MECOM

Identyfikatory
MECOM , złożone locus AML1-EVI-1, EVI1, MDS1, MDS1-EVI1, PRDM3, RUSAT2, MDS1 i EVI1,
identyfikatory zewnętrzne
KMT8E
ortologi
Gatunek Człowiek Mysz
Entrez
Ensembl
UniProt
RefSeq (mRNA)

RefSeq (białko)
Lokalizacja (UCSC)
PubMed search
Wikidane
Wyświetl/edytuj człowieka Wyświetl/edytuj mysz

MDS1 i EVI1 złożone białko locus EVI1 (MECOM), znane również jako homolog białka ekotropowego miejsca integracji wirusa 1 (EVI-1) lub dodatnia domena regulatorowa białka palca cynkowego 3 (PRDM3), jest białkiem , które u ludzi jest kodowane przez gen MECOM . EVI1 został po raz pierwszy zidentyfikowany jako wspólne retrowirusów w mysich guzach szpikowych AKXD. Od tego czasu został zidentyfikowany w wielu innych organizmach i wydaje się odgrywać stosunkowo konserwatywną rolę rozwojową w embriogenezie. EVI1 jest jądrowym czynnikiem transkrypcyjnym zaangażowanym w wiele szlaków sygnałowych zarówno dla koekspresji, jak i koaktywacji genów cyklu komórkowego.

Struktura genów

Gen EVI1 znajduje się w ludzkim genomie na chromosomie 3 (3q26.2). Gen obejmuje 60 kilozasad i koduje 16 eksonów, z których 10 koduje białka. Pierwszy kodon startowy ATG w ramce znajduje się w eksonie 3.

mRNA

Istnieje duża liczba odmian transkryptu, kodujących różne izoformy lub białka chimeryczne. Niektóre z najczęstszych to:

  • EVI_1a, EVI_1b, EVI_1c, EVI_1d i EVI_3L to wszystkie warianty w nieulegającym translacji regionie 5' i wszystkie z wyjątkiem EVI_1a są specyficzne dla komórek ludzkich.
  • Wariant −Rp9 jest dość powszechny w komórkach ludzkich i mysich, brakuje mu 9 aminokwasów w domenie represyjnej.
  • Δ324 występujący na niskim poziomie w komórkach ludzkich i mysich - wariant alternatywnego splicingu kodujący białko 88 kDa pozbawione palców cynkowych 6 i 7
  • Wariant Δ105 jest unikalny dla myszy i skutkuje białkiem obciętym o 105 aminokwasów na kwaśnym C-końcu.
  • Zidentyfikowano transkrypty fuzyjne z genami znajdującymi się powyżej, takimi jak MDS1/EVI1 (ME), AML1/MDS1/EVI1 (AME), ETV6/MDS1/EVI1

Białko

MECOM znajduje się głównie w jądrze, rozpuszczalny lub związany z DNA. Izoforma 145 kDa jest najczęściej badaną, kodującą 1051 aminokwasów, chociaż istnieje wiele produktów fuzji EVI1 wykrywalnych w komórkach eksprymujących EVI1.

Białko MECOM zawiera 2 domeny charakteryzujące się 7 motywami palca cynkowego, po których następuje domena represji transkrypcji bogata w prolinę, 3 kolejne motywy palca cynkowego i kwaśny C-koniec.

Rola biologiczna

EVI1 jest protoonkogenem konserwowanym u ludzi, myszy i szczurów, wykazującym 91% homologii w sekwencji nukleotydów i 94% homologii w sekwencji aminokwasów między ludźmi a myszami. Jest czynnikiem transkrypcyjnym zlokalizowanym w jądrze i wiąże DNA poprzez specyficzne konserwatywne sekwencje GACAAGATA z możliwością interakcji zarówno z korepresorami, jak i koaktywatorami.

Embriogeneza
Rola EVI1 w embriogenezie i rozwoju nie jest w pełni poznana, ale wykazano, że niedobór EVI1 u myszy jest mutacją śmierci zarodka, charakteryzującą się przede wszystkim rozległą hipokomórkowością i słabym/zaburzonym rozwojem układu sercowo-naczyniowego i nerwowego. EVI1 ulega silnej ekspresji w mysich zarodkach, znajduje się w układzie moczowym, płucach i sercu, ale jest wykrywalny tylko w niewielkim stopniu w większości dorosłych tkanek, co wskazuje na prawdopodobną rolę w rozwoju tkanek. Zarówno EVI1, jak i transkrypt fuzyjny MDS1-EVI1 ulegają ekspresji w dorosłych ludzkich nerkach, płucach, trzustce, mózgu i jajnikach.
Cykl komórkowy i różnicowanie
in vitro z wykorzystaniem zarówno ludzkich, jak i mysich linii komórkowych wykazały, że EVI1 zapobiega końcowemu różnicowaniu komórek progenitorowych szpiku kostnego do granulocytów i komórek erytroidalnych, jednak sprzyja różnicowaniu komórek krwiotwórczych do megakariocytów. Wykazano również in vitro , że chimeryczny gen AML1-MDS1-EVI1 (AME) utworzony przez translokację chromosomalną (3;21)(q26;q22) reguluje w górę cykl komórkowy i blokuje różnicowanie granulocytarne mysich komórek krwiotwórczych, jak również opóźniać różnicowanie mieloidalne komórek progenitorowych szpiku kostnego.

Związek z rakiem

EVI1 został opisany jako protoonkogen od czasu jego pierwszego odkrycia w 1988 r. Nadekspresję i nieprawidłową ekspresję EVI1 powiązano z ludzką ostrą białaczką szpikową (AML), zespołem mielodysplastycznym (MDS) i przewlekłą białaczką szpikową (CML), a ostatnio wykazano, że jest złym wskaźnikiem prognostycznym. Jego funkcja w tych komórkach może być regulowana przez fosforylację seryny 196 w jej N-końcowej domenie wiążącej DNA. Wszystko to wiąże się z nieregularnym rozwojem komórkowym i różnicowaniem w szpiku kostnym, co prowadzi do dramatycznych zmian w normalnej populacji komórek krwi. Stwierdzono również, że EVI1 odgrywa rolę w litych guzach jajnika i okrężnicy, chociaż nie jest jeszcze dobrze scharakteryzowany w tym kontekście. Wysunięto hipotezę, że działa jako czynnik przeżycia w liniach komórek nowotworowych, zapobiegając apoptozie indukowanej terapeutycznie i czyniąc komórki nowotworowe bardziej odpornymi na obecne terapie.

Rola w sygnalizacji supresorowej guza i zapobieganiu apoptozie

TGF-β i progresja cyklu komórkowego

Wykazano, że EVI1 bierze udział w dalszym szlaku sygnałowym transformującego czynnika wzrostu beta (TGF-β) . TGF-β wraz z innymi ligandami z rodziny TGF-β, takimi jak białko morfogenetyczne kości (BMP) i aktywina , biorą udział w regulacji ważnych funkcji komórkowych, takich jak proliferacja, różnicowanie, apoptoza i wytwarzanie macierzy. Te role biologiczne są ważne nie tylko dla rozwoju komórek, ale także dla zrozumienia onkogenezy.

Sygnalizacja TGF-β indukuje transkrypcję inhibitorów kinazy cyklinozależnej (CDK) p15 Ink4B lub p21 Cip1 , które w konsekwencji zatrzymują cykl komórkowy i zatrzymują proliferację. To hamowanie może prowadzić do różnicowania komórek lub apoptozy, dlatego uważa się, że jakakolwiek oporność na TGF-β w jakiś sposób przyczynia się do ludzkiej leukemogenezy. Dalszymi efektorami TGF-β są receptory Smad (znane również jako Smad aktywowane przez receptor ). Smad2 i Smad3 są fosforylowane w odpowiedzi na wiązanie liganda TGF-β i przemieszczają się do jądra komórki, gdzie mogą następnie wiązać się z DNA i innymi czynnikami transkrypcyjnymi. Stabilne wiązanie z promotorami zachodzi przez konserwatywną domenę MH1, a aktywacja transkrypcji zachodzi przez domenę MH2 i obejmuje towarzyszące koaktywatory, takie jak CBP/p300 i Sp1.

Większość literatury omawia interakcję między EVI1 i Smad3, jednak przeprowadzono pewne eksperymenty pokazujące, że EVI1 oddziałuje ze wszystkimi białkami Smad na różnych poziomach, co wskazuje na potencjalne zaangażowanie we wszystkie szlaki, które obejmują Smads jako efektory w dół. Translokacja fosforylowanego Smad3 do jądra umożliwia bezpośrednią interakcję z EVI1, w której pośredniczy domena pierwszego palca cynkowego na EVI1 i domena MH2 na Smad3. Ponieważ do aktywacji transkrypcji wymagana jest domena Smad3 MH2, wiązanie EVI1 skutecznie zapobiega transkrypcji genów hamujących wzrost indukowanych przez TGF-β poprzez blokowanie strukturalne, a także prowadzi do rekrutacji innych represorów transkrypcji (patrz Epigenetyka). Hamując ważny szlak punktu kontrolnego dla supresji guza i kontroli wzrostu, nadekspresja lub nieprawidłowa ekspresja EVI1 ma charakterystyczną aktywność onkogenną.

Jako dodatkowe potwierdzenie roli ekspresji EVI1 w progresji cyklu komórkowego wykazano, że wysoka ekspresja EVI1 jest skorelowana z dobrze znanym supresorem nowotworu i mediatorem cyklu komórkowego Retinoblastoma, pozostającym w stanie hiperfosforylowanym nawet w obecności TGF -β.

JNK i hamowanie apoptozy

N-końcowa kinaza c-Jun (JNK) jest kinazą MAP aktywowaną przez zewnątrzkomórkowe sygnały stresowe, takie jak promieniowanie gamma, światło ultrafioletowe, ligand Fas, czynnik martwicy nowotworu α (TNF-α) i interleukina-1. Fosforylacja na dwóch oddzielnych resztach, Thr183 i Tyr185, powoduje aktywację JNK i translokację do jądra w celu fosforylacji i aktywacji kluczowych czynników transkrypcyjnych dla odpowiedzi apoptotycznej.

Eksperymenty z koekspresją EVI1 i JNK wykazały, że poziomy czynników transkrypcyjnych ufosforylowanych przez JNK (takich jak c-Jun) są drastycznie obniżone w obecności EVI1. Wykazano, że wiązanie EVI1 i JNK zachodzi poprzez pierwszy motyw palca cynkowego na EVI1 i że ta interakcja nie blokuje fosforylacji i aktywacji JNK, ale blokuje wiązanie JNK z substratem w jądrze. Kolejne in vitro wykazały, że śmierć komórek wywołana stresem z różnych bodźców jest znacząco hamowana przez wiązanie EVI1 i JNK.

EVI1 nie wiąże innych kinaz MAP, takich jak p38 czy ERK.

Onkogeneza i indukowana proliferacja HSC

Wśród wielu innych obserwowanych defektów wykazano, że zarodki myszy EVI1 -/- mają defekty zarówno w rozwoju, jak i proliferacji hematopoetycznych komórek macierzystych (HSC). Przypuszcza się, że jest to spowodowane bezpośrednią interakcją z kluczowym dla rozwoju HSC czynnikiem transkrypcyjnym GATA-2. Następnie wielokrotnie wykazano in vitro , że regulacja w górę EVI1 może indukować proliferację i różnicowanie HSC i niektórych innych typów komórek, takich jak fibroblasty szczura.

Jednak istniejące dane nie są rozstrzygające co do bezwzględnej roli EVI1 w progresji cyklu komórkowego. Wydaje się, że zależy to od konkretnego typu komórek, linii komórkowej i stosowanych warunków wzrostu, czy ekspresja EVI1 indukuje zatrzymanie wzrostu lub różnicowanie/proliferację komórek, lub czy w ogóle ma jakikolwiek wpływ. Dane pokazujące bezpośrednią interakcję EVI1 z promotorami różnorodnych genów potwierdzają teorię, że jest to złożony czynnik transkrypcyjny związany z wieloma różnymi szlakami sygnałowymi zaangażowanymi w rozwój i wzrost.

angiogeneza

Chociaż literatura jest ograniczona na ten temat, dobrze udokumentowany wpływ na HSC sugeruje, że istnieje potencjalny pośredni wpływ nieprawidłowej ekspresji EVI1 na angiogenezę guza. HSC wydzielają angiopoetynę, a jej cząsteczka receptorowa Tie2 jest zaangażowana w angiogenezę nowotworów zarówno u ludzi, jak iu myszy. Wykazano, że regulacja w górę Tie2 występuje w warunkach niedotlenienia i zwiększa angiogenezę po jednoczesnym wstrzyknięciu z komórkami nowotworowymi u myszy. Obserwacje, że EVI1 −/− mutanty zasadniczo obniżyły ekspresję Tie2 i Ang-I, dlatego wskazuje na interesującą rolę wysokiej ekspresji EVI1 w progresji nowotworu. Jest to prawdopodobnie, przynajmniej częściowo, przyczyna powszechnego krwotoku i minimalnego rozwoju naczyń w zarodkach z usuniętym EVI1 i może wskazywać na jeszcze jeden powód złego rokowania w przypadku nowotworów EVI1-dodatnich.

Epigenetyka

Wykazano również, że EVI1 bezpośrednio oddziałuje z białkiem wiążącym C-końc (CtBP, znanym represorem transkrypcji) za pomocą technik in vitro, takich jak przesiewy 2-hybrydowe drożdży i immunoprecypitacja . W szczególności wykazano, że ta interakcja opiera się na aminokwasach 544-607 na białku EVI1, odcinku zawierającym dwa motywy konsensusowe wiążące CtBP. To wiązanie prowadzi do rekrutacji deacetylaz histonowych (HDAC), jak również wielu innych cząsteczek korepresorowych, co prowadzi do represji transkrypcji poprzez przebudowę chromatyny.

Interakcja EVI1 z Smad3, po której następuje rekrutacja korepresorów, może hamować transkrypcję i odczulać komórkę na sygnalizację TGF-β bez wypierania Smad3 z promotora genu. Modyfikacja epigenetyczna jest wyraźnie wystarczająca, aby uczynić DNA niedostępnym dla maszynerii transkrypcyjnej.

Chociaż EVI1 jest głównie uważany za represor transkrypcji, istnieją pewne dane, które wskazują na możliwą podwójną rolę tego białka. Badania pokazują, że EVI1 wiąże się również ze znanymi koaktywatorami, białkiem wiążącym elementy reagujące na cAMP (CBP) i czynnikiem związanym z p300/CBP (P/CAF). Oba mają aktywność acetylotransferazy histonowej i prowadzą do późniejszej aktywacji transkrypcji. Ponadto zwizualizowano zmiany strukturalne w jądrze komórki, w zależności od obecności korepresorów lub koaktywatorów, co skłoniło naukowców do przekonania, że ​​EVI1 ma unikalną odpowiedź na każdy rodzaj cząsteczki. W około 90% komórek EVI1 jest rozproszony w jądrze; jednakże po dodaniu CBP i P/CAF następuje intensywne tworzenie plamek jądrowych. Pełne fizjologiczne reperkusje tej złożonej roli EVI1 nie zostały jeszcze wyjaśnione, jednak mogą zapewnić wgląd w szeroką gamę wyników, które zostały zgłoszone dotyczące wpływu EVI1 na namnażanie komórek in vitro .

Wydaje się, że interakcja z korepresorami i koaktywatorami zachodzi w różnych domenach i istnieją teorie, że EVI1 istnieje w komórce w okresowym, odwracalnym stanie acetylowanym. Kontrastujące teorie wskazują, że wzajemne oddziaływanie między różnymi białkami wiążącymi EVI1 działa stabilizująco na interakcje z różnymi czynnikami transkrypcyjnymi i DNA, prowadząc do odpowiedzi EVI1 na zróżnicowany zestaw bodźców.

Niestabilność chromosomów

Odkąd został po raz pierwszy zidentyfikowany w mysiej białaczce szpikowej jako wspólne miejsce integracji retrowirusów z chromosomem, EVI1 i otaczające go DNA były miejscem wielu zidentyfikowanych translokacji chromosomowych i nieprawidłowości. Może to prowadzić do nieprawidłowej ekspresji EVI1 i, jak pokazano na poniższym rysunku, powszechnie występujące chromosomalne punkty przerwania zostały obszernie zmapowane. Jedną z głównych przyczyn aktywacji EVI1 i wynikającej z niej nadekspresji jest stan kliniczny zwany zespołem 3q21q26 z inv(3)(q21q26) lub t(3;3)(q21;q26). Rezultatem jest umieszczenie regionu silnie wzmacniającego dla genu metabolizmu podstawowego ryboforyny 1 ( RPN1 ) obok sekwencji kodującej EVI1, powodując dramatyczny wzrost poziomów EVI1 w komórce.

Podsumowanie typowych nieprawidłowości chromosomalnych obejmujących EVI1 i jego geny fuzyjne można znaleźć w przeglądzie Nucifora i in. .

Najczęstszą okolicznością są translokacje chromosomalne w ludzkiej AML lub MDS , prowadzące do konstytutywnej ekspresji EVI1 i ostatecznie do raka. Te nieprawidłowości w regionie 3q26 nie tylko wiążą się z bardzo złymi rokowaniami dla pacjentów, ale często towarzyszą im również dodatkowe zmiany kariotypowe, takie jak monosomia chromosomu 7, delecja krótkiego ramienia chromosomu 7 lub częściowe delecje chromosomu 5. Ponadto wykazano, że rozwój ostrej białaczki szpikowej jest prawdopodobnie spowodowane kilkoma sekwencyjnymi zmianami genetycznymi, a sama ekspresja EVI1 lub jego chimerycznych odpowiedników ME i AME nie wystarcza do całkowitego zablokowania różnicowania mieloidalnego. Uważa się , że BCR-Abl , gen fuzyjny wywołany przez t(9;22)(q34;q11) ma efekt współpracy z EVI1 podczas progresji AML i CML. Razem te dwa systemy zakłócają sygnalizację kinazy tyrozynowej i transkrypcję genów hematopoetycznych.

Pomimo szeroko zbadanych nieprawidłowości chromosomalnych w locus EVI1, w dowolnym miejscu od 10 do 50% zidentyfikowanych przypadków nadekspresja EVI1 jest wykrywalna bez żadnych nieprawidłowości chromosomalnych, co wskazuje, że istnieją inne jeszcze niezrozumiałe systemy, prawdopodobnie epigenetyczne, prowadzące do promotora EVI1 aktywacja. W wielu z tych przypadków zauważono, że różne warianty transkryptu 5' są wykrywalne na stosunkowo wysokich poziomach. Badania kliniczne wykazały, że wszystkie te warianty (EVI1_1a, EVI1_1b, EVI1_1d, EVI1_3L), jak również transkrypt fuzyjny MDS1-EVI1, są związane ze złym rokowaniem i zwiększonym prawdopodobieństwem szybkiej remisji w przypadkach de novo AML.

Farmakogenomika i leczenie raka

Przeprowadzono bardzo niewiele badań w celu terapeutycznego ukierunkowania na EVI1 lub którykolwiek z jego chimerycznych odpowiedników. Jednakże, ponieważ stało się ustalonym faktem, że nadekspresja pochodnych EVI1 jest złym wskaźnikiem prognostycznym, jest prawdopodobne, że literatura zacznie badać specyficzne celowanie w ciągu najbliższych kilku lat.

Jednym z bardzo obiecujących środków terapeutycznych na białaczkę szpikową i potencjalnie inne formy raka jest trójtlenek arsenu (ATO). Przeprowadzono jedno badanie wykazujące, że leczenie ATO prowadzi do specyficznej degradacji onkoproteiny AML1 / MDS1 / EVI1 i indukuje zarówno apoptozę, jak i różnicowanie. Jako nietypowe zastosowanie tradycyjnej farmakogenomiki, wiedza ta może prowadzić do zwiększonej zdolności leczenia białaczek EVI1-dodatnich, które normalnie miałyby złe rokowania. Jeśli zostanie ustalone, że kliniczny przypadek raka jest EVI1-dodatni, zmiana koktajlu chemioterapeutycznego w celu włączenia określonego antagonisty EVI1 może pomóc w wydłużeniu życia i zapobieganiu potencjalnemu nawrotowi. Arsen jest dość starożytnym środkiem terapeutycznym dla ludzi, jednak dopiero niedawno powrócił na pierwszy plan w leczeniu raka. Zaobserwowano, że nie tylko indukuje apoptozę, ale może również hamować cykl komórkowy i ma wyraźne działanie antyangiogenetyczne. Od 2006 r. prowadzono badania kliniczne fazy I i II w celu przetestowania tego związku na wielu różnych typach raka, a obecnie (2008 r.) wiele publikacji wykazuje pozytywne wyniki w indywidualnych badaniach przypadków, zarówno u dzieci, jak iu dorosłych. [ potrzebne źródło ]

Hormony

Ważna i zasadnicza rola EVI1 w embriogenezie wyraźnie wskazuje na ścisły związek z fluktuacjami hormonalnymi w rozwijających się komórkach. Jednak do tej pory obecność EVI1 w raku nie została powiązana z nieprawidłową produkcją jakichkolwiek hormonów lub receptorów hormonalnych. Jest prawdopodobne, że EVI1 znajduje się na tyle daleko w dół od sygnalizacji hormonalnej, że po nadprodukcji może funkcjonować niezależnie.

Przyszłe i obecne badania

Wpływ na terapię genową

Obszary, w których faworyzowana jest integracja retrowirusów z ludzkim genomem, takie jak EVI1, mają bardzo ważne implikacje dla rozwoju terapii genowej . Początkowo sądzono, że dostarczenie materiału genetycznego przez niereplikujący się wektor wirusowy nie stanowiłoby znaczącego ryzyka, ponieważ prawdopodobieństwo przypadkowego włączenia w pobliżu protoonkogenu było minimalne. Do 2008 roku zdano sobie sprawę, że miejsca takie jak EVI1 są „wysoce nadreprezentowane”, jeśli chodzi o insercje wektorów.

Interakcje

Wykazano, że EVI1 wchodzi w interakcje z:

Dalsza lektura

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=MECOM&oldid=1142697657 ”