CC BY
32
CV
us
и ш U
X ш
и
Малая ГТФаза Rab3B: биологические свойства и возможная роль в канцерогенезе
А.А. Будко1, 2, П.А. Хесина1, 3, Л.М. Дьяков1, Н.Л. Лазаревич1, 3
НИИ канцерогенеза ФГБУ«Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России; Россия, 115478 Москва, Каширское шоссе, 24; 2факультет фундаментальной медицины ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»;
Россия, 119192 Москва, Ломоносовский пр-т, 27, корп. 1; 3биологический факультет ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»;
Россия, 119234 Москва, Ленинские горы, 1, стр. 12
Контакты: Антон Александрович Будко anton-budko@mail.ru
Белки суперсемейства малых гуанозинтрифосфат гидролаз (ГТФаз) выполняют различные функции: от контроля клеточной пролиферации до регуляции везикулярного транспорта. Суперсемейство малых ГТФаз Ras включает более 150 белков, 5 основных семейств (Arf, Ran, Rho, Ras и Rab) и играет важную роль в канцерогенезе. По сравнению с остальными семействами малых ГТФаз, белкам семейства Rab посвящено относительно небольшое количество исследований, что не отражает их важную роль в процессах злокачественной трансформации. Помимо рассмотрения семейства Rab в целом, особое внимание в обзоре уделено подсемейству Rab3 и его малоизученному представителю Rab3B. Накопленные к настоящему времени данные позволяют рассматривать Rab3B не только как перспективный диагностический или прогностический маркер при целом ряде новообразований, но и как потенциальную мишень для противоопухолевой терапии. Проведенный нами анализ общедоступных транскриптомных баз данных показал, что пациенты с низкой экспрессией гена Rab3B демонстрируют лучшую общую 5-летнюю выживаемость при раке почки, легкого и печени.
Ключевые слова: ГТФазы, белки семейства Rab, опухолевый маркер, белок Rab3B, канцерогенез, общая выживаемость
Для цитирования: Будко А.А., Хесина П.А., Дьяков Л.М., Лазаревич Н.Л. Малая ГТФаза Rab3B: биологические свойства и возможная роль в канцерогенезе. Успехи молекулярной онкологии 2018;5(4):78—85.
DOI: 10.17650/2313-805X-2018-5-4-78-85
Small GTPase Rab3B: biological properties and possible role in carcinogenesis
A.A. Budko1'2, P.A. Khesina1'3, L.M. Diakov1, N.L. Lazarevich13
Research Institute of Carcinogenesis, N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology, Ministry of Health of Russia; 24
Kashirskoe Shosse, Moscow 115478, Russia;
2Faculty of Fundamental Medicine, M.V. Lomonosov Moscow State University; Build. 1, 27Lomonosovskiy Proezd, Moscow 119192,
Russia;
3Biological Faculty, M.V. Lomonosov Moscow State University; Build. 12, 1 Leninskie Gory, Moscow 119234, Russia
Proteins of the superfamily of small guanosine triphosphate hydrolase (GTPase) perform various functions: from the control of cell proliferation to the regulation of vesicular transport. The superfamily of small GTPase Ras includes more than 150 proteins, devided to 5 major families (Arf, Ran, Rho, Ras and Rab), and plays an important role in carcinogenesis. Compared to the other families, the Rab family was investigated by relatively small number studies, which does not equally reflect their role in malignant transformation processes. In our review we have focused on both the subfamily Rab3 and its poorly investigated member Rab3B. Recent findings allow to consider Rab3B not only as a promising diagnostic or prognostic marker for several types of neoplasms, but also is a potential target for antitumor therapy. Our analysis of publicly available transcriptional databases revealed that kidney, lung and liver cancer patients with low Rab3B gene expression demonstrate a better overall five-year survival.
Key words: GTPase, Rab family proteins, tumor marker, Rab3B protein, carcinogenesis, overall survival
For citation: Budko A.A., Khesina P.A., Diakov L.M., Lazarevich N.L. Small GTPase Rab3B: biological properties and possible role in carcinogenesis. Uspekhi molekulyarnoy onkologii = Advances in Molecular Oncology 2018;5(4):78—85.
Введение
Суперсемейство малых гуанозинтрифосфат гидролаз (ГТФаз) входит в класс ГТФ гидролаз и включает белки массой 20—25 кДа, контролирующие огромное
число важных внутриклеточных процессов и содержащие ГТФ-связывающий каталитический домен, уникальный и одинаковый для всего суперсемейства [1]. Этот домен состоит из 5а-спиралей (А1—А5), 6 нитей
Цитоплазматическая мембрана/Cytoplasmic membrane
Цитоплазматичес гнал ■ ■ -
цепто- „ GEF f GDP
>в / ■:
Off
Сигнал от рецепторов / Receptor signal
GTP
GDP
asmic
GAP
On
• : . •
Передача сигнала дальше по каскаду /Signal transduction cascade
Рис. 1. Механизм регуляции активности ГТФаз (адаптировано из [3]) Fig. 1. Mechanism of GTPase activity regulation (adapted from [3])
(B1—B6), 5 полипептидных петель (G1—G5) [2]. Активность малых ГТФаз зависит от связывания с ГТФ и регулируется белками GAPs (GTPase Activating Proteins, белки-активаторы ГТФазной активности), GEFs (Guanine nucleotide Exchange Factors, факторы обмена гуаниловых нуклеотидов), а также GDIs (Guanosine nucleotide Dissociation Inhibitors, ингибиторы диссоциации гуаназина) [1, 3]. Механизмы регуляции их активности представлены на рис. 1.
У человека описано более 150 малых ГТФаз суперсемейства Ras, которые подразделяют на 5 основных семейств — Arf, Ran, Rho, Ras и Rab [4].
Белки семейства Ras являются важными сигнальными молекулами, обеспечивающими активацию внутриклеточных сигнальных каскадов в ответ на внешние стимулы. Взаимодействуя с различными эффекторными белками, они активируют определенные сигнальные каскады, регулирующие пролиферацию и дифференцировку, адгезию, апоптоз и миграцию клеток. Это определяет важную роль активации ГТФаз семейства Ras при канцерогенезе. H-Ras, K-Ras и N-Ras — классические протоонкогены, активирующие мутации в которых выявляются в четверти случаев всех опухолей человека; в некоторых типах опухолей (рак поджелудочной железы) их встречаемость превышает 90 % [5].
Белки семейства Rho (Ras homologous proteins) контролируют реорганизацию цитоскелета, клеточную полярность, везикулярный трафик, митоз и миграцию. Как правило, в опухолях человека мутаций этих генов не выявляется, однако их гиперэкспрессия описана во многих новообразованиях и ассоциирована с подавлением апоптоза, повышением подвижности клеток и увеличением риска метастазирования [6].
Белки семейства Arf (ADP ribosylation factor) регулируют трафик белков, транспорт везикул от аппарата Гольджи, участвуют в сортинге везикул и формировании COPI-комплекса (coat protein I) [4]. Белки этого семейства также играют роль в канцерогенезе. Так, например, Arf1 контролирует пролиферацию в клетках рака молочной железы за счет регуляции активности комплекса pRB/E2F1 [7].
Семейство Ran (Ras-like nuclear protein) включает одноименный широко распространенный белок, вовлеченный в нуклеоцитоплазматический транспорт — он определяет доставку важных белков из цитоплазмы в ядро и экспорт РНК из ядра [1]. Во многих опухолях (рак молочной железы, светлоклеточный рак почки) гиперэкспрессия белка Ran ассоциирована с локальной инвазией и повышенным риском метастазирования [8].
Белки семейства Rab (Ras-like proteins in brain) также участвуют в везикулярном трафике, регулируют секрецию белков и эндоцитоз [1]. В последнее время появляется все больше информации о важной роли белков данного семейства в канцерогенезе.
В этом обзоре мы рассмотрим важнейшие особенности ГТФаз семейства Rab и подробнее остановимся на малоизученном представителе этого семейства Rab3B.
Семейство Rab
В протеоме человека описано более 60 различных Rab ГТФаз, в основном регулирующих различные этапы везикулярного транспорта: от формирования везикул и их транспорта по цитоскелету до слияния с определенным компартментом. Специфичность везикулярного транспорта определяется посттрансляционным изопренилированием остатков Cys вблизи С-конца белковой молекулы. Экспрессия различных членов семейства Rab тканеспецифична. Так, Rab17 экспрессируется преимущественно в эпителиальных тканях, Rab12 — в клетках Сертоли, Rab10 — в адипо-цитах, Rab13 и Rab8a — в миоцитах поперечнополосатой мускулатуры [9]. Белки семейства Rab контролируют как секрецию гормонов и факторов роста, так и экспозицию мембранных рецепторов, что делает белки этого семейства важными тканеспецифичными регуляторами сигнальной трансдукции, роста и диф-ференцировки клеток. Изменение активности или мутации белков Rab характерно для неврологических нарушений (например, болезнь Charcot—Marie—Tooth или Carpenter синдром), сахарного диабета 2-го типа, а также для онкологических заболеваний, на которых мы сосредоточим свое внимание [10].
В опухолях различных типов изменения экспрессии белков семейства Rab могут носить разнонаправленный характер. Так, например, для рака молочной железы и рака яичника характерна ассоциированная с инвазией и метастазированием гиперэкспрессия белка Rab25, регулирующего кругооборот а5р1-интегрина [11]. При колоректальном раке наблюдается обратная картина: снижение экспрессии Rab25 ассоциировано с худшим прогнозом течения заболевания [12]. Показано, что Rab25 может направлять везикулы с интег-ринами в лизосомы, выступая таким образом в роли опухолевого супрессора в клетках колоректальной аденокарциномы. Предполагается, что роль, которую будет играть Rab25, зависит от коэкспрессии белка хлорного канала CLIC3: при его высоком уровне Rab25
CV
es
и ш u
ж ш
и
G
CV
us
и ш U
Влияние на опухолевое окружение/Effect on
tumor surroundings ММР9
î
Миграция/инвазия/Migration/invasion
II
Экзосомы/Exosomes
Цитоплазматическая мембрана/Cytoplasmic membrane
Эндоцитоз/Endocytosis
PI3K/Akt ,. ■ .
I ч
Пролифера- Апоптоз/Apoptosis ^ция/Proliferation
Поздняя эндосома/iate endosome
Ранние эндосомы/Early endosomes
Миграция/инвазия/
Migration/invasion
PI3K/Akt
Л
Пролифера-ция/Proliferation
Erkl/2 Лизосома /^
а ^
Zebl, p-catenin
д
Регуляция клеточного цикла/G?//cycle contro/ Цитоплазма/Cytop/asm
Рис. 2. Роль белков семейства Rab в канцерогенезе (адаптировано из [9]). ЭПР — эндоплазматическийретикулум Fig. 2. The role of Rab family proteins in carcinogenesis (adapted from [9]). EPR — endoplasmic reticulum
X ш
и
преимущественно обеспечивает рециклизацию, а при низком — деградацию интегринов [13].
Другой представитель семейства Rаb, белок Rab31, гиперэкспрессирован в опухолях молочной железы и глиомах, в то время как при раке легкого и прямой кишки его экспрессия подавлена [14].
Активно развивающиеся в последние годы исследования механизмов межклеточной коммуникации и роли экзосом в этом процессе позволили установить, что некоторые белки семейства Rab (КаЬ11, 27, 35) являются ключевыми регуляторами экзоцитоза и таким образом могут оказывать опосредованное влияние на опухолевое микроокружение и формирование пре-метастатических ниш [15, 16].
Механизмы, определяющие участие различных белков семейства Rab в канцерогенезе, суммированы на рис. 2.
Подсемейство Rab3
Подсемейство Rab3 включает 4 белка (А, В, С, D), которые являются важными регуляторами везикулярного транспорта между внутриклеточными компартментами и наружной мембраной. Они сходны по структуре, содержат от 219 (3В и 3D) до 227 (3С) аминокислот и включают Р-петлю, содержащую NTP-гидролазу, GTP-связывающий и эффекторный домен [17].
Белки этого семейства — ключевые регуляторы Са-зависимого экзоцитоза в нейронах, могут активировать сигнальную трансдукцию, что в ряде опухолей (рак
молочной железы и глиома) способствует увеличению миграционной способности [18] и дедифференциров-ке клеток, что ведет к опухолевой прогрессии и снижению выживаемости пациентов [19].
Экзогенная экспрессия белка Rab3A в клетках глиомы и астроцитах индуцирует пролиферацию за счет гиперэкспрессии циклина D1, стимулирует субстрат-независимый рост и ассоциирована с дедифференци-ровкой клеток. В культурах клеток глиом экзогенная экспрессия Rab3A приводит к появлению клеток, экс-прессирующих стволовые маркеры CD133 и SOX2 (SRY-Box protein 2), а также к повышению резистентности к химио- и радиотерапии [19]. Описана избирательная экспрессия Rab3A в клетках инсулиномы, но не в нормальной ткани поджелудочной железы, однако статистических данных недостаточно, чтобы считать его надежным иммуногистохимическим маркером этого типа опухолей [20].
Гиперэкспрессия белка Rab3D описана в 10 типах опухолей и коррелирует с повышением риска метаста-зирования и ухудшением клинического прогноза. В культурах клеток молочной железы экзогенная экспрессия гена Rab3D стимулирует миграцию (путем активации AKT/GSK3p/Snai1-сигнального каскада), индуцирует эпителиально-мезенхимальный переход, а также повышает продукцию экзосом за счет активации секреции шаперона Hsp90a [18].
Два других представителя семейства, Rab3B и Rab3C, изучены значительно меньше. Гиперэкспрессия Rab3C обнаружена в клетках колоректального
T3-H DHT
Прямые регуляторы/Direct regulators
-* TR-a
-> AR
Опосредованные регуляторы NGN-3 /Indirect regulators NGN-3
Возможные регуляторы STAT3, Spl, Pax-4a,Cdc5, STST5A, ZID, CUTL1, Tal-1/Possible regulatorsSTAT3, Sp1, Pax-4a,Cdc5, STST5A, ZID, CUTL1, Tal-1
FoxAl
NKX3-1
Хромосома 1/ Chromosome 1 Локус р32.3/Locus p323
Рис. 3. Возможные механизмы регуляция экспрессии гена Rab3B Fig. 3. Potential mechanisms of Rab3Bgene regulation
cv
CS
и ш u
рака и ассоциирована с дедифференцировкой клеток, метастазированием и неблагоприятным клиническим прогнозом. Возможный механизм действия Rab3C связан с повышением экскреции опухолевыми клетками ^-6 и активацией ^-6-зависимой сигнализации, которая индуцирует JAK2-STAT3-сигнальный каскад. Обработка клеток антителами к ^-6 или ингибитором JAK2 значительно снижает миграционную активность. В настоящее время проводятся испытания таргетных препаратов, нацеленных на ингибирование этого сигнального каскада [21].
Представитель подсемейства Rab3 - РаЬЗВ
Приведенные выше данные говорят о том, что белки подсемейства Rab3 в определенных типах тканей могут рассматриваться как важные онкогены, способные индуцировать дедифференцировку и миграцию опухолевых клеток. Роль белка Rab3B в канцерогенезе пока недостаточно изучена, хотя существует множество работ, свидетельствующих о том, что ИАВ3В может рассматриваться как перспективный диагностический или прогностический маркер при целом ряде новообразований. Гомология строения и сходство функций Rab3B с другими членами семейства ИАВ3 указывают на то, что он может являться перспективной мишенью для терапии определенных форм опухолей.
Белок Rab3B состоит из 219 аминокислотных остатков, его молекулярная масса составляет 24 758 Да. Ген, кодирующий Rab3B, расположен на хромосоме 1 в локусе р32.3, состоит из 12 844 пар нуклеотидов и содержит 5 экзонов [22]. Альтернативный сплайсинг для матричной РНК (мРНК) Rab3B не описан. В про-моторной последовательности гена Rab3B картированы потенциальные сайты связывания транскрипционных факторов STAT3, Sp1, Рах-4а, Cdc5, STAT5A, ZID СШЫ, Та1-1 (http://saweb2.sabiosciences.com). Экспериментальных исследований, посвященных анализу роли этих факторов в регуляции экспрессии
Rab3B, пока не проводилось. В то же время установлено, что регуляция экспрессии Rab3B может осуществляться напрямую через ядерные рецепторы Т3-гормона (трийодтиронин) [23]. Для ряда опухолей (например, гепатоцеллюлярного рака) описана взаимосвязь активации ТЗ-зависимой сигнализации с усилением роста опухолей, их способности к метастазированию, самообновлению и приобретению лекарственной устойчивости. При гепатоцеллюлярной карциноме эти свойства связаны с появлением в ответ на активацию T3-R CD90+ опухолевых стволовых клеток [24]. При андро-гензависимом раке предстательной железы экспрессия гена Rab3B напрямую регулируется транскрипционными факторами NKX3—1, AR и FoxAl [25]. В ß-клетках поджелудочной железы экспрессия гена может опосредованно регулироваться NGN3 — фактором дифференцировки островковых клеток [26]. В этих клетках Rab3B контролирует ядерную локализацию взаимодействующего с ним белка рабфилина ЗА (Noc2), который необходим для регуляции секреции инсулина [27]. Возможные механизмы регуляции гена Rab3B просуммированы на рис. 3.
В норме белок Rab3B выявляется в предстательной железе, поджелудочной железе, надпочечниках, двенадцатиперстной кишке и других отделах желудочно-кишечного тракта; экспрессия соответствующей мРНК наблюдается также в гиппокампе и коре головного мозга. Внутриклеточная локализация Rab3B преимущественно цитоплазматическая [27].
К значимым с точки зрения канцерогенеза функциям Rab3B можно отнести взаимодействие с цито-скелетом и регуляцию свойств стволовости и диффе-ренцировки.
Было показано, что гиперэкспрессия белка Rab3B приводит к реорганизации F-актина по типу филопо-дий, а также к перераспределению белка плотных контактов ZO-1, формирующего межклеточные контакты. Предполагается, что это происходит за счет увеличения
ж ш
и
Регуляция динамики цитоскелета/ Cytoskeleton dynamics regulation
cv
us
и ш u
ж ш
и
Регуляция экзоцито-за/Exocytosis regulation
NOC2
Rab3b
i Опухолевый супрессорА/ Tumor suppressor
RPH3A
i Опухолевый супрессорД/ Tumor suppressor
Регуляция экзоцито-за/Exocytosis regulation
RIM1I2
Регуляция экзоцитоза и Cа-каналoв! Exocytosis and Ca channels regulation
Рис. 4. Белки-эффекторы Rab3B Fig. 4. Rab3B effector proteins
изменения спектра белков, взаимодействующих с ре-гуляторной субъединицей Р13К (р85), либо за счет взаимодействия с Gas8, являющимся возможным опухолевым супрессором и компонентом динеинрегули-рующего комплекса [28]. Другие авторы обнаружили влияние подавления экспрессии Rab3B на число акти-новых стресс-фибрилл [29, 30]. Однако четкий механизм участия Rab3B в регуляции динамики цитоске-лета пока не выяснен.
Результаты исследований влияния Rab3B на свойства мезенхимальных стволовых клеток показали, что, во-первых, подавление экспрессии Rab3B не уменьшает пролиферативную активность, но снижает выживание клеток за счет увеличения их чувствительности к апоптозу. Во-вторых, экспрессия Rab3B возрастает по мере дедифференцировки и уменьшается при дифференцировке, в то время как снижение экспрессии Rab3B в мезенхимальных стволовых клетках индуцирует их дифференцировку в остеобласты с высокой активностью щелочной фосфатазы и увеличивает продукцию коллагена 2-го типа. Предполагается, что этот эффект опосредован влиянием Rab3B на активность Р13К- и Ак-сигнальных путей [31].
На рис. 4 просуммированы описанные к настоящему времени эффекторы Rab3B, имеющие значение для канцерогенеза. Всех их объединяет наличие ИаЬЗВ-связывающего домена (RBD3) [29, 32].
Таким образом, можно заключить, что Rab3B является важным участником канцерогенеза, влияющим на процессы дифференцировки клеток, регуляции цитоскелета и устойчивости к апоптозу. Его эффекты модулируются как непосредственными белками-эффекторами (КаЬрЫИп-З, Шт1/2, Noc2, Gas8), так и активацией проопухолевых сигнальных каскадов (Р13К).
Перспективы клинического использования Rab3B
В настоящее время Rab3B рассматривается рядом исследователей в качестве маркера мезенхимальных стволовых клеток [31, 33]. Поскольку этот белок необходим для правильного развития и функционирования
нервной системы и нейропротекции, обсуждается возможность его клинического использования при болезни Паркинсона [34].
Анализ публикаций и открытых баз данных свидетельствует о том, что Rab3B может быть использован в качестве маркера для дифференциальной патомор-фологической диагностики и оценки клинического прогноза, так как его гиперэкспрессия в некоторых опухолях коррелирует с рядом клинических параметров и специфична для ряда новообразований.
Так, при сравнении 73 образцов глиомы и 30 нормальной ткани головного мозга было показано, что опухолевый супрессор микроРНК miR-200b замедляет развитие опухоли через подавление трансляции Rab21, Rab23, Rab18 и Rab3B. Снижение экспрессии miR-200b описано при раке яичников, легкого, молочной железы, желудка и эндометрия. Подавление экспрессии miR-200b коррелирует с опухолевой прогрессией и метастазированием, что отражается на общей выживаемости пациентов. Гиперэкспрессия Rab3B также ассоциирована с низкой выживаемостью и повышенным риском метастази-рования [35].
При исследовании 134 образцов рака молочной железы и нормальной ткани было показано, что низкий уровень экспрессии miR-200b и гиперэкспрессия ее мишени Rab3B ассоциированы со сниженной безрецидивной и общей выживаемостью [36].
В исследованиях, посвященных гормонозависи-мому раку предстательной железы, установлено, что выживаемость клеток рака предстательной железы связана с андрогениндуцируемой сигнализацией посредством регуляции транскрипции Rab3B факторами NKX3—1, AR и FoxAl. Повышенный уровень экспрессии Rab3B достоверно коррелирует с прогрессией опухоли и риском метастазирования [24]. Разработан метод иммуноферментного выявления Rab3B в образцах мочи, позволяющий с 88 % чувствительностью и 94 % специфичностью выявлять пациентов с раком предстательной железы [37].
Кроме того, предложено использовать Rab3B в качестве маркера аденом гипофиза. При иммуногисто-химическом исследовании 130 образцов опухолей гипофиза был обнаружен высокий уровень окрашивания на Rab3B в аденомах, тогда как в нормальных тканях Rab3B-положительных клеток не выявлено. Было показано, что лечение бромкриптином (агонист рецепторов дофамина 2-го типа) уменьшает экспрессию Rab3B в пролактотрофах, что является благоприятным прогностическим фактором [38, 39].
В масштабном исследовании немелкоклеточного рака легкого была предложена панель из 6 генов, гиперэкспрессия которых коррелирует с клиническими стадиями развития заболевания и обладающих хорошей прогностической способностью, в которую входит Rab3B. Для пациентов с гиперэкспрессией Rab3B характерна сниженная общая и безрецидивная выжива-
Низкая, n = 147/Low n = 147
Высокая, n = 353/ 1 High, n = 353
4 5 6 7 Годы/Years
Числовые значения, представленные на графиках Numeric values presented in graphs
4 5 Годы/Years
0 1 2 3 4 S б 7 8 9 1011 12 13 1415 1617 1819 Годы/Years
Parameter Renal cancer Liver cancer Рак легкого
Уровень разделения, FPKM Fractionation level, FPKM 1,9 0,1 0,1
5-летняя выживаемость (низкая экспрессия), % 5-year survival (low expression), % бб 41 3б
5-летняя выживаемость (высокая экспрессия), % 5-year survival (high expression), % 92 б3 48
p 1,4бе -2 1,20е -2 1,87е-3
Рис. 5. Анализ общей выживаемости пациентов в зависимости от уровня экспрессии Rab3B согласно открытым базам данных. Кривые выживаемости Каплана—Майера в зависимости от уровня экспрессии Rab3B для хромофобного рака почки (а), гепатоцеллюлярного рака печени (б), плоскоклеточного рака легкого (в)
Fig. 5. Overall survival analysis depending on Rab3B gene expression level per open databases. Kaplan—Meier survival curves depending in Rab3B gene expression level for chromophobe renal cell carcinoma (а), liver hepatocellular carcinoma (б), lung squamous cell carcinoma (в)
емость и б0льшая частота метастазирования в лимфатические узлы [40].
Мы проанализировали данные об уровне экспрессии Rab3B в различных новообразованиях и сведения о выживаемости пациентов, взятые из баз данных TCGA (https://portal.gdc.cancer.gov/), Human protein atlas (https://www.proteinatlas.org/ ), Cbiopor-tal (http://www.cbioportal.org / ), и обнаружили, что общая 5-летняя выживаемость больных раком почки, печени и легкого значительно и достоверно снижается при повышении уровня экспрессии Rab3B (рис. 5 и таблица). Эти данные позволяют говорить о возможности использования Rab3B в качестве прогностического маркера для ряда новообразований.
С учетом анализа молекулярных функций и наличия значимых корреляций с клиническими параметрами можно предположить, что Rab3B является значимым участником канцерогенеза, нарушение экспрессии которого может влиять на такие важные свойства, как метастазирование и дедифференцировка клеток. В различных типах опухолей его гиперэкспрессия
коррелирует с неблагоприятным клиническим прогнозом. В то же время на сегодняшний день в литературе не опубликовано сведений о клинических или фундаментальных исследованиях, рассматривающих Rab3B в качестве потенциальной терапевтической мишени.
Заключение
Значимость малых ГТФаз в регуляции активности внутриклеточных сигнальных каскадов при канцерогенезе огромна. Несмотря на это, на сегодняшний день изучению проопухолевой роли далеко не всех семейств ГТФаз уделяется должное и соразмерное внимание. Например, существует множество работ, которые рассматривают Rab3B как стволовой фактор гепатоцитов, остеокластов и других типов клеток, однако изучению роли этого белка в канцерогенезе посвящено крайне мало исследований. Изучение функций Rab3B представляется важным и в контексте его клинической значимости. Проведенный нами анализ данных базы TCGA показал, что пациенты с низкой экспрессией гена Rab3B демонстрируют лучшую общую 5-летнюю
CV
CS
и ш u
X ш
и
б
а
в
CV
us
выживаемость при раке почки, легкого и печени. Можно ожидать, что расширение представлений о закономерностях экспрессии и функциональной роли этого белка в различных типах злокачественных новообра-
зований позволят полнее оценить фундаментальную и клиническую значимость нарушения экспрессии Rab3B при злокачественной трансформации и прогрессии опухолей.
ЛИТЕРАТУРА/REFERENCES
и ш U
ж ш
и
1. Bourne H.R., Sanders D.A., McCormick F. The GTPase superfamily: a conserved switch for diverse cell functions.
Nature 1990;348(6297):125-32. DOI: 10.1038/348125a0. PMID: 2122258.
2. Bourne H.R., Sanders D.A., McCormick F. The GTPase superfamily: conserved structure and molecular mechanism. Nature 1991;349(6305):117—27.
DOI: 10.1038/349117a0. PMID: 1898771.
3. Yang Z. Small GTPases: versatile signaling switches in plants. Plant Cell 2002;1: 375-88. PMID: 12045289.
4. Wennerberg K., Rossman K.L., De C.J. The Ras superfamily at a glance. J Cell Sci 2005;118(5):843-66. DOI: 10.1242/ jcs.01660. PMID: 15731001.
5. Downward J. Targeting RAS signalling pathways in cancer therapy. Nat Rev Cancer 2003;3(1):11-32. DOI: 10.1038/ nrc969. PMID: 12509763.
6. Ellenbroek S.I., Collard J.G. Rho GTPases: functions and association with cancer. Clin Exp Metastasis 2007;24(8):657-72. DOI: 10.1007/s10585-007-9119-1. PMID: 18000759.
7. Boulay P.L., Schlienger S., Lewis-Saravalli S. et al. ARF1 controls proliferation of breast cancer cells by regulating the retinoblas-toma protein. Oncogene 2011;30(36): 30-6. DOI: 10.1038/onc.2011.100. PMID: 21478909.
8. Matchett K.B., McFarlane S., Hamilton S.E. et al. Ran GTPase in nuclear envelope formation and cancer metastasis. Adv Exp Med Biol 2014;773:323-51.
DOI: 10.1007/978-1-4899-8032-8_15. PMID: 24563355.
9. Tzeng H.T., Wang Y.C. Rab-mediated vesicle trafficking in cancer. J Biomed Sci 2016;23(1):70-6. DOI: 10.1186/s12929-016-0287-7. PMID: 27716280.
10. Li G., Marlin M.C. Rab family of GTPases. Methods Mol Biol 2015;1298:1-15. DOI: 10.1007/978-1-4939-2569-8_1. PMID: 25800828.
11. Cheng K.W., Lahad J.P., Kuo W.L. et al. The RAB25 small GTPase determines aggressiveness of ovarian and breast cancers. Nat Med 2004;10(11):1251-6. DOI: 10.1038/nm1125. PMID: 15502842.
12. Nam K.T., Lee H.J., Smith J.J. et al. Loss of Rab25 promotes the development of intestinal neoplasia in mice and is associated with human colorectal adenocarcinomas. J Clin Invest 2010;120(3):840-9.
DOI: 10.1172/JCI40728. PMID: 20197623.
13. Dozynkiewicz M.A., Jamieson N.B., Macpherson I. et al. Rab25 and CLIC3 collaborate to promote integrin recycling from late endosomes/lysosomes and drive cancer progression. Dev Cell 2012;22(1):131-45. DOI: 10.1016/j.dev-cel.2011.11.008. PMID: 22197222.
14. Rodrigues M.L., Pereira-Leal J.B. Novel Rab GTPases. Rab GTPases and Membrane Trafficking 2012;155-68.
DOI: 10.2174/97816080536501120101.
15. Savina A., Vidal M., Colombo M.I.
The exosome pathway in K562 cells is regulated by Rab11. J Cell Sci 2002;115(12):2505-15. PMID: 12045221.
16. Ostenfeld M.S., Jeppesen D.K., Laurberg J.R. et al. Cellular disposal of miR23b
by RAB27-dependent exosome release is linked to acquisition of metastatic properties. Cancer Res 2014;74(20):5758-71. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-13-3512. PMID: 25261234.
17. Lacy P., Thompson N., Tian M. et al. A survey of GTP-binding proteins and other potential key regulators of exocytotic secretion in eosinophils. Apparent absence of rab3 and vesicle fusion protein homologues. J Cell Sci 1995;108(11):3547-56. PMID: 8586666.
18. Yang J., Lu W.L.X., Fu Y. et al. High expression of small GTPase Rab3D promotes cancer progression and metastasis. Onco-target 2015;6(13):11125-38.
DOI: 10.18632/oncotarget.3575. PMID: 25823663.
19. Kim J.K., Lee S.Y., Park C.W. et al. Rab3a promotes brain tumor initiation and progression. Mol Biol Rep 2014;41(9):5903-11. DOI: 10.1007/s11033-014-3465-2. PMID: 24965146.
20. Lankat-Buttgereit B., Fehmann H.C., Hering B.J. et al. Expression of the ras-re-lated rab3a gene in human insulinomas and normal human pancreatic islets. Pancreas 1994;9(4):434-8. PMID: 7524063.
21. Chang Y.C., Su C.Y., Chen M.H. et al. Secretory RAB GTPase 3C modulates IL6-STAT3 pathway to promote colon cancer metastasis and is associated with poor prognosis. Mol Cancer 2017;16(1): 135-46. DOI: 10.1186/s12943-017-0687-7. PMID: 28784136.
22. Rousseau-Merck M.F., Zahraoui A., Touchot N. et al. Chromosome assignment of four RAS-related RAB genes. Hum Genet 1991;86(4):350-4.
PMID: 1999336.
23. Moeller L.C., Dumitrescu A.M., Walker R.L. et al. Thyroid hormone responsive genes in cultured human fibroblasts. J Clin Endocrinol Metab 2004;90(2):936-43. DOI: 10.1210/jc.2004-1768. PMID: 15507505.
24. Wang T., Xia L., Ma S. et al. Hepatocellular carcinoma: thyroid hormone promotes tumorigenicity through inducing cancer stem-like cell self-renewal. Sci Rep 2016;6:240-5. DOI: 10.1038/srep25183. PMID: 27174710.
25. Tan P.Y., Chang C.W., Chng K.R. et al. Integration of regulatory networks by NKX3-1 promotes androgen-dependent prostate cancer survival. Mol Cell Biol 2012;32(2):399-414. DOI: 10.1128/ MCB.05958-11. PMID: 22083957.
26. Piper Hanley K., Hearn T., Berry A. et al. In vitro expression of NGN3 identifies RAB3B as the predominant Ras-associat-ed GTP-binding protein 3 family member in human islets. J Endocrinol 2010;207(2):151-61. DOI: 10.1677/J0E-10-0120. PMID: 20807725.
27. Manabe S., Nishimura N., Yamamoto Y. et al. Identification and characterization of Noc2 as a potential Rab3B effector protein in epithelial cells. Biochem Biophys Res Commun 2004;316(1):218-25. DOI: 10.1016/j.bbrc.2004.02.026. PMID: 15003533.
28. Sunshine C., Francis S., Kirk K.L. Rab3B regulates ZO-1 targeting and actin organization in PC12 neuroendocrine cells. Exp Cell Res 2000;257(1):1-10. DOI: 10.1006/ excr.2000.4855. PMID: 10854049.
29. Nishimura N., Araki K., Shinahara W.
et al. Interaction of Rab3B with microtu-bule-binding protein Gas8 in NIH 3T3 cells. Arch Biochem Biophys 2008;474(1):136-42. DOI: 10.1016/j. abb.2008.03.032. PMID: 18396146.
30. Lu Y., Ye Y., Bao W. et al. Genome-wide identification of genes essential for podo-cyte cytoskeletons based on single-cell RNA sequencing. Kidney Int 2017;92(5):1119-29. DOI: 10.1016/j. kint.2017.04.022. PMID: 28709640.
31. Song L., Webb N.E., Song Y., Tuan R.S. Identification and functional analysis of candidate genes regulating mesenchymal stem cell self-renewal and multipotency. Stem Cells 2006;24(7):1707-18. DOI: 10.1634/ stemcells.2005-0604. PMID: 16574750.
32. Chung S.H., Joberty G., Gelino E.A. et al. Comparison of the effects on secretion
in chromaffin and PC12 cells of Rab3 family members and mutants. Evidence that inhibitory effects are independent of direct interaction with Rabphilin-3. J Biol Chem 1999;274(25):18113-20. PMID: 10364266.
33. Gowri A.M., Kavitha G., Rajasundari M. et al. Foetal stem cell derivation & characterization for osteogenic lineage. Indian
J Med Res 2013;137(2):308-15. PMID: 23563374.
34. Isacson O. Rab3B for the Treatment and Prevention of Parkinson's Disease. USA Патент MCL 3345.0; 2012.
35. Liu Q., Tang H., Liu X. et al. miR-200b as a prognostic factor targets multiple members of RAB family in glioma. Med Oncol
2014;31(3):859-67. DOI: 10.1007/ s12032-014-0859-x. PMID: 24477653.
36. Ye F., Tang H., Liu Q. et al. miR-200b as a prognostic factor in breast cancer targets multiple members of RAB family. J Transl Med 2014;12:17. DOI: 10.1186/14795876-12-17. PMID: 24447584.
37. Wang L., Skotland T., Berge V. et al. Exo-somal proteins as prostate cancer biomark-ers in urine: from mass spectrometry discovery to immunoassay-based validation. Eur J Pharm Sci 2017;98:80-5.
DOI: 10.1016/j.ejps.2016.09.023. PMID: 27664330.
38. Rotondo F., Scheithauer B.W., Kovacs K., Bell D.C. Rab3B immunoexpression
in human pituitary adenomas. Appl Im-
Вклад авторов
А.А. Будко: написание текста рукописи;
П.А. Хесина: обзор публикаций по теме статьи, анализ полученных данных; Л.М. Дьяков: получение данных для анализа, анализ полученных данных; Н.Л. Лазаревич: обзор публикаций по теме статьи, редактирование рукописи. Authors' contributions A.A. Budko: article writing;
P.A. Khesina: reviewing of publications of the article's theme, analysis of the obtained data;
L.M. Diakov: obtaining data for analysis, analysis of the obtained data;
N.L. Lazarevich: reviewing of publications of the article's theme, article editing.
ORCID авторов/ORCID of authors
А.А. Будко/A.A. Budko: https://orcid.org/0000-0002-7362-176X Л.М. Дьяков/L.M. Diakov: https://orcid.org/0000-0002-1972-5138 Н.Л. Лазаревич/N.L. Lazarevich: https://orcid.org/0000-0001-9560-1383
munohistochem Mol Morphol 2009;17(3):185-8. DOI: 10.1097/ PAI.0b013e31818fa0ed. PMID: 19384079.
39. Nishioka H., Haraoka J. Significance of immunohistochemical expression of Rab3B and SNAP-25 in growth hormone-producing pituitary adenomas. Acta Neuropathol 2005;109(6):598-602. DOI: 10.1007/s00401-005-1008-6. PMID: 15895198.
40. Zhang C., Min L., Zhang L. et al. Combined analysis identifies six genes correlated with augmented malignancy from non-small cell to small cell lung cancer. Tumour Biol 2015;37(2):2193-207. DOI: 10.1007/s13277-015-3938-5. PMID: 26349752.
cv
ев
и ш u
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Финансирование. Работа частично поддержана грантом Российского фонда фундаментальных исследований № 18-315-00 376. Financing. The study was partially performed by the grant from the Russian Foundation for Basic Research No. 18-315-00 376.
X ш
и
Статья поступила: 02.10.2018. Принята к публикации: 31.10.2018. Article received: 02.10.2018. Accepted for publication: 31.10.2018.
