Экспрессионный профиль микрорнк при меланоме кожи и меланоцитарных новообразованиях кожи
Эпигенетические механизмы регуляции канцерогенеза. Микрочипирование, биоинформационный анализ, клеточное культивирование и трансфекция. Анализ миграционной активности (scratch-test, анализ на зарастание "раны"). Динамика клеточного цикла, миграция клеток.
Рубрика | Биология и естествознание |
Вид | диссертация |
Язык | русский |
Дата добавления | 23.06.2018 |
Размер файла | 6,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Установлено, что повышение пролиферативных способностей и высокая инвазивность клеток меланомы часто обусловлены CTGFи GLI2 - генами, принимающими участие в нисходящей регуляции комплекса YAP/TAZ-TEAD. Важно отметить, что микроокружение клеток меланомы тоже может быть вовлечено в YAP/TAZ-TEAD-регуляцию, например, за счет генерации активных форм кислорода и цитокинов.
Мутации в гене BRAF, часто выявляемые у пациентов с меланомой, ассоциируются с ингибированием MST1/2 киназ и Rac-зависимым переключением экспрессии кадгеринов в клетках меланомы. Одной из частых мутаций при меланоме является мутация Rac1. Rac1 принимает участие в модификации цитоскелета, что потенциально может модифицировать активность сигнального пути Hippo. Показано, что активирующие мутации GNAQ или GNA11 (соответственно кодирующие Gq или G11) при некоторых видах меланомы приводят к активации YAP, что обусловливает развитие злокачественного новообразования. Белки Gq и G11 являются альфа субъединицами гетеротримерных G-белков, участвующих в G-белок сопряженном рецептор сигналинге (GPCR). При мутациях GNAQи GNA11происходит конвертирование G-белков в конститутивно активную форму вследствие снижения их ГТФ-азной активности. GPCR сигналинг регулирует сигнальный путь Hippo, активируя или ингибируя активность YAP зависимых от сопряженных G-белков способом. Например, активация G12/13 стимулирует YAP, индуцируя YAP дефосфорилирование, перемещение в ядро и транскрипционную активность, в то время как Gs ингибирует YAP, способствуя его фосфорилированию. Таким образом, в клетках меланомы при наличии активирующей мутации Gq/11 сигнальный путь Hippo-YAP выступает в качестве медиатора меланомогенеза (Yuetal., 2014; Fengetal., 2014). Установлено, что одиночные полиморфизмы генов сигнального пути Hippo являются предикторами сниженных показателей выживаемости у пациентов с меланомой. К числу таких генетических вариантов относятся YAP1rs11225163, TEAD1 rs7944031 и TEAD4rs1990330 (Yuanetal., 2015).
Трансформирующий фактор роста бета (TGF-в) является белком, в опухолевых клетках принимающим участие в регуляции процессов пролиферации, дифференцировки, апоптоза посредством контроля экспрессии большого количества генов-мишеней. Кроме того, данный фактор играет роль в регуляции иммунного ответа при развитии опухоли. TGF-в-сигналинг инициируется при активации мембранных TGF-в-рецепторов I типа (TвRI) и II типа (TвRII), которые являются триггерами SMAD2/3 и non-SMAD сигнальных путей, включая PI3K/Akt, p38 MAPK и ERK (Ansa-Addo etal., 2017). В клетках меланомы трансформирующий фактор роста бета индуцирует программу эпителиально-мезенхимального перехода. Во время конвертации пролиферативного фенотипа клеток меланомы в инвазивный, инициированного TGF-в, происходит изменение активности PI3K и PDGF сигнальных путей. Интересно отметить, что при развитии резистентности к ингибиторам BRAF у пациентов с меланомой, происходит супрессия экспрессии Sox10, приводящая к активации TGF-в-сигналинга, и как следствие этого, повышению активности EGFR и PDGFR (Schlegel et al., 2014; Wehbe et al., 2012).
В регуляции эпителиально-мезенхимального перехода, индуцированного TGF-в, определенную роль играют эпигенетические изменения. Установлено, что регуляция членов семейства PcGEZH1 и EZH2, осуществляющих репрессию транскрипции происходит посредством метилирования гистонов (Quetal., 2014; Meyers etal., 2017).
При TGF-в-индуцированном ЭМТ происходит активация сигнального пути PI3K. Во время прогрессии меланомы установлена корреляция между уровнем инактивации PTEN, негативного регулятора PI3K-сигналинга, повышающимся уровнем фосфорилирования АКТ и уровнем переключения экспрессии Е-кадгерина на N-кадгерин. Показано, что TGF-в может индуцировать PI3K-сигналинг либо путем прямого взаимодействия между TGF-в рецепторами и PI3K, либо непрямым путем, повышая экспрессию факторов роста, которые, в свою очередь, активируют PI3K-сигнальный путь через тирозинкиназные рецепторы. Выявлено, что, в отсутствие SMAD4 TGF-в не способен индуцировать фосфорилирование АКТ. Это указывает на высокую значимость канонического сигнального пути TGF-в-SMAD4 в регуляции транскрипции в клетках меланомы (Schlegel et al., 2014).
TGF-в способен повышать экспрессию SKP2, одного из ключевых регуляторов прогрессии клеточного цикла, индуцирующего деградацию нескольких ингибиторов циклин-зависимых киназ, включая p27kip1, p21cip1, и p57. В клетках меланомы уровень экспресии SKP2 коррелирует с метастазированием опухоли. Медиатором индуцированной TGF-в экспрессии SKP2 является протоонкогенный белок c-Myc, являющийся фактором транскрипции (Quetal., 2014).
Следует отметить ряд паракринных эффектов TGF-в на микроокружение опухолевых клеток при меланоме. Паракринная секреция TGF-в модулирует опухолевое микроокружение, способствуя росту меланомы, инвазии и метастазированию. Важную роль при этом играет активация ассоциированных с опухолью фибробластов, иммуносупрессивный и проангиогенный эффекты. Активированные TGF-в стромальные фибробласты могут стимулировать синтез белков экстрацеллюлярного матрикса, включая коллаген, фибронектин, тенасцин и б2-интегрин, что формирует цитоскелет и осуществляет промоцию повышения способностей клеток к выживанию, миграции и метастазированию (Perrot et al., 2013).
По мере прогрессии меланомы происходит активация ангиогенеза - в опухолевой ткани появляется новая сосудистая сеть, эффективно обеспечивающая опухолевые клетки необходимыми веществами. Частично это обусловливается паракринной секрецией TGF-в, который способствует рекрутингу и пролиферации эндотелиальных клеток для формирования новых сосудов. В клетках меланомы в TGF-в-индуцированный ангиогенез вовлечены несколько активированных проангиогенных факторов, к числу которых относятся интерлейкин 8 (IL-8) сосудисто-эндотелиальный фактор роста (VEGF) (Perrot et al., 2013).
TGF-в является негативным регулятором активности иммунных клеток при меланоме и играет важную роль в контроле функций и пролиферации Т-лимфоцитов. TGF-в блокирует продукцию IL-2 (лимфокина, активирующего T-лифоциты, естественные киллеры (NK) и другие клетки иммунной системы), а также супрессирует регуляторы клеточного цикла в Т-лимфоцитах. Трансформирующий фактор роста бета контролирует экспрессию эффекторных молекул, продуцируемых цитотоксическими Т-лимфоцитами и обладает свойствами важного фактора дифференцировки для регуляторных Т-лимфоцитов (Treg). Регуляторные Т-лимфоциты в больших количествах присутствуют в тканях опухолей, в том числе и в меланоме и способствуют иммуносупрессии, медиируемой TGF-в (Quetal., 2014).
Установлено, что в клетках меланомы экспрессируется моноцитарный хемоаттрактантный протеин 1 (MCP-1), хемокин, осуществляющий рекрутинг макрофагов, инфильтрирующих ткань меланомы и продуцирующий факторы, способствующие опухолевой инвазии, ангиогенезу и иммуносупрессии. Интерлейкин 10 (IL-10) экспрессируется в клетках многих линий меланомы invitro и в тканях первичной и метастазирующей меланомы invivo. Повышенный уровень IL-10 выявлен у пациентов с метастазирующей меланомой и коррелирует с прогрессией опухоли. Показано, что трансформирующий фактор роста бета повышает экспрессию MCP-1и IL-10 в клетках меланомы, медиация данного эффекта осуществляется взаимодействием между сигнальными путями SMAD, PI3K/AKT и BRAF/MAPK.
К числу микроРНК, экспрессия которых наиболее значимо повышалась в клетках меланомы по сравнению с доброкачественными меланоцитарными новообразованиями относится микроРНК-4286. Вместе с тем, ее роль в меланомагенезе крайне мало исследована. К числу сигнальных путей, в регуляции которых принимает участие miR-4286, относятся путь биосинтеза N-гликанов (N-Glycan biosynthesis), сигнальный путь биосинтеза жирных кислот (Fatty acid biosynthesis), сигнальный путь метаболизма тирозина (Tyrosine metabolism). Гены-мишени miR-4286 принимают участие в регуляции процессов, играющих ключевую роль в опухолевой трансформации клеток, среди которых пролиферация, митоз, клеточная миграция и адгезия клеток.
Трансфекция специфического ингибитора микроРНК-4286 в клетки меланомы BRO нарушала процесс деления клеток, останавливая клеточный цикл в фазе S-G2 и блокируя переход к митозу. Кроме того, ингибирование miR-4286 приводило к снижению миграционной активности опухолевых клеток, что было установлено методом «скрэтч-теста».
Путь биосинтеза N-гликанов относится к сигнальным путям, регулируемым miR-4286. Известно, что в опухолевых клетках выявляются значительные изменения N-гликозилирования структур клеточной мембраны, что является результатом дисрегуляции функционирования гликозилтрансфераз и гликозидаз. В частности, повышение экспрессии некоторых сиалированных гликанов является хорошо известной особенностью многих опухолевых клеток. Измененное сиалирование ассоциируется с повышенным метастатическим потенциалом клеток, включая усиление подвижности, инвазивности и выживаемости (Schultzetal., 2014). Up-регуляция экспрессии некоторых сиалилтрансфераз является хорошо известным событием, происходящим во время опухолевой трансформации клеток. Сиалилтрансферазы образуют семейство ферментов, состоящее более чем из 20 ферментов, функции которых в различных тканях и способы взаимодействия с субстратами значительно различаются. Показано, что повышение уровня сиалирования структур клеточной мембраны стимулирует подвижность опухолевых клеток, воздействуя на экстрацеллюлярный матрикс. Во многих линиях опухолевых клеток, в том числе и клетках меланомы, выявлена выраженная позитивная корреляция между процессами миграции/инвазии и высоким уровнем сиалирования клеточной поверхности. Установлено, что в контексте последнего, основными объектами биохимических модификаций являются интегрины и рецепторы молекул адгезии. Активность интегринов вовлечена во множество аспектов метастазирования, включая отсоединение опухолевых клеток от базальной мембраны, миграцию через стромальный матрикс, выживание во время циркуляции в сосудах, адгезия к эндотелию во время экстравазации, формирование метастатического узла в условиях нового микроокружения. Известно, что процесс гликозилирования необходим для функционирования интегринов. Регуляция интегринов осуществляется несколькими различными типами структуры гликанов, среди которых важным модулятором функций интегринов является б2-6 сиалирование N-гликанов (Hang etal., 2016).
в1 субъединица интегрина б1в1 идентифицирована как субстрат для ST6Gal-I сиалтрансферазы для многих линий опухолевых клеток. Повышение экспрессии данного фермента характерно и для меланомы. Взаимодействие б2-6-связанной сиаловой кислоты с в1 субъединицей интегрина изменяет связывающую активность нескольких в1-содержащих гетеродимеров, включая рецепторы для фибронектина, VCAM-1, ламинина и коллагена. Таким образом, N-гликозилирование является незаменимым условием функционирования в1 субъединицы интегрина. Механизм регуляции активности интегрина сиалированием до конца не ясен, но возможно, обусловлен изменением конформации интегрина. Установлено, что б2-6-сиалирование повышает адгезию коллаген-селективных интегринов к коллагену I, усиливает соединение талина с цитозольным «хвостом» интегрина и стимулирует миграцию опухолевых клеток. Показано, что активация ST6Gal-I сиалтрансферазы коррелирует с повышением экспрессии ряда генов, ассоциированных с адгезивным клеточным сигналингом (Hang etal., 2015). Следует отметить, что к числу генов-мишеней микроРНК-4286 относится ряд генов, отвечающих за данный процесс: CLDN1, SEMA4D и SIRPA.
Таким образом, ST6Gal-I-обусловленное б2-6 сиалирование в1 интегрина стимулирует миграцию и инвазию опухолевых клеток, посредством реконституции экстрацеллюлярного матрикса. Взаимодействие между коллагеном I и интегринами является крайне важным в процессе метастазирования, установлено, что индукция изменения фенотипа опухолевых клеток на более инвазивный, триггером которой является коллаген I, обусловлена в1-интегрин-сигналингом. Кроме того, реорганизация коллагена в строме опухоли содействует локальной инвазии, волокна коллагена I формируют пути, вдоль которых мигрируют опухолевые клетки, перемещаясь в сосуды (Schultzetal., 2014).
Установлено, что сиалирование еще одного члена семейства интегринов - б6в4 (ламинин-связывающий рецептор), играет роль в процессах миграции и инвазии. Снижение экспрессии Neu1-сиалидазы приводит к сиалированию в4 субъединицы лиминин-связывающего рецептора. Выявлено, что в результате down-регуляции Neu1, частично локализованной в клеточной мембране, происходит усиление инвазивности и метастатического потенциала опухолевых клеток. Сниженное фосфорилирование сиалированной в4 субъединицы приводит к редукции активности б6в4-индуцируемой киназы фокальной адгезии (FAK). Таким образом, специфические сиалоформы интегрина (и ряд других гликоформ) являются важными медиаторами миграционной активности и инвазивности (Hang etal., 2015).
Сиалированный Tn-антиген и его не сиалированная форма являются ассоциированными с опухолью антигенами, высоко коррелированными с опухолевыми инвазией и метастазированием. Сиалированный Tn-антиген образуется при связывании GalNAc с серином или треонином. GalNAc - углевод, добавляющийся первым во время синтеза гликанов. Сиалированный Tn обнаружен при многих злокачественных новообразованиях, включая меланому. Экспрессия этого антигена ассоциируется с метастазированием, рецидивированием и сниженными показателями выживаемости пациентов. Показано, что индуцированная экспрессия сиалированного Tn-антигена в опухолевых клетках приводит к повышению их способностей к миграции и метастазированию. Первоначально сиалирование Tn-антигена связывали с действием сиалотрансферазы ST6GalNAc-I, но потом было установлено, что и другие сиалтрансферазы могут осуществлять этот процесс (Schultzetal., 2014). Например, ST6GalNAc-II и ST6GalNAc-V. Выявлено, что члены семейства ST6GalNAc связаны с канцерогенезом, экспрессия их повышена при многих злокачественных заболеваниях и часто ассоциируется с высоким метастатическим потенциалом опухолевых клеток. Существует альтернативный механизм образования и аккумуляции сиалированного Tn-антигена, не связанный с повышением экспрессии ферментов семейства ST6GalNAc, а обусловленный дисрегуляцией других гликозилтрансфераз. Cosmc - белок-шаперон, необходимый для активности Т-синтазы, добавляющей галактозу к GalNAc, и таким образом, конкурирующий с ST6GalNAc-I. Показано, что деструкция Cosmcв клетках меланомы приводит к повышению уровня экспрессии сиалированного Tn-антигена. Несмотря на несомненную взаимосвязь между сиалированным Tn-антигеном и прогрессией злокачественного новообразования, механизм специфических эффектов данного антигена в опухолевых клетках до сих пор не ясен. Тем не менее, выявлено несколько носителей сиалированного Tn-антигена, в том числе CD44, муцин Muc 1, в1-интегрин и остеопонтин. Муцины являются высокомолекулярными О-гликозилированными протеинами, к числу функций которых относятся воздействие на клеточную адгезию и сигналинг. Экспрессия муцинов повышается при многих злокачественных новообразованиях. Следует отметить, что в тканях злокачественных опухолей структура гликанов муцинов изменена по сравнению с муцинами, содержащимися в нормальных тканях. Повышение уровня сиалирования модифицирует роль Muc 1 в процессе межклеточной адгезии. Другой носитель сиалированного Tn-антигена, CD44, является хорошо известным белком клеточной адгезии, способным специфически связываться с гиалуроновой кислотой (Zhao etal., 2008).
Таким образом, все вышеупомянутые носители сиалированного Tn-антигена вовлечены в процессы адгезии и миграции опухолевых клеток, это позволяет предположить, что сиалирование данного антигена изменяет функции его носителей, способствуя приобретению опухолевыми клетками более инвазивного и склонного к метастазированию фенотипа.
После проникновения опухолевых клеток в циркуляторное русло, они должны сохранить там свою жизнеспособность, чтобы образовать метастазы в отдаленных органах. Ключевым механизмом направленной адгезии опухолевых клеток к эндотелию, обеспечивающим наличие лигандов для эндотелиальных селектинов является повышение экспрессии сиалированных (sLe) структур на поверхности мембраны опухолевой клетки, в том числе и клеток меланомы. Взаимодействие между sLe структурами и селектинами также осуществляет промоцию формирования агрегатов, состоящих из опухолевых клеток, тромбоцитов и лейкоцитов, защищающих опухолевые клетки от атак иммунной системы. В норме sLe гликаны присутствуют на мембране лейкоцитов и играют важную роль в адгезии и экстравазации лейкоцитов во время воспаления. Экспрессия sLe повышается у пациентов с онкологическими заболеваниями при развитии метастазов и негативно коррелирует с показателями выживаемости. Активация или нарушение функционирования единичной гликозилтрансферазы может быть достаточным для повышения экспрессии sLe. Например, установлено, что эпигенетический сайленсинг ST6GalNAc-VI, также как и индуцированная редукция экспрессии данного гена приводит к аккумуляции sLe. С другой стороны, повышение экспрессии в1-4 GalNAc трансферазы снижает экспрессию sLe структур и восстанавливает более нормальный углеводный профиль клетки. Выявлено, что у опухолевых клеток с индуцированной усиленной экспрессией GalNAc снижаются способности к инвазии и метастазированию. К носителям сиалированных sLe структур относятся CD44, карциноэмбриональный антиген, подокалексин-подобный протеин, молекулы клеточной адгезии меланомы (Schultzetal., 2014).
Рецептор эпидермального фактора роста (EGFR) является членом семейства ErbB-тирозинкиназных рецепторов. Он обеспечивает взаимодействие между экстрацеллюлярными сигналами и интрацеллюлярными эффекторными структурами для индукции соответствующего клеточного ответа. EGFR является важным активатором прогрессии клеточного цикла, инициируя активацию CDK4/6-CYCLIN D комплекса (Wee etal., 2017). На наружной стороне мембраны клетки находятся EGFR-связанные микродомены, так называемые липидные рафты, являющиеся платформами для EGFR-сигналинга. Липидные рафты содержат холестерин, гликосфинголипиды и гликопротеины. Показано, что как гликосфинголипиды, так и гликопротеины ассоциированы с EGFR-сигналингом. Таким образом, гликозилирование является потенциальным регулятором рецептора эпидермального фактора роста. Связанные с липидными рафтами рецептора эпидермального фактора роста гликопротеины включают и интегрины, являющиеся носителями N-гликанов. Интегрин б5в1 - рецептор фибронектина, установлено, что N-гликозилирование этого интегрина играет важную роль в регуляции клеточного цикла и пролиферации клеток посредством модуляции EGFR-сигналинга. Установлено, что среди 14 потенциальных сайтов N-гликозилирования субъединицы б5, именно сайт на Calf домене играет принципиально важную роль в ингибировании эффектов сигнального пути EGFR, посредством регуляции формирования комплекса между EGFR и б5, изменением локализации в липидных рафтах и т.д. Таким образом, N-гликозилирование интегрина б5в1 приводит к ингибированию пролиферативной активности опухолевых клеток посредством негативной регуляции EGFR-сигналинга.
Следовательно, можно предположить, что блокада микроРНК-4286 изменяет активность гликозилтрансфераз, модулируя N-гликозирирование. Это, в свою очередь, оказывает супрессивное воздействие на миграционный потенциал опухолевых клеток и инициирует блокаду перехода от фазы G2 к митозу в клетках меланомы BRO, снижая пролиферативный потенциал опухолевых клеток.
Еще одним путем, регулируемым микроРНК-4286, является путь биосинтеза жирных кислот (Fatty acid biosynthesis). Как было упомянуто выше, функционирование синтазы жирных кислот обеспечивает эндогенный синтез жирных кислот из ацетил СоА и малонил СоА, а ингибирование этого фермента способно инициировать блокаду клеточного цикла, снижая, таким образом, пролиферативные способности опухолевых клеток. Кроме того, известно, что повышение синтеза холестерина, выявляемое у пациентов с меланомой и повышенный его импорт в клетку за счет активации рецепторов LDL, приводит к стимуляции пролиферативной активности клеток меланомы (Kuzuetal., 2016). Показано, что у пациентов с меланомой происходит активация генов, отвечающих за синтез холестерина. При этом изменяется активность ряда сигнальных каскадов, к числу которых относятся PI3K/AKT, mTOR и ряд других. Конститутивная активация PI3K/AKT повышает уровень внутриклеточного холестерина за счет индукции его синтеза, являясь триггером SREBP, повышая LDL-медиируемое поступление холестерина в клетку и ингибируя АВСА1-медиируемый выход его из клетки. Повышение внутриклеточного холестерина коррелирует с прогрессией заболевания. При злокачественных новообразованиях выявлена дисрегуляция уровня митохондриального холестерина. STAR и STARD3 являются белками, необходимыми для регуляции поступления холестерина в митохондрии. Повышение экспрессии данных белков коррелирует с повышением пролиферации и миграционных способностей опухолевых клеток (Kuzuetal., 2016).
Возможно, ингибирование miR-4286 подавляет активность FASN и снижает синтез холестерина, обусловливая установленные нами эффекты.
Сигнальный путь метаболизма тирозина (Tyrosine metabolism) тоже относится к сигнальным путям, регулируемым miR-4286. Известно, что L-тирозин является предшественником меланина. В зависимости от клеточного типа и энзиматического окружения, L-тирозин гидроксилируется в L- дигидроксифенилаланин (L-DOPA) либо тирозингидроксилазой, либо тирозиназой. В процессе меланогенеза тирозиназа окисляет L-DOPA, превращая его в допаквинон, предшественник как эумеланина, так и феомеланина. Установлено, что L-тирозин и L-дигидроксифенилаланин являются позитивными регуляторами синтеза меланина не только в нормальных меланоцитах, но и в клетках меланомы(Slominskietal., 2012).
Повышение концентрации L-тирозина в клетках меланомы приводило к достоверному повышению как синтеза меланина, так и активности тирозиназы, кинетика данного процесса обусловлена исходным меланогенным потенциалом опухолевых клеток. Индукцию синтеза меланина в клетках меланомы сопровождала индукция синтеза меланосом и транслокация тирозиназы из комплекса Гольджи в премеланосомы с последующей активацией, а также индукция экспрессии и повышение активности рецепторов к меланоцитстимулирующим гормонам (MSH). Показано, что L-тирозин способствует перемещению из комплекса Гольджи в меланосомы и других ферментов, например, кислой фосфатазы. Это подчеркивает плейотропный эффект L-тирозина на внутриклеточный транспорт и процессинг, тем не менее, со специфическим действием на стимуляцию активности меланогенных белков. Выявлено, что ингибирование аккумуляции L-тирозина в клетках меланомы приводило к снижению синтеза меланина и пролиферации опухолевых клеток. Установлено, что в различных линиях меланомы L-тирозин не только стимулирует меланогенез, но также повышает способности опухолевых клеток к миграции, инвазии и метастазированию, что возможно, связано с down-регуляцией протеинкиназы С (Slominskietal., 2012).
Не только L-тирозин, но и L-дигидроксифенилаланин является позитивным регулятором меланогенеза в клетках меланомы, повышая активность тирозиназы и стимулируя пролиферацию клеток. О-метилирование L-DOPA и других предшественников меланина играет регуляторную роль в активности меланоцитов вследствие снижения уровня окислительного стресса. Различные модификации меняют функциональную активность не только L-дигидроксифенилаланина, но и L-тирозина. Установлено, что фосфорилирование L-тирозина подавляет пролиферацию клеток вследствие ингибирования тирозинкиназы рецептора эпидермального фактора роста и стимуляции протеин тирозин фосфатаз. L- дигидроксифенилаланин и L-тирозин действуют как позитивные регуляторы рецепторов к меланоцитстимулирующим гормонам (MSH). L-DOPA стимулирует экспрессию MSH-рецепторов в клетках меланомы, усиливая синтез меланина, индуцированный MSH. (Slominski etal., 2009)
Существуют прямой и непрямой механизмы действия L-тирозина и L-DOPA. Прямой регуляторный механизм обусловлен взаимодействием с регуляторными протеинами, специфически связывающими L-тирозини L-DOPA, включая рецепторы для этих аминокислот. Непрямой механизм подразумевает действие L-тирозина и L-DOPA как вторичных мессенджеров, медиирующих взаимодействия между различными интермедиатами меланогенеза. К числу специфических рецепторов L-тирозина и L-DOPA относится ОА1. Этот рецептор идентифицирован как на мембране номальных меланоцитов, так и на мембране клеток меланомы. Показано, что он может быть, как гликозилирован, так и не гликозилирован, что, возможно, способно модулировать его активность. В рамках непрямого механизма действия L-DOPA и его метаболитов установлено, что L-DOPA способен ингибировать фосфолирилование гликопротеинов опухолевых клеток меланомы. Кроме того, в клетках меланомы L-DOPA индуцирует переключение энергетического метаболизма с аэробного на анаэробный гликолиз и стимулирует пентозофосфатный путь окисления глюкозы. Выявлено, что L-DOPA обладает иммуносупрессивным эффектом и ингибирует активность экспрессии рецептора витамина D в опухолевых клетках меланомы. (Slominski etal., 2009)
Можно предположить, что ингибирование miR-4286 снижает синтез L-тирозина и, следовательно, L-DOPA, что обусловливает выявленные нами эффекты.
Таким образом, микроРНК-4286 играет важную роль в патогенезе меланомы кожи, принимая участие в регуляции процессов миграции, адгезии и пролиферации злокачественных клеток, изменяя активность ряда сигнальных путей, прежде всего, пути биосинтеза N-гликанов (N-Glycan biosynthesis), сигнальных путей биосинтеза жирных кислот (Fatty acid biosynthesis) и метаболизма тирозина (Tyrosine metabolism) (Рис.7)
Рис. 7 - Возможный механизм снижения миграционного и пролиферативного потенциала клеток меланомы BRO при ингибировании miR-4286
ВЫВОДЫ
1. При анализе профилей экспрессии микроРНК выявлено, что 674 микроРНК имеют повышенный уровень экспрессии в меланоме по сравнению с доброкачественными меланоцитарными новообразованиями;
2. Выявлены сигнальные пути, регулируемые измененными микроРНК в меланоме, в том числе сигнальный путь адгезии клеток; сигнальный путь клеточного цикла; сигнальный путь биосинтеза жирных кислот; сигнальный путь меланомы; а также сигнальный путь TGF-b, которые по данным литературы играют важную роль при меланоме;
3. МикроРНК-4286 играет важную роль в патогенезе меланомы, регулируя сигнальные пути биосинтеза N-гликанов, биосинтеза жирных кислот, а также регулируя экспрессию генов PIK3C2B, TSKU, CACNA1E, APLN, FPGS, FTSJ2, FURIN, HMGA1, RAPGEF3, RRN3, RPS6 и TP53, участвующих в процессах клеточной миграции, адгезии и регуляции клеточного цикла;
4. Ингибирование микроРНК-4286 замедляет миграцию клеток меланомы и блокирует переход клеток от фазы G2 к митозу, что может быть использовано в качестве дополнительного компонента при разработке новых лекарственных средств в лечении меланомы кожи.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
Профилирование микроРНК на основе метода микрочипирования может быть применено для дифференциальной диагностики новообразований.
Ингибирование микроРНК-4286 блокирует переход клеток меланомы от фазы G2 к митозу и замедляет миграцию, что может быть использовано в качестве нового подхода в противоопухолевой терапии меланомы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Chen Q., Zhu X., Li Y., Meng Z.Epigenetic regulation and cancer (Review). ONCOLOGY REPORTS 31: 523-532, 2014. DOI: 10.3892/or.2013.2913;
2. Virani S., Colacino J., Kim J., and Rozek L. Cancer Epigenetics: A Brief Review. ILAR Journal. 2012. Volume 53, Number ѕ;
3. Toh T., Lim J., Chow E. Epigenetics in cancer stem cells. Molecular Cancer. 2017. 16:29. DOI 10.1186/s12943-017-0596-9
4. Wahid B., Ali A., Rafique S., Idrees M. New Insights into the Epigenetics of Hepatocellular Carcinoma. BioMed Research International. 2017. Volume 2017, Article ID 1609575, 16 pages. http://dx.doi.org/10.1155/2017/1609575;
5. Galoian K. and Patel P. Epigenetic control of cancer by neuropeptides (Review). BIOMEDICAL REPORTS 6: 3-7, 2017. DOI: 10.3892/br.2016.804;
6. NickersonJ., Wu Q., Imbalzano A. Mammalian Swi/SnF enzymes andthe epigenetics of Tumor Cell Metabolic Reprogramming. Front. Oncol. 7:49.doi: 10.3389/fonc.2017.00049;
7. Chen X., Li X., Guo J., Zhang P., Zeng W. The roles of microRNAs in regulationof mammalian spermatogenesis. Journal of Animal Science and Biotechnology (2017) 8:35. DOI 10.1186/s40104-017-0166-4
8. Verdelli C., Corbetta S. Epigenetic Alterations in Parathyroid Cancers. Int. J. Mol. Sci. 2017, 18, 310; doi:10.3390/ijms18020310
9. Besaratinia A., Tommasi S.Epigenetics of human melanoma: promisesand challenges. Journal of Molecular Cell Biology (2014), 6(5), 356-367
10. Desgagnй V., Bouchard L., Guйrin R. microRNAs in lipoprotein and lipid metabolism:from biological function to clinical application. Clin Chem Lab Med 2017; 55(5): 667-686
11. Guo Y., Bao Y., Yang W. Regulatory miRNAs in Colorectal Carcinogenesisand Metastasis. Int. J. Mol. Sci. 2017, 18, 890; doi:10.3390/ijms18040890
12. Moszyn мska A, Gebert M, Collawn JF, Bartoszewski R. SNPs in microRNA target sites and their potential role in human disease. Open Biol. 7: 170019. 2017. http://dx.doi.org/10.1098/rsob.170019
13. Li N., Long B., Han W., Yuan S., Wang K.microRNAs: important regulators of stem cells. Stem Cell Research & Therapy (2017) 8:110. DOI 10.1186/s13287-017-0551-0
14. Derghal A, Djelloul M, Trouslard J andMounien L (2017) The Role of MicroRNA in the Modulation of the Melanocortinergic System. Front. Neurosci. 11:181. doi: 10.3389/fnins.2017.00181
15. Narahari A., Hussain M., Sreeram V. MicroRNAs as Biomarkers forPsychiatric Conditions: A Review of Current Research. Innov Clin Neurosci. 2017;14(1-2):53-55
16. Sun T., Dong Y., Du W., Shi C., Wang K., Tariq M., Wang J., Li P. The Role of MicroRNAs in Myocardial Infarction:From Molecular Mechanism to Clinical Application. Int. J. Mol. Sci. 2017, 18, 745; doi:10.3390/ijms18040745
17. Esteves J., Enguita F., Machado U. MicroRNAs-Mediated Regulation of Skeletal Muscle GLUT4Expression and Translocation in Insulin Resistance. Journal of Diabetes Research. Volume 2017, Article ID 7267910, 11 pages. https://doi.org/10.1155/2017/7267910
18. Hoelscher S., Doppler S., DreЯen M., Lahm H., Lange R., Krane1M. MicroRNAs: pleiotropic players in congenital heart disease andregeneration. J Thorac Dis 2017;9(Suppl 1):S64-S81
19. Zhuang Y.,Peng H., Mastej V., Chen W. MicroRNA Regulation of Endothelial Junction Proteins andClinical Consequence. Mediators of Inflammation. Volume 2016, Article ID 5078627, 6 pages. http://dx.doi.org/10.1155/2016/5078627
20. Oliveto S., Mancino M., Manfrini N., Biffo S. Role of microRNAs in translation regulation and cancer. World J Biol Chem 2017 February 26; 8(1): 45-56
21. Takahashi R., Prieto-Vila M., Hironaka A., Ochiya T. The role of extracellular vesicle microRNAsin cancer biology. Clin Chem Lab Med 2017; 55(5): 648-656
22. Zheng Q., Chen C., Guan H., Kang W.,Yu C. Prognostic role of MicroRNAs in human gastrointestinal cancer:A systematic review and meta-analysis. Oncotarget, Advance Publications 2017.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Сущность клеточного цикла - периода жизни клетки от одного деления до другого или от деления до смерти. Биологическое значение митоза, его основные регуляторные механизмы. Два периода митотического деления. Схема активации циклинзависимой киназы.
презентация [823,0 K], добавлен 28.10.2014Изучение строения кожи - многофункционального органа, который выполняет дыхательную, питательную, выделительную и защитную функции, а также является органом иммуногенеза. Особенности абсорбционной функции кожи. Возрастные особенности кожи дошкольника.
реферат [46,9 K], добавлен 22.06.2012Характеристика основных слоев кожи: эпидермис, клетки Лангерганса, базальный, шиповидный, зернистый и роговой слои. Механизмы защиты организма от агрессивных воздействий. Функции и строение дермы и гиподермы. Регенерация кожи (этапы ухода за кожей).
реферат [25,4 K], добавлен 15.12.2009Клеточный цикл как период жизни клетки, его этапы и протекающие процессы, значение в выживании организма. Методы регуляции репликации клетки. Программируемая клеточная гибель (апоптоз) и порядок влияния на нее. Биологическая роль процесса апоптоза.
лекция [284,6 K], добавлен 21.07.2009Миграция лейкоцитов, циркулирующих с кровью, по всему организму, зависимость пути их миграции от стадии дифференцировки и уровня активации клеток. Молекулы межклеточной адгезии. Механизмы клеточной миграции, ее усиление в период воспалительного процесса.
реферат [24,2 K], добавлен 26.09.2009Строение и функции кожи. Основные механизмы терморегуляции. Реакция кожи на температуру окружающей среды. Всегда ли организм способен компенсировать длительное воздействие низкой или высокой температуры. Первая помощь при тепловом и солнечном ударе.
презентация [4,2 M], добавлен 02.12.2013Защитная, терморегуляторная, дыхательная, выделительная и синтетическая функция кожи. Процесс образования базальной мембраны. Сосочковый слой дермы. Лимфатическая система кожи. Сальные железы, себогенез. Общее понятие о кислотной мантии, липидном барьере.
презентация [1,3 M], добавлен 06.09.2014Описание изменений происходящих в коже человека при старении. Характеристика основных факторов старения: гормонального, свободных радикалов, фотостарения. Механизмы замедления старения кожи. Средства на основе фитоэстрогенов, применение антиоксидантов.
дипломная работа [675,8 K], добавлен 23.01.2018Описание строения кожи. Слои эпидермиса и их характеристика. Артериальные сосуды и нервные окончания в коже. Потовые и сальные железы. Ногти и волосы как придатки кожи. Основные функции и свойства кожного покрова. Строение и функции мышц лица и шеи.
доклад [284,9 K], добавлен 07.06.2010Кожа - наружный покров организма животного и человека, защищающий тело от широкого спектра внешних воздействий. Участие кожи в дыхании, терморегуляции, обменных и других процессах. Строение и основные функции кожи. Опасные факторы, воздействующие на кожу.
презентация [2,9 M], добавлен 26.02.2010Строение кожи - сложного органа, являющегося наружным покровом тела животных и человека, выполняющего разнообразные физиологические функции. Сосудистая система кожи, ее иннервация, придатки, потовые железы, функции механической и антимикробной защиты.
презентация [3,0 M], добавлен 11.12.2015Гетерогенность клеточного состава нервной ткани как одна из ее морфологических особенностей. Роль нейроглиальных клеток в функциональной активности ЦНС. Состав и особенности метаболизма нуклеиновых кислот, аминокислот и белков, нейроглиальных клеток.
реферат [23,7 K], добавлен 26.08.2009Биохимические изменения в тканях при зимней спячке. Ишемический инсульт и нейрогенез. Исследование экспрессии белков клеточного цикла и не связанной с клеточным циклом циклинзависимой киназы в мозге сусликов на разных стадиях гибернационного цикла.
курсовая работа [737,1 K], добавлен 29.11.2009Строение и функции кожи, ее связь с другими органами и системами. Характеристика эпидермиса, дермы и подкожной основы. Особенности ухода за нормальной, сухой, жирной, комбинированной и стареющей кожей. Рекомендации косметолога и народные рецепты.
реферат [145,3 K], добавлен 12.05.2009Единый план строения клеток организма. Строгая упорядоченность строения ядра и цитоплазмы. Клеточное ядро (вместилище всей генетической информации). Содержимое клеточного ядра (хроматин). Аппарат Гольджи, эндоплазматическая сеть, клеточные структуры.
реферат [21,6 K], добавлен 28.07.2009Строение кожи у рыб. Особенности и назначение эпидермиса и его сезонные изменения у некоторых видов рыб. Микроструктура эпителия. Влияние внешних и внутренних факторов на состояние хроматофор - пигментных клеток. Приспособительное значение окраски тела.
презентация [958,6 K], добавлен 19.11.2015Дифференциальная экспрессия генов и ее значение в жизнедеятельности организмов. Особенности регуляции активности генов у эукариот и их характеристики. Индуцибельные и репрессибельные опероны. Уровни и механизмы регуляции экспрессии генов у прокариот.
лекция [2,8 M], добавлен 31.10.2016Представления о регулировании физиологических функций. Механизмы регуляции: нервно-рефлекторные и гуморальные. Виды нервных волокон. Законы проведения возбуждения. Функциональное значение нейронов структурных элементов, процессы, протекающие в них.
контрольная работа [29,6 K], добавлен 21.01.2010История исследования возможности получения потомков с точной генетической копией организма. Описание методов трансплантации ядер, генетического перепрограммирования клеток кожи и SLIC (sequence and ligation-independent cloning) способа клонирования.
реферат [113,1 K], добавлен 15.06.2010Рассмотрение компонентов ядра: кариолеммы, кариоплазмы, хроматина и ядрышек. Этапы клеточного цикла: гетерокаталитическая интерфаза, митотический цикл (автокаталитическая интерфаза) и период относительного покоя. Метафаза, анафаза и телофаза мейоза.
презентация [4,1 M], добавлен 20.09.2014