CC BY
200
Белок микротрубочек Д„-тубулин: строение, экспрессия и функции в нормальных и опухолевых клетках
И. А. МАМИЧЕВ', Т. А. БОГУШ1, Е. А. БОГУШ1, Н. С. ТЕРЕНТЬЕВА2, В. Ю. КИРСАНОВ3, М. М. ДАВЫДОВ'
1 Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н. Н. Блохина МЗ РФ, Москва
2 Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Москва
3 Первый московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова, Москва
Microtubule Protein вш-Tubulin: Structure, Expression and Functions in Normal and Tumor Cells
I. A. MAMICHEV1, T. A. BOGUSH1, E. A. BOGUSH1, N. S. TERENTYEVA2, V. YU. KIRSANOV3, M. M. DAVYDOV1
1 N. N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology of the Ministry of Health of the Russian Federaton, Moscow
2 M. V. Lomonosov Moscow State University, Moscow
3 I. M. Sechenov First Moscow State Medical University, Moscow
В обзоре литературы представлены данные о белке микротрубочек вш-тубулине (TUBB3): его структуре, функциях, роли в опухолевой прогрессии, экспрессии в нормальных клетках, а также в опухолях нервной системы и в эпителиальных опухолях разных локализаций. Рассмотрены основные принципы работы системы микротрубочек и связь TUBB3 с родственными белками семействаj-тубулинов. Проанализированы перспективы использования TUBB3 в клинической практике как прогностического маркера агрессивности течения заболевания и резистентности опухоли к лекарственной терапии. Сформулировано новое представление о молекулярной диагностике локальной распространённости опухолевого процесса на основании сравнительной оценки уровня экспрессии TUBB3 в нормальной и опухолевой ткани каждого больного. В заключение обоснована необходимость изучения экспрессии TUBB3 и других опухолевых маркеров не только в самой опухоли, но и в нормальной ткани органа, визуально не вовлечённой в опухолевый процесс.
Ключевые слова: fi-тубулин, TUBB3, микротрубочки, цитоскелет, опухолевая трансформация, метастазирование, лекарственная устойчивость, прогностические маркеры, молекулярная диагностика злокачественных новообразований.
The present review contains data on microtubular protein вщ-tubulin (TUBB3): its structure, functions, role in tumor progression, expression in normal cells and in neural and epithelial tumors of different origins. Basic working principles of microtubular system and links between TUBB3 and related yj-tubulins are also briefly reviewed. We analyzed the clinical potential of TUBB3 as prognostic marker of tumor aggressiveness and drug-resistance and suggested that locally disseminated tumor cells might be found by comparison of TUBB3 expression in normal and tumor tissue of each patient. Finally, we conclude that screening for TUBB3 and other tumor markers in morphologically normal tissue adjacent to the tumor is essential for accurate diagnostics.
Keywords: j-tubulin, TUBB3, microtubules, cytoskeleton, neoplastic transformation, metastasis, drug-resistance, prognostic markers, molecular diagnosis of malignant tumors.
Введение
Бета-тубулины — семейство белков, входящих в состав микротрубочек, у позвоночныгх известно как минимум 9 изоформ бета-тубулина, которые кодируются разными генами, расположенными на разных хромосомах, и имеют ткане-специфичные паттерны экспрессии.
Функциональное значение наблюдаемого разнообразия бета-тубулинов ещё предстоит определить, однако вероятно, что в том числе благодаря ему в одном организме поддерживается многообразие клеточных типов по форме, подвижности и скорости пролиферации. Более того, в раз© Коллектив авторов, 2018
Адрес для корреспонденции: 115478 Москва, Каширское шоссе, 23. НМИЦ им Н. Н. Блохина
ных участках одной клетки зачастую представлены разные модификации и изоформы тубулина, соотношение которых может меняться в зависимости от фазы клеточного цикла. Нарушение работы этой сложной системы может привести к широкому спектру патологических изменений клеточной локомоции, пролиферации, секреции, формы и размера клеток.
Многие опухоли характеризуются измененным профилем экспрессии тубулинов. Не исключено, что экспрессия определённых изоформ этого белка даёт опухолевой клетке селективные преимущества, стимулирует потерю связи с микроокружением, инвазию, метастазирование, устойчивость к гипоксии и цитотоксическим воздействиям.
На сегодняшний день из всей группы наиболее полно изучен Дц-тубулин (ТиВВЗ), причём
именно в клинически-прикладном контексте, поскольку этот белок регистрируется в широком спектре опухолей разных локализаций и традиционно считается фактором, отвечающим за развитие резистентности опухолей к препаратам из группы таксанов.
За последние годы появились данные, свидетельствующие о том, что TUBB3 в опухолевой клетке не только определяет её устойчивость к таксанам, но также обеспечивает выживание в неблагоприятном микроокружении и увеличивает метастатический потенциал.
Основные принципы работы микротрубочек
Микротрубочки — линейные белковые полимеры диаметром около 24 нм, которые образуют в клетках трёхмерные упорядоченные структуры, а также входят в состав центриолей, аксонем и ба-зальных телец. Работа системы микротрубочек лежит в основе подвижности эукариотической клетки, транспорта органоидов, поддержания клеточной архитектуры, а также расхождения хромосом в митозе и мейозе. Обеспечение этих функций достигается благодаря способности микротрубочек к самосборке из субъединиц белков а и в-тубулина, которые присутствуют в цитоплазме в свободной форме [1]. Переход тубулина от растворённой к связанной форме происходит, когда его концентрация достигает некоторого порогового значения при условии наличия в среде ГТФ и Mg2+ [2].
В образовании микротрубочки выделяют три фазы. Фаза нуклеации или замедленная фаза включает образование гетеродимеров а и в-тубу-лина и начало их ассоциации друг с другом. Для того чтобы тубулиновый гетеродимер ассоциировал с другим гетеродимером, формируя протофи-ламент, ГТФ должен быть связан как с а, так и с в-субъединицами. Димеры ассоциируют упорядо-ченно, по принципу «голова-хвост»; на минус-конце находится молекула а-тубулина, на плюс-конце — молекула в-тубулина. Тело микротрубочки состоит из 13 протофиламентов, формирующих листок, свернутый в цилиндр. После образования листка структура становится более стабильной и наступает фаза элонгации — быстрый рост микротрубочки благодаря добавлению новых димеров, которые связываются с её плюс-концом. С наступлением фазы равновесия длина полимера в растворе не меняется [3]. В клетке большинство микротрубочек не собираются de novo, а радиально отходят от центров организации микротрубочек (ЦОМТ), которые играют роль «затравки», позволяющей пропустить фазу нуклеации.
Изоформы в-тубулина
Суперсемейство тубулинов включает в себя несколько семейств: а, в, Y, £, Z и п-тубулины
[4]. В состав микротрубочек входят только а и в-тубулины, остальные белки выполняют регуля-торную функцию. Семейства а и в являются мультигенными: на 2017 год у позвоночных известно 9 изоформ а-тубулина и 9 изоформ в-тубулина, которые кодируются разными генами, расположенными на разных хромосомах [5]. Муль-тигенные свойства а-тубулина пока мало изучены, гораздо больше известно об изоформах в-тубулина.
В организме человека и других млекопитающих экспрессия изоформ в-тубулина тканеспеци-фична. Ткани, в которых экспрессированы определённые изотипы в-тубулина, подробно рассмотрены в обзоре Ричарда Лудуэньи (Richard Luduena)
[6]. На момент написания обзора таких изотипов было известно 7. вптубулин присутствует во всех тканях и, наряду с ву-тубулином, составляет минорный компонент базальных тел жгутиков и ресничек. вц-тубулин более характерен для эмбриональных тканей, иногда неспецифически экспрес-сируется в опухолях. TUBB3 представлен в нейронах, меланоцитах и часто экспрессируется в опухолях. В экспериментальной эмбриологии данный белок используется как маркер нейрональной дифференцировки. У млекопитающих в^-тубулин представлен двумя формами — вт> и в™, причём вт-тубулин экспрессируется исключительно в нервной ткани (как в нейронах, так и в глиальных клетках; есть данные о его присутствии в олиго-дендроцитах), в то время как в^-тубулин встречается по всему организму, особенно в семенниках, сердце и скелетной мускулатуре. вУ-тубулин присутствует практически во всех тканях, исключая головной мозг, тимус, костный мозг и лейкоциты, но при этом его содержание в клетке никогда не превышает 12—13% от всего в-тубулина. в^-тубу-лин встречается в лейкоцитах, тромбоцитах, мега-кариоцитах, костном мозге и селезёнке.
Гены в-тубулинов являются по отношению друг к другу паралогами — гомологами, возникшими в результате нескольких последовательных дупликаций одного исходного гена. По-видимому, наиболее древней, предковой формой был в1у-тубулин — обязательный компонент ресничек и жгутиков как простейших, так и многоклеточных животных [6]. В соответствии с гипотезой нео-функционализации, дупликация гена высвобождает одну из копий от необходимости выполнять функции предковой формы и, таким образом, появляется потенциал для развития новой функции
[7]. Вопрос о том, случайно ли наблюдаемое распределение и существуют ли специфические функции у разных изоформ в-тубулина в настоящее время активно изучается. Наиболее полно исследованы свойства TUBB3, который часто экспрессируется в опухолях и считается маркером устойчивости к таксанам. Особенности этого белка
делают его хорошим кандидатом на роль прогностического маркера, позволяющего охарактеризовать агрессивность течения таких заболеваний, как немелкоклеточный рак лёгкого, рак молочной железы, рак яичников и рак желудка [8].
Специфические особенности TUBB3
В 1994 г. было показано, что микротрубочки меняют свои динамические характеристики в зависимости от изотипов Д-тубулина, входящих в их состав. In vitro нуклеация микротрубочек, состоящих исключительно из аДп-димеров, занимает больше времени, однако получившиеся структуры более динамичны: сборка и разборка плюс концов авш-микротрубочек происходит вдвое быстрее по сравнению с микротрубочками, состоящими из aftn и аД^ димеров [9].
Пока не известно, зависит ли подвижность клетки от динамических характеристик микротрубочек. Если допустить, что клетки с аДш-мик-ротрубочками более подвижны, сразу несколько эмпирических фактов находят объяснение. Во-первых, у млекопитающих TUBB3 присутствует в эмбриональных тканях, которые быстро растут, мигрируют и меняют форму. В постнатальном периоде экспрессия TUBB3 снижается [10, 11]. Во-вторых, объясняется гиперэкспрессия TUBB3 в клетках инвазивного фронта колоректальной карциномы [12]. Ещё одна недавно открытая особенность TUBB3 связана с клеточной пролиферацией. В некоторых опухолевых клеточных линиях, а также в эмбриональных фибробластах и кератиноцитах, присутствие TUBB3 регистрируется в области веретена деления [13]. Возможно, высокая скорость сборки—разборки аДш-микро-трубочек оказалась полезной для митоза. Эта гипотеза нуждается в дальнейшей проверке, однако представляется вероятным, что гиперэкспрессия TUBB3 в опухолях может значительно ускорить их пролиферацию. И это может объяснить наблюдаемую во многих клинических исследованиях корреляцию между высокой экспрессией TUBB3 и агрессивностью злокачественных новообразований (см. ниже).
По-видимому, TUBB3 может выполнять защитные функции в нормальных и опухолевых тканях. Несмотря на то, что белок широко представлен в нервной ткани (более 25% всего Д-тубу-лина в нейронах), присутствия в клетках его гомолога jn-тубулина достаточно для осуществления основных функций, таких как аксональный транспорт и регенерация повреждённых отростков [14]. На первый взгляд, экспрессия TUBB3 в нейронах необязательна, а учитывая данные об усиленной динамике микротрубочек, включающих авш-димеры, даже вредна: микротрубочки нервной системы относительно стабильны, и нейроны экспрессируют большое количество
белков MAP, по-видимому, лишь для того, чтобы ингибировать их избыточную активность [15].
Очевидно, белок обладает некими уникальными свойствами, которые необходимы для нормальной работы нейронов. В обзоре, посвящён-ном эволюции тубулинов, Р. Лудуэнья объясняет присутствие TUBB3 в нейронах его устойчивостью к окислительному стрессу. У наиболее распространённых в организме человека Д-тубули-нов: jj, Jjj, и Ду, в 239 положении аминокислотной последовательности присутствует цистеин, который легко окисляется, формируя дисульфид-ные мостики между молекулами а и Д-тубулина, тем самым ингибируя сборку микротрубочек. Иными словами, микротрубочки являются ре-докс-зависимыми структурами. В TUBB3 239 ци-стеин замещен на серин, что делает молекулу устойчивой к окислению. Это особенно интересно, учитывая, что в тканях, для которых в норме характерен высокий уровень TUBB3, регистрируется повышенный уровень нитроксильных радикалов и супероксида [6].
Многие макромолекулы, способные связываться с молекулой TUBB3, участвуют в реализации ответа на оксидативный стресс и кислород-но-глюкозную депривацию. Эти данные хорошо согласуются с тем фактом, что появление TUBB3 на эволюционном древе приблизительно совпадает с кислородным скачком в конце протерозоя около 500 млн лет до н. э. Особая роль TUBB3 в эволюции цитоскелета, согласно Р. Лудуэнье, заключается в том, что этот белок возник как адаптация к резко возросшему уровню кислорода в атмосфере, но, в силу своих канцерогенных свойств, сохранился лишь в некоторых тканях, где польза от его экспрессии перевешивает возможный вред [6].
Если TUBB3 защищает клетки от повреждений, вызванных оксидативным стрессом, можно ожидать, что нарушение его синтеза приведёт к повышению чувствительности клеток к такому стрессу. Действительно, в культивируемых клетках нейробластомы нокдаун TUBB3 в нормальных условиях никак не влияет на жизнеспособность, но стимуляция окислительного стресса комбинацией глутамата и глицина приводит к гибели или повреждению до 50% клеток [14]. Нокдаун TUBB3 в линиях H460 и Calu-6 (немелкоклеточный рак лёгкого) повышает их чувствительность к противоопухолевым агентам, в частности, к доксорубицину [16]. Неспецифическая цито-токсичность доксорубицина как раз связана с увеличением продукции активных форм кислорода, что приводит к уменьшению внутриклеточного окислительно-восстановительного потенциала и, в конечном итоге, к индукции апоптоза [17]. Устойчивость TUBB3 к окислению — это одна из возможных причин резистентности опухо-
лей с высокой экспрессией белка к противоопухолевой терапии (см. ниже).
Благодаря устойчивости к окислению TUBB3 наиболее успешно справляется с неканонической функцией в-тубулинов — регуляцией энергетического обмена клетки. Известно, что свободный тубулин способен ассоциировать с разнообразными биологическими мембранами, в частности с наружными мембранами митохондрий [18]. Появившиеся в последнее время работы свидетельствуют о том, что свободные ав-димеры способны блокировать потенциал-зависимые анионные каналы митохондрий, замедляя обмен метаболитами, такими как АТФ, фосфат и сукцинат между митохондриями и цитозолем [19]. Учитывая, что митохондрии являются источниками супероксидных анионов, устойчивый к окислению TUBB3 как регулятор клеточного дыхания имеет преимущество перед другими изоформами. Анализ распределения в-тубулинов в 7 клеточных линиях человека подтверждает эту гипотезу: среди свободных в-тубулинов, секвестрированных на наружной мембране митохондрий преобладает именно TUBB3 [20]. Ингибирование работы митохондрий и переход на аэробный гликолиз — важный этап опухолевой трансформации, и TUBB3, по-видимому, может способствовать этому процессу.
Ещё одна функция TUBB3, важная с точки зрения развития опухолевого процесса, заключается в ингибировании анойкиса. В нормальном эпителиальном пласте постоянно активен сигнал к выживанию, идущий от внеклеточного матрик-са через интегрины по сигнальной сети, включающей, в частности, сигнальную ось PTEN/Akt. Активированный Akt ингибирует посредством фосфорилирования ряд проапоптотических белков (в частности Bad), подавляет экспрессию проапоптотических генов и поддерживает мито-хондриальный гомеостаз, тем самым способствуя выживанию клеток. Потеря контакта интегринов с белками внеклеточного матрикса приводит к разрыву Akt-сигнального пути и индукции апоп-тоза. Для эпителиальной опухолевой клетки анойкис (гибель клетки, вызванная откреплением от внеклеточного матрикса) служит основным барьером на пути к метастазированию, и приобретение устойчивости к нему — один из ключевых этапов в процессе малигнизации. Недавнее исследование продемонстрировало роль TUBB3 в возникновении устойчивости к анойкису [21]. Опыты на клеточной культуре H460 (немелкокле-точный рак лёгкого), показали, что нокдаун TUBB3 приводит к следующим изменениям:
1) округлые клетки с плохо различимыми актиновыми стресс-фибриллами (фенотип, характерный для суспензионных культур и клеток асцитных опухолей) приобретают распластанную форму и восстанавливаются стресс-фибриллы;
2) после нокдауна восстанавливается чувствительность клеток к анойкису;
3) повышается сродство клеток к фибронек-тину — основному белку межклеточного матрикса;
4) изменяется молекулярный профиль: уровень фосфорилированного (активного) Akt снижается, а уровень экспрессии PTEN (фосфатазы, инактивирующей Akt) повышается.
Итак, TUBB3 поддерживает антиапоптотиче-ский сигнал даже в случае потери связи между интегринами и внеклеточным матриксом.
Приведённая работа — ещё один пример возможного вклада TUBB3 в опухолевую прогрессию.
И, наконец, в литературе накопились сведения, что авш-микротрубочки устойчивы к воздействию таксанами. в-тубулин является мишенью многих противоопухолевых препаратов, нацеленных на остановку клеточного цикла и последующую гибель неопластических клеток. Среди таких препаратов можно выделить агенты, стабилизирующие микротрубочки (таксаны), и дестабилизирующие (алкалоиды Винка). Связываясь с в-тубулином, антитубулиновые агенты задерживают или блокируют переход из метафазы в анафазу митоза за счёт нарушения образования веретена деления [22].
Пристальный интерес к TUBB3 со стороны клиницистов обусловлен, прежде всего, классической концепцией, согласно которой экспрессия данного белка является причиной устойчивости опухолей к таксанам [23].
Механизм взаимодействия паклитаксела с микротрубочками детально рассмотрен в работе Холли Фридман (Holly Freedman) и коллег [24]. Было локализовано точное место проникновения паклитаксела внутрь растущей микротрубочки, идентифицированы сайты связывания — промежуточный и конечный, подсчитана кинетика и энергетика реакции. Также было показано, что проникновение молекулы паклитаксела внутрь микротрубочки происходит в несколько этапов, один из которых включает формирование водородной связи с 275 серином, который в молекуле TUBB3 замещен на аланин. Авторы предлагают следующее объяснение резистентности опухолей к таксанам: в резистентных опухолевых клетках микротрубочки построены в основном из авш-димеров. Замена одной аминокислоты приводит к понижению константы скорости реакции и увеличению среднего времени, необходимого для связывания молекулы паклитаксела с нескольких секунд до десятков минут. Этот временной интервал приблизительно соответствует среднему времени жизни микротрубочек. Таким образом, лишь небольшое число молекул лекарства успевает связаться с мишенью до того как начнется деполимеризация и тубулиновые димеры из связанной формы перейдут обратно в растворимую.
В настоящее время некоторые авторы отмечают, что в клинических исследованиях корреляция между уровнем TUBB3 и эффективностью терапии таксанами прослеживается далеко не всегда. Более того, существуют данные о высокочувствительных опухолях, активно экспрессиру-ющих TUBB3. В некоторых клеточных линиях человека TUBB3 связан с резистентностью не только к таксанам, но и к другим цитостатикам, в частности, к цисплатину [16].
Дизайн новых специфических ингибиторов TUBB3 — весьма сложная задача, ввиду отсутствия адекватной модели in vitro, отражающей сборку микротрубочек с учётом белков-регуляторов и посттрансляционных модификаций тубулина. Более продуктивным может оказаться подход «сверху», нацеленный на ингибирование клеточных онкогенов, таких как GBP-1 и PIM-1, которые регулируют экспрессию не только TUBB3, но и ряда других белков, вовлечённых в прогрессию опухоли [25].
Итак, представление о том, что экспрессия TUBB3 является необходимым и достаточным условием для возникновения устойчивости к так-санам — упрощение. С учётом новых данных о полифункциональности TUBB3, сложности его регуляции и большого количества взаимодействующих белков, становится очевидным, что анализа единственного маркера недостаточно для адекватного прогноза резистентности [23]. Более того, помимо TUBB3 в инактивации таксанов участвует ещё как минимум один белок — ABC-транспортёр Pgp, который селективно выбрасывает препараты этой группы из клетки. Реальный вклад TUBB3 в развитие резистентности к такса-нам сложно оценить ещё и потому, что эти препараты практически никогда не применяются в монотерапии. Обычно их применяют в комбинации с другими цитостатиками, резистентность к которым развивается по другим механизмам.
Регуляция экспрессии TUBB3
Как показывают исследования на клеточных культурах рака яичников, экспрессия TUBB3 может быть реализована в ответ на гипоксию, гипогликемию или повышение уровня активных форм кислорода. Роль цитоскелета в адаптации опухолевой клетки к агрессивному микроокружению — перспективная, но ещё малоизученная тема. В условиях гипоксии роль TUBB3 состоит в инкорпорации антиапоптотических киназ, таких как PIM1, в состав цитоскелета. Экспрессия TUBB3 в ответ на гипоксию закодирована в самой структуре гена TUBB3 — его 3'-фланкирую-щая область содержит последовательность, которая связывается с индуцируемыми при гипоксии транскрипционными факторами И1Б-1а и И1Б-2а [26]. В условиях гипогликемии и гипо-
ксии регуляция экспрессии ТиВВЗ осуществляется так же и на посттранскрипционном уровне с участием РНК-связывающего белка НиЯ, облегчающего трансляцию ТиВВЗ, и микроРНК ш1Я-200С, в то время как трансляция Д-тубули-на, наоборот, ингибируется [27].
Приобретение миграционного фенотипа — ещё одна стратегия, позволяющая опухолевой клетке выгжить в неблагоприятных условиях. В некоторых клеточных линиях рака яичников экспрессия ТиВВЗ находится под контролем ОИ1 — одного из факторов эпителиально-мезенхималь-ного перехода. Этот факт хорошо согласуется с гипотезой о том, что аДц-микротрубочки повышают клеточную подвижность и метастатический потенциал опухолевой клетки [28].
Значительную роль в экспрессии и регуляции ТиВВЗ могут играть эстрогены, что было доказано на культуре клеток рака молочной железы. Показано, что воздействие эстрадиола на клетки МСБ-7, экспрессирующие эстрогеновые рецепторы (ЭР) альфа, приводило к повышению уровня ТиВВЗ (измерялся как уровень мРНК, так и собственно белка). Такого эффекта не отмечено в экспериментах на клетках линии МБА-МБ-2З1 с негативным статусом эстрогеновых рецепторов. В дальнейшем авторы работы показали, что антиэстрогены тамоксифен и фульвестрант ингибиру-ют синтез ТиВВЗ только в ЭР-положительных клеточных культурах рака молочной железы. Анализ промотора гена ТиВВЗ показал, что транскрипция гена активируется не напрямую через эстрогеновые рецепторы, так как в гене отсутствуют эстроген-респонсивные элементы (ЭРЭ), а через эстроген-зависимые транскрипционные факторы: АР-1, МБ-кВ и 8р-1 [29].
В клетках Сертоли мышей и крыс ген ТиВВЗ, единственный из всех генов, кодирующих в-тубу-лины, регулируется андрогенами. Впоследствии обнаружилось, что первый интрон гена ТиВВЗ несёт 4 андроген-респонсивных элемента (АРЭ), мутация одного из которых резко снижает транскрипцию гена в ответ на стимуляцию андрогена-ми. Итак, экспрессия ТиВВЗ напрямую регулируется андрогенами, которые стимулируют сперматогенез, в том числе за счёт изменения цитос-келета клеток Сертоли [З0]. Андрогенная регуляция ТиВВЗ также описана в нормальных нейронах и некоторых опухолях человека. К числу таких опухолей относятся, например, колоректаль-ный рак и рак предстательной железы [З1, З2].
В исследовании М. ЗЫЬазаЫ и коллег показано, что экспрессия ТиВВЗ в культивируемых клетках НЕК29З (эмбриональная почка человека) и НеЬа меняется в зависимости от стадии клеточного цикла. Уровень белка и мРНК в цитоплазме достигает своего пика в 02/М фазу, а затем снижается. Как оказалось, белок удаляется из цито-
плазмы путём убиквитин-зависимого протеолиза. Одновременно происходит репрессия транкрип-ции с участием транскрипционного фактора REST. Авторы считают, что TUBB3 может участвовать в пролиферации нормальных тканей, не связанных с половой и нервной системами, но в этом случае его экспрессия контролируется REST системой, а по завершении митоза, белок удаляется из цитоплазмы [33].
TUBB3 в нормальных клетках
Ген TUBB3 человека локализован в длинном плече 16 хромосомы (16q24.3 по номенклатуре ISCN), состоит из 4 экзонов и кодирует белок длиной в 450 аминокислот [34]. В гетерозиготном состоянии мутации гена приводят к нарушениям работы глазодвигательного нерва, параличу лицевого нерва, и сенсомоторной аксо-нальной полиневропатии [35]. Это указывает на важную роль TUBB3 в нормальном развитии нервной системы. Подобно остальным изотипам Д-тубулина, TUBB3 содержит ГТФазный домен, необходимый для нормальной сборки и разборки микротрубочек. TUBB3 отличается от остальных изотипов главным образом аминокислотной последовательностью С-концевого участка, на котором локализованы сайты связывания с регуляторными белками, а также сайт-мишень паклитаксела [34].
В обзорах C. D. Katsetos и соавт. обобщены данные об экспрессии TUBB3 в нормальных тканях и опухолях центральной нервной системы [8, 36].
По ходу эмбрионального развития млекопитающих, включая человека, экспрессия TUBB3 регистрируется в следующих структурах нервной системы: нейробластах, которые впоследствии формируют кору мозжечка, сетчатку и субвент-рикулярную зону; прогениторных клетках глии и дифференцированных постмитотических нейронах; клетках-предшественниках симпатоадрена-ловой системы и, возможно, в клетках-предшественниках олигодендроцитов. Так же имеются данные об эмбриональной экспрессии TUBB3 в единичных клетках диффузной эндокринной системы лёгкого.
У некоторых млекопитающих экспрессия TUBB3 регистрируется во взрослом возрасте в отдельных компонентах репродуктивной системы. Так, в семенниках грызунов TUBB3 локализован в клетках Сертоли [37], а у хряка TUBB3 присутствует в жгутиках сперматозоидов [38].
Во взрослом организме человека экспрессия TUBB3 сохраняется в нейронах (как в перинукле-арном пространстве, так и в отростках) центральной и периферической нервной системы. Описано присутствие TUBB3 в меланоцитах — клетках, происходящих из нервного гребня и экспресси-рующих ряд нейроспецифических маркеров [39].
Также ТиВВЗ обнаружен в стволовыгх клетках Ъи^е-зоны1 волосяного фолликула [40].
ТиВВЗ в опухолях нервной системы
Экспрессия ТиВВЗ сохраняется в опухолях нервной системы, как высоко-, так и низкодиф-ференцированных, однако его распределение в тканях неравномерно. Высокий уровень белка отмечается в клеточных популяциях, демонстрирующих нейрональную дифференцировку и ограниченный пролиферативный потенциал, в то время как в менее дифференцированных участках той же опухоли экспрессия белка значительно ниже [41, 42]. Эта закономерность наблюдается в медуллобластомах, ретинобластомах и феохромо-цитомах. Поскольку экспрессия ТиВВЗ в опухолях данной локализации отражает степень их дифференцировки, а высокодифференцирован-ные опухоли обычно медленнее растут и реже ме-тастазируют, можно сделать вывод, что те опухоли, в которых уровень ТиВВ3 остается высоким, в целом должны иметь лучший прогноз. Тем не менее, для медуллобластом высокая степень диф-ференцировки ассоциирована с худшим прогнозом общей выживаемости [43]. С. Б. Ка18е1о8 и соавт. подчеркивают, что, учитывая сложность и противоречивость биологического контекста, нельзя однозначно установить связь между экспрессией ТиВВ3 и прогнозом заболевания. По-видимому, анализ экспрессии ТиВВ3 в этих опухолях не имеет перспектив для клинического использования [8].
В глиомах, напротив, присутствие ТиВВЗ ассоциировано с низкой степенью дифференциров-ки, поскольку в нормальных клетках глии этот белок не экспрессируется. Результаты иммуногис-тохимического исследования тканевых матриц 378 опухолей мозга с использованием 37 монокло-нальныгх антител демонстрируют, что ТиВВ3 входит в число 6 маркеров, отражающих разницу между высоко- и низкодифференцированными глиомами [44]. Для астроцитарных и олигоденд-роцитарных опухолей также показана прямая корреляция между высоким уровнем экспрессии ТиВВ3 и пролиферативным индексом К1-67 [45, 41]. Более того, уровень экспрессии ТиВВ3 в аст-роцитомах оказался выше на поздних стадиях заболевания, чем на ранних [45]. По-видимому, наблюдаемые ТиВВ3-позитивные структуры в глиомах представляют собой наиболее агрессивные и низкодифференцированные субклоны опухолевый клеток, обладающие наибольшим тумороген-ным потенциалом. Интересно отметить, что в тканевых образцах мультиформной глиобластомы выделяются две фракции ТиВВ3-позитивных клеток: (а) низкодифференцированные небольшие анапластические клетки, напоминающие глиальные клетки-предшественники или бипо-
тентные клетки кортикальных предшественников и (б) опухолевые клетки, находящиеся на границе ишемического некроза [46]. Последнее согласуется с экспериментальными данными, согласно которым экспрессия TUBB3 в условиях in vitro может включаться в ответ на гипоксию (см. выше).
TUBB3 в эпителиальных опухолях человека
Экспрессия TUBB3 часто регистрируется и в опухолях эпителиального происхождения, при том, что в норме в эпителии этот белок не экс-прессируется [47]. Рак яичников — первая опухоль, для которой показана ассоциация TUBB3 с устойчивостью к таксанам [48, 49]. В дальнейшим было неоднократно подтверждено, что экспрессия TUBB3 также ассоциирована с неблагоприятным прогнозом общей выживаемости пациентов, получавших лекарственную терапию на основе препаратов платины и таксанов [50, 51].
Ещё в одном исследовании было продемонстрировано, что среди всех гистологических типов рака яичников высокий уровень TUBB3 чаще обнаруживается в светлоклеточной аденокарцино-ме, которая признана наиболее устойчивой к химиотерапии [52].
Для этой же гистологической формы был получен парадоксальный результат: вопреки ожиданиям, гиперэкспрессия TUBB3 ассоциировалась с лучшим прогнозом общей выживаемости среди пациентов, получавших химиотерапию [53].
В ткани немелкоклеточного рака лёгкого также обнаружена экспрессия TUBB3. Данные исследований прогностической и предиктивной роли TUBB3 объединены в обзорах Яна Якобсона (J. N. Jakobsen) 2014 и 2015 гг. [54, 55]. Кратко: (1) высокий уровень экспрессии в опухоли TUBB3 ассоциирован с уменьшением эффективности химиотерапии и продолжительности жизни больных по сравнению с группой пациентов с низкой экспрессией маркера в опухоли; (2) результаты большинства исследований показывают, что экспрессия в опухоли TUBB3 достоверно выше на поздних стадиях немелкоклеточного рака лёгкого и выше в ткани аденокарциномы по сравнению с плоскоклеточным раком лёгкого; (3) в зависимости от стадии заболевания разные исследования дают разные результаты относительно клинической значимости TUBB3 как маркера устойчивости к таксанам и прогноза заболевания.
Экспрессия TUBB3 широко исследована в опухолях молочной железы. В частности, имму-ногистохимический анализ 1652 хирургических биопсийных образцов опухолей выявил корреляцию между уровнем TUBB3 и степенью злокачественности, индексом пролиферации Ki-67, амплификацией HER2 и другими прогностически неблагоприятными признаками [56]. В то же вре-
мя не было выявлено связи со стадией заболевания и метастазированием, что, по словам авторов статьи, ставит под сомнение ключевую роль белка в опухолевой прогрессии и метастазировании. Большинство исследований свидетельствуют об отсутствии выраженной связи между уровнем ТиВВ3 и такими показателями, как общая и безрецидивная выживаемость пациентов и устойчивость к химиотерапии на основе таксанов [23]. По мнению авторов, это может быть связано с тем, что экспрессия ТиВВ3 в клетках рака молочной железы регулируется эстрогеновыми рецепторами, а опухоли с экспрессией эстрогеновых рецепторов более чувствительны к гормональной и ци-тотоксической терапии. С точки зрения прогноза эффективности лечения позитивный статус эст-рогеновых рецепторов может «перевешивать» неблагоприятные эффекты ТиВВ3.
Важные данные получены в ходе исследования метастазов рака молочной железы в головной мозг. Как оказалось, опухолевые клетки, локализованные в мозге, экспрессируют нейроспецифи-ческие маркеры: ТиВВ3, Нестин и ЛсИБ. Продолжив исследование на модельных клеточных культурах, авторы показали, что нокдаун гена ТиВВ3 снижает миграционную активность клеток, что еще раз подтвердило участие белка в процессах инвазии и метастазирования [57].
ТиВВ3 также обнаружен в ткани рака желудка. По разным оценкам доля опухолей, экспрес-сирующих ТиВВ3, составляет от 37% [58] до 67%. [59]. Поскольку ключевой группой препаратов, применяемых в лекарственной терапии распространённого рака желудка, являются таксаны, неоднократно предпринимались попытки понять, существует ли связь между высокой экспрессией ТиВВ3 и эффективностью химиотерапии. В совокупности проведённые исследования не дают чёткого ответа на этот вопрос [23].
Статус ТиВВ3 в ткани колоректального рака изучен в ряде работ. Разные исследования дают разные оценки доли ТиВВ3-позитивных опухолей: от 23 [60] до 82% [61]. Для опухолей данной локализации продемонстрирована связь между высоким уровнем ТиВВ3 и андрогеновыми рецепторами [31]. Продолжив работу на клеточных культурах, авторы убедились, что экспрессия белка запускается в ответ на стимуляцию андрогена-ми (см. выше).
В исследовании Анны Портянко показано, что ТиВВ3 в ткани колоректального рака экс-прессируется неравномерно: максимальный уровень наблюдается в клетках инвазивного фронта [12]. Так же показано, что уровень ТиВВ3 зависит от преобладающего гистоархитектонического строения опухоли: максимальная экспрессия наблюдается в участках, не имеющих тубулярного строения, минимальная — в простых и сложных
железах. При этом экспрессия ТиВВЗ практически отсутствует в морфологически нормальной слизистой оболочке желудка. Так же было показано, что гиперэкспрессия ТиВВЗ — лишь часть комплексного процесса ремоделирования цитос-келета в опухолях толстой кишки. Этот процесс включает повышение уровня вь вш и вш тубули-нов, тирозинированного а-тубулина и понижение уровня ацетилированного а-тубулина [62].
Экспрессия ТиВВЗ выявлена и в ткани рака простаты. Высокая экспрессия позволяет дифференцировать резистентный рак предстательной железы и гормончувствительный. У пациентов с резистентными опухолями уровень ТиВВЗ обычно возрастает на фоне гормональной терапии ан-тиандрогенами [З2]. ТиВВЗ, по некоторым данным, также является независимым прогностически неблагоприятным фактором общей и безрецидивной выживаемости пациентов, подвергнутых радикальной простатэктомии [6З]. Впрочем, в другом исследовании подтвердилась лишь связь ТиВВЗ с безрецидивной выживаемостью [64]. По-видимому, основной потенциал клинического использования ТиВВЗ в терапии рака предстательной железы связан с предсказанием эффективности гормональной терапии.
В ткани рака мочевого пузыря высокая экспрессия ТиВВЗ ассоциирована с хромосомными нарушениями и ускоренной пролиферацией опухолевых клеток [65].
Экспрессия ТиВВЗ в ткани рака почки сильно зависит от гистологического типа опухоли. Чаще всего ТиВВЗ регистрируется в папиллярных карциномах, онкоцитомах и хромоформных карциномах, реже — в светлоклеточных карциномах. При этом именно в светлоклеточныгх карциномах экспрессия ТиВВЗ ассоциируется с прогностически неблагоприятными признаками, такими как высокая степень злокачественности по Фурману, наличие метастазов в лимфоузлах и отдаленных метастазов, низкая общая выживаемость. Парадоксальным образом для папиллярных по-чечноклеточных карцином наблюдается обратная зависимость: высокая экспрессия ТиВВЗ коррелирует с ранней стадией заболевания и лучшим прогнозом по общей выживаемости [66].
Выше приведен далеко не полный перечень опухолей, экспрессирующих ТиВВЗ. Экспрессия белка описана для многих злокачественных новообразований. К таким опухолям относятся: рак шейки матки [67], плоскоклеточныш рак головы и шеи [68], рак вилочковой железы [69], меланома [70], экстрамамиллярный рак Педжета [71], ба-зальноклеточныш рак кожи [72], рак поджелудочной железы [21], мелкоклеточный рак легкого [7З], мезотелиома плевры [74]. Неоднородна экспрессия ТиВВЗ в патологических клетках при различных лимфопролиферативных заболевани-
ях [75]. Однако к настоящему моменту влияние этого важнейшего маркера на агрессивность течения болезни и чувствительность опухоли к химиотерапии изучено недостаточно.
Перспективы использования TUBB3 в клинической практике
Как неоднократно отмечалось выше, попытки связать экспрессию TUBB3 с прогнозом заболевания или резистентностью к химиотерапии зачастую приводят к противоречивым результатам. Дискордантность результатов клинических исследований может быть обусловлена тем, что мы по-прежнему мало знаем о регуляции гена TUBB3 и его связи с другими опухолевыми маркерами. В зависимости от типа пораженного органа, гистологической формы новообразования, стадии заболевания или схемы лекарственного лечения, TUBB3 может вносить разный вклад в опухолевую прогрессию и устойчивость к химиотерапии. К примеру, в ткани рака молочной железы с позитивным статусом эстрогеновых рецепторов, по крайней мере на культуральных моделях, экспрессия TUBB3 находится под контролем эстрогенов. Если этот механизм сохраняется в опухолях in vivo, то присутствие белка в био-псийном образце будет указывать на чувствительность опухоли к антиэстрогенам и лучшие показатели выживаемости на фоне гормональной терапии. Но TUBB3 может экспрессироваться в ином биологическом контексте — как ответ на гипоксию или недостаток питательных веществ. В этом случае присутствие белка в опухоли будет свидетельствовать о её агрессивности вне зависимости от назначенного лечения [23].
На первый взгляд может показаться, что TUBB3 не подходит для рутинного клинического использования в качестве прогностического или предиктивного маркера. Действительно, пока анализ экспрессии TUBB3 не включен в стандарты скрининга или клинические рекомендации ни по одной из перечисленных нозологий. Тем не менее, предиктивный потенциал TUBB3 возрастает, если использовать его в паре с другим маркером. Для немелкоклеточного рака лёгкого это ERCC1 — компонент системы эксцизионной репарации ДНК, который определяет резистентность опухоли к препаратам платины. Эффективность совместного использования ERCC1 и TUBB3 в качестве маркеров устойчивости немел-коклеточного рака легкого к комбинации цис-платин/паклитаксел неоднократно продемонстрирована во многих исследованиях [76—79].
В 2014 г. опубликованы результаты проспективного исследования, в котором оценивалась клиническая значимость трёх маркеров: ERCC1, RRM1 и TUBB3 — для персонализированного выбора оптимальной комбинации препаратов
платины, таксанов и гемцитабина. Опытная группа пациентов с немелкоклеточным раком лёгкого, в опухолях которых оценивали уровень экспрессии маркеров, была разделена на 2 подгруппы: 1 — с отсутствием или низким уровнем экспрессии ERCC1 и 2 — с высокой экспрессией маркера. Больные получали химиотерапию с включением препаратов платины только в первой подгруппе. В обеих подгруппах при назначении таксанов или гемцитабина врачи ориентировались на показатели экспрессии TUBB3 и RRM1. Препараты назначали только в случае низкой экспрессии соответствующего маркера. Контрольную группу составили пациенты, которым не удалось провести молекулярное фенотипиро-вание из-за отсутствия опухолевого материала. Этим больным проводили стандартную химиотерапию препаратами платины в комбинации с так-санами или гемцитабином, которая выбиралась эмпирически с учётом общего состояния пациента. Анализ полученных результатов продемонстрировал большую эффективность лечения в группе молекулярно обоснованного выбора схемы химиотерапии по ряду клинических показателей — по частоте объективного ответа, а также по продолжительности безрецидивного течения болезни и одногодичной выживаемости [80]. На наш взгляд, важность этого исследования определяется тем, что продемонстрирована прогностическая информативность интегрального молекулярного фенотипирования опухоли, основанного на оценке совокупности маркеров эффективности всех препаратов, включенных в схему их комбинированного применения.
Ещё один пример: больные распространённым раком молочной железы, негативные по экспрессии TUBB3, лучше отвечают на химиотерапию. При введении в анализ дополнительных маркеров, ERCC1 и антиапоптотического белка Bcl-2, точность прогноза возрастает [81].
Уникальность TUBB3 как опухолевого маркера заключается в том, что он практически не экс-прессируется в большинстве нормальных тканей. Луис Леандро-Гарсия (Luis J. Leandro-García) с соавторами методом полимеразной цепной реакции в реальном времени (RT-PCR) исследовали экспрессию различных изоформ в-тубулина на панелях кДНК из 21 типа нормальных тканей. Оказалось, что TUBB3 высоко экспрессируется лишь в ткани головного мозга, тогда как в образцах других тканей маркер не выявляется, или уровень его экспрессии минимален (не более 3% от суммарной экспрессии разных изотипов в-тубулина). При сравнительной оценке экспрессии TUBB3 в опухолевой и соответствующей нормальной ткани органа того же больного показано, что в опухолевой ткани уровень экспрессии TUBB3 значительно превышает показатель в окружающей нормальной
ткани органа. В частности, для немелкоклеточно-го рака лёгкого, рака яичников и молочной железы различия достигли 71, 43 и 1000 раз, соответственно. Авторы этого исследования подчёркивают важность оценки молекулярного профиля тубули-нов для прогнозирования возможных побочных проявлений антитубулиновых противоопухолевых препаратов и для разработки новых лекарств сходного механизма действия [82].
На основании результатов иммуногистохими-ческой сравнительной оценки экспрессии ТиВВ3 в ткани рака кожи и немалигнизированного эпидермиса предложено использовать этот маркер для дифференциальной диагностики небольших опухолевыгх очагов базальноклеточной карциномы [83]. Рассматривается также возможность использовать в качестве диагностического признака утрату эктопической экспрессии ТиВВ3 некоторыми опухолями. В частности, показано, что ме-ланоциты, которые в норме синтезируют белок, в ходе клеточного старения или малигнизации утрачивают его. Следовательно, анализ экспрессии ТиВВ3 может помочь при дифференциации ме-ланомы и доброкачественного невуса [84].
Мы считаем, что сравнительный количественный анализ экспрессии ТиВВ3 в ткани опухоли и нормальной окружающей ткани органа может использоваться для молекулярной диагностики локальной распространённости опухолевого процесса, или другими словами, — для оценки вовлеченности пораженного органа в опухолевую малигнизацию. Правомочность этого представления подтверждена нами при количественной иммунофлуоресцентной оценке с использованием метода проточной цитофлуориметрии экспрессии белка ТиВВ3 в клетках, полученных из хирургических образцов немелкоклеточного рака лёгкого и окружающей морфологически нормальной ткани органа [85]. Экспрессия маркера в нормальной ткани лёгкого, окружающей опухолевый очаг, выявлена менее чем в половине случаев. При этом отмечены значительные различия в уровне экспрессии ТиВВ3 как в опухолевой, так и в нормальной ткани лёгкого разных больных, однако во всех исследованныгх парах сравнения «опухоль—норма» при выявлении ТиВВ3 в обеих тканях уровень маркера в опухоли всегда был ниже показателя в опухолевом очаге. По нашему мнению, молекулярная характеристика ткани лёгкого, окружающей опухолевый очаг, особенно важна при ранних стадиях этого заболевания, когда решение об оптимальном радикализме хирургической операции бывает неоднозначным. У таких больных представляет сложность и выбор тактики послеоперационного ведения пациентов — динамическое наблюдение или химиотерапия. В этой ситуации дополнительным аргументом может оказаться молекулярная во-
влечённость ткани поражённого органа в опухолевый процесс. И в этом смысле уровень экспрессии TUBB3 в нормальной ткани, окружающей очаг немелкоклеточного рака лёгкого, является важным ориентиром.
Заключение
Микротрубочки в клетке организованы в сложную, пластичную систему, работа которой регулируется как на уровне генома, так и на цито-плазматическом уровне. Разнообразие клеток по форме, подвижности и скорости пролиферации достигается в том числе благодаря тканеспеци-фичной экспрессии разных изоформ в-тубулина. Безусловно, самой изученной изоформой является вш-тубулин (TUBB3), который в норме высоко специфичен для нейронов, лиланоцитов и эмбриональных тканей, но может экспрессироваться и в ткани солидных опухолей.
До недавнего времени микротрубочки в онкологии рассматривались преимущественно как мишень для лекарственной терапии, а TUBB3 — как предиктивный опухолевый маркер, свидетельствующий об устойчивости опухоли к терапии таксанами. Всестороннее изучение TUBB3 именно в таком, клинически прикладном, контексте приблизило нас к пониманию роли данного белка в процессах малигнизации и ухода опухоли из-под лечебного контроля, в то время как гипотеза о TUBB3 как о первопричине устойчивости опухоли к терапии таксанами так и не нашла однозначного клинического подтверждения.
Сама структура TUBB3 определяет свойства микротрубочек, в состав которых он встраивается, а именно их усиленную динамику и невосприимчивость к оксидативному стрессу. TUBB3 является одним из звеньев антиапоптотическо-го сигнального пути, который запускается в от-
ЛИТЕРАТУРА
1. Jordan M.A., Wilson L. Microtubules as a target for anticancer drugs. Nat Rev Cancer 2004; 4: 253—265.
2. David-Pfeuty T, Erickson H P, Pantaloni D. Guanosinetriphosphatase activity of tubulin associated with microtubule assembly. Proc Natl Acad Sci USA 1977; 74: 12: 5372—5376.
3. Rezania V., Azarenko O., Jordan M.A. et al. Microtubule assembly of isotypically purified tubulin and its mixtures. Biophys J 2008; 95: 4: 1993—2008.
4. Luduena R.F. Multiple forms of tubulin: different gene products and covalent modifications. Int Rev Cytol 1998; 178: 207—275.
5. Gadadhar S, Bodakuntla S, Natarajan K. et al. The tubulin code at a glance. J Cell Sci 2017; 130: 8: 1347—1353.
6. Luduena R.F. A hypothesis on the origin and evolution of tubulin. Int Rev Cell Mol Biol 2013; 302: 41—185.
7. Ono S. Ancient linkage groups and frozen accidents. Nature. 1973; 244: 5414: 259—262.
8. Katsetos C.D., Herman M.M., Mork S.J. Class III beta-tubulin in human development and cancer. Cell Motil Cytoskeleton 2003; 55: 2: 77—96.
9. Panda D., Miller H.P., Banerjee A. et al. Microtubule dynamics in vitro are regulated by the tubulin isotype composition. Proc Natl Acad Sci U. S. A. 1994; 91: 24: 11358—11362.
вет на кислородно-глюкозную депривацию и свидетельствует о приобретении клеткой более агрессивного, метастатического фенотипа, а также устойчивости к гипоксии, гипогликемии, анойкису и различным лекарственным воздействиям. В совокупности с экспрессией ABC-транспортёров и усиленной системой репарации ДНК, экспрессия TUBB3 формирует фенотип, характерный для стволовых клеток, наиболее ценных для организма и максимально неблагоприятных с точки зрения опухолевого процесса. Обнаружение этих факторов в опухоли свидетельствует о приобретении фенотипа лекарственной резистентности к препаратам, отличающимся по структуре и механизму действия. Поэтому глубокое понимание структуры и функции TUBB3, а также связанных с ним сигнальных путей, может стать серьёзной составляющей молекулярной диагностики опухолей и важным подспорьем в выборе оптимальных схем и режимов химиотерапии.
Более того, анализ данных литературы и результаты собственных исследований позволяют авторам сформулировать представление о возможности молекулярной диагностики локальной распространенности опухолевого процесса на основании сравнительной оценки уровня экспрессии TUBB3 в нормальной и опухолевой ткани каждого больного. Как упоминалось выше, эта информация в определённых клинических ситуациях может явиться важным дополнительным ориентиром при выборе оптимального радикализма хирургических операций и тактики послеоперационного ведения больных. Для этого нормальная ткань органа, визуально не вовлечённая в опухолевый процесс, должна, наряду с опухолью, являться объектом молекулярного фенотипирования по экспрессии TUBB3, а возможно, и по другим молекулярным маркерам.
10. Jiang Y.Q., Oblinger M.M.Differential regulation of beta III and other tubulin genes during peripheral and central neuron development. J Cell Sci 1992; 103 ( Pt 3): 643—651.
11. Draberova E, Del Valle L, Gordon J. et al. Class III /^-tubulin is consti-tutively coexpressed with glial fibrillary acidic protein and nestin in midgestational human fetal astrocytes: implications for phenotypic identity. Neuropathol Exp Neurol 2008; 2008: 341—354.
12. Portyanko A., Kovalev P., Gorgun J., Cherstvoy E. Beta(III)-tubulin at the invasive margin of colorectal cancer: possible link to invasion. Virchows Arch 2009; 454: 5: 541—548.
13. Jouhilahti E.M., Peltonen S, Peltonen J. Class III beta-tubulin is a component of the mitotic spindle in multiple cell types. J Histochem Cytochem 2008; 56: 12: 1113—1119.
14. Guo J., Walss-Bass C, Luduena R.F. The beta isotypes of tubulin in neuronal differentiation. Cytoskeleton (Hoboken) 2010; 67: 7: 431—441.
15. Fanara P. et al. Stabilization of hyperdynamic microtubules is neuropro-tective in amyotrophic lateral sclerosis. J Biol Chem 2007; 282: 32: 23465—23472.
16. Gan P.P., Pasquier E, Kavallaris M.Class III beta-tubulin mediates sensitivity to chemotherapeutic drugs in non small cell lung cancer. Cancer Res 2007; 67: 19: 9356—9363.
17. Davies K.J., Doroshow J.H. Redox cycling of anthracyclines by cardiac mitochondria. I. Anthracycline radical formation by NADH dehydrogenase. J Biol Chem 1986; 261: 7: 3060—3067.
18. Sheldon K.L., Maldonado E.N., Lemasters J.J. et al. Phosphorylation of voltage-dependent anion channel by serine/threonine kinases governs its interaction with tubulin. PLoS One / ed. Kahle P J 2011; 6: 10: e25539.
19. Rostovsteva, T.K., Gurnev, P.A., Chen, M.Y., Bezrukov S.M. Membrane lipid composition regulates tubulin interaction with mitochondrial voltage-dependent anion channel. Biol Chem 2012; 287: 29589—29598.
20. Cicchillitti L., Penci R., Di Michele M. et al. Proteomic characterization of cytoskeletal and mitochondrial class III beta-tubulin. Mol Cancer Ther 2008; 7: 7: 2070—2079.
21. McCarroll J.A., Gan P.P., Erlich R.B. et al. TUBB3/3III-tubulin acts through the PTEN/AKT signaling axis to promote tumorigenesis and anoikis resistance in non-small cell lung cancer. Cancer Res 2015; 75: 2: 415—425.
22. Jordan A., Hadfield J.A., Lawrence N.J. et al. Tubulin as a target for anticancer drugs: agents which interact with the mitotic spindle. Med Res Rev 1998; 18: 4: 259—296.
23. Karki R., Mariani M., Andreoli M. et al. /?III-Tubulin: biomarker of taxane resistance or drug target? Expert Opin Ther Targets 2013; 17: 4: 461—472.
24. Freedman H., Huzil J.T., Luchko T. et al. Identification and characterization of an intermediate taxol binding site within microtubule nanopores and a mechanism for tubulin isotype binding selectivity. J Chem Inf Model 2009; 49: 2: 424—436.
25. Andreoli M., Persico M., Kumar A. et al. Identification of the first inhibitor of the GBP1:PIM1 interaction. Implications for the development of a new class of anticancer agents against paclitaxel resistant cancer cells. J Med Chem 2014; 57: 19: 7916—7932.
26. Raspaglio G., Filippetti F., Prislei S. et al. Hypoxia induces class III beta-tubulin gene expression by HIF-1alpha binding to its 3' flanking region. Gene 2008; 409: 1—2: 100—108.
27. Raspaglio G., De Maria I., Filippetti F. et al. HuR regulates beta-tubulin isotype expression in ovarian cancer. Cancer Res 2010; 70: 14: 5891—5900.
28. Mozzetti S., Martinelli E., Raspaglio G. et al. Gli family transcription factors are drivers of patupilone resistance in ovarian cancer. Biochem Pharmacol 2012; 84: 11: 1409—1418.
29. Saussede-Aim J., Matera E.L., Ferlini C. et al. Beta3-tubulin is induced by estradiol in human breast carcinoma cells through an estrogen-receptor dependent pathway. Cell Motil Cytoskeleton 2009; 66: 7: 378—388.
30. De Gendt K., Denolet E., Willems A. et al. Expression of Tubb3, a beta-tubulin isotype, is regulated by androgens in mouse and rat Sertoli cells. Biol Reprod 2011; 85: 5: 934—945.
31. Mariani M., Zannoni G.F., Sioletic S. et al. Gender influences the class III and V /^-tubulin ability to predict poor outcome in colorectal cancer. Clin Cancer Res 2012; 18: 10: 2964—2975.
32. Terry S., Ploussard G., Allory Y. et al. Increased expression of class III beta-tubulin in castration-resistant human prostate cancer. Br J Cancer 2009; 101: 6: 951—956.
33. Shibazaki M., Maesawa C., Akasaka K. et al. Transcriptional and post-transcriptional regulation of /?III-tubulin protein expression in relation with cell cycle-dependent regulation of tumor cells Oncol 2012; 40: 3: 695—702.
34. Mariani M., Karki R., Spennato M. et al. Class III /^-tubulin in normal and cancer tissues Gene 2015; 563: 2: 109—114.
35. Tischfield M.A., Baris H.N., Wu C. et al. Human TUBB3 mutations perturb microtubule dynamics, kinesin interactions, and axon guidance. Cell 2010; 140: 1: 74—87.
36. Katsetos C.D., Draber P. Tubulins as therapeutic targets in cancer: from bench to bedside. Curr Pharm Des 2012; 18: 19: 2778—2792.
37. Lewis S.A., Cowan N.J. Complex regulation and functional versatility of mammalian alpha- and beta-tubulin isotypes during the differentiation of testis and muscle cells. J Cell Biol 1988; 106: 6: 2023—2033.
38. Peknicova J., Kubatova A., Sulimenko V. et al. Differential subcellular distribution of tubulin epitopes in boar spermatozoa: recognition of class III-tubulin epitope in sperm tail. Biol Reprod 2001; 65: 672—679.
39. Locher H., Frijns JH., Huisman M.A., de Sousa Lopes S.M. TUBB3: Neuronal Marker or Melanocyte Mimic? Cell Transplant 2014; 23: 11: 1471—1473.
40. Yu H., Fang D., Kumar S.M. et al. Isolation of a novel population of multipotent adult stem cells from human hair follicles. Am J Pathol 2006; 168: 6: 1879—1888.
41. Katsetos C.D., Del Valle L., Geddes J.F. et al. Localization of the neuronal class III beta-tubulin in oligodendrogliomas: comparison with Ki-67 proliferative index and 1p/19q status. J Neuropathol Exp Neurol 2002; 61: 4: 307—320.
42. Katsetos C.D., Del Valle L., Legido A. et al. On the neuronal/neuroblastic nature of medulloblastomas: a tribute to Pio del Rio Hortega and Moises Polak. Acta Neuropathol. 2003; 105: 1: 1—13.
43. Packer R.J., Sutton L.N., Rorke L.B. et al. Prognostic importance of cellular differentiation in medulloblastoma of childhood. J Neurosurg 1984; 61: 2: 296—301.
44. Ikota H., Kinjo S., Yokoo H. et al. Systematic immunohistochemical profiling of 378 brain tumors with 37 antibodies using tissue microarray technology. Acta Neuropathol 2006; 111: 5: 475—482.
45. Katsetos C.D., Del Valle L., Geddes J.F. et al. Aberrant localization of the neuronal class III beta-tubulin in astrocytomas. Arch Pathol Lab Med 2001; 125: 5: 613—624.
46. Katsetos C.D., Draber P., Kavallaris M. Targeting /?III-tubulin in glioblastoma multiforme: from cell biology and histopathology to cancer therapeutics. Anticancer Agents Med Chem 2011; 11: 8: 719—728.
47. Jirasek T., Pisarikova E., Viklicky V. et al. Expression of class III beta-tubulin in malignant epithelial tumours: an immunohistochemical study using TU-20 and TuJ-1 antibodies. Folia Histochem Cytobiol 2007; 45: 1: 41—45.
48. Kavallaris M., Kuo D.Y., Burkhart C.A. et al. Taxol-resistant epithelial ovarian tumors are associated with altered expression of specific beta-tubulin isotypes. J Clin Invest 1997; 100: 5: 1282—1293.
49. Mozzetti S., Ferlini C., Concolino P. et al. Class III beta-tubulin overexpression is a prominent mechanism of paclitaxel resistance in ovarian cancer patients. Clin Cancer Res 2005; 11: 1: 298—305.
50. Ferrandina G., Zannoni G.F., Martinelli E. et al. Class III -Tubulin Overexpression Is a Marker of Poor Clinical Outcome in Advanced Ovarian Cancer Patients. Clin Cancer Res 2006; 12: 9: 2774—2779.
51. Su D., Smith S.M., Preti M. et al. Stathmin and tubulin expression and survival of ovarian cancer patients receiving platinum treatment with and without paclitaxel. Cancer 2009; 115: 11: 2453—2463.
52. Umezu T., Shibata K., Kajiyama H. et al. Taxol resistance among the different histological subtypes of ovarian cancer may be associated with the expression of class III beta-tubulin. Int J Gynecol Pathol 2008; 27: 2: 207—212.
53. Aoki D., Oda Y., Hattori S. et al. Overexpression of class III beta-tubulin predicts good response to taxane-based chemotherapy in ovarian clear cell adenocarcinoma. Clin Cancer Res 2009; 15: 4: 1473—1480.
54. Jakobsen J.N., Santoni-Rugiu E., S0rensen J.B. Longitudinal assessment of TUBB3 expression in non-small cell lung cancer patients. Cancer Chemother Pharmacol 2014; 73: 1: 43—51.
55. Jakobsen J.N., Santoni-Rugiu E. S.J.B. Use of TUB/?III for patient stratification and prognosis in lung cancer. Lung Cancer Manag 2015; 4: 2: 97—110.
56. Lebok P., Öztürk M., Heilenkötter U. et al. High levels of class III /?-tubu-lin expression are associated with aggressive tumor features in breast cancer. Oncol Lett 2016; 11: 3: 1987—1994.
57. Kanojia D., Morshed R.A., Zhang L. et al. III-Tubulin Regulates Breast Cancer Metastases to the Brain. Mol Cancer Ther 2015; 14: 5: 1152—1161.
58. Urano N., Fujiwara Y., Doki Y. et al. Clinical significance of class III beta-tubulin expression and its predictive value for resistance to docetaxel-based chemotherapy in gastric cancer. Int J Oncol 2006; 28: 2: 375—381.
59. Gao J., Lu M., Yu J.W. et al. Thymidine Phosphorylase//?-tubulin III expressions predict the response in Chinese advanced gastric cancer patients receiving first-line capecitabine plus paclitaxel. BMC Cancer. 2011; 11: 1: 177.
60. Jirasek T., Cipro S., Musilova A. et al. Expression of class III beta-tubu-lin in colorectal carcinomas: an immunohistochemical study using TU-20 & TuJ-1 antibody. Indian J Med Res 2009; 129: 1: 89—94.
61. Sun H., Shi L., HeX., Zheng S. Expressions ofTUBB3 and gamma-synu-clein in colorectal adenocarcinoma and their clinical significance. Zhonghua Yi Xue Za Zhi 2015; 95: 1242—1244.
62. Портянко A.C. Ремоделирование цитоскелета в патогенезе и прогрессии аденокарциномы и хронических воспалительных заболеваний толстой кишки: дис. ... д-ра. биол. наук: 14.03.02 Минск 2016: 43.
63. Egevad L., Valdman A., Wiklund N.P. et al. Beta-tubulin III expression in prostate cancer Scand J Urol Nephrol 2010; 44: 6: 371—377.
64. Ploussard G., Terry S., Maillé P. et al. Class III beta-tubulin expression predicts prostate tumor aggressiveness and patient response to docetax-el-based chemotherapy. Cancer Res 2010; 70: 22: 9253—9264.
65. Hinsch A., Chaker A., Burdelski C. et al. /?III-tubulin overexpression is linked to aggressive tumor features and genetic instability in urinary bladder cancer. Hum Pathol 2017; 61: 210-220.
66. Quaas A., Rahvar A.H., Burdelski C. et al. /?III-tubulin overexpression is linked to aggressive tumor features and shortened survival in clear cell renal cell carcinoma World J Urol 2015; 33: 10: 1561—1569.
67. Ferrandina G., Martinelli E., Zannoni G.F. et al. Expression of class III beta tubulin in cervical cancer patients administered preoperative radiochemotherapy: correlation with response to treatment and clinical outcome. Gynecol Oncol 2007; 104: 2: 326—330.
68. Koh Y., Kim T.M., Jeon Y.K. et al. Class III beta-tubulin, but not ERCC1, is a strong predictive and prognostic marker in locally advanced head and neck squamous cell carcinoma. Ann Oncol 2009; 20: 8: 1414—1419.
69. Kaira K, Serizawa M, Koh Y. et al. Expression of Excision Repair Cross-Complementation Group 1, Breast Cancer Susceptibility 1, and /?III-Tubulin in Thymic Epithelial Tumors. J Thorac Oncol 2011; 6: 3: 606—613.
70. Akasaka K, Maesawa C, Shibazaki M. et al. Loss of class III beta-tubu-lin induced by histone deacetylation is associated with chemosensitivity to paclitaxel in malignant melanoma cells. J Invest Dermatol 2009; 129: 6: 1516—1526.
71. Miyamoto A., Akasaka K, Oikawa H. et al. Immunohistochemical study of HER2 and TUBB3 proteins in extramammary Paget disease. Am J Dermatopathol 2010; 32: 6: 578—585.
72. Ishida M, Kushima R., Okabe H. Aberrant expression of class III beta-tubu-lin in basal cell carcinoma of the skin. Oncol Rep 2009; 22: 4: 733—737.
73. Powell S, Kaizer A., Koopmeiners J.S. et al. High expression of class IIIß tubulin in small cell lung carcinoma. Oncol Lett 2013; 7: 2: 405—410.
74. Ting S, Mairinger F.D., Hager T. et al. ERCC1, MLH1, MSH2, MSH6, and betaIII-tubulin: resistance proteins associated with response and outcome to platinum-based chemotherapy in malignant pleural. mesothelioma. Clin Lung Cancer 2013; 14: 558—567.
75. Yoon S.O. et al. Class III beta-tubulin shows unique expression patterns in a variety of neoplastic and non-neoplastic lymphoproliferative disorders. Am. J. Surg. Pathol. 2010; 34: 5: 645—655.
76. Okuda K, Sasaki H, Dumontet C. et al. Expression of excision repair cross-complementation group 1 and class III beta-tubulin predict survival after chemotherapy for completely resected non-small cell lung cancer. Lung Cancer 2008; 62: 1: 105—112.
77. Kang C.H., Jang B.G., Kim D.W. et al. The prognostic significance of ERCC1, BRCA1, XRCC1, and betaIII-tubulin expression in patients with non-small cell lung cancer treated by platinum- and taxane-based neoadjuvant chemotherapy and surgical resection. Lung Cancer 2010; 68: 3: 478—483.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Мамичев Иван Андреевич — лаборант-исследователь лаборатории медицинской химии ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н. Н. Блохина» Минздрава России, Москва Богуш Татьяна Анатольевна — д. б. н., профессор, заведующая лабораторией медицинской химии, ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н. Н. Блохина» Минздрава России, Москва Богуш Елена Александровна — к. м. н., старший научный сотрудник, хирургическое отделение № 2 (диагностики опухолей), ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н. Н. Блохина» Минздрава России, Москва
78. Azuma K., Sasada T., Kawahara A. et al. Expression of ERCC1 and class III /^-tubulin in non-small cell lung cancer patients treated with carbo-platin and paclitaxel. Lung Cancer 2009; б4: З: З2б—ЗЗЗ.
79. Ikeda S., Takabe K., Suzuki K. Expression of ERCC1 and class IIIbeta tubulin for predicting effect of carboplatin/paclitaxel in patients with advanced inoperable non-small cell lung cancer. Pathol Int 2009; 59: 12: 8бЗ—8б7.
80. Zhang Q., Zhu X., Zhang L. et al. A prospective study of biomarker-guid-ed chemotherapy in patients with non-small cell lung cancer. Cancer Chemother Pharmacol 2014; 74: 4: 8З9—84б.
81. Chen X, Wu J, Lu H. et al. Measuringß-tubulin III, Bcl-2, and ERCC1 improves pathological complete remission predictive accuracy in breast cancer. Cancer Sci 2012; 103: 2: 2б2—2б8.
82. Leandro-García L.J., Leskelä S., Landa I. et al. Tumoral and tissue-specific expression of the major human beta-tubulin isotypes. Cytoskeleton (Hoboken) 2010; б7: 4: 214—223.
83. Ishida M., Kushima R., Okabe H. Aberrant expression of class III beta-tubulin in basal cell carcinoma of the skin. Oncol Rep 2009; 22: 4: 7ЗЗ—7З7.
84. Orfanidis K., Wäster P., Lundmark K. et al. Evaluation of tubulin/3-3 as a novel senescence-associated gene in melanocytic malignant transformation. Pigment Cell Melanoma Res 2017; 30: 2: 243—254.
85. Мамичев И.А., Богуш T.A., Дудко E. A. и др. Иммунофлуоресцент-ный анализ экспрессии бета-III тубулина в опухолевой и окружающей нормальной ткани пациентов с немелкоклеточным раком легкого. Pосс биотер журнал. — 201б. — T. 15. — № 2. — С. 1б—18. / Mamichev I.A., Bogush T.A., Dudko E. A. i dr. Immunofluorescentnyj analiz ehkspressii beta-III tubulina v opuholevoj i okruzhayushchej nor-mal'noj tkani pacientov s nemelkokletochnym rakom legkogo. Ross biot-er zhurnal 201б; 15: 2: 1б—18. [in Russian]
Терентьева Наталья Сергеевна — студентка, биологический факультет МГУ им. М. В. Ломоносова, Москва Полоцкий Борис Евсеевич — д. м. н., профессор, ведущий научный сотрудник, хирургическое торакальное отделение, «НМИЦ онкологии им. Н. Н. Блохина» Минздрава России, Москва
Давыдов Михаил Михайлович — д. м. н., член-корр. РАН, директор НИИ клинической онкологии ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н. Н. Блохина» Минздрава России
