Математическое моделирование динамики апоптоза, индуцированного гранзимом В, и исследование устойчивости фонового состояния системы апоптоза тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.02, кандидат биологических наук Синцов, Александр Владимирович

• Синцов, Александр Владимирович
• кандидат биологических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Синцов, Александр Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Гранзимы — протеазы, содержащиеся в гранулах цитотоксических лимфоцитов

1.2. Активация прокаспаз

1.3. Ингибиторы апоптоза

1.4. Разрушение апоптотических мишеней

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДИНАМИКИ АКТИВАЦИИ

АПОПТОЗА ГРАНЗИМОМ В

2.1. Схема биохимических реакций апоптоза, индуцированного гранзимом В

2.2. Система уравнений, описывающих динамику активации апоптоза гранзимом В, и начальные условия

2.3. Начальные (фоновые) концентрации белков системы апоптоза

2.4. Кинетические константы биохимических реакций апоптоза

3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФОНОВОГО СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ

АПОПТОЗА.

3.1. Система уравнений, описывающих устойчивость фонового состояния апоптотической системы

3.2. Условие устойчивости фонового состояния системы апоптоза

3.3. Показатель устойчивости

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ АПОПТОЗА, ИНДУЦИРОВАННОГО ГРАНЗИМОМ В И КАСПАЗОЙ

4.1. Влияние концентрации гранзима В на динамику апоптотической клеточной смерти

4.2. Влияние дефицита прокаспаз на динамику-активации апоптоза гранзимом В

4.3. Динамика ограниченного протеолиза некоторых апоптотических мишеней

4.4. Влияние концентрации ингибитора XIAP на динамику клеточной смерти

4.5. Влияние величины показателя устойчивости на резистентность злокачественной клетки к действию малой концентрации инициаторной каспазы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Математическое моделирование динамики апоптоза, индуцированного гранзимом В, и исследование устойчивости фонового состояния системы апоптоза»

Термин апоптоз был предложен сравнительно недавно для обозначения процесса запрограммированной клеточной смерти [1] . Апоптоз сопровождается своеобразными морфологическими изменениями в клетке, которые существенно отличаются от картины, наблюдаемой при различных видах некроза. В последние годы явление апоптоза привлекает растущее внимание исследователей, что связано с возможностью использования индукции апоптоза в малигнизированных клетках как метода лечения онкологических заболеваний. В настоящее' время клиническое применение получили синтетические • и полусинтетические индукторы апоптоза, такие как этопозид, цисплатин, топотекан, бортезомиб, и др. Однако, в подавляющем большинстве случаев применение синтетических препаратов не приводит к полному уничтожению малигнизированных клеток. Кроме того, синтетические индукторы апоптоза . обладают лишь сравнительно небольшой селективностью в отношении опухолевых клеток, что приводит к тяжёлым побочным эффектам при их использовании в терапии онкологических заболеваний. В связи с этим,, большое теоретическое и практическое значение приобретают исследования естественных индукторов апоптоза.

В настоящее время в США проводятся клинические испытания эффективности системного введения естественного индуктора апоптоза — лиганда TRAIL, вызывающего гибель некоторых линий малигнизированных клеток. Эти испытания показали почти полную безопасность лиганда TRAIL. К сожалению, заметное число линий опухолевых клеток, имеющих большое клиническое значение, резистентно к индукции апоптоза этим белком. Существенного уменьшения размеров некоторых типов злокачественных опухолей удаётся достигнуть при применении TRAIL в сочетании с синтетическими препаратами, такими как иринотекан, карбоплатин, паклитаксель и др. [2]

Значительно более эффективным, чем TRAIL, естественным индуктором апоптоза является сериновая протеаза гранзим В,. содержащаяся в гранулах цитотоксических лимфоцитов. Уникальность гранзима В связана в первую очередь с его способностью непосредственно активировать прокаспазы, т.е. превращать эти неактивные внутриклеточные белки в активные протеазы широкого спектра действия, называемые каспазами. Весьма существенно, что гранзим В способен также самостоятельно осуществлять ограниченный t протеолиз ' большого числа " необходимых для жизнедеятельности клетки цитоплазматических и ядерных протеинов. Таким образом, гранзим В индуцирует апоптоз, преодолевая многие виды резистентности опухолевых клеток,, такие как низкая экспрессия рецепторов смерти (DR4 и DR5) , высокая экспрессия ловушек лигандов смерти (DcRl и DcR2) и др.

Анализ результатов биохимических исследований апоптоза, индуцированного гранзимом В, привёл к построению детальной схемы биохимических , реакций, принимающих участие в этом процессе. Итогом обобщения количественных экспериментальных данных явилось создание базы данных, в которую вошли: а) кинетические константы фементативных реакций; б) кинетические константы образования и распада белковых комплексов (в том числе — реакций ингибирования); в) константы скорости деградации белков и г) фоновые внутриклеточные концентрации некоторых белков системы апоптоза (прокаспаз, и ингибитора каспаз XIАР). С помощью этих данных была разработана математическая модель динамики активации апоптоза гранзимом В, представленная довольно сложной системой обыкновенных нелинейных дифференциальных уравнений первого порядка с известными параметрами.

Применение математического моделирования представляется весьма перспективным методом изучения динамики сложных биохимических систем, позволяющим исследовать особенности динамического поведения системы как целого. Целью работы является исследование методом математического моделирования динамики апоптоза, индуцированного гранзимом- В. Выполнение этой задачи оказалось тесно связанным с исследованием методом математического моделирования устойчивости фонового состояния системы апоптоза (т.е. состояния этой системы в отсутствие внешнего активирующего воздействия). Физиологическое значение устойчивости фонового состояния связано с необходимостью предотвращения неадекватной активации системы апоптоза в результате флуктуаций этой системы (например, флуктуаций концентраций апоптотических протеаз). Потеря устойчивости фонового состояния приводит к активации апоптотической системы с последующей гибелью клетки.

Результаты моделирования позволили установить особенности динамики активации каспаз и фрагментации хроматина при индукции апоптоза гранзимом В, найти условие, при выполнении которого обеспечивается устойчивость фонового состояния, а также создать теоретические основы применения ингибиторов синтеза XIAP и ингибиторов протеасомы в качестве индукторов апоптоза при лечении онкологических заболеваний. В частности, была получена оценка пороговой концентрации граызима В, выяснена роль отдельных каспаз, установлен механизм действия бортезомиба, NPI-0052, карфилзомиба и AEG3515 6 в качестве противоопухолевых препаратов, и др. Следует отметить, что некоторые из полученных результатов практически не могут быть получены без применения метода математического моделирования. .К таким результатам следует отнести в первую очередь выяснение механизмов резистентности злокачественной клетки к действию малой концентрации инициаторной каспазы-8.

Прикладное значение полученных результатов заключается, во-первых, в перспективах создания нового метода лечения солидных опухолей путём локального введения гранзима В и перфорина. В этом методе предотвращение повреждения нормальных клеток организма может быть достигнуто путём системного введения ингибитора гранзима В — PI9. Необходимость же ингибирования перфорина отсутствует, так как в сочетании с гранзимом В он может применяться в допороговых концентрациях, не приводящих к осмотическому лизису клеток. Во-вторых, полученные результаты позволяют наметить терапевтические стратегии, ведущие к нарушению условия устойчивости апоптотической системы опухолевых клеток. В частности, соединениями, понижающими показатель устойчивости, являются ингибиторы синтеза XIAP и ингибиторы протеасомы. Следует также отметить, что ингибитор протеасомы бортезомиб (Велкейд®) уже нашёл применение в клинической практике в качестве противоопухолевого препарата без чёткого понимания механизмов его терапевтического действия.

Первая глава диссертации посвящена анализу литературных данных, освещающих путь проникновения гранзима В в атакуемую лимфоцитом клетку и вызванные этим проникновением внутриклеточные биохимические реакции с участием апоптотических протеаз, ядерной нуклеазы CAD, их ингибиторов, а также некоторых митохондриальных белков.

Вторая глава посвящена описанию предложенной математической модели динамики апоптоза, индуцированного гранзимом В. В той же главе приведены численные значения всех используемых в модели кинетических констант и внутриклеточных концентраций, определённые биохимическими методами.

Третья глава посвящена математическому моделированию фонового состояния апоптотической системы с целью исследования устойчивости этой системы. Там же вводится понятие показателя устойчивости, являющегося количественной мерой асимптотической устойчивости фонового состояния системы апоптоза, и приводится оценка его величины для многих линий малигнизированных клеток. Величина показателя устойчивости имеет решающее значение для предварительной оценки эффективности терапии онкологических заболеваний некоторыми классами лекарственных средств.

В четвёртой главе изложены результаты исследования влияния многих параметров (концентрации индуктора, дефицитов прокаспаз, концентрации ингибитора XIAP и др.) на динамику апоптоза, индуцированного как гранзимом В, так и спонтанной автоактивацией прокаспазы-8 в отсутствие гранзима В.

Положения, выносимые на защиту

1. Методом математического моделирования установлена высокая эффективность гранзима В в качестве индуктора апоптоза: практически полная фрагментация хроматина достигается уже при проникновении в клетку всего нескольких молекул гранзима В.

2. Показано, что появление резистентных к индукции апоптоза гранзимом В клонов маловероятно, т.к. отсутствие любой из прокаспаз не приводит к блокированию активации апоптоза.

3. Установлено, что устойчивость фонового состояния апоптотической системы обеспечивается, в частности, необратимым ингибированием протеазной активности каспаз 3 и б.

4. Установлен механизм терапевтического действия таких противоопухолевых препаратов как бортезомиб, NPJ-0052, карфилзомиб, проходящих или уже прошедших клинические испытания, связанный с понижением показателя устойчивости апоптотической системы опухолевой клетки- Этот эффект обусловлен ингибированием протеасомы.

Работа проводилась в сотрудничестве с руководителем отдела исследований рака клиники Мэйо (Рочестер, Миннесота, США), профессором Скоттом Г. Кауфманном, который проводил биохимические исследования и, в частности, измерял концентрации прокаспаз в малигнизированных клетках. Выражаю глубокую благодарность научному руководителю проф., д.т.н., лауреату Ленинской премии М.А. Ханину и проф. С.Г. Кауфманну за плодотворные дискуссии и представление экспериментальных результатов до их публикации.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение диссертации по теме «Биофизика», Синцов, Александр Владимирович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

С целью исследования динамики активации апоптоза гранзимом В впервые была разработана математическая модель, представленная системой нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка. Для исследования устойчивости фонового состояния системы апоптоза, т.е. состояния этой системы в отсутствие индукторов апоптоза, также была разработана соответствующая математическая модель, представляющая собой линеаризованный вариант первой модели. Далее, в рамках этих моделей была исследована динамика активации прокаспаз и фрагментации хроматина при индукции апоптоза гранзимом В и малой концентрацией каспазы-8, а также исследована устойчивость фонового состояния апоптотической системы. Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

1. Поскольку гранзим В не только активирует прокаспазы, но и непосредственно осуществляет ограниченный протеолиз апоптотических мишеней, чувствительность динамики индуцированного этой протеазой апоптоза к дефицитам прокаспаз существенно ниже по сравнению с чувствительностью динамики апоптоза, индуцированного лигандами ФНО-а, FasL или TRAIL. Например, отсутствие одной из трёх прокаспаз практически не влияет на степень фрагментации хроматина — основного маркёра апоптоза.

2. Пороговая внутриклеточная концентрация гранзима В составляет всего несколько молекул. Эти данные свидетельствуют о возможности использования гранзима В в качестве лечебного средства при терапии солидных опухолей.

3. Убиквитин-лигазная активность ингибитора XIAP, приводящая к необратимому ингибированию исполнительных каспаз, играет не менее важную роль в обеспечении устойчивости апоптотической системы по сравнению с осуществляемым тем же белком прямым ингибированием исполнительных каспаз, носящим обратимый характер.

4. Устойчивое состояние апоптотической системы способны нарушить как ингибиторы синтеза XIAP, так и ингибиторы протеасомы. Заметим, что один из ингибиторов протеасомы, бортезомиб, был введён под торговым названием Велкейд® в клиническую практику в качестве противоопухолевого препарата, несмотря на то, что механизм его терапевтического действия оставался до сих пор невыясненным.

Таким образом, научно-практическое значение полученных результатов заключается в том, что они позволяют предсказать наличие противоопухолевых свойств у широкого класса соединений, таких как ингибиторы протеасомы и ингибиторы убиквитин-лигазной активности белков семейства IAP, до проведения экспериментальных проверок. Другой многообещающей перспективой является создание метода лечения солидных опухолей путём локального совместного введения гранзима В и перфорина в интерстициальное пространство опухоли. При этом локализация воздействия областью опухолевых клеток может быть достигнута посредством введения необратимого ингибитора гранзима В — PI9. С помощью разработанной математической модели динамики активации апоптоза гранзимом В могут быть получены ответы на многие вопросы, которые неизбежно возникнут как при дальнейших экспериментальных исследованиях, так и при медицинских применениях этой уникальной протеазы.

Апробация результатов работы состоялась на семинаре ЦТП ФХФ РАН.

Список публикаций, отражающих основное содержание диссертации

Синцов А. В., Якобовский М.В., Кауфманн С. Г., Ханин М.А. Оптимизационная модель апоптоза: определение кинетических констант // Мат. моделирование. - 2007. -Т. 19, № 3. - С. 59-73.* Синцов А.В., Коваленко Е.И., Ханин М.А. Апоптоз, индуцированный гранзимом В // Биоорган, химия. - 2008. - Т. 34, № б. - С. 725-733.*

Синцов А.В. Условия устойчивости фонового состояния системы апоптоза // Объед. науч. журн. - 2006. - № 21 (181). - С. 74-76. Публикации в научных журналах, входящих в перечень ведущих периодических изданий ВАК.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Синцов, Александр Владимирович, 2010 год

1. Kerr, J.F., Wyllie, А.Н. , Currie, A.R. Apoptosis: a basic biological phenomenon with wide-ranging implications in tissue kinetics // Br. J. Cancer. 1972. — Vol. 26. -P. 239-257.

2. Trambas, C.M., Griffiths, G.M. Delivering the kiss of death // Nature Immunol. 2003. - Vol. 4. - P. 399-403.

3. Russell, J.H., Ley, T.J. Lymphocyte-mediated cytotoxicity // Annu. Rev. Immunol. 2002. - Vol. 20. - P. 323-370.

4. Grossman, W.J., Verbsky, J.W., Tollefsen, B.L., Kemper, C. , Atkinson, J.P., Ley, T.J. Differential expression of granzymes A and В in human cytotoxic lymphocyte subsets and T regulatory cells // Blood. 2004. - Vol. 104. - P. 28402848.

5. Qin, H.Y., Mukherjee, R., Lee-Chan, E., Еыеп, C., Bleackley, R.C., Singh, B. A novel mechanism of regulatory T cell-mediated down-regulation of autoimmunity // Int. Immunol. 2006. - Vol. 18. - P. 1001-1015.

6. Sayers, T.J., Brooks, A.D., Ward, J.M., Hoshino, Т., Bere, W.E., Wiegand, G.W. , Kelly, J.M. , Smyth, M.J. The restricted expression of granzyme M in human lymphocytes // J. Immunol. 2001. - Vol. 166. - P. 765-771.

7. Sedelies, K.A. , Sayers, T.J., Edwards, K.M. , Chen, W., Pellicci, D.G., Godfrey, D.I., Trapani, J.A. Discordant regulation of granzyme H and granzyme В expression in human lymphocytes // J. Biol. Chem. 2004. - Vol. 279. - P. 2658126587.

8. Pham, C.T.N., Ley, T.J. Dipeptidyl peptidase I is required for the processing and activation of granzymes A and В in vivo // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1999. - Vol. 96. -P. 8627-8632.

9. Brown, G.R., McGuire, M.J. Thiele, D.L. Dipeptidyl peptidase I is enriched in granules of in vitro- and in vivo-activated cytotoxic T lymphocytes // J. Immunol. 1993. — Vol. 150. - P. 4733-4742.

10. Galvin, J.P., Spaeny-Dekking, E.H.A., Wang, В., Seth, P., Hack, C.E., Froelich, C.J. Apoptosis induced by granzyme B-glycosaminoglycan complexes: implications for granule-mediated apoptosis in vivo. J. Immunol. 1999. — Vol. 162. -P. 5345-5350.

11. Shi, L. , Mai, S. , Israels, S. , Browne, K.A., Trapani, J.A., Greenberg, А.Я. Granzyme В (GraB) autonomously crosses the cell membrane and perforin initiates apoptosis and GraB nuclear localization // J. Exp. Med. 1997. — Vol. 185. -P. 855-866.

12. Pinkoski, M.J. , Hobman, M. , Heibein, J.A., Tomaselli, K., Li, F., Seth, P., Froelich, C.J., Bleackley, R.C. Entry and trafficking of granzyme В in target cells during granzyme B-perforin-mediated apoptosis // Blood. 1998. — Vol. 92. -P. 1044-1054.

13. Dupuis, M. , Schaerer, E. , Krause, K.H. , Tschopp, J. The calcium-binding protein calreticulin is a major constituent of lytic granules in cytolytic T lymphocytes // J. Exp. Med. 1993. - Vol. 177. - P. 1-7.

14. Fraser, S.A., Karimi, R., Michalak, M. , Hudig, D. Perforin lytic activity is controlled by calreticulin // J. Immunol. -2000. Vol. 164. - P. 4150-4155.

15. Veugelers, K., Motyka, В., Frantz, C., Shostak, I., Sawchuk, Т., Bleackley, R.C. The granzyme B-serglycin complex from cytotoxic granules requires dynamin for endocytosis // Blood. 2004. - Vol. 103 - P. 3845-3853.

16. Shi, L. , Keefe, D. , Durand, E. , Feng, H. , Zhang, D., Lieberman, J. Granzyme В binds to target cells mostly by charge and must be added at the same time as perforin to trigger apoptosis // J. Immunol. 2005. — Vol. 174. -P. 5456-5461.

17. Beresford, P.J., Xia, Z., Greenberg, A.H., Lieberman, J. Granzyme A loading induces rapid cytolysis and a novel form of DNA damage independently of caspase activation // Immunity. 1999. - Vol. 10. - P. 585-594.

18. MacDonald, G. , Shi, L. , Vande Velde, C., Lieberman, J., Greenberg, A.H. Mitochondria-dependent and -independent regulation of granzyme B-induced apoptosis // J. Exp. Med. -1999. Vol. 189- - P. 131-144.

19. Kellyr J.M. , Waterhouse, N.J., Cretney, E. , Browne, K.A. , Ellis, S., Trapani, J.A., Smyth, M.J. Granzyme M mediates a novel form of perforin-dependent cell death // J. Biol. Chem. 2004. - Vol. 279. - P. 22236-22242.

20. Lieberman, J. The ABCs of granule-mediated cytotoxicity: new weapons in the arsenal of Nature // Rev. Immunol. 2003. — Vol. 3. - P. 361-370.

21. Earnshow, W.C., Martins, L.M., Kaufmann, S.H. Mammalian caspases: structure, activation, substrates and functions during apoptosis. // Annu. Rev. Biochem. 1999. — Vol. 68. -P. 383-424.

22. Donepudi, M., MacSweeney, A., Briand. C., Grutter, M.G. Insights into the regulatory mechanism for caspase-8 activation // Mol. Cell. 2003. - Vol. 11. - P. 543-549.

23. Launay, S.r Hermine, O. , Fontenay, M. , Kroemer, G. , Solaryr E. r Garrido, C. Vital functions for lethal caspases // Oncogene. 2005. - Vol. 24. - P. 5137-5148.

24. Bossi, G., Griffiths, G.M. Degranulation plays an essential part in regulating cell surface expression of Fas ligand in T cells and natural killer cells // Nature Med. 1999. — Vol. 5. -.P. 90-96.

25. Martinon, F., Tschopp, J. Inflammatory caspases: linking an intracellular innate immune system to autoinflammatory diseases // Cell. 2004. - Vol. 117. - P. 561-574.

26. Andrade, F., Roy, S., Nicholson, D., Thornberry, N., Rosen, A., Casciola-Rosen, L. Granzyme В directly and efficiently cleaves several downstream caspase substrates: implications for CTL-induced apoptosis // Immunity. 1998. — Vol. 8. -P. 451-460.

27. Stennicke, H.R., Salvesen, G.S. Caspases controlling intracellular signals by protease zymogen activation // Biochim. Biophys. Acta. - 2000. - Vol. 1477. - P. 299-306.

28. Allsopp, Т.Е., McLuckie, J., Kerr, L.E., Macleod, M. , Sharkey, J., Kelly, J.S. Caspase 6 activity initiates caspase 3 activation in cerebellar granule cell apoptosis // Cell Death Differ. 2000. - Vol. 7. - P. 984 - 993.

29. Mancini, M., Machamer, C.E., Roy, S. Nicholson, D.W., Thornberry, N.A., Casciola-Rosen, L.A., Rosen, A. Caspase-2 is localized at the Golgi complex and cleaves golgin-160 during apoptosis // J. Cell Biol. 2000. - Vol. 149. — P. 603-612.

30. Zhivotovsky, В., Orrenius, S. Caspase-2 function in response to DNA damage // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2005. — Vol. 331. - P. 859-867.

31. Bossy-Wetzel, E., Green, D.R. Caspases induce cytochrome с release from mitochondria by activating cytosolic factors // J. Biol. Chem. 1999. - Vol. 274. - P. 17484-17490.

32. Guo, Y. , Srinivasula, S.M., Druilhe, A., Fernandes-Alnemri, Т., Alnemri, E.S. Caspase-2 induces apoptosis by releasing proapoptotic proteins from mitochondria // J. Biol. Chem. 2002. — Vol. 277.1. P. 13430-13437.

33. Milhas, D. , Cuvillier, O., Therville, N., Clave, P., Thomsen, M., Levade, Т., Benoist, H., Segui, B. Caspase-10 triggers Bid cleavage and caspase cascade activation in FasL-induced apoptosis // J. Biol. Chem. 2005. — Vol. 280. -P. 19836-19842.

34. Willis, S.N., Chen, L. , Dewson, G., Wei, A., Naik, E., Fletcher, J.I., Adams, J.M. , Huang, D.C. Proapoptotic Bak is sequestered by Mcl-1 and Bcl-xL, but not Bcl-2, until displaced by ВНЗ-only proteins // Genes Dev. 2005. — Vol. 19. - P. 1294-1305.

35. Certo, M. , Del Gaizo Moore, V. , Nishino, M. , Wei, G. , Korsmeyer, S., Armstrong, S.A., Letai, A. Mitochondria primed by death signals determine cellular addiction to antiapoptotic BCL-2 family members.// Cancer Cell 2006. — Vol. 9. - P. 351-365.

36. Hill, M.M., Adrain, C. , Martin, S.J. Portrait of a killer: the mitochondrial apoptosome emerges from the shadows // Mol. Interv. 2003. - Vol. 3. - P. 19-26.

37. Vucic, D. , Stennicke, H.R., Pisabarro, M.T., Salvesen, G.S. Dixit, V.M. ML-IAP, a novel inhibitor of apoptosis that is preferentially expressed in human melanomas // Curr. Biol. -2000. Vol. 10. - P. 1359-1366.

38. Kasof, G.M., Gomes, B.C. Livin, a novel inhibitor of apoptosis protein family member // J. Biol. Chem. 2001. — Vol. 276. - P. 3238-3246.

39. Riedl, S.J., Renatus, M. , Schwarzenbacher, R. r Zhou, Q., Sun, C. , Fesik, S.W., Liddington, R.C., Salvesen, G.S. Structural basis for the inhibition of caspase-3 by XIAP // Cell. 2001. - Vol. 104. - P. 791-800.

40. Shin, S. , Sung, B.J., Cho, Y.S., Kim, H.J., Ha, N.C., Hwang, J.I., Chung, C.W., Jung, Y.K., Oh, B.H. An anti-apoptotic protein human survivin is a direct inhibitor of caspase-3 and -7 // Biochemistry. 2001. — Vol. 40. -P. 1117-1123.

41. Shin, H. , Renatus, M., Eckelman, В.P., Nunes, V.A., Sampaio, C.A., Salvesen, G.S. The BIR domain of IAP-like protein 2 is conformationally unstable: implications for caspase inhibition 11 Biochem. J. 2005. — Vol. 385. - P. 110.

42. Davoodi, J., Lin, L., Kelly, J., Liston, P., MacKenzie, A.E. Neuronal apoptosis-inhibitory protein does not interact with Smac and requires ATP to bind caspase-9 // J. Biol. Chem. -2004. Vol. 279. - P. 40622-40628.

43. Roy, N. , Deveraux, Q.L., Takahashi, R., Salvesen, G.S., Reed, J.C. The c-IAP-1 and c-IAP-2 proteins are direct inhibitors of specific caspases // EMBO J. 1997. — Vol. 16.- P. 6914-6925.

44. Eckelman, B.P., Salvesen, G.S. The human anti-apoptotic proteins cIAPl and cIAP2 bind but do not inhibit caspases // J. Biol. Chem. 2006. - Vol. 281. - P. 3254-3260.

45. Nandi, D., Tahiliani, P., Kumar, A., Chandu, D. The ubiquitin-proteasome system // J. Biosci. 2006. — Vol. 31.- P. 137-155.

46. Yang, Q.H., Church-Hajduk, R., Ren, <J. , Newton, M.L. , Du, C. Omi/HtrA2 catalytic cleavage of inhibitor of apoptosis (IAP) irreversibly inactivates IAPs and facilitates caspase activity in apoptosis // Genes Dev. 2003. — Vol. 17. -P. 1487-96.

47. Yang, Y., Fang, S., Jensen, J.P., Weissman, A.M., Ashwell, J.D. Ubiquitin protein ligase activity of IAPs and their degradation in proteasomes in response to apoptotic stimuli // Science. 2000. - Vol. 288. - P. 874-877.

48. Bartke, Т., Pohl, C. , Pyrowolakis, G. , Jentsch, S. Dual role of BRUCE as an antiapoptotic IAP and a chimeric E2/E3 ubiquitin ligase // Mol. Cell. 2004. - Vol. 14. - P. 801811.

49. Huang, Y., Rich, R.L., Myszka, D.G., Wu, H. Requirement of both the second and third BIR domains for the relief of X-linked inhibitor of apoptosis protein (XIAP)-mediated caspase inhibition by Smac // J. Biol. Chem. 2003. - Vol. 278. -P. 49517-49522.

50. MacFarlane, M., Merrison, W., Bratton, S.B., Cohen, G.M. Proteasome-mediated degradation of Smac during apoptosis: XIAP promotes Smac ubiquitination in vitro // J. Biol. Chem. 2002. - Vol. 277. - P. 36611-36616.

51. Colell, A., Garcia-Ruiz, C., Mari, M., Fernandez-Checa, J.C. Mitochondrial permeability transition induced by reactive oxygen species is independent of cholesterol-regulated membrane fluidity // FEBS Lett. 2004. - Vol. 560. - P. 6368.

52. Mcllroy, D., Sakahira, H., Talanian, R.V. , Nagata, S. Involvement of caspase 3-activated DNase in internucleosomal DNA cleavage induced by diverse apoptotic stimuli // Oncogene. 1999. - Vol. 18. - P. 4401-4408.

53. Wyllie, A.H. Glucocorticoid-induced thymocyte apoptosis is associated with endogenous endonuclease activation // Nature.- 1980. Vol. 284. - P. 555-556.

54. Casciola-Rosen, L. , Andrade, F. , Ulanet, D. , Wong, W.B., Rosen, A. Cleavage by granzyme В is strongly predictive of autoantigen status: implications for initiation of autoimmunity // J. Exp. Med. 1999. - Vol. 190. - P. 815826.

55. Gervaisr F.G., Thornberry, N.A., Ruffolo, S.C., Nicholson, D.W., Roy, S. Caspases cleave focal adhesion kinase during apoptosis to generate a FRNK-like polypeptide // J. Biol. Chem. 1998. - Vol. 273. - P. 17102-17108.

56. Fadeel, B. Plasma membrane alterations during apoptosis: role in corpse clearance // Antioxid. Redox Signal. 2004. — Vol. 6. - P. 269-275.

57. Fussenegger, M. , Bailey, J.E. , Varner J. A mathematical model of caspase function in apoptosis // Nat. Biotechnol. 2000.- Vol. 18. P. 768 - 774.

58. Benteler M., Lavrik, I., Ulrich, M. , Stosserr S., Heermann, D.W. , Kalthoff, H. , Krammer, P.H., Eils, R. Mathematical modeling reveals threshold mechanism in CD95-induced apoptosis // J. Cell Biol. 2004. - Vol. 166. - P. 839-851.

59. Eissing, Т., Conzelmann, H., Gilles, E.D., Allgower, F.r Bullinger r E., Scheurich, P. Bistability analyses of acaspase activation model for receptor-induced apoptosis // J. Biol. Chem. 2004. - Vol. 279. - P. 36892-36897.

60. Bagci, E.Z., Vodovotz, Y., Billiar, T.R., Ermentrout, G.B. , Bahar, I. Bistability in apoptosis: roles of bax, bcl-2, and mitochondrial permeability transition pores // Biophys. J. -2006. Vol. 90. - P. 1546-1559.

61. Albeck, J.G., Burke, J.M. , Aldridge, B.B., Zhang, M., Lauffenburger, D.A., Sorger, P.fT. Quantitative analysis of pathways controlling extrinsic apoptosis in single cells // Mol. Cell. 2008. - Vol. 30. - P. 11-25.

62. Albeck, J.G., Burke, J.M., Spencer, S.L., Lauffenburger, D.A., Sorger, P.K. Modeling a snap-action, variable-delay switch controlling extrinsic cell death // PLoS Biol. 2008.- Vol. 6. P. 2831-2852.

63. Han, L. , Zhao, Y. , Jia, X. Mathematical modeling identified c-FLIP as an apoptotic switch in death receptor induced apoptosis // Apoptosis. 2008. - Vol. 13. - P. 1198-1204.

64. Harrington, H.A., Ho, K.L., Ghosh, S., Tung, K.C. Construction and analysis of a modular model of caspase activation in apoptosis // Theor. Biol. Med. Model. 2008. — Vol. 5. - P. 26.

65. Pace, V., Bellizzi, D., Giordano, F. , Panno, M.L., De Benedictis, G. Experimental testing of a mathematical model relevant to the extrinsic pathway of apoptosis // Cell Stress Chaperones. 2010. - Vol. 15. - P. 13-23.

66. Golovchenko, E.N., Hanin, L.G., Kaufmann, S.H., Tyurin, K.V. , Khanin, M.A. Dynamics of granzyme B-induced apoptosis: mathematical modeling // Math. Biosci. 2008. — Vol. 212. — P. 54-68.

67. Scaffidi, C., Fulda, S., Srinivasan, A., Friesen, C., Tomaselli, K.J., Debatin, K.M. , Krammer, P.H., Peter, M.E. Two CD95 (APO-1 / Fas) signaling pathways // EMBO J. 1998.- Vol. 17. P. 1675-1687.

68. Kontnyr H.U., Hammerle, K. , Klein, R. , Shayan, P., Mackall, C.L., Niemeyer, C.M. Sensitivity of Ewing's sarcoma to TRAIL-induced apoptosis // Cell Death Differ. 2001. — Vol. 8. - P. 506-514.

69. Wang, J., Chun, H.J., Wong, W., Spencer, D.M., Lenardo, M.J. Caspase-10 is an initiator caspase in death receptor signaling // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2001. — Vol. 98. -P. 13884-13888.

70. Tozser, J., Bagossi, P., Zahuczky, G., Specht, S.I., Majerova, E. , Copeland, D. Effect of caspase cleavage-site phosphorylation on proteolysis // Biochem. J. 2003. — Vol. 372. - P. 137-143.

71. Chen, Z., Naito, M., Hori, SMashima, Т., Yamori, Т., Tsuruo, T. A human IAP-family gene, apollon, expressed in human brain cancer cells // Biochem. Biophys. Res. Commun. -1999. Vol. 264. - P. 847-854.

72. Tamm, I., Kornblau, S.M., Segall, H., Krajewski, S., Welsh, K., Kitada, S. , Scudiero, D.A., Tudor, G., Qui, Y.H.,

73. Monks, A., Andreef£, M., Reed., J.С. Expression and prognostic significance of IAP-family genes in human cancers and myeloid leukemias // Clin.' Cancer Res. 2000. - Vol. 6. - P. 17961803.

74. Yang, L., Cao, Z., Yan, H., Wood, W.C. Coexistence of high levels of apoptotic signaling and inhibitor of apoptosis proteins in human tumor cells: implication for cancer specific therapy // Cancer Res. 2003. — Vol. 63. - P. 68156824.

75. Zhang, L., Zhu, H., Teraishi, F. , Davis, J.J., Guo, W., Fan, Z., Fang, B. Accelerated degradation of caspase-8 protein correlates with TRAIL resistance in a DLD1 human colon cancer cell line // Neoplasia 2005. - Vol. 7. - P. 594-602.

76. Tanr M., Gallegos, J.R.f< Gu, Q. , Huang, Y., Li, J., Jin, Y., Lu, H., Sun Y. SAG/ROC-SCF beta-TrCP E3 ubiquitin ligase promotes pro-caspase-3 degradation as a mechanism of apoptosis protection // Neoplasia 2006. — Vol. 8. - P. 1042-1054.

77. Thorpe, J.A., Christian, P.A., Schwarze, S.R. Proteasome inhibition blocks caspase-8 degradation and sensitizes prostate cancer cells to death receptor-mediated apoptosis // Prostate 2008. - Vol. 68. - P. 200-209.

78. Liu, Q.L., Kishi, H., Ohtsuka, K., Muraguchi, A. Heat shock protein 70 binds caspase-activated DNase and enhances its activity in TCR-stimulated T cells // Blood. 2003. - Vol. 102. - P. 1788-1796.

79. Rehm, M. , Huber, H.J., Dussmann, H. , Prehn, J.H.M. Systems analysis of effector caspase activation and its control by X-linked inhibitor of apoptosis protein // EMBO J. 2006. — Vol. 25. - P. 4338-4349.

80. Ulanet, D.B., Flavahan, N.A. , Casciola-Rosen, L. , Rosen, A. Selective cleavage of nucleolar autoantigen B23 by granzyme В in differentiated vascular smooth muscle cells // Arthritis & Rheumatism. 2004. — Vol. 50. - P. 233-241.

81. Liu, D., Xu, L., Yang, F., Li, D., Gong, F., Xu, T. Rapid biogenesis and sensitization of secretory lysosomes in NK cells mediated by target-cell recognition // Proc. Natl Acad. Sci. USA 2005. - Vol. 102 - P. 123-127.

82. Liu, X., Zou, H., Slaughter, C., Wang, X. DFF, a heterodimeric protein that functions downstream of caspase-3 to trigger DNA fragmentation during apoptosis // Cell. -1997. Vol. 89. - P. 175-184.

83. Liu, X., Zou, H., Widlak, P., Garrard, W., Wang, X. Activation of the apoptotic endonuclease DFF40 (caspase-activated DNase or nuclease). Oligomerization and direct interaction with histone HI // J. Biol. Chem. 1999. — Vol. 274. - P. 13836-13840.

84. MacLellan, S.R., Forsberg C.W. Properties of the major nonspecific endonuclease from the strict anaerobe Fibrobactersuccinogenes and evidence for disulfide bond formation in vivo // Microbiol. 2001. - Vol. 147. - P. 315-323.

85. Boatright, K.M., Renatus, M., Scott, F.L., Sperandio, S., Shin, H., Pedersen, I.M., Ricci, J.E., Edris, W.A. , Sutherlin, D.P., Green, D.R., Salvesen, G.S. A unified model for apical caspase activation // Mol. Cell. 2003. - Vol. 11. - P. 529-541.

86. Wu, W. H., Wang, F.5., Chang M'.S. Dynamic sensitivity analysis of biological systems // BMC Bioinformatics. 2008. - Vol. 9 (Suppl. 12). - S17.

87. Sasaki, H. , Sheng, Y. , Kotsuji, F., Tsang, B.K. Down-regulation of X-linked inhibitor of apoptosis protein induces apoptosis " in chemoresistant human ovarian cancer cells // Cancer Res. 2000. - Vol. 60. - P. 5659-5666.

88. Amantana, A., London, C.A., Iversen, P.L., Devi, G.R. X-linked inhibitor of apoptosis protein inhibition induces apoptosis and enhances chemotherapy sensitivity in human prostate cancer cells // Mol. Cancer Ther. 2004. - Vol. 3 -P. 699-707.

89. Shaw, T.J., Lacasse, E.C., Durkin J. P., Vanderhyden B.C. Downregulation of XIAP expression in ovarian cancer cells induces cell death in vitro and in vivo // Int. J. Cancer. — 2008. Vol. 122. - P. 1430-1434.

90. Denault, J.В., Bekes, M., Scott, F.L., Sexton, K.M.B., Bogyo, M., Salvesen, G.S. Engineered hybrid dimers: tracking the activation pathway of caspase-7 // Mol. Cell. 2006. - Vol. 23. - P. 523-533.

91. Matta, H., Chaudhary, P.M. The proteasome inhibitor bortezomib (PS-341) inhibits growth and induces apoptosis in primary effusion lymphoma cells // Cancer Biol. Ther. 2005. - Vol. 4. - P. 77-82.

92. Lu, G., Punj, V., Chaudhary, P.M. Proteasome inhibitor Bortezomib induces cell cycle arrest and apoptosis in cell lines derived from Ewing's sarcoma family of tumors and synergizes with TRAIL // Cancer Biol. Ther. 2008. - Vol. -7. - P. 603-608.

93. Yang-, H., Zonder, J.A., Dovl, Q.P. Clinical development of novel proteasome inhibitors for cancer treatment // Expert Opin. Investig. Drugs. 2009. - Vol. 18. - P. 957-971.