DLC1
| DLC1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Identyfikatory | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| , ARHGAP7, HP, STARD12, p122-RhoGAP, DLC1 Białko aktywujące GTPazę Rho | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Identyfikatory zewnętrzne | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wikidane | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Usunięte w raku wątroby 1, znane również jako DLC1 i białko przenoszące lipidy związane ze StAR 12 (STARD12), jest białkiem, które u ludzi jest kodowane przez gen DLC1 .
Ten gen jest usuwany w guzie pierwotnym raka wątrobowokomórkowego . Odwzorowuje na 8p22-p21.3, region często usuwany w guzach litych. Sugeruje się, że ten gen jest potencjalnym genem supresorowym dla ludzkiego raka wątroby, jak również raka prostaty, płuc, jelita grubego i piersi.
Gen
Ludzki gen DLC1 znajduje się na krótkim ramieniu chromosomu 8 (8p21.3-22), w regionie, który często ulega utracie heterozygotyczności przez delecję genomową lub epigenetyczne mechanizmy wyciszania w kilku typach nowotworów litych. Gen zawiera 14 egzonów i wytwarza transkrypt mRNA o długości 6,3 kb; drugi AUG obecny w otwartej ramce odczytu jest głównym miejscem startu translacji i wytwarza polipeptyd o długości 1091 aminokwasów.
Region promotora genu DLC1 zawiera wyspę CpG zawierającą kilka miejsc CpG, które mogą być metylowane w celu promowania wyciszania genów i zapobiegania transkrypcji.
DLC1 jest często inaktywowany w ludzkim raku wątrobowokomórkowym, a także w niektórych nowotworach nosogardła, płuc, piersi, prostaty, nerek, okrężnicy, macicy, jajnika i żołądka.
Struktura i lokalizacja białek
Białko DLC1 zawiera cztery główne domeny funkcjonalne: N-końcowy sterylny motyw α (SAM), region bogaty w serynę (SR), domenę Rho-GAP i C-końcowy transfer lipidów związany z ostrym steroidogennym białkiem regulacyjnym (START ) domena. DLC1 jest zlokalizowany w ogniskowych zrostach zlokalizowanych na obrzeżach komórek.
domena SAM
Uważa się, że domena SAM (rozciągająca się od aminokwasów 11-78) bierze udział w interakcjach białko-białko. Dokładna funkcja domeny DLC1 SAM nie została jeszcze określona.
Region SR
Stosunkowo nieustrukturyzowany i niekonserwowany region SR (aminokwasy 86-638) zawiera domenę celującą w ogniskową adhezję (FAT), w tym resztę tyrozyny w pozycji 442, która oddziałuje z domenami SH2 tensin1 i cten. Te interakcje umożliwiają DLC1 współlokalizację wraz z tymi białkami w celu ogniskowania zrostów na obrzeżach komórki, gdzie jest w stanie pełnić swoją funkcję jako białko Rho-GAP.
Domena Rho-GAP
Wysoce konserwatywna domena Rho-GAP (aminokwasy 639-847) działa w celu zwiększenia aktywności GTPazy białek Rho-GTPazy RhoA i Cdc42 , promując hydrolizę ich związanego GTP do GDP, a tym samym „wyłączając” te białka. DLC1 zawiera konserwatywną resztę argininy „palca argininy” w pozycji 677, która znajduje się w miejscu aktywnym białka i jest niezbędna do katalizowania hydrolizy GTP. Rho-GTPazy biorą udział w regulacji morfologii komórek (poprzez organizację cytoszkieletu) i migracji (poprzez powstawanie ogniskowej adhezji).
domena START
Domena START (aminokwasy 878-1081) zawiera arkusz β , który tworzy hydrofobowy tunel utrzymywany na miejscu przez α-helisy . Region ten oddziałuje z fosfolipazą C-δ1 (PLCδ1) i aktywuje jej zdolność do hydrolizy lipidu błonowego 4,5-bisfosforanu fosfatydyloinozytolu (PIP2) do diacyloglicerolu (DAG) i 1,4,5-trifosforanu inozytolu (IP3) , co z kolei aktywuje kinazę białkową C (PKC) i zwiększa wewnątrzkomórkowe stężenie jonów wapnia, które regulują cytoszkielet aktynowy. Ponadto hydroliza PIP2 uwalnia białka regulujące aktynę, które są montowane w cząsteczkach PIP2 na błonie i umożliwia im promowanie demontażu aktynowych . Wiadomo również, że C-koniec DLC1 oddziałuje z kaweoliną-1, chociaż biologiczne znaczenie tej interakcji nie zostało jeszcze odkryte.
Rola w embriogenezie
Mysi homolog DLC1 był wymagany podczas embriogenezy. Podczas gdy myszy heterozygotyczne pod względem dlc1 nie wykazywały żadnych nieprawidłowości fizycznych, zarodki myszy, które są homozygotyczne pod względem dlc-1 , nie były w stanie rozwijać się poza dziesięć i pół dnia ciąży. Dalsza analiza zarodków wykazała, że miały one defekty w kilku narządach, w tym w mózgu, sercu i łożysku. Ponadto komórki zarodków DLC1-/- miały niewiele długich włókien aktynowych (co wskazuje, że ich organizacja cytoszkieletu była upośledzona) i mniej zrostów ogniskowych niż w normalnych komórkach eksprymujących DLC1.
Znaczenie w raku
Jak wcześniej wspomniano, stwierdzono, że gen dlc1 jest usuwany lub regulowany w dół w kilku nowotworach litych, w tym ludzkiej wątrobie, niedrobnokomórkowym raku płuc, nosogardzieli, piersi, prostaty, nerki, okrężnicy, macicy, jajnika i żołądka. Działa jako gen supresorowy guza, hamując wzrost i proliferację komórek, a także indukując apoptozę, gdy komórka jest pod wpływem stresu. DLC1 bierze również udział w tworzeniu zrostów ogniskowych, więc utrata DLC1 prowadzi do zmniejszenia adhezji komórek i zwiększenia potencjału przerzutowego komórek.
Aktywność genu supresorowego guza
Ekspresja DLC1 jest często tracona w komórkach nowotworowych, co skutkuje konstytutywną aktywacją RhoGTPazy RhoA i Cdc42. Skutkuje to zwiększonym wzrostem i proliferacją komórek, zmianami w morfologii komórek i zahamowaniem apoptozy.
Gen supresorowy nowotworu to gen, którego produkt białkowy zapobiega proliferacji komórek w nieodpowiednim czasie lub indukuje apoptozę komórek, które są uszkodzone nie do naprawienia.
Utrata heterozygotyczności DLC1 następuje, gdy jedna kopia genu jest usuwana lub inaktywowana, ale ze względu na obecność drugiej funkcjonalnej kopii genu nie obserwuje się zmian fenotypowych. Jeśli jednak ta druga kopia zostanie następnie usunięta lub inaktywowana, białko nie będzie już mogło ulegać ekspresji i mogą wystąpić zmiany w fenotypie komórkowym i powstawaniu nowotworów. Obserwacje te są zgodne z właściwościami hamowania nowotworu przez DLC1 .
Główną funkcją DLC1 jest jego aktywność Rho-GAP: jego zdolność do zwiększania wewnętrznej zdolności aktywowanych Rho-GTPaz związanych z GTP (w szczególności RhoA i Cdc42 ) do przekształcania ich GTP w GDP, czyniąc je w ten sposób nieaktywnymi. RhoGTPazy są członkami nadrodziny Ras i biorą udział w organizacji cytoszkieletu aktynowego i adhezji komórek. Aktywność RhoA reguluje powstawanie włókien stresowych aktynowych i zrostów ogniskowych - kompleksów wielu białek zlokalizowanych na końcach włókien stresowych aktynowych, które łączą cytoszkielet aktynowy z receptorami macierzy zewnątrzkomórkowej integryn. Dlatego, gdy RhoA jest nieaktywne, włókna cytoszkieletu aktyny nie są w stanie się tworzyć, a morfologia komórki zmienia się, co skutkuje domyślnym okrągłym kształtem. Ponadto tworzenie ogniskowej adhezji jest hamowane, a komórki nie są dobrze przyczepione do macierzy zewnątrzkomórkowej i sąsiednich komórek, co umożliwia im łatwiejsze odłączanie się i tworzenie przerzutów.
Rho-GTPaza Cdc42 bierze udział w regulacji cyklu komórkowego i zapobieganiu nieprawidłowym podziałom komórkowym. Konstytutywna aktywacja Cdc42 z powodu braku białek RhoGAP, takich jak DLC1, będzie przyczyniać się do ciągłego powtarzania cyklu komórkowego, co skutkuje niekontrolowanym wzrostem i proliferacją komórek.
Dodanie DLC1 do linii komórek nowotworowych, które mają niedobór ekspresji DLC1, zmniejsza poziomy RhoA-GTP w komórkach, co z kolei sprzyja demontażowi włókien stresowych aktyny i powoduje, że komórki przyjmują zaokrągloną morfologię. Nadekspresja DLC1 powoduje również zahamowanie wzrostu komórek, proliferację, tworzenie guzów, migrację i zwiększoną apoptozę .
Udział w szlakach sygnałowych
DLC1 bierze udział w kaskadach sygnalizacyjnych fosfoinozytydu i insuliny.
Jak wspomniano, C-końcowa domena START DLC1 jest zaangażowana w sygnalizację fosfoinozytydową: jest zdolna do interakcji z fosfolipazą C-δ1 (PLC-δ1) , stymulując ją w ten sposób do hydrolizy 4,5-bisfosforanu fosfatydyloinozytolu (PIP2) do drugiego posłańców inozytolu 1,4,5-trifosforanu (IP3) i diacyloglicerolu (DAG) . IP3 powoduje uwalnianie wapnia z pęcherzyków do cytoplazmy, która z kolei reguluje białka wrażliwe na wysokie stężenia wapnia. DAG aktywuje kinazę białkową C (PKC) i wyzwala kaskadę sygnałów wewnątrzkomórkowych.
DLC1 może odgrywać dodatkową rolę w sygnalizacji insulinowej, ponieważ obecność insuliny powoduje fosforylację reszty seryny w pozycji 329 (w regionie SR) na DLC1 przez kinazę białkową B (PKB) aka AKT , chociaż znaczenie i funkcja tego fosforylacja nie jest jeszcze znana.
apoptoza
DLC1 jest odpowiedzialny za indukowanie zaprogramowanej śmierci komórki przez co najmniej dwa mechanizmy: apoptozę za pośrednictwem kaspazy-3 i apoptozę za pośrednictwem mitochondriów aktywowaną przez Bcl-2.
Proces apoptozy lub zaprogramowanej śmierci komórki umożliwia komórkom, które są zestresowane lub uszkodzone, śmierć w kontrolowany i ograniczony sposób. Eksperymenty wykazały, że ekspresja DLC1 inicjuje kaskadę sygnalizacyjną, która rozszczepia białko prekursorowe prokaspazę-3 na kaspazę-3 , umożliwiając w ten sposób indukowanie apoptozy za pośrednictwem kaspazy-3. Dlatego przy braku DLC1 apoptoza komórek, które namnażają się i przechodzą przez cykl komórkowy w sposób niekontrolowany, jest znacznie zmniejszona. Komórki te nie są zdolne do samozniszczenia, dlatego nadal namnażają się i tworzą guzy.
DLC1 pełni również drugą funkcję proapoptotyczną: zmniejsza poziomy komórkowe antyapoptotycznego białka Bcl-2 . Apoptoza za pośrednictwem mitochondriów występuje, gdy stosunek proapoptotycznego białka Bax i Bcl-2 jest wysoki; dlatego obniżenie poziomu Bcl-2 doprowadzi do wzrostu stosunku Bax/Bcl-2 i wywoła apoptozę za pośrednictwem mitochondriów. W komórkach nowotworowych, które nie wykazują ekspresji DLC1, poziomy Bcl-2 pozostają wysokie, a stosunek Bax/Bcl-2 niski, więc apoptoza jest hamowana.
Szczegółowe szlaki, za pomocą których DLC1 powoduje rozszczepienie prokaspazy-3 i spadek poziomów Bcl-2, wymagają dalszych badań.
Niestabilność genomu
Obecne badania nie sugerują, że DLC1 odgrywa rolę w destabilizacji genomu i czynieniu go bardziej podatnym na rearanżacje chromosomalne lub mutacje genów.
Regulacja hormonalna
Wiadomo, że DLC1 jest regulowany w górę przez co najmniej dwa hormony: progesteron i proliferatory peroksysomów.
W raku jajnika ekspresja DLC-1 jest regulowana w górę przez progesteron, hormon steroidowy. Badania profilowania genów wykazały, że dodanie progesteronu do linii komórkowych raka jajnika powoduje wzrost ekspresji DLC1, co z kolei skutkuje zahamowaniem wzrostu, zmniejszoną ruchliwością komórek i zwiększoną apoptozą za pośrednictwem kaspazy-3.
Komórki raka płuc również zwiększają ekspresję DLC1 w odpowiedzi na aktywatory receptora γ aktywowanego przez proliferatory peroksysomów (PPARγ) . PPARγ jest receptorem hormonów steroidowych, który hamuje wzrost komórkowy kilku raków nabłonkowych.
Rola w migracji i przerzutach
W HCC utrata DLC1 zmniejsza rotację ogniskowej adhezji i umożliwia oddzielenie komórek od guzów pierwotnych. W raku piersi utrata DLC1 zapobiega podziałowi komórek i kolonizacji nowego wtórnego miejsca guza.
DLC1 jest regulowany w dół w liniach komórkowych raka wątrobowokomórkowego, co poprzez inaktywację Rho-GTPazy powoduje niezależny od zakotwiczenia wzrost w półstałej pożywce (miękki agar), co wskazuje, że komórki te nie są utrzymywane szybko w stosunku do swoich sąsiadów i mogą się odłączyć i stosunkowo łatwo dają przerzuty. Ekspresja DLC1 w komórkach raka wątrobowokomórkowego spowodowała defosforylację reszt tyrozynowych na cząsteczce kinazy ogniskowej adhezji (FAK) , co skutkuje rozłączeniem kompleksów ogniskowej adhezji, które są wymagane do adhezji komórek; dlatego defosforylacja FAK ostatecznie prowadzi do zwiększenia obrotu ogniskowej adhezji i adhezji komórkowej oraz zahamowania migracji komórek.
Ponadto w komórkach raka piersi DLC1 działa jako gen supresorowy przerzutów poprzez hamowanie kolonizacji wtórnego miejsca guza. Ekspresja DLC1 hamowała zdolność kolonizacji, uniemożliwiając jakimkolwiek komórkom, które były w stanie odłączyć się od pierwotnego guza piersi i migrować do miejsca wtórnego, zainicjowanie podziału w mikrośrodowisku nowego narządu.
angiogeneza
Od 2010 roku obecne badania wskazują, że DLC1 negatywnie reguluje angiogenezę w sposób parakrynny. Dzieje się tak przez regulację w górę VEGF, w której pośredniczy szlak receptora naskórkowego czynnika wzrostu (EGFR)-MAP/kinaza ERK (MEK)-czynnik indukowany hipoksją 1 (HIF1).
Wyciszanie epigenetyczne
Ekspresja DLC1 jest regulowana w dół zarówno przez hipermetylację promotora, jak i acetylację histonów.
W rakach wątrobowokomórkowych gen dlc1 nie zawsze jest usuwany i można go wykryć w komórkach nowotworowych za pomocą PCR, co wskazuje, że wyciszanie genów poprzez mechanizmy epigenetyczne musi również odgrywać ważną rolę w zmniejszaniu ekspresji DLC1. Wykazali również, że wyspa CpG w regionie promotora genu dlc1 jest hipermetylowana z powodu działania enzymów metylotransferazy DNA w nowotworach raka wątrobowokomórkowego, zapobiegając w ten sposób polimerazie RNA komórki i innym mechanizmom transkrypcyjnym wiązania się z promotorem inicjującym transkrypcję. Wynik ten został również zweryfikowany w komórkach raka żołądka, komórkach raka prostaty i innych liniach komórek rakowych o obniżonej ekspresji DLC1.
Ponadto traktowanie linii komórek nowotworowych z obniżoną regulacją DLC1 inhibitorem deacetylazy histonowej zapobiega usuwaniu przez enzymy deacetylazy histonowej (HDAC) grup acetylowych z określonych histonów. DNA jest ciasno owinięte wokół acetylowanych histonów, uniemożliwiając w ten sposób maszynerii transkrypcyjnej dostęp do dlc1 , który jest ukryty w ciasno upakowanej chromatynie, i transkrypcję go na mRNA.
Jedna z hipotez głosi, że aktywność HDAC w regionie CpG genu dlc1 sprzyja jego wyciszeniu poprzez oddziaływanie między DNA a acetylowanymi białkami histonowymi. Następnie metylotransferazy histonowe dodają grupy metylowe do ogona histonów (w szczególności histonu H3), co umożliwia metylotransferazom DNA metylację CpG dlc1 , promując ciasne upakowanie chromatyny, co zapobiega transkrypcji.
Odkrywanie leków i przyszłe terapie
Genomowa delecja lub obniżenie ekspresji DLC1 we wczesnych nowotworach może służyć jako wskaźnik przyszłej progresji i rozprzestrzeniania się raka.
Badania nad terapiami nowotworów o obniżonym poziomie ekspresji DLC1 z powodu wyciszenia epigenetycznego mogą zapewnić wgląd w skuteczność epigenetycznych cząsteczek regulujących. Na przykład Zebularine, środek demetylujący, można zastosować do usunięcia grup metylowych z CpG promotora dlc1 , zwiększając w ten sposób ekspresję DLC1 i pomagając blokować proliferację i przerzuty komórek nowotworowych. Ponadto inhibitory deacetylazy histonowej mogłyby być potencjalnie stosowane do zapobiegania deacetylacji histonów i rozluźniania struktury chromatyny, umożliwiając w ten sposób polimerazie RNA i innym białkom transkrypcyjnym dotarcie do DNA i umożliwienie zajścia transkrypcji.
Naturalne flawony dietetyczne, znajdujące się w pietruszce, selerze i skórkach owoców cytrusowych, reaktywują ekspresję DLC1 w liniach komórkowych raka piersi, które mają obniżoną ekspresję DLC1 z powodu hipermetylacji promotora i mogą być potencjalnie stosowane jako środek przeciwnowotworowy w profilaktyce i terapii raka piersi i inne raki z obniżoną regulacją DLC1.
Linki zewnętrzne
- DLC1 + białko, + człowiek w US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
|
Galeria WP
| |
|---|---|
|
