загрузка...
Патологічна фізіологія / Оториноларингологія / Організація системи охорони здоров'я / Онкологія / Неврологія і нейрохірургія / Спадкові, генні хвороби / Шкірні та венеричні хвороби / Історія медицини / Інфекційні захворювання / Імунологія та алергологія / Гематологія / Валеологія / Інтенсивна терапія, анестезіологія та реанімація, перша допомога / Гігієна і санепідконтроль / Кардіологія / Ветеринарія / Вірусологія / Внутрішні хвороби / Акушерство і гінекологія
« Попередня Наступна »

Епігенетична роль метилювання ДНК в канцерогенезі

Загальна деметилювання геному. Одним з перших виявлених порушень в пухлинних клітинах виявилося зниження загального рівня метилування геномної ДНК, яке відбувається на ранніх стадіях прогресії пухлини (див. огляд Baylin et al. 1998). Можливий зв'язок гіпометілірованіе ДНК з трансформацією клітин показана в експериментах на гризунах. У тварин, позбавлених S-аденозил-метіоніну в їжі, дефіцит донора метильних груп приводив до гіпометілірованіе ДНК і подальшого виникнення пухлин печінки (Pogribny et al. 1995). Однак, незважаючи на настільки ясну асоціацію гіпометілірованіе ДНК з утворенням пухлин, конкретні механізми реалізації його канцерогенного ефекту залишаються нез'ясованими. Припускають існування двох типів наслідків деметилювання геному: локальні порушення, що впливають на активність окремих генів, і загальна зміна, що зачіпає структуру хроматину.

Є окремі спостереження, що свідчать про те, що цей процес в клітинах пухлин людини і тварин може змінювати характер експресії різних генів і специфічно активувати окремі онкогени, зокрема K-RAS в карциномах легенів і товстого кишечника ( див. огляд Baylin et al. 1998). Як і у випадку загального деметилювання, ці локальні ген-специфічні зміни також відбуваються на ранніх етапах, іноді задовго до появи пухлини, зокрема в доброякісних поліпах, які служать попередниками пухлини. У теж час, такого роду зміни в пухлинної клітці не носять загального характеру. Чіткий взаємозв'язок між характером метилування ДНК і регуляцією експресії спостерігається для промоторів, що містять CpG динуклеотид, як одиночні, так і в складі CpG-острівців. Так як переважна більшість CpG-острівців в нормальних клітинах немає метилірованої, то, отже, мішенню для гіпометілірованіе в пухлинних клітинах вони бути не можуть. Що стосується генів з поодинокими CpG динуклеотид в промоторной області, то деметилювання певних сайтів може сприяти активації гена, але тільки, якщо в клітці присутній специфічний транс-активує транскрипційні фактор. Саме цим, як видно, пояснюється обмежена кількість генів, активованих в пухлинах в результаті гіпометілірованіе геному.

З іншого боку, деметилювання геному як феномен великомасштабний може вплив на експресію генів і побічно, видозмінюючи структуру хроматину. Як відомо, послідовності ДНК неактивного, компактного хроматину (гетерохроматина) інтенсивно метиловані, що ставить їх у функціональному відношенні в пригноблене становище (блок транскрипції, пізня реплікація). Тотальне деметилювання може кардинально вплинути на структуру хроматину, ступінь його конденсації, час реплікації, що може спричинити за собою зміни в статусі експресії різних генів. Про можливість таких порушень свідчить ряд спостережень. Так, зокрема, показано, що гіпометілірованіе генома, обумовлене впливом деметилюється агента 5-азацітідіна, веде до трансформації деяких клітинних культур (Rainier and Feinberg 1988), а також до порушень процесу розходження хромосом під час мітозу (див. огляд Baylin et al. 1998).

Локальне гіперметілірованіе в пухлинної клітці поширюється на відносно невелику частину (~ 20%) CpG динуклеотидів, які утворюють CpG-острівці, розташовуються, як правило, поблизу регуляторних областей генів і мають в нормальних клітинах неметілірованний статус. Дослідження останнього десятиліття показали, що інактивація генів супресорів пухлини, асоційована з гіперметілірованіе промоторной області, є таким же характерною ознакою пухлин людини, як і генетичні порушення, і служить альтернативним механізмом втрати функції генів супресорів (Baylin et al. 1998; Herman 1999; Ліхтенштейн і Кисельова 2001).

Нижче наведена коротка характеристика деяких генів, інактивація яких в пухлинних клітинах відбувається в багатьох випадках шляхом гіперметілірованіе регуляторної області.

Ген кальцитоніну. Перший ген, для якого було показано, що він має на промоторі CpG-острівець, гіперметілірованний у людини в лімфомах і при раку легені (Baylin et al. 1986). Подальші дослідження продемонстрували, що CpG-острівець кальцитонина інтенсивно метилірованої в багатьох солідних пухлинах людини, при лейкозах і в клітинних лініях, трансформованих різними вірусами (див. огляд Herman 1999). Хоча роль цього гена в процесі канцерогенезу до досі залишається не з'ясованою, що спостерігаються в ньому зміни характеру метилування ініціювали пошуки функціонально більш значущих мішеней аберрантного метилювання CpG-острівців.

Ген Rb1. Ген ретинобластоми - перший класичний ген-супресор, у якого виявлено гіперметілірованіе CpG-острівця. Приблизно у 1015% хворих зі спорадичною формою ретинобластоми відбувається гіперметілірованіе CpG-острівця, розташованого в промоторі Rb1. Також показано, що метилювання CpG-острівця Rb1 in vitro безпосередньо блокує активацію промотора транс-активирующими транскрипційними факторами і значно знижує рівень експресії (Ohtani-Fujita et al.
трусы женские хлопок
1993). Також було показано, що метилювання CpG-острівця в промоторной області Rb1 спостерігається в тих аденомах гіпофіза, клітини яких не експресують pRb (Simpson et al. 2000). Хоча мутації і делеції гена Rb1 відзначають при багатьох формах раку, гіперметілірованіе промоторної CpG-острівця виявлено тільки в ретинобластомі і аденомах гіпофіза.

Ген VHL (von Hippel-Lindau). Ген-супресор, пошкодження якого часто реєструють при світлоклітинну карциномі нирок. Приблизно в 20% випадків спорадичною світлоклітинну карциноми нирок гіперметілірованіе CpG-острівця в промоторі одного алеля цього гена поєднується з соматичними мутаціями або втратою іншого алеля (Herman et al. 1994). Подібно гену Rb1, гіперметілірованіе CpG-острівця VHL спостерігається тільки в двох типах пухлин, а саме в світлоклітинну карциномі нирок і гемангіобластома, і не виявляється в інших типах пухлин, включаючи і інші типи пухлини нирки.

Ген р16 (INK4A) кодує інгібітор циклінзалежної кінази, блокуючий сигнальний шлях cyclin D - Rb. Утретє цього білка або його інактивація ведуть до того, що клітина втрачає контроль над клітинним циклом: циклінзалежної киназа фосфорилирует Rb, в результаті чого з неактивного комплексу вивільняються фактори транскрипції B2F. У підсумку активуються гени, що обумовлюють входження клітини в фазу S клітинного циклу. При цьому ушкодження даного сигнального шляху відбувається практично у всіх пухлинах, шляхом порушення функцій чи гена р16, або гена Rb1, але ніколи відразу обох названих генів. Випадки гіперметілірованіе CpG-острівця в 5'-області гена р16 становлять від 20 до 67% солідних пухлин людини різної локалізації (див. огляд Baylin et al.

1998).

Локус INK4A/ARF. Кодує два різних білка (р16 і ARF), які в якості супресорів відіграють істотну роль у регуляції клітинного циклу. Перший бере участь у Rb-сигнальному шляху, а другий інгібує білок MDM2, индуцирующий деградацію р53, і, таким чином, підвищує рівень функціонального р53. Промотор ARF містить CpG-острівець, який гіперметілірован в клітинних лініях раку товстого кишечника (див. огляд Herman 1999). Крім того, в промоторі гена ARF, присутній p53-залежний елемент, що забезпечує придушення транскрипції цього гена у відповідь на підвищення рівня p53. Таким чином, метилирование промотора ARF здатне порушити регуляцію нормального рівня p53.

Ген р15 (INK4E). Розташований поблизу гена р16, має високу гомологією з ним, також є інгібітором циклінзалежної кінази і експресується у відповідь на зростання-інгібуючу дію TGF-p. На відміну від гена р16 гіперметілірованіе промоторної CpG-острівця гена р15 в солідних пухлинах - подія рідкісна, тоді як в гематопоетичних новоутвореннях воно стає домінуючим способом інактивації даного гена-супресора (див. огляд Baylin et al. 1998).

Сімейство гена p53 (ТР53). Ген p53 відіграє важливу роль «зберігача генома» і порушення в його функціонуванні ідентифіковані не менш ніж у половині випадків раку людини. Цей ген не містить у своїй промоторной частини CpG-острівця, тому, внесок метилування в інактивацію p53 обумовлений не епігенетичних, як для інших генів, а генетичним механізмом. Одиночні метиловані CpG динуклеотид в значному числі присутні в послідовності, що кодує гена і, в силу гіпермутабельності 5-метілцітозіна, беруть участь в заміні пари G: C на A: T. Так приблизно третина з більш, ніж 300 мутацій, зареєстрованих в гені p53, належить до цього типу.

Для гена p73 (гомолога p53), що містить у своїй промоторной частини типовий CpG-острівець, мутації, такі характерні для p53, не властиві. Гіперметілірованіе цього гена і асоційована з ним втрата експресії виявлені при гострому лімфобластний лейкоз і лімфомах (див. огляд Herman 1999).

Ген E-cadherin. Сімейство генів кадхеринов кодує білки, розташовані на клітинній поверхні і приймають участь в міжклітинних контактах. Вони є регуляторами клітинного розмноження і диференціювання, впливаючи на активність ряду генів через сигнальний шлях Р-катенин - транскрипційні фактор Lef / Tcf. Асоціація поруч розташованих епітеліальних клітин за допомогою містка з молекул Е-кадхеріна ініціює анти-ростовий сигнал, спрямований всередину клітини (див. огляд Рівненський 1998). E-cadherin - ген-супресор, інактивація якого сприяє придбанню пухлинної клітиною властивостей інвазивності і метастазування. Інактивація транскрипції цього гена виявлена ??в багатьох пухлинах людини, при цьому в ряді випадку воно обумовлено гіперметілірованіе CpG-острівця цього гена, зокрема в пухлинах молочної залози, шлунка, передміхурової залози, печінки і щитовидної залози (Graff et al. 1995; Herman 1999) .

Ген рецептора естрогенів (ER) є геном-супрессором, модулирующим клітинний ріст і диференціювання. Функціональна інактивація ER вважається головною причиною гормональної резистентності клітин раку молочної залози (Baylin et al. 1998).
У промоторной області гена ER мається CpG-острівець, гіперметілірованіе якого характерно для пухлин молочної залози, що не експресірующіх естрогеновий рецептор (див. огляд Herman 1999). Відзначено чітка асоціація гіперметілірованіе CpG-острівця гена ER з багатьма видами пухлин людини, зокрема з карциномою товстого кишечника і лейкеміями.

Ген HIC-1 (hypermethylated in cancer) кодує білок, що відноситься до сімейства транскрипційних факторів з послідовністю «цинкового пальця». Імовірно є геном-супрессором. Гіперметілірованіе CpG-острівця цього гена відзначено в багатьох пухлинах людини і асоційоване зі зниженням його експресії. У промоторной зоні HIC-1 міститься сайт зв'язування р53, що передбачає його участь у цьому сигнальному шляху (Baylin et al. 1998).

Ген GST-n. Глутатіон ^ трансфераза п класу відноситься до групи ізоферментів, що грають важливу роль в захисті клітин від цитотоксичних і канцерогенних агентів. Гіперметілірованіе промоторной зони гена присутній в переважній кількості випадків раку простати, є причиною втрати експресії GST-п в цих пухлинах і являє собою характерний маркер цієї форми пухлини (Lee et al. 1994). Метилирование гена GST-п виявлено також при раку печінки (Zhong et al. 2002), молочної залози і нирок (Esteller et al. 1998), але дуже рідко в інших пухлинах.

Ген BRCA1. Білок, що кодується цим геном, бере участь у репарації пошкоджень ДНК. Дослідження гена-супресора BRCA1, пошкодження якого збільшує ймовірність виникнення раку молочної залози, показало, що при спорадичних формах цього раку в даному гені відсутні мутації. Це змусило припустити участь метилування в його інактивації. Дійсно, гіперметілірованіе CpG-острівця цього гена було продемонстровано в ряді випадків раку молочної залози, в клітинних лініях раку молочної залози, а також у клітинах раку яєчників. На противагу гену BRCA1, гіперметілірваніе CpG-острівця його функціонального гомолога BRCA2 в тих же пухлинах не виявлено (див. огляд Herman 1999).

Ген MLH1. Продукт цього гена бере участь у репарації неспарених підстав, що виникають в результаті помилок ДНК полімерази. Інактивація MLH1 веде до накопичення мутацій в коротких повторюваних (мікросателітної) послідовностях. Його мутації виявляють у хворих спадковим неполіпозним раком товстої і прямої кишки. У разі спорадичною форми цього раку втрата функціональної активності гена MLH1 часто пов'язана з метилированием його CpG-острівця. Встановлено, що мікросателітної нестабільність при спорадичною формою раку товстого кишечника, ендометрія і шлунка в більшості випадків також обумовлена ??цією причиною (див. огляд Herman 1999).

Ген MGMT кодує фермент ПРО6-метілгуанін-метилтрансферазу, приймаючу участь у репарації ДНК. Ранні роботи невиявляли взаємозв'язку між метилированием і втратою експресії даного гена в культурах клітин, проте, надалі було показано, що гіперметілірованіе CpG-острівця гена MGMT асоційоване з інактивацією його транскрипції і супроводжується перебудовою структури хроматину в неактивний стан (див. огляд Herman 1999) . Метилирование регуляторної області MGMT характерно для раку товстого кишечника, легкого, деяких типів лімфом і пухлин мозку (Esteller et al. 1999), а також для карцином печінки (Zhang et al. 2003). У людини показана кореляція між гіперметілірованіе промотора MGMT і наступним за цим виникненням мутацій (заміна G на A) в гені супресору пухлинного росту TP53 в пухлинах товстого кишечника (Esteller et al. 2001), при раку легені (Wolf et al. 2001) і печінки (Zhang et al. 2003), а також у протоонкогенах K-ras в пухлинах товстого кишечника (Esteller et al. 2000).

  Ген CACNA1G кодує білок кальцієвого каналу Т-типу (Toyota et al. 1999). Розташований на хромосомі 17 в зоні 17q21, де при різних формах злоякісних новоутворень людини відзначений феномен втрати гетерозиготності. Ген експресується в нормальної слизової товстого кишечника і в клітинах кісткового мозку, але в пухлинах товстої і прямої кишки, шлунка і при гострому мієлоїдному лейкозі його транскрипція пригнічена через метилування CpG-острівця. Припускають, що CACNA1G регулює потоки кальцію в клітині, що має безпосереднє відношення до клітинної проліферації і апоптозу.

  Ген THBS1. Ген тромбоспондину-1, що кодує інгібітор ангіогенезу, експресується в багатьох тканинах і регулюється продуктами генів ТР53 і RB. Зниження експресії гена THBS1 відзначено в багатьох пухлинах, а відновлення його експресії в клітинах раку молочної залози сповільнює ріст пухлини, ангіогенез і метастазування. Досі не виявлено мутацій, делецій або транслокаций цього гена в пухлинах людини. Гіперметілірованіе CpG-острівця і сполучена з ним інактивація THBS1 відзначені в гліома (Li et al. 1999). 
« Попередня Наступна »
= Перейти до змісту підручника =
 Інформація, релевантна "Епігенетична роль метилювання ДНК в канцерогенезі"
  1.  Петренко А.А. Аналіз метилування ДНК при раку шийки матки, 2003
      роль метилювання ДНК в канцерогенезі Епігенетична роль метилювання ДНК в канцерогенезі Порівняльний аналіз сучасних методів визначення статусу метилювання ДНК Методи аналізу статусу метилювання CpG динуклеотидів Методи ідентифікації CpG-острівців, аберантно-метильованих в пухлинах Висновок Матеріали і методи Результати
  2.  АСОЦІЙОВАНІ З ВІКОМ молекулярно-генетичних І КЛІНІКО-ПАТОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ Злоякісні новоутворення
      епігенетичних механізмам. Фенотип клітинного старіння - арешт клітинного циклу, зміна клітинної функції, що виявляється секрецією факторів деградації екстраклеточной матриксу (ЕКМ), запальних цитокінів, ростових факторів. В останні роки з'являється все більше доказів, що старіюча строма, переважно накопичення старіючих фібробластів, сприяє злоякісної
  3.  Роль метилювання в канцерогенезі
      епігенетичної інактивації експресії генів-супресорів, яка надає такий же ефект, як і генетичні порушення. За аналогією з мутаціями, цей феномен був названий епімутаціей, тобто епігенетичний еквівалент генетичної інактивуючої мутації. У теж час внесок метилювання ДНК в канцерогенез не обмежується виключно епігенетичними порушеннями. Як було сказано
  4.  Введення
      епігенетичних змін, у тому числі локального гіперметілірованіе ДНК. Аберрантним метилированию в пухлинних клітинах піддаються специфічні послідовності - CpG-острівці, асоційовані з 5 'регуляторними районами багатьох генів. У нормальних клітинах більшість CpG-острівців НЕ метилірованої, а їх метилювання в пухлинних клітинах, як правило, супроводжується придушенням транскрипції
  5.  Поширення метилювання ДНК
      роль в цьому відіграє сімейство метил-CpG-зв'язуючих білків, залучаючи до метилірованої локусу ДНК гістонові деацетілази, які, в свою чергу, видаляють ацетильную групи у гістонів у складі нуклеосом. Така модифікація гістонових білків призводить до перетворення відкритої, транскрипційно-активної структури хроматину в закриту,
  6.  Дослідження експресії і статусу метилювання гена Р3А-адаптіна при раку шийки матки
      роль CpG-острівця, пов'язаного з імпринтовані локусом на хромосомі 13q34, і вказує на необхідність його подальшого дослідження. При підтвердженні статусу метилювання CpG-острівця, асоційованого з геном вза-адаптіна (фрагмент 26), було виявлено розбіжність між результатами методів, заснованих на застосуванні метілчувствітельних рестриктаз і прямим визначенням метілцітозіна шляхом
  7.  Біологічно активні білки вірусу грипу. Гемаглютинін
      роль у розвитку наших уявлень про ці інфекційних частинках. Гемаглютинація виявилася вкрай зручним методом для ідентифікації, очищення і визначення. Концентрації вірусів. Крім того, з (моменту виявлення явища гемагглю-тінаціп 35 років тому (Hirst, 1941; McClelland, Hare, 1941) вважається, що механізми адсорбції вірусів грипу на поверхню клітини-господаря і на поверхню еритроцитів
  8.  Тема: ВІРУСИ - збудників інфекційних хвороб ЛЮДИНИ
      роль в патології людини. Механізм передачі. Лабораторна діагностика. Специфічна профілактика. 4.1.5. Паповавіруси (сімейство Papovaviridae) Загальна характеристика та класифікація. Морфологія вірусів. Віруси папіломи і поліоми людини. Патогенез викликаються захворювань. Онкогенність. 4.1.6. Парвовіруси (сімейство Parvoviridae) Загальна характеристика та класифікація. Структура
  9.  Нейрогуморальна регуляція і стан репродуктивної системи в період її становлення
      епігенетичних факторів (внутрішніх і зовнішніх). Визначальне значення мають генетичні фактори, що діють з моменту зачаття. При злитті яйцеклітини, в якій є Х-хромосома, зі сперматозоїдом, що володіє Y-хромо-сомой, розвивається зародок, формування якого йде за чоловічим типом. Y-хромосома сприяє збільшенню в первинній гонаде мозкового шару. Сперматозоїд, який несе
  10.  Література
      роль статевого дозрівання жіночого організму / / Акуш. , гін. - 1987. - № 3. - С. 13-16. 44. Рубіна Л. А. До питання про рефлексотерапії ювенільних маткових кровотеч низькоінтенсивним лазерним випромінюванням. В зб.: Актуальні питання гінекології дітей і підлітків. - Єреван, 1982. С. 95-97. 45. Савельєва Г. М., Коколина В. Ф. Принципи ведення хворих з ювенільними матковими кровотечами / /
загрузка...

© medbib.in.ua - Медична Бібліотека
загрузка...