Все формы рака у людей несут множественные мутации, которые ведут к инактивации генов опухолевых супрессоров и к активации онкогенеза ¹. Первоначальная характеристика выявила, что многие из этих генов контролируют клеточный цикл, что привело к мнению, что де-регуляция клеточных делений является принципиальным механизмом, управляющим прогрессирование опухолей. Однако в последние годы стало ясно, что увеличение клеточных делений нуждается в параллельной поддержке роста (регуляции клеточной массы, метаболизма)^2,3. В согласии с этой концепцией и недавнее наблюдение, что некоторые онко- и tumour-супрессорные белки, для которых роль в делениях давно установлена, являются также критическими для комплексного процесса контроля роста и белкового синтеза^3,4. В трех работах pages 294, 302 и 310 этого номера показано, что онкобелок Myc контролирует синтез рРНК с помощью RNA polymerase I (Pol I)^5-7, скорость-лимитирующая ступень клеточного роста.

Пролиферация не может происходить без адекватного клеточного роста и т.к. более чем 70% сухой массы клеток составляют белки, то их накопление может рассматривать как ключевой параметр роста^3,4. Рибосомы являются факториями для синтеза белка и содержат около 70 рибосомальных белков и 4 различные рРНК (Рис. 1). Построение блоков из этих частиц контролируется с помощью трех RNA polymerases - RNA Pol I, II и III. В ядрышках, транскрипционно активные кластеры генов рРНК и RNA Pol I транскрибируют 45S рРНК предшественник, который в последствии подвергается процессингу в более иелкие рРНК, которые формируют каркас и каталитический центр рибосом. В нуклеоплазме рибосомальные белки и 5S рРНК синтезируются с помощью RNA Pols II и III, соотв., прежде чем они будут транспортированы в ядрышки, где происходит сборка pre-ribosome^4,8.

myc кодирует транскрипционный фактор, который или активирует или репрессирует два существенных набора генов мишеней⁹. Эти гены, как полагают, осуществляют разнообразные биологические эффекты, приписываемые Myc, включая клеточные деления, апоптоз, ангиогенез, иммортализацию и дифференцировку стволовых и клеток предшественников^9-11. Важная роль Myc в клеточном росте in vivo выявлена в клетках Drosophila¹² и млекопитающих¹³, и было предположено, что c-Myc может контролировать некоторые аспекты биогенеза рибосом. Во-первых, геномные и протеомные подходы выявили дифференциальную экспрессию генов мишеней для RNA Pol II, кодирующих рибосомальные и ядрышковые белки в клетках с избыточной экспрессией Myc^9,14. Во-вторых, c-Myc, как было установлено, активирует транскрипцию RNA Pol III путем взаимодействия с TFIIIB³. В-третьих, c-Myc, как было подтверждено, влвияет на процессинг 45S rRNA¹⁴. В-четвертых, c-Myc косвенно влияет на транскрипцию рРНК, контролируя экспрессию гомодимерного upstream binding factor (UBF), который существенен для RNA Pol I-обеспечиваемой транскрипции¹⁵.

Arabi et al. и Grandori et al. существенно расширили эти находки, получив впервые доказательства, что c-Myc непосредственно регулирует транскрипцию RNA Pol I^5,6. Обе группы показали, что c-Myc контролирует синтез рРНК в клетках млекопитающих. Т.к. эти эффекты всё ещё наблюдаются в присутствии ингибитора RNA Pol II, то результаты ст рого подтверждают, что c-Myc непосредственно активирует транскрипцию Pol I. Это было подтверждено с помощью экспериментов по chromatin immunoprecipitation (ChIP), показавших in vivo присутствие c-Myc на E-box элементах, расположенных в промоторах rDNA^5,6.

У млекопитающих сборка RNA Pol I pre-initiation комплекса использует фактор промоторной избирательности SL1, который представлен TATA-binding protein (TBP) и тремя TBP-associated factors (TAFs)^4,8.Рекрутирование polymerase на rDNA промотор достигается благодаря взаимодействию SL1 и TIF-1A. Grandori et al. показали, что c-Myc ассоциирует с TBP и TAF компонентами комплекса SL1. Кроме того, они продемонстрировали, что ассоциация TBP в промотором существенно увеличивает присутствие высоких уровней c-Myc и быстро уменьшается после подавления c-Myc, подтвержая, что c-Myc позитивно регулирует эффективность доставки Pol I к промоторам мишеней⁶. Более того, усиление ассоциации c-Myc с промотором rDNA коррелирует с усиленным присутствием TRRAP - субъединицы histone acetyltransferase (HAT) комплексов - а также с повышенным ацетилированием гистонов H3 и H4 (refs 5 5,6). Т.о., как для Pol II-транскрибируемых генов^16,17, c-Myc может рекрутировать HATs на промоторы rDNA, чтобы регулировать транскрипцию Pol I.

Т.к. рекрутирование RNA Pol I на промоторы rDNA происходит в ядрышках, то вовлечение c-Myc является неожиданным, т.к. белок c-Myc, как хорошо известно, локализуется внутри нуклеоплазмы. а не в ядрышках. Однако, Grandori et al. показали, что, по крайней мере, некоторые из c-Myc обнаруживаются в ядрышках после индукции сывороткой в голодающих клетках⁶. Кроме того, обе группы показали, что обработка клеток протеосомными ингибиторами заметно повышает уровни ядрышкового c-Myc^5,6. В этих случаях ядрышковый c-Myc ко-локализуется с пре-рРНК, как это продемонстрировано с помощью RNA fluorescence in situ гибридизации. Однако, в предыдущей работе сообщалось, что ядрышковый c-Myc ко-локализуется с протеосомами в присутствии протеосомных ингибиторов скорее, чем в областях активной транскрипции рРНК¹⁸. Кроме того, эффект ингибирования протеосом на синтез рРНК неясен, т.к. Arabi et al. наблюдали репрессию, тогда как Grandori et al. не обнаруживали эффекта на транскрипцию рРНК после ингибирования протеосом^5,6. Не смотря на неопределенности в деталях того, как протеосомы участвуют в этом процессе. Данные показывают, что ubiquitin-обусловленная деградация c-Myc и c-Myc-зависимая транскрипция рРНК взаимосвязаны. Такой механизм недавно описан для ядерно-плазматического взаимодействия между c-Myc и ubiquitin E3 ligase Skp2 (refs 19,20). В этом отношении очень интересна др. убиквитиновая лигаза, Fbw7γ - важная для деградации c-Myc - которая локализуется исключительно в ядре²¹. Т.о., очень низкие устойчивые уровни c-Myc в ядрышках, являются, возможно, следствием сбалансированной поставки и деградации белка, а не исключения из ядрышков.

Эндогенные гены рРНК м. отвечать неожиданно быстро на стимуляцию факторами ростаn⁸. Ключевым фактором в этом процессе является фосфорилированный TIF1A, который. как полагают, рекрутирует Pol I на промотор rDNA. Т.о., эффективная транскрипция Pol I нуждается в первую очередь в формировании пре-иниационного комплекса и во вторых в фосфорилировании TIF1A. Хотя обе группы продемонстрировали, что Myc улучшает формирование пре-иниационного комплекса, но остаётся неясным, влияет ли он также на экспрессию и/или активность TIF1A.

Однако, как сообщалось Grewal et al, в третьей статье по Myc page 294, dMyc стимулирует экспрессию TIF1A у Drosophila melanogaster⁷. Используя генетический подход, они показали, что dMyc регулирует транскрипцию рРНК во время личиночного развития. В резком контрасте с исследованиями на млекопитающих у Drosophila melanogaster промотор rDNA не содержит E-boxes и не выявляется связывания dMyc с промотором. Используя микромассивы ДНК авт. смогли продемонстрировать, что Myc активирует транскрипцию большого количества RNA Pol II-зависимых рибосомальных генов, а также генов, кодирующих факторы, которые являются частями Pol I транскрипционной кухни (machinery)⁷. Grewal et al. предположили, что у мух dMyc контролирует транскрипцию рРНК не прямым способом, показав. что Pol I транскрипционный контроль с помощью c-Myc является новой функцией, которая приобретена во время эволюции. Это сравнимо с предыдущими сообщениями, показавшими непосредственную биологическую - но не биохимическую - функцию dMyc и c-Myc²².

Не смотря на тот факт, что Myc активирует экспрессию dTIF1A , по крайней мере, у личинок Drosophila, TIF1A активность в основном контролируется с помощью фосфорилирования, которое регулируется Ras/MAPK путём²³. Эти данные указывают на то, что Myc и Ras скоординировано активируются и действуют синергично во время инициации транскрипции рРНК, этол в принципе объясняет строгую кооперацию Myc и Ras во время туморогенеза. Т.о., в то время как c-Myc и Ras индивидуально стимулируют синтез рРНК и ход клеточного цикла, обе активности вместе д.б. высоко синергичными в активации клеточного деления и клеточного роста, двух процессов, существенных для эффективной пролиферации.

Новые сообщения о Myc демонстрируют ключевую роль c-Myc в синтезе рРНК и вместе с предыдущими данными, подтверждают, что c-Myc способствует росту клеток у млекопитающих посредством усиления биогенеза рибосом посредством регуляции транскрипции с помощью всех трех полимераз. (Рис. 1). Это показывает, что c-Myc контролирует и рост и клеточные деления независимо один от другого. Др. словами, c-Myc один может связывать и координировать эти два процесса, которые вместе предопределяют клеточные размеры. Однако, это свойство не ограничивается c-Myc, т.к. и др. важные сигнальные пути, такие как Ras/MAPK и phosphoinositide-3 kinase (PI3K) путь также, по-видимому, активируют кухню клеточного цикла и роста независимыми способами¹ (Рис. 2).

Активности этих трех способствующих опухолям путей, как известно, противостоят сильные белки опухолевых супрессоров, такие как pRb, Arf и p53, которые обнаруживают противоположное поведение, а именно, подавление клеточных делений и репрессию синтеза белков^1,3. Как показано на Рис. 2, каждый из этих 6 путей одновременно и независимо контролирует клеточные деления и клеточный рост. Все пути, затрагивающие рост и деления, находятся в слегка отличном и потенциально скорость-ограничивающем положении. Следовательно, только комбинация разных повреждений м. генерировать строгую синергичность, необходимую для получения быстрого и массивного увеличения, которое наблюдается при большинстве раковых форм.