Carmen Birchmeier, Walter Birchmeier, Ermanno Gherardi, George F. Vande Woude Nature Reviews Molecular Cell Biology4, No 12, 915-925 (2003); doi:10.1038/nrm1261
Hepatocyte growth factor/scatter factor and its receptor, the tyrosine kinase Met, arose late in evolution and are unique to vertebrates. In spite of this, Met uses molecules such as Gab1 — homologues of which are present in Caenorhabditis elegans and Drosophila melanogaster — for downstream signalling. Pivotal roles for Met in development and cancer have been established: Met controls cell migration and growth in embryogenesis; it also controls growth, invasion and metastasis in cancer cells; and activating Met mutations predispose to human cancer.
Box 3 | Hepatocyte growth factor/scatter factor, Met and cancer diagnosis
Classical immunohistochemical analysis of tumour specimens requires high quality and reproducible reagents such as monoclonal antibodies directed against a specific determinant. Antibodies that are currently available are unsuitable for detecting MET in a routine pathological laboratory, but new diagnostic procedures with far greater resolving power and information content are now available. These range from tissue arrays that allow retrospective evaluation of MET and hepatocyte growth factor/scatter factor (HGF/SF) expression in many tumours simultaneously, to gene expression microarray analyses and proteomic technology for measuring MET or HGF/SF messenger RNA or protein levels. The frequency of occurrence and stage of appearance of tumour markers are still the standard for prognostic value, but microarray profiling has been already approved in the Netherlands for risk assessment in breast cancer103.
The use of these new diagnostic technologies improves the classification of tumours on the basis of the genes expressed, and predicts, with greater certainty, the metastatic risk. Available evidence strongly indicates that MET can be used as a prototype for metastatic-risk stratification using 104. Already, various human tumour cell lines that have been propagated as xenografts in mice have been visualized over a period of several days with radiolabelled MET-specific monoclonal antibodies, which located and sized the tumour, and simultanously assessed MET expression levels104. This goes beyond the classical uses of with tissue-specific antibodies, as it also offers the possibility to assess the risk of metastasis. Clearly, the powerful new, non-invasive imaging technologies will allow real-time assessment of new therapies105.
впервые идентифицирован в 1980s как онкоген1. Этот первый изолят соответствовал мутантной форме, которая содержала MET tyrosine kinase, слитую с доменом димеризации (TPR–MET; translocated promoter region fused to MET). Было установленро, что прото-онкоген кодирует рецепторную тирозин киназу, но её лиганд оставался неиозвестным некоторое время2. Независимо в врух экспериментальных подходах был охарактеризован мощный motility фактор (scatter factor, SF3) и фактор, который является митогеном для гепатоцитов (hepatocyte growth factor, 4-6). Эти факторы оказались одной и той же молекулой7,8, которая и была обозначена как HGF/SF. Последующие исследования показалди, что HGF/SF является лигандом для Met9.
Первые анализы последовательностей HGF/SF покзали присутствие доменовой структуры, которая до этого была обнаружена в др. факторах роста и была типичной для proteinases семейства4,5,10. Недавно было показано, что Met рецептор также имеет отдельную доменовую структуру с β-propeller складкой, которая ответственна за связывание лиганда11. Два аспекта передачи сигналов Met являются характерными: во-первых, Met С-терминальный хвост содержит уникальный (docking) док-сайт, который ответстввенен за рекрутирование нижестоящих сигнальных молекул12, и, во-вторых, одиночный адаптор, известный как (growth-factor-receptor-bound protein 2 ()-associated binder 1), который обеспечивает наиболее сложный клеточный ответ на активацию Met13,14. Эти реакции включают выраженные эффекты на подвижность, рост и формирование разветвленных трубочек в эпителиальных клетках3-6,15. Генетический анализ HGF/SF и Met у мышей выявил существенную роль в развитии, а именно, в контроле роста и вызиваемости эпителиальных клеток и в миграции клеток миогенных предшественников16-18>. Более того, т.к. функция этих молекул при раке интенсивно изучалась и сегодня причинная роль активирующих мутаций Met в тумороогенезе хорошо известна19.
Structural features of HGF/SF and Met
HGF/SF. HGF/SF является большим мультидоменовым белком, который сходен с plasminogen, циркулирующим в крови proenzyme, активная форма которого ответственна за лизис кровяного сгустка. HGF/SF состоит из 6 доменов (Рис. 1): amino-терминального домена (N), четырёх () и serine proteinase homology (SPH) домена, который лишен энзиматической активности как результат мутаций в существенных остатках20. Подобно plasminogen, HGF/SF синтезируется в виде одиночной цепи в основном неактинвной, предшественницы (pro-HGF/SF), которая протеолитически конвертируется в двухцепочечный активный гетеродимер. Расщепление pro-HGF/SF происходит по trypsin-подобному сайту, который расположен после K4, и таким образом возникает дисульфидно связанный α- and β-цепочечный гетеродимер (Рис. 1). Превращение pro-HGF/SF обеспечивается несколькими serine proteinases, включая плазминогенные активаторы (urokinase plasminogen activator) и (tissue-type plasminogen activator); , и ; и близкий гомолог фактору XII (21). Итак, хотя биологическая активность HGF/SF определяется целиком от связыванием рецептора, фактор сохранил в ходе эволюции архитектуру и механизм активации комплексных , типичных для поозвоночных. HGF/SF соединяется также с с высоким сродством, который ограничивает диффузию фактора in vivo. В отличие от случаев fibroblast growth factor (FGF),однако взаимодеййствие HGF/SF и heparan sulphate не является существенным для активации рецептора21-23.
Фрагмент, содержащий N-терминальный и K1 домены (известный как NK1), сохраняет частичную структуру HGF/SF (Рис. 1). NK1 cодержит главный рецептор-связывающий сайт и его структура даёт чёткие указания на механизм взаимодействия лиганд-рецептор. Независимые кристаллические формы NK1 и NK1–heparin комплекса обнаруживают плотно упакованные, глова-хвост димеры с экстенсивными взмимодействиями между двумя молекулами NK124-26. Повторное появление этих димеров в разных кристаллографических условиях указывает на то, что они м. соотвветствовать биологически активной форме NK1. Два участка из остатков составляют первичный рецептор-связывающий сайт NK1 и расположены они на оппозитных сторонах димера22,25,27. Структура , следовательно, указывает на то, что димер NK1 dimer связывает две молекулы Met, это ведет к димеризации рецептора. Мутациные исследования также показали, что остатки в SPH домене HGF/SF м. иметь дополнительные контакты с Met20.
Met. Подобно своему лиганду рецептор Met (Рис. 2) является связанным дисульфидными мостиками гетеродимером, которые возникает в результате расщепления предшественника по сайту furin, который располагается между остатками 307 и 308. Так что зрелая форма Met состоит из внеклеточной α цепи и длинной β цепи. Цепочка β соответствует оставшемуся эктодомену Met, трансмембранной спирали и цитоплазматической части. Последняя содержит juxtamembrane и а также С-терминальный хвост, который существенен для передаче сигналов вниз.
Новые данные о доменной структуре Met получены с помощью мутационныъх экспериментов. Они показали, что α цепь и первые 212 остатков β цепи достаточны для связываения HGF/SF11 (Рис. 2). Эта область Met является гомологичной т. наз. semaphorin аксон-наводящих белков и м. складываться в β-propeller структуру (Рис. 2). Сходная propeller складка присутствует на N-конце -цепи и отвечает за межбелковые взаимодействия28. Остальная часть эктодомена Met содержит небольшую богатую цистеином последовательность, которая сопровождается четырьмя повторами необычного типа иммуноглобулинового домена (Рис. 2). Последние м. формировать структуру 'stalk', которая несёт propeller домен в правильной ориентации для связывания лиганда. Итак, доменовая структура Met сегодня известна, хотя ещё далеко до подтверждения с помощью кристаллической структуры, она создает основу для проверки гипотез о структуре и функции. Структурные свойства HGF/SF и Met сходны с таковыми для второй пары лиганд-рецептор, известной как HGF-like/MSP (macrophage stimulating protein) и (29).
Met signal transduction
Сигнальные молекулы, стоящие ниже Met — напр., Gab1 — имеют гомологию с таковыми Drosophila melanogaster и Caenorhabditis elegans, которые обеспечивают перадачу сигналов ниже от др. рецептрных тирозин киназ30,31 (Box 1). Как эти старые сигннальны модули сообщаются с рецепторами, такими как Met, которые появились в эволюци позднее? Критическим для подобной адаптации является создание уникального bidentate docking сайта в Met, которые представлен двумя тирозиновыми остатками Y1349 и Y1356 и окружающими аминокислотными остатками12. Будучи фосфорилированым этот док-сайт связывает субстраты, такие как Gab1, Grb2, phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) и др.12,13,32 (Рис. 3). Большинство из них содержит Src-homology-2 связывающие сайты, которые в большинстве, но не во всех случаях обеспечивают взаимодействие. П стерическим резонам дв субстрата не м.б. связаны одновременно с bidentate сайтом одной молекулы Met molecule33. Однако Gab1 м. связывать фомфорилированый (p)Y1349 на одной молекуле Met, a Grb2 м. связываться с pY1356 на второй и тогда м. происходить взаимодействия между Gab1 и Grb2 на димере или мультимере Met. Когда bidentate сайт переносился на др. рецепторную тирозин киназу, то клеточная реакция была типичной для Met34.
Gab1, a versatile adaptor protein. Было установлено, что Gab1 является наиболее критическим субстратом для передачи сигналов Met14,35. Gab1 яявляется поддерживающим (scaffolding) адаптором, который рекрутируется непосредственно или косвенно на активированные тирозин киназы (Box 1). Прямое взаимодействие с фосфорилированным по тирозину Met обеспечивается последовательностью в 13 аминокислот — Met-связывающим сайтом — в Gab1. Эта последовательость не напоминает классические SH2- phosphotyrosine-binding (PTB) домены и не присутствуют у др. членов семейства Gab32,36. Генерация этого Met-связывающего сайта на Gab1 является, следовательно, др. ступенью в эволюции. Она делает вооозможным прямое и сильное взаимодействие между Gab1 и Met и вызывает продолжительное фосфорилирование Gab1 в ответ на HGF/SF. Такое продолжительное фосфорилирование Gab1 не м.б. вызвано с помощью epidermal growth factor ()35. Итак, Met и Gab1 представляют собой пример мощной новой сигнальной системы, которая была создана из сьарых и новых строительных блоков.
Фосфорилированный Gab1 соединяется с некоторыми молекулами, имеющими отношение к передаче сигналов, такими как SH2-домен-содержащими protein tyrosine phosphatase 2 (), PI3K, phospholipase C и (37, 38), посредством их SH2 доменов. Генетические исследования на Drosophila и C. elegans показали, что Shp2 ортологи являются ключевыми молекулами в передаче сигналов от рецепторных тирозин киназ30,31 при этом они м. действовать ниже рецепторных тироозин киназ и выше и Raf. Ras и Raf являются двумя компонентами extracellular signal-regulated kinase (ERK)/mitogen-activated protein kinase () пути, который активируется в ответ на активацию Met. Shp2 обладают низкой базовой тирозин фосфатазной активностью из-за аллостерического ингибирования с помощью своего N-терминального SH2 домена. Два фосфорилированных тирозиновых остатка в Gab1 связывают SH2 домены Shp2, это устраняет ингибирование39 (Рис. 4). Фосфатаза Shp2 м. в этом случае активировать ERK/MAPK путь30,36-38. Мутантная форма Gab1, в которой отсутствуют эти Shp2-связывающие сайты не м. активировать ERK/MAPK. Показано, что направление Shp2 в мембранный компартмент происходит в результате их взаимодействия с Gab1 и что благодаря Gab1 является важным для функции Shp2 (Рис. 4). В самом деле продолжительная активация ERK/MAPK наблюдается, когда Shp2 переносятся на мембрану с помощью напр., прямого сляния с membrane-targeting последовательностями37-39. Итак, идентифицированы критические мишени Shp2, которые ответственны за активацию Ras и ERK/MAPK.
Met-receptor endocytosis. Juxtamembrane j,kfcnm Metсодержит дополнительный док-сайт, который окружает Y1003, который действует как негативный регулятор и отсутствует в Tpr–Met онкопротеине2 (Рис. 3). Cbl, , соединяется с фосфорилированным Y1003 и это приводи в результате к Met ubiquitylation, эндоцитозу, транспорту в эндосомный компартмент и, наконец, к деградации40-42. Cbl м.б. также рекрутирован на Met посредством Grb2. Cbl-опосредованная деградация активированного рецептора , следовательно, создаёт механизм, который ослабляет или завершает передачу сигналов Met. Повышенная стабильность Tpr–Met и Met мутантного по Y1003F м. вносить вклад в трансформирующую способность этих молекул.
Cellular responses to Met signalling
В ответ на сигналы Met вожникают характерные клеточные реакции. Это м. зависеть от типа клеток и культуральных условий. HGF/SF и Met сигналы индуцируют пролиферативную и анти-апоптическую реакции в разных типах клеток. Эпителиальные клетки, и особенно Madin–Darby canine kidney (MDCK) линия клеток, отвечают на HGF/SF и Met сигналы рассеиванием ('scattering') — т.е. колония диспергирует благодаря (EMT) в результате чего увеличивается их подвижность (Рис. 5; 43). Такие диссоциированные клетки проникают в коллагеновый матрикс44, метод подсчёта инвазивной и метастатической способрности клеток на Рис. 5. Более того, когда они культивируются внутри коллагенового матрикса, то, MDCK клетки, которые были обработаны HGF/SF форируют разветвленные трубочки15. Ветвление трубояек является сложным морфогенетическим процессом, который обнруживается в культуре и нужадется в тонкой координации роста, полярности и движений клеток (Box 2).
Многие исследователи предпринимали попцтки определить роль индивидуальных нижестоящих эффекторов передачи сигналов Met в специфическом клеточном ответе. Первоначально было установлено, что ингибиторы of PI3K или ERK/MAPK предупреждаеют рассеивание эпителиальных клеток, это указывает на то, что и ERK/MAPK и PI3K пути важны для разборки слипчивых соединений, клеточного распределения и подвижности45. Каскад Gab1–Shp2–ERK/MAPK ркгулирует и адгезивные молекулы, которые контролируют клточную пролиферацию, junctional компетентность и подвижность13,32,35,36,46-49 (Рис. 6). Met также активирует передачу сигналов по ветвям, которые содержат ключевые компоненты Ras, и p21-activated kinase (PAK) и контролируют перестройки цитоскелета и клеточной адгезии47,50. Передача сигналов от Gab1 и Crk к др. GTPase, Rap1, м. также участвовать в контроле клеточной подвижности51,52. Это м. осуществляться посредством ассоцииации Crk с Rap1 guanine nucleotide exchange factor . Клеточная жизнеспособрность прежде всего контролируется с помощью передачи сигналов через PI3K к Akt/protein kinase B (PKB)53,54. Итак, передача сигналов Met сложна и разветвляется на отдельрные, но взаимодействующие каскады. Образование трубочек, которое является наиболее сложным клеточным ответом, нуждается во всех известных веточках передач сигналов Met(Рис. 6>;38). Интересно отметить, что Tpr–Met не индуцирует формирование ветвящихся tubules, указываея тем самым на необходимось сбалансированной и регулируемой активности Met.
Jun amino-terminal kinase (JNK), сигнальный трансдуктор и активатор транскрипциии (STAT) 3, ядерный фактор κB (NF-κB) и β-catenin также участвуют в передаче сигналов Met–Gab1. Трансформация клеток с помощью Trp–Met ведет к активации пути JNK, который по-видимому, опосредуется с помощью Gab1–Crk и/или Gab1–Rac передачи сигналов52,55. Роль STAT3 в передаче сигналов Met противоречива. Хотя установлено прямое связывание STAT3 с Met и потребность STAT3 в Met-зависимом формировании branched tubules56, в др. работах выявляется непрямая активация и функция STAT3 при anchorage-независимо росте57,58. Met-индуцированное образование ветвящихся трубочек также блокируется при ингибировании NF-κB пути59 и это ингибирование м. происходить на ERK/MAPK пути. Наконец, Met активация также вызывает ядерную транслокацию и передачу сигналов β-catenin60,61. Это является интригующим взаимодействием, которе нуждается в дальнейшем исследовании.
Недавно было показано, что Met м. взаимодействовать на плазматической мембране с hyaluronon receptor CD44, β4-integrin, ezrin, Fas рецептором, semaphorin рецепторами или E-cadherin, чтобы формировать отдельные сигнальные платформы62-66. Эти взаимодействия м. сделать возможной релокацию Met в специализированные регионы мембраны и/или вызывать образование кластеров со специфическими субстратами. Хотя эти взаимодействия потенциально важны для специфичности или мощи передачи сигналов Met, генетические данные, которые бы подтверждаели их биологическое значение недостаточны.
Met signalling in development
Генетический анализ HGF/SF и Met у мышей показал, что эта сигналная система существенна во время развития для контроля процессов, которые специфичны для эмбриогенеза позвоночных или даже млекопитающих16-18. Функции не ограничены одной стадией или одним онтогенетическим событием, причем во всех этих случаях возникают не одни и те же реакции. Гены Met и HGF/SF экспрессируются в виде динамических паттернов у эмбрионов, а HGF/SF- и Met-продуцирующие клетки часто располагаются в непосредственной близости, это отражает ограниченную способность диффузии HGF/SF in vivo. Фенотипы мутантов Met и HGF/SF идентичны, это указывает на то, что во время развития Met является единственным функционалным рецептором HGF/SF, a HGF/SF единственным лигандом для Met. Биохимически определенные ко-рецепторы, такие как β4-integrin или CD44, не выполняют существенных ко-рецепторных функций в развитии, т.к. их устранение у мышей не вызвает дейицитов, напоминающих те, что имеются у мутантов по Met или HGF/SF67-69. Однако фенотипы, наблюдаемые у Met-/- мышей также обнаруживаются у Gab1-/- мыцшей, хотя и в слегка ослабленной форме14. Такая существенная роль Gab1 в передаче сигналов Met м.б. продемонстрирована генетически. Необходимо отметить что Gab1 также участвует в передаче сигналов от др. рецепторов, это отражается в виде присутствия дополнительных фенотипов у Gab1-мутантных мышей, которые отсутствуют у Met-мутантных мышей70. Напротив, Grb2 связывание Met несущественно для передачи сигналов Met в эмбриогенезе, это указывает нато, что Grb2 играет минимальную роль, если играет вообще, в передаче сигналов Met in vivo71.
Met signalling and growth control. HGF/SF является мощным фактором роста для эпителиальных клеток и во время развития и у взрослых, Met экспрессируется в эпителиальных клетках могих органов. Во время развития HGF/SF и Met передают сигналы, важные для выживания и пролиферации гепатоцитов и . Печень у HGF/SF-/- или Met-/- эмбрионов существенно уменьшена в размерах благодаря пониженной пролиферации и повышенному апоптозугепатоцитов. Нарушения развития плаценты у мутантных мышей ответственны за гибель HGF/SF-/- или Met-/- эмбрионов in utero16,17. Хотя HGF/SF и Met экспрессируются во могоих эпителиальных органах, только те, которые экспрессирую наивысшие уровни HGF/SF — печень и плацента — во время развития у мышей непосредственно затронуты у мутантных мышей. Снижение жизнеспособности сенсорных или симпатических нейронов и нарушение роста определенных моторных нервов также наблюдаются у Met-мутантных мышей72. Из-за непрямых механизмов, таких как недостаточная поставка питательных веществ и кислорода вызываются дефекты плаценты или нарушение развития иннервации мишеней, вызываемое изменениями развития мышц, м. вностььвклад в эти нейрональные фенотипы у мутанов.
Met signalling and motility. Генетический анализ у мышей показал важную роль HGF/SF и Met в регуляции клеточной подвижности. Во время развития клетки часто мигрируют на длинные расстояния к своим финальным местоположениям, где они формируют ткани или органы. Важный субкласс скелетных мышц происходит из предшественников, мигрировавших на значительное расстояние. Такие мигрирующие клетки возникают поздно в эволюции позвоночных и наиболее выражены у тетрапод69. Они вычленяются с помощью EMT из эпителиальных структур — — которые происходят из (Рис. 7). У мышей, клетки предшественники скелетных мышц мигрируют в конечности, язык и диафрагму, где они дифференцируются, чтобы сформировать скелетные мышцы. Устаранение HGF/SF или Met генов ведет к полному отсутствибю всех мышечных групп, которые возникают из клеток мигрирующих предшественников18. Это обусловлено отсутствием вычленения мигрирующих предшественников, которые остаются в дермомиотоме73 (Рис. 7). Механистически высвобождение клеток мышечных предшественников напоминает процесс, который происходит во время прогрессирования карцином, в которых инвазивные клетки высвобождаются из первичной опухоли посредством EMT и затем мигрируют в удаленные места и формируют вторичные опухоли.
Как отражение позднего эволюционного происхождения Met и HGF/SF функции носителей этой сигнальной системы у эмбрионов связаны с процессами, такими как placentation и развитие печени, которые также возникли поздно в эволюции. Сходным образом генерация мышечных предшественников, мигрирующих на значительные рассотояния, являются новым в эволюции позвоночных и впервые появляется у bony fish, вместе с необходимостью вносить повышенные количества мышечных предшественников в конечности. Во время высвобождения и миграции этих клеток HGF/SF экспрессируется в виде высоко динамичного паттерна — во-первых, в мезенхиме, ближайшей к эпителию, который вычленяет мигрирующие клетки; а затем вдоль маршрута и в мишени73. Этот паттерн экспрессии HGF/SF указывает на то, что передача сигналов Met не только контролирует вычленение, но и важна во время мигации. Выделение клеток происходит также во время др. онтогенетических событий — напр., при формировании или мезодермы. На сегодня мутационный анализ выявил только синалы Met и FGF receptor 1 при выделении клеток из эпителиальных структур у эмбрионов. Др. рецепторные тирозин киназы, такие как ErbB рецепторы, Ret aи Kit, участвуют в контроле подвижности in vivo, но не в высвобождении мигрирующих клеток.
Met signalling in the adult
HGF/SF и Met широко экспрессируются во взрослых тканях и участвуют в постнатальных физиологических и патофизиологических процессах. Усиление экспрессии HGF/SF и Met обнаруживается в некоторых поврежденных тканях. Напр., после повреждений печени, почек, сердца уровень HGF/SF в плазме увеличивается, повышенная эксперссия HGF/SF наблюдается в поврежденных, но также и в др. органах74-77. Это указывает на то, что усиление активности HGF/SF м.б. частью общей, защитной физиологической реакции на повреждение ткани, интересно также отметить, что цитокины, такие как interleukin-1 и interleukin-6 активируют транскрипцию HGF/SF74. HGF/SF обладает cytoprotective активностью in vivo, a эктопическое вооздействие до или сразу после тканевого инсульта защищает от разного рода тканевых повреждений75,78,79. Различные эксперименты с трансгенами подтверждаеют мнение, что HGF/SF является мощным печеночным митогеном in vivo, a эктопическое вооооооздействие или трансгенная экспрессия HGF/SF стимулируют пролиферацию гепатоцитов, увеличивая общие размеры печени и усиливая регенерацию печени74. Дополнительно активность HGF/SF выявляется в ангиогенезе, это м.б. особенно важным для рака80.
MET, HGF/SF and cancer
Дисрегуляция передачи сигналов MET и HGF/SF выявляется как критическое свойство многих озлокачествлений у людей. Во-первых, в клеточных линиях мышей и людей эктопическая избыточная экспрессия HGF/SF и/или MET становится туморогенной и метастатической у бестимусных 81. Напротив, подавление экспрессии MET или HGF/SF в опухолевых клетках людей снижает их туморогенный потенциал82. Во-вторых, мышиные модели, которые экспрессируют рецептор или лиганд в качестве трансгена, вызывают разного типа опухзоли и метастатические повреждения83(Table 1; см. также и in Online links). В-третьих, большое число исследований показало, что HGF/SF и/или MET часто экспрессируются в , и др. типах solid опухолей и в их метастазах и что HGF/SF и/или Met избыточная- или неправильная жкспрессия часто коррелирует с плозим прогнозом (Table 1). Хотя количественная оценка экспрессии MET трудна и в некоторых исследованиях не удается отличать уровни экспрессии в эпителии и избыточной экспрессии в карциномах, однако корреляция между экспрессией и прогноозом очевидна. В-четвертых, получены четкие доказаетльства того, что MET участвует в возникновении рака у людей за cxqn активирующих мутаций, которые были обнаружены как при спороадических, так и наслественных формах почечных папиллярных карцином у людей84. Такие мутации, которые меняют последовательности внутри киназного домена (Рис. 8), обнаружены недавно и при др. типах рака и метастатических повреждений (Table 1).
MET activation in cancer. Активация MET в опухолях наиболее часто происходит посредством лиганд=зависимых аутокринных и паракриных механизмов. Напр., и экспрессируют и MET и HGF/SF (Table 1). Многие типы карцином также экспрессируют или избыточно экспрессируют MET, но в этих опухолях лиганд экспрессируется не опухолевыми клетками, а скорее стромой (Table 1). Т.о., в этих опухолях активация MET д. происходит паракринным образом. Лиганд-независимая активация рецептрных тирозин киназ обычно наблюдается в клетках, которые экспрессируют высокие уровни рецепторов и это м.б. важным для возниконовения опухолей85. Интересно отметить, что др. онкогены, такие как активированный RAS м. индуцировать избыточную экспрессию MET посредтсовм транскрипционных механизмов86,87. В целом эти аргументы говорят в пользу участия MET и HGF/SF в развитии боьшинства опухолей у человека (Table 1). Более того, хорошо охарактеризована активность MET и HGF/SF в пролиферации, инвазии, ангиогенезе и анти-апоптозе44,54,64,80,81,88-90 — это указывает на стадии, в которых эти молекулы м. участовать при прогрессировании опухолей.
MET является не только маркером опухолей (Box 3), но также маркёром биологически значимым для малигнизации (Table 1), и молекул, которые ингибируют MET и HGF/SF и м. , следовательно, взаимодействовать с молекулярными причинами рака.
MET and cancer therapy. Множество усилий было направлено на разработку малых, низкого молю веса биологических ингибиторов HGF/SF и Met. Малые молекулы м. ингибировать каталитическую активность Met91 или взмимодействие между Met и нижестоящими сигнальными молекулами, такими как Grb2 (92) или Gab1. Антибиотик подавляет экспрессию Met и ингибирует HGF/SF-индуцированную активацию proteinase plasmin93; geldanamycin сегодня проходит клинические испытания по лечению рака. Более того, антагонистические антитела против Met94, нейтрализующие антитела против HGF/SF95 или антогонистические версии HGF/SF, такие как NK4 (фрагмент, содержащий N-терминалный и K1–K4 домены96) м.б. пригодными для ингибирования передачи сигналов Met в опухолях. Существуют разногласия о возможной важной роли Met в нормальной физиологии, которые возникают из-за его широкой экспресии. В самом деле, ингибиторы рецепторных тирозин киназ м. влиять на нормальные физиологические функции и вызывать побочные эффекты, наблюдаемые у пациентов, принимающих лечение Herceptin, ингибитор ErbB2. И это несмотря на то, что терапевтический благоприятный эффект специфических ингибиторов тирозин киназ при раке мб. существенным и Met выступает в качестве главной мишени91,97-99. Безусловно пригодность специфических ингибиторов передачи сигналов Met позволит оценить и важность этой сигнальной системы для прогрессирования опухолей и поозволит разработать новый эффективный терапевтический подход.
Outlook
Pivotal roles for MET and HGF/SF in development and cancer have been established. They provide a striking example of the mechanistic similarities in the control of growth and migration during embryogenesis and tumour progression. These findings indicate a key potential for MET inhibitors in cancer therapy, and an understanding of MET and HGF/SF structures might aid the development of such substances. The primary sequence of HGF/SF predicts a complex domain structure. Despite the progress made by the X-ray analysis of NK1, the structure of full-length HGF/SF has not yet been elucidated. This is owing to a high level of flexibility caused by the presence of multiple globular domains, which has also prevented crystallization of plasminogen and other related proteinases. The availability of soluble forms of the MET receptor11 might allow crystallization and structural analysis of HGF/SF–MET complexes, provided the domains are stabilized by interactions in the complex. The structures should impart a molecular understanding of ligand-dependent MET activation and assist with the development of receptor antagonists. Similarly, a three-dimensional structure of the kinase domain and associated substrates could help in the design and optimization of MET-specific inhibitors.
Met mainly uses the Gab1 scaffolding adaptor in its initial step of signal transmission. Well characterized downstream signalling pathways that are activated by Met include the ERK/MAPK, PI3K–Akt/PKB, Crk–Rap and Rac–Pak pathways, resulting in proliferation and increased cell survival on the one hand, and complex motogenic and morphogenic cellular responses on the other. As yet, only the role of Gab1 in Met signal transduction has been analysed genetically. In the future, genetic analysis by conditional gene ablation will be useful in assessing the role of other downstream molecules, such as Shp2, JNK, STAT3 and NF-κB. These experiments are essential because traditional biochemical studies that rely on the overexpression of individual signalling components can overestimate their contribution to signalling.
Gene targeting in mice has allowed the determination of the developmental roles of Met and HGF/SF, such as the essential function in the formation of the placenta, liver and skeletal muscle. The assessment of functions in adult physiology or pathophysiology in Met and HGF/SF mutants was precluded by the severe developmental deficits in such mice, and has relied therefore on the application of exogenous ligand, or overexpression of ligand or receptor by transgenic technologies. The availability of Met alleles that can be used for conditional mutagenesis using the technology now makes it possible to analyse such processes genetically, and assess, for example, tumour progression or metastasis in the absence of a functional Met receptor.
Met was initially identified as an oncogene, and subsequent work established its role in the development of cancer. It is clear that new therapeutics are needed for the treatment of cancer, and that HGF/SF and MET are important targets. In this review, several approaches have been discussed that point the way for the development of MET-based therapies for cancer, and recent successes with Gleevec and Herceptin100,101 are proof that new and effective anti-cancer agents can be developed on the strength of an understanding of the molecules and mechanisms that cause cancer.
