Карбонилирование белков как возможный способ модуляции пролиферации клеток аденокарциномы молочной железы

Введение. Нерешенная проблема растущей онкологической заболеваемости и смертности в мире ставит задачу разработки новых методических подходов в понимании молекулярных механизмов опухолевого роста, ассоциированного с дисбалансом редокс-регуляции внутриклеточных систем.

Цель исследования - установить роль карбонилирования редокс-белков в регуляции пролиферации клеток аденокарциномы молочной железы при модуляции редокс-статуса.

Материал и методы. В интактных клетках аденокарциномы молочной железы и культивируемых при модуляции редокс-статуса с использованием 5 мМ N-этилмалеимида (блокатор SH-групп белков и пептидов) и 5 мМ 1,4-дитиоэритритола (протектор тиоловых групп) определяли содержание тиоредоксина и его карбонилированной формы методом вестерн-блоттинга; активность тиоредоксинредуктазы и концентрацию карбонильных производных белков определяли спектрофотометрическим методом; распределение клеток по фазам клеточного цикла оценивали методом проточной цитофлуориметрии.

Результаты. При действии N-этилмалеимида остановка пролиферации опухолевых клеток в S фазе была связана c окислительной модификацией белков, в том числе карбонилированием тиоредоксина. Остановка клеточного цикла в G0/G1 фазах при культивировании клеток линии МСF-7 в присутствии 1,4-дитиоэритритола сопровождалась увеличением содержания восстановленных форм тиоредоксина и глутатиона.

Заключение. Редокс-зависимая модуляция пролиферации клеток аденокарциномы молочной железы осуществляется при участии системы тиоредоксина и окислительной модификации белков. Исследования в области редокс-регуляции представляются перспективными для поиска новых молекулярных мишеней опухолевой трансформации клеток молочной железы.

окислительная модификация белков, карбонилированный тиоредоксин, аденокарцинома молочной железы, пролиферация, окислительный стресс, редокс-регуляция, внутриклеточные процессы

1. Здравоохранение в России. 2017: Статистический сборник. М.: Росстат; 2017. 170.

2. Eaton P. Protein thiol oxidation in health and disease: techniques for measuring disulfides and related modifications in complex protein mixtures. Free Radic. Biol. Med. 2006; 40 (11): 1889-99. doi: 10.1016/j. freeradbiomed.2005.12.037.

3. ButterfieldD.A., Dalle-Donne I. Redox proteomics: from protein modifications to cellular dysfunction and disease. Mass Spectrom. Rev. 2014; 33 (1): 1-6. doi: 10.1002/mas.21404.

4. Clementino M., Shi X., Zhang Z. Oxidative stress in carcinogenesis. Current Opinion in Toxicology. 2018; (7): 116-121. doi: 10.1016/j.cotox.2017.11.014.

5. Меньщикова Е.Б., Зенков Н.К., Ланкин В.З., Бондарь И.А., Труфакин В.А. Окислительный стресс: Патологические состояния и заболевания. Новосибирск, 2008. 284.

6. Brigelius-FloheR., FloheL. Basic principles and emerging concepts in the redox control of transcription factors. Antioxid Redox Signal. 2011; 15 (8): 2335-2381. doi:10.1089/ars.2010.3534.

7. Halliwell B. Free radicals and antioxidants: updating a personal view. Nutr. Rev. 2012; 70 (5): 257-265. doi: 10.1111/j.1753-4887.2012.00476.x.

8. Ray P.D., Huang B.W., Tsuji Y. Reactive oxygen species (ROS) homeostasis and redox regulation in cellular signaling. Cell Signal. 2012; 24 (5): 981-990. doi: 10.1016/J.CELLSIG.2012.01.008.

9. Зенков Н.К., Кожин П.М., Чечушков А.В., Мартинович Г.Г., Кандалинцева Н.В., Меньщикова Е.Б. Лабиринты регуляции Nrf2. Биохимия. 2017: 82 (5): 749-759.

10. Калинина Е.В., Чернов Н.Н., Саприн А.Н. Участие тио-, перокси- и глутаредоксинов в клеточных редокс-зависимых процессах. Успехи биологической химии. 2008; 48: 319-358.

11. Harris I.S., Treloar A.E., Inoue S., SasakiM., Gorrini C., Lee K. C., Yung K.Y., Brenner D., Knobbe-Thomsen C.B., Cox MA., Elia A., Berger T., CesconD. W.,AdeoyeA.,BrustleA.,MolyneuxS.D.,MasonJ.M.,Li W.Y., Yamamoto K., WakehamA., BermanH.K., KhokhaR., DoneS.J., Kavanagh T.J., Lam C. W., Mak T. W. Glutathione and thioredoxin antioxidant pathways synergize to drive cancer initiation and progression. Cancer Cell. 2015; 27 (2): 211-22. doi: 10.1016/j.ccell.2014.11.019.

12. YaoP., ChenX., Yan Y, LiuF, Zhang Y., GuoX., XuB. Glutaredoxin 1, glutaredoxin 2, thioredoxin 1, and thioredoxin peroxidase 3 play important roles in antioxidant defense in Apis cerana cerana. Free Radic Biol Med. 2014 Mar; 68: 335^6. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2013.12.020.

13. Sahaf B., Heydari K., Herzenberg LA. Lymphocyte surface thiol levels. Proc Natl Acad Sci USA. 2003; 100 (7): 4001-05.

14. Brunelli L., Crow J.P., Beckman J.S. The comparative toxicity of nitric oxide and peroxynitrite to Escherichia coli. Arch Biochem Biophys. 1995 Jan 10; 316 (1): 327-34.

15. ШахристоваЕ.В., СтеповаяЕА., РудиковЕ.В., НовицкийВ.В.; Сибирский государственный медицинский университет. Способ определения окислительной модификации тиоредоксина. Патент № 2651765 Российская Федерация: МПК G01N 33/53. № 2017118698/15; Заявл. 29.05.2017; Опубл. 23.04.2018, Бюл. № 12.

16. Tamura T., Stadtman T.C. A new selenoprotein from human lung adenocarcinoma cells: рurification, properties, and thioredoxin reductase activity. Proc Natl Acad Sci USA. 1996 Feb 6; 93 (3): 1006-11.

17. Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem. 1976 May 7; 72: 248-54.

18. Арутюнян А.В., Дубинина Е.Е., Зыбина Н.Н. Методы оценки свободнорадикального окисления и антиоксидантной защиты организма. СПб., 2000. 103.

19. Murphy M.P., Holmgren A., Larsson N.G., Halliwell B., Chang CJ., Kalyanaraman B., Rhee S.G., Thornalley P.J., Partridge L., Gems D., Nystrom T., Belousov V, Schumacker P.T., Winterbourn C.C. Unraveling the biological roles of reactive oxygen species. Cell Metab. 2011; 13 (4): 361-366. doi: 10.1016/j.cmet.2011.03.010.

20. ШахристоваЕ.В., Степовая ЕА., Рязанцева Н.В.,Носарева О.Л., Якушина В.Д., Иванов В.В., Новицкий В.В. Роль редокс-потенциала системы глутатиона в дисрегуляции апоптоза клеток аденокарциномы молочной железы линии MCF-7. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2015; 160 (9): 351-354.

21. Степовая ЕА., Шахристова Е.В., Рязанцева Н.В., Носаре-ва О.Л., Чильчигашев Р.И., Егорова М.Ю. Система тиоредоксина в регуляции пролиферации клеток линии MCF-7 при модуляции редокс-статуса. Сибирский онкологический журнал. 2016; 15 (4): 50-55. doi: 10.21294/1814-4861-2016-15-4-50-55.

22. Wong C.M., Bansal G., Marcocci L., Suzuki YJ. Proposed role of primary protein carbonylation in cell signaling. Redox Rep. 2012; 17 (2): 90-94. doi: 10.1179/1351000212Y.0000000007.

23. Burch PM., Heintz N.H. Redox regulation of cell-cycle re-entry: cyclin D1 as a primary target for the mitogenic effects of reactive oxygen and nitrogen species. Antioxid Redox Signal. 2005; 7 (5-6): 741-751. doi: 10.1089/ars.2005.7.741.