Искусственные генетические системы. Том 1 - Патрушев Л.И.
Скачать (прямая ссылка):
В том случае, если будет малигнизироваться клетка, содержащая мутантный ген цитохрома Р-450, то все клетки образующейся опухоли будут синтезировать эндогенный ксенобиотик и опухоль будет оказывать сильный токсический эффект на целый организм. Этого не произойдет, если будут малигнизироваться клетки, расположенные по соседству с мутантной. В настоящее время уже описаны эксперименты, в которых с помощью направленного введения точковых мутаций удалось изменить специфичность цитохрома Р-450. Кроме того, как было упомянуто выше, изменение субстратной специфичности под действием точковых мутаций описано и для других ферментов. Все это указывает на возможность развития событий по предлагаемому гипотетическому сценарию.
Появление мутаторного фенотипа у клеток злокачественных новообразований описано в настоящее время для многих форм рака. Основной причиной мутаторного фенотипа раковых клеток считают мутационные нарушения ферментных систем репарации, что имитирует внутриклеточное возрастание концентрации мутагенов. Предлагаемый механизм указывает на еще один возможный путь малигнизации нормальных клеток через образование эндогенных ксенобиотиков - эндогенных мутагенов. При развитии такой цепи событий повреждение систем репарации будет вторичным по отношению к первичному синтезу эндогенного мутагена.
Помимо онкологических заболеваний, эндогенные ксенобиотики могли бы вызывать некоторые аутоиммунные заболевания
в ответ на образование аддуктов с макромолекулами организма, что придавало бы модифицированным макромолекулам иммуно-генность и нарушало иммунологическую толерантность организма. Эндогенные ксенобиотики могли бы быть также одной из постоянно действующих причин старения организма вследствие его постепенного отравления эндогенными ксенобиотиками по мере накопления с возрастом в клетках мутантных ферментов, обладающих измененной субстратной специфичностью.
Процесс спонтанного и индуцированного соматического мутагенеза происходит непрерывно на протяжении всей жизни многоклеточного организма. Следовательно, в организме постоянно образуются новые мутантные белки, которые исходно не были закодированы его геномом. Мутантные белки могут контактировать в клетках с большим количеством эндогенных метаболитов и при наличии структурного соответствия между метаболитом и новым активным центром мутантного белка метаболизировать его с образованием эндогенного ксенобиотика, например, продуктов расщепления упомянутого выше пептидного гормона VIP, наличие которых в организме больных доказано. Многоклеточный организм является своеобразным полигоном, на котором ежеминутно на протяжении всей жизни происходят испытания вновь образующихся белков на способность метаболизировать эндогенные химические соединения, с которыми они находятся в контакте. Таким образом, ксенобиоз в том случае, если он распространен так широко, как я думаю, должен быть обычным феноменом, присущим всем многоклеточным организмам.
Если предположение о ксенобиозе верно, то организм должен обладать эффективными системами защиты от этого неизбежного явления. Помимо высокоэффективных репаративных систем, понижающих частоту спонтанного мутагенеза в соматических клетках, защиту от эндогенных ксенобиотиков отчасти могла бы осуществлять сама иммунная система. В таких случаях с участием иммунной системы элиминировались бы те мутантные соматические клетки, которые экспонируют мутантные белки на своей поверхности и которые в этом случае распознавались бы как чужеродные антигены. Однако в большинстве случаев, по-видимому, этого не должно происходить, так как мутантные белки будут локализованы внутри клеток.
Другим средством защиты от образующихся ферментов с новой субстратной специфичностью (и ксенобиоза) у многрклеточ-ных организмов могут быть убиквитин- и АТР-зависймые системы внутриклеточного протеолиза аномальных белков. Однако эти системы должны срабатывать в первую очередь в отношении
мутантных белков, у которых резко нарушена пространственная структура, что при одиночных заменах аминокислот, по-видимо-му, происходит редко. В пользу такого предположения свидетельствуют все те многочисленные мутантные соматические клетки, которые описаны в литературе и из которых можно выделять мутантные белки.
Вероятно, основную защиту от эндогенных ксенобиотиков могла бы обеспечивать обсуждавшаяся выше система цитохрома Р-450. Действительно, широкая совокупная субстратная специфичность системы цитохрома Р-450 позволяет ей метаболизиро-вать и в конечном счете обезвреживать химические соединения. По аналогии с иммунной системой, которая помимо защиты организма от экзогенных инфекционных агентов выполняет функции иммунного надзора за антигенным состоянием соматических клеток, основной функцией системы цитохрома Р-450 может быть освобождение организма от эндогенных ксенобиотиков. В соответствии с этим система цитохрома Р-450 эволюционно могла возникнуть для поддержания, прежде всего, метаболического гомеостаза многоклеточных организмов в условиях непрерывно образующихся эндогенных ксенобиотиков, а уже затем ее функции распространились и на экзогенные химические соединения, вредные для организма.
