Структурные и функциональные особенности генома HPV

Папилломавирусы относятся к ДНК-содержащим вирусам и входят в семейство Papovaviridae. Геном HPV представлен кольцевой двухцепочечной ДНК протяженностью 7200—8000 пар оснований и разделен натри функционально-активных региона: LCR (long control region), early (E) и late (L). Область LCR участвует в регуляции транскрипции вирусных генов. Регион Е включает гены El, Е2, Е4, Е5, Е6, Е7, которые кодируют белки, отвечающие за процессы вирусной репликации. Гены L1 и L2 региона L кодируют структурные белки вирусного капсида [Herrington, 1994; Southern, 1998] (рис. 8). Показано, что в нормальной клетке геном HPV находится в эписомальной форме, тогда как интеграция HPV-ДНК в хромосомы клетки-хозяина приводит к опухолевой прогрессии клеток цервикального эпителия [Киселев, 1997; zur Hausen, 1996].

точка

разрыва

ДНК-клетки хозяина ▼ ДНК-клетки хозяина

Интегрированная ДНК HPV

Е2 Е4 Е5 L1 L2 LCR Е6 Е7 Е1 Е2

Рис. 8. Структура папилломавируса в свободной (А) и интегрированной (Б) форме

Ведущая роль в канцерогенном процессе принадлежит белкам Е1, Е2, Е6 и Е7 [Киселев, 1997; Scheffner, 1994]. По-видимому, процесс реализации туморогенного потенциала HPVсостоит из нескольких последовательных генетических событий. Вероятно, в качестве инициирующего фактора выступают мутации в различных участках гена Е1, который в норме отвечает за эписомальный статус HPV-ДНК. В результате повреждения Е1 происходит интеграция генома HPV в хромосомы клетки-хозяина. Процесс встраивания генома HPV может сопровождаться инактивацией ещё одного вирусного гена — Е2. В результате потери функциональной активности гена Е2 увеличивается экспрессия генов Е6 и Е7, которые непосредственно запускают процессы опухолевой трансформации. Онкоген-ные свойства продуктов Е6 и Е7 обусловлены их способностью образовывать комплексы с негативными регуляторами клеточного роста — белками р53 (для Е6) и Rb (для Е7). Существенно, что белки Е6 и Е7 разных типов HPV могут отличаться друг от друга по своим биохимическим свойствам и трансформирующему потенциалу.

Остановимся несколько более подробно на характеристике белков HPV и их роли в канцерогенном действии на клетки эпителия шейки матки [МсМштау, 2001].

Белок Е6 HPV-16 состоит из 151 аминокислоты и инициирует ряд важных процессов, способствующих клеточной иммортализа-ции. Поскольку Е6является одним из наиболее ранних генов, экспрессирующихся в ходе HPV-инфекции, он создает условия для более интенсивной продукции вирусных частиц в клетке. Эти изменения внутриклеточной среды включают подавление апоптоза вследствие деградации белка р53, ингибирование транскрипции ряда клеточных генов, а также увеличение продолжительности жизни клеток за счет активации теломеразы.

Белок Е7 играет наиболее важную роль в трансформации клеток. Е7 представляет собой ядерный белок, состоящий из 98 аминокислот и содержащий два казеинкиназных сайта фосфорилирования сериновых остатков(в31 и 32 положениях). Молекула белка разделена на тридоме-на, различающихся по степени сродства к аденовирусному белку Е1А. Описаны различные пути взаимодействия Е7 с клеточными белками. Многие из этих белков относятся к факторам, регулирующим клеточное деление. Е7 ускоряет переход G j-S и взаимодействует с белками семейства RB-супрессора (Rb, р107, pi 30), деацетилазами гистонов, транскрипционным фактором АР-1, циклинзависимыми киназами и CDK-ингибиторами. Эти взаимодействия объясняют способность Е7 стимулировать пролиферацию клеток, а также вызывать их иммортализацию.

Белок Е5 HPV-16 невелик по размеру (84 аминокислоты) и представляет собой гидрофосфатную молекулу, локализованную в клеточной мембране. Белки Е5, выделенные из клеток человека и животных, отличаются по своей трансформирующей активности. Вследствие гидрофобной природы Е5 его очистка весьма затруднительна, и это его свойство ограничивает возможности создания эффективного антитела против данного белка.

Белки Е1 и Е2 играют существенную роль в репликации вирусных частиц. Именно эти белки определяют число копий вируса в клетке хозяина. Однако механизм транскрипционного контроля синтеза самих Е1 и Е2 остается невыясненным.

Итак, биологические свойства и молекулярная структура HPV-белков изучены достаточно полно, тем не менее конкретные пути реализации канцерогенного эффекта вируса требуют дальнейшего уточнения.

Известно, что как канцерогенные, так и неканцерогенные типы HPVстимулируют клеточную пролиферацию, причём этот эффект осуществляется по весьма сходным, но не идентичным механизмам. Кроме того, степень сродства Е7 к Rb и Е6 в отношении р53 значительно выше у белков, выделенных из канцерогенных типов HPV. Углубленное изучение различий между двумя принципиально различными типами HPV может дать ключ к разгадке механизма канцерогенного действия вирусов данной группы, а также проблемы вирусного канцерогенеза в целом.

Молекулярная онкология, клинические аспекты, Е.Н. Имянитов, К.П. Хансон