggie-1/flotillin-2 promotes axon regeneration in the rat optic nerve in vivo and neurite growth in vitro. Neurobiol Dis 2013;51:168-76.
47. Gomez V., Sese M., Santamaría A. et al. Regulation of aurora B kinase by the lipid raft protein flotillin-1. J Biol Chem 2010;285(27):20683-90.
48. Hazarika P., McCarty M. F., Prieto V.G. et al. Up-regulation of Flotillin-2 is associated with melanoma progression and modulates expression of the thrombin receptor protease activated receptor 1. Cancer Res 2004;64(20):7361-9.
49. Gallagher P.G., Romana M., Lieman J.H. et al. cDNA structure, tissue-specific expression, and chromosomal localization of the murine band 7.2b gene. Blood 1995;86(1):359-65.
50. Lapatsina L., Brand J., Poole K. et al. Stomatin-domain proteins. Eur J Cell Biol 2012;91(4):240-5.
51. Snyers L., Umlauf E.,
Prohaska R. Oligomeric nature of the integral membrane protein stomatin. J Biological Chem 1998;273(27):17221-6.
52. Umlauf E., Mairhofer M.,
Prohaska R. Characterization of the stomatin domain involved in homo-oligomerization and lipid raft association. J Biol Chem 2006;281(33):23349-56.
53. Chi H., Hu Y.H. Stomatin-like protein 2 of turbot Scopthalmus maximus: Gene cloning, expression profiling and immunoregulatory properties. Fish Shellfish immunol 2016;49:436-41.
54. Chang D., Ma K., Gong M. et al. SLP-2 overexpression is associated with tumour distant metastasis and poor prognosis
in pulmonary squamous cell carcinoma. Biomarkers 2010;15(2):104-10.
cv
CS
и ш u
ж ш
и
CV
со
es
и ш u
X ш
и
55. Zhang L., Ding F., Cao W. et al. Stomatin-like protein 2 is overexpressed in cancer and involved in regulating cell growth and cell adhesion in human esophageal squamous cell carcinoma. Clin Cancer Res 2006;12(5):1639-46.
56. Cui Z., Zhang L., Hua Z. et al. Stomatin-like protein 2 is overexpressed and related to cell growth in human endometrial adenocarcinoma. Oncol Rep 2007; 17(4):829—33.
57. Cao W., Zhang B., Li J. et al. SLP-2 overexpression could serve as a prognostic factor in node positive and HER2 negative breast cancer. Pathology 2011;43(7):713-8.
58. Huang S., Tian H., Chen Z. et al.
The evolution of vertebrate tetraspanins: gene loss, retention, and massive positive selection after whole genome duplications. BMC Evol Biol 2010;10:306.
59. Detchokul S., Williams E.D., Parker M.W. et al. Tetraspanins as regulators of the tumour microenvironment: implications for metastasis and therapeutic strategies.
Br J Pharmacol 2014;171(24):5462-90.
60. Beckwith K.A., Byrd J.C., Muthusamy N. Tetraspanins as therapeutic targets in hematological malignancy: a concise review. Front Physiol 2015;6:91.
61. Levy S., Shoham T. Protein-protein interactions in the tetraspanin web. Physiology 2005;20:218-24.
62. Berditchevski F. Complexes of tetraspanins with integrins: more than meets the eye. J Cell Sci 2001;114(Pt 23):4143-51.
63. Kumari S., Devi G. t., Badana A. et al. CD151-A Striking Marker for Cancer Therapy. Biomark Cancer 2015;7:7-11.
64. Zhou P., Erfani S., Liu Z. et al. CD151-alpha3beta1 integrin complexes are prognostic markers of glioblastoma and cooperate
with EGFR to drive tumor cell motility and invasion. Oncotarget 2015;6(30): 29675-93.
65. Qin Y., Mohandessi S., Gordon L. et al. Regulation of FAK Activity by Tetraspan Proteins: Potential Clinical Implications in Cancer. Crit Rev Oncog 2015;20(5-6):391-405.
66. Stewart R.L., West D., Wang C. et al. Elevated integrin alpha6beta4 expression is associated with venous invasion and decreased overall survival in non-small cell lung cancer. Hum Pathol 2016;54:174-83.
67. Romanska H.M., Potemski P., Kusinska R. et al. Expression of CD151/ Tspan24 and integrin alpha 3 complex in aid of prognostication of HER2-negative highgrade ductal carcinoma in situ. Int J Clin Exp Pathol 2015;8(8):9471-8.
68. Ke A.W., Zhang P.F., Shen Y.H. et al. Generation and characterization
of a tetraspanin CD151/integrin alpha6beta1-binding domain competitively binding monoclonal antibody for inhibition of tumor progression in HCC. Oncotarget 2016;7(5):6314-22.
69. Berditchevski F., Odintsova E. ErbB receptors and tetraspanins: Casting the net
wider. Int J Biochem Cell B 2016;7(Pt A): 68-71.
70. Sadej R., Grudowska A., Turczyk L. et al. CD151 in cancer progression and metastasis: a complex scenario. Lab Invest 2014;94(1):41-51.
71. Hong I.K., Jin Y.J., Byun H.J. et al. Homophilic interactions of Tetraspanin CD151 up-regulate motility and matrix metalloproteinase-9 expression of human melanoma cells through adhesion-dependent c-Jun activation signaling pathways. J Biol Chem 2006;281(34):24279-92.
72. Miranti C.K. Controlling cell surface dynamics and signaling: how CD82/KAI1 suppresses metastasis. Cellular Signalling 2009;21(2):196-211.
73. Nazarenko I., Rana S., Baumann A. et al. Cell surface tetraspanin Tspan8 contributes to molecular pathways of exosome-induced endothelial cell activation. Cancer Res 2010;70(4):1668-78.
74. Yue S., Mu W., Erb U. et al.
The tetraspanins CD151 and Tspan8 are
essential exosome components
for the crosstalk between cancer initiating
cells and their surrounding. Oncotarget
2015;6(4):2366-84.
75. Rana S., Zöller M. The Functional Importance of Tetraspanins in Exosomes Emerging Concepts of Tumor Exosomes-Mediated Cell-Cell Communication. Edited by Z.-H. Zhang. Springer Science + Business Media. New York, 2013. Pp. 69-106.
76. Sandfeld-Paulsen B., Jakobsen K.R., Baek R. et al. Exosomal Proteins as Diagnostic Biomarkers in Lung Cancer. J Thorac Oncol 2016.
77. Murayama Y., Shinomura Y., Oritani K. et al. The tetraspanin CD9 modulates epidermal growth factor receptor signaling in cancer cells. J Cell Physiol 2008;216(1):135-43.
78. Tejera E., Rocha-Perugini V., LopezMartin S. et al. CD81 regulates cell migration through its association with Rac GTPase. Mol Biol Cell 2013;24(3):261-73.
79. Lafleur M.A., Xu D., Hemler M.E. Tetraspanin proteins regulate membrane type-1 matrix metalloproteinase-dependent pericellular proteolysis. Mol Biol Cell 2009;20(7):2030-40.
80. Seubert B., Cui H., Simonavicius N. et al. Tetraspanin CD63 acts as a pro-metastatic factor via beta-catenin stabilization.
Int J Cancer 2015;136(10):2304-15.
81. Saito Y., Tachibana I., Takeda Y. et al. Absence of CD9 enhances adhesion-dependent morphologic differentiation, survival, and matrix metalloproteinase-2 production in small cell lung cancer cells. Cancer Res 2006;66(19):9557-65.
82. Cao Z.Q., Guo X.L. The role of galectin-4 in physiology and diseases. Protein Cell 2016;7(5):314-24.
83. Wang L., Guo X.L. Molecular regulation of galectin-3 expression and therapeutic implication in cancer progression. Biomed Pharmacother 2016;78:165-71.
84. Timoshenko A.V. Towards molecular mechanisms regulating the expression of galectins in cancer cells under microenvironmental stress conditions. Cell Mol Life Sci 2015;2(22):4327-40.
85. Argueso P., Mauris J., Uchino Y. Galectin-3 as a regulator of the epithelial junction: Implications to wound repair and cancer. Tissue Barriers 2015;3(3):e1026505.
86. Demers M., Magnaldo T., Stpierre Y. A novel function for galectin-7: promoting tumorigenesis by up-regulating MMP-9 gene expression. Cancer Res 2005;65(12):5205-10.
87. Wu M.H., Hong T.M., Cheng H.W. et al. Galectin-1-mediated tumor invasion and metastasis, up-regulated matrix metalloproteinase expression, and reorganized actin cytoskeletons. Mol Cancer Res 2009;7(3):311-8.
88. Prudova A., auf dem Keller U., Butler G.S. et al. Multiplex N-terminome analysis of MMP-2 and MMP-9 substrate degradomes by iTRAQ-TAILS quantitative proteomics. Mol Cell Proteomics 2010;9(5):894-911.
89. Ochieng J., Green B., Evans S. et al. Modulation of the biological functions
of galectin-3 by matrix metalloproteinases. Biochim Biophys Acta 1998;1379(1):97-106.
90. Goetz J.G., Joshi B., Lajoie P. et al. Concerted regulation of focal adhesion dynamics by galectin-3 and tyrosine-phosphorylated caveolin-1. J Cell B 2008;180(6):1261-75.
91. Bist A., Fielding C.J., Fielding P.E. p53 regulates caveolin gene transcription, cell cholesterol, and growth by a novel mechanism. Biochemistry 2000;39(8):1966-72.
92. Dumic J., Lauc G., Flogel M. Expression of galectin-3 in cells exposed to stress-roles of jun and NF-kappaB. Cell Physiol Biochem 2000;10(3):149-58.
93. Sasaki Y., Oshima Y., Koyama R. et al. Identification of flotillin-2, a major protein on lipid rafts, as a novel target of p53 family members. Mol Cancer Res 2008;6(3):395-406.
94. Banning A., Ockenga W., Finger F. et al. Transcriptional regulation of flotillins
by the extracellularly regulated kinases and retinoid X receptor complexes. PloS One 2012;7(9):e45514.
95. Cao S., Fernandez-Zapico M.E., Jin D. et al. KLF11-mediated repression antagonizes Sp1/sterol-responsive element-binding protein-induced transcriptional activation
of caveolin-1 in response to cholesterol signaling. J Biol Chem 2005;280(3):1901-10.
96. Wang J., Liu X., Ni P. et al. SP1 is required for basal activation and chromatin accessibility of CD151 promoter in liver cancer cells. Biochem Biophys Res Commun 2010;393(2):291-6.
97. Kathuria H., Cao Y.X., Ramirez M.I. et al. Transcription of the caveolin-1 gene is differentially regulated in lung type I epithelial and endothelial cell lines. A role for ETS proteins in epithelial cell expression. J Biol Chem 2004;279(29):30028-36.
98. Hoshino I., Matsubara H. MicroRNAs in cancer diagnosis and therapy: from bench to bedside. Surgery today 2013;43(5):467-78.
99. Butz H., Szabo P.M., Khella H.W. et al. miRNA-target network reveals miR-124
as a key miRNA contributing to clear cell renal cell carcinoma aggressive behaviour by targeting CAV1 and FLOT1. Oncotarget 2015;6(14):12543-57.
100. Sygitowicz G., Tomaniak M., Blaszczyk O. et al. Circulating microribonucleic acids miR-1, miR-21 and miR-208a in patients with symptomatic heart failure: Preliminary results. Arch Cardiovasc Dis 2015;108(12):634-42.
101. Gong H., Song L., Lin C. et al. Down-regulation of miR-138 sustains NF-kappaB activation and promotes lipid raft formation in esophageal squamous cell carcinoma. Clin Cancer Res 2013;19(5):1083-93.
102. Wu L., Zhao Q., Zhu X. et al. A novel function of microRNA let-7d in regulation
of galectin-3 expression in attention deficit hyperactivity disorder rat brain. Brain Pathol 2010;20(6):1042-54.
103. Kang M., Ren M.P., Zhao L. et al. miR-485-5p acts as a negative regulator
in gastric cancer progression by targeting flo-tillin-1. Am J Transl Res 2015;7(11):2212-22.
104. Yang F.Q., Zhang H.M., Chen S.J. et al. MiR-506 is down-regulated in clear cell renal cell carcinoma and inhibits cell growth and metastasis via targeting FLOT1. PloS One 2015;10(3):e0120258.
105. Liu R., Xie H., Luo C. et al. Identification of FLOT2 as a novel target for microRNA-34a in melanoma. J Cancer Res Clin Oncol 2015;141(6):993-1006.
106. Yang Q., Jiang W., Zhuang C. et al. microRNA-22 downregulation
of galectin-9 influences lymphocyte apoptosis and tumor cell proliferation in liver cancer. Oncology reports 2015;34(4): 1771-8.
107. Huang X., Yuan T., Tschannen M. et al. Characterization of human plasma-derived exosomal RNAs by deep sequencing. BMC Genomics 2013;14:319.
108. Zhang L.Y., Liu M., Li X. et al. miR-490-3p modulates cell growth
and epithelial to mesenchymal transition of hepatocellular carcinoma cells by targeting endoplasmic reticulum-Golgi intermediate compartment protein 3 (ERGIC3). J Biol Chem 2013;288(6): 4035-47.
109. Lin Q.H., Zhang K.D., Duan H.X. et al. ERGIC3, which is regulated
by miR-203a, is a potential biomarker for non-small cell lung cancer. Cancer Sci 2015;106(10):1463-73.
110. Sandvig K., Torgersen M.L., Raa H.A. et al. Clathrin-independent endocytosis: from nonexisting to an extreme degree
of complexity. Histochem Cell Biol 2008;129(3):267-76.
cv
CS
и ш u
ж ш
и
