Potenciální role homologických genů TSPY / TSPX a jejich produktů v onkogenezi. Vliv Autotaxinu na lipidový metabolismus nádorových buněk. Kateřina Křížová, Radek Vodička, Zuzana Slobodová, Marcela Kvapilová, Radek Vrtěl, Jana Steigerová, Jiří Ehrmann, Paul G. Murray

Prostředí chromozomu Y PARs – rekombinace s X Region specifický pro muže (MSY) – častá genová konverze Y-Y –X-transponované sekvence –X-degenerované sekvence (relikty prapůvodních autozomů, jednokopiové) –Amplikony – identita sekvencí 99,94 – 99,997 % 8 palindromů – geny kódující protein s výhradní expresí ve varlatech 9 multikopiových genových rodin 7 rodin nekódujících transkripčních jednotek 5 sad vzdálených obrácených repetic

Evoluce TSPY a TSPX vyvinuly se ze společného proto-X/Y genového páru na původních savčích pohlavních chromozomech diferenciace X a Y kopií před 180 milióny let (před rozdělením Metatheria a Eutheria) masivní amplifikace TSPY v evoluci primátů autosomální bezintronové kopie TSPYL1, 3, 4, 5, 6 (vznik retropozicí a duplikací TSPX, linie Eutheria)

TSPY multikopiový repetitivní charakter jednotka 2,8 kb vložena do tandemové repetice DYZ5 o velikosti 20 kb 1% divergence funkčních jednotek, zohledněné pseudogeny do 10 % TSPY klastr na Yp11.2, asi 700 kb, ~35 kopií, překryv s GBY

Transkript TSPY hlavní kódující sekvence – 924 kb heterogenita transkriptů – alternativní sestřih, liší se C-terminální částí (méně časté isoformy jsou zkrácené – 294 AK oproti běžné 308 AK formě) isoformy transkriptů v nádorových tkáních, které se téměř nevyskytují v normální testikulární tkáni (pouze menšinově v kulatých spermatidách) - delece v N-terminální části

Protein TSPY exprese v embryonálních zárodečných buňkách, postnatálně ve spermatogoniích, časných spermatocytech a kulatých spermatidách adultních varlat jaderná i cytoplazmatická lokalizace (jaderná podmíněna CK2 dependentní fosforylací T 300 ) up-regulace CK2 v proliferujících tkáních - nádorech

TSPY v nádorech aberantní exprese – nádory odvozené od zárodečných buněk - gonadoblastom, karcinomu in situ, neklasifikovaná intratubulární zárodečná neoplasie, seminom –nádory odvozené od somatických buněk – epiteliální nádorové buňky prostaty, hepatocelulární karcinom a melanom CISGB Převzato: Pleskacova a kol., 2010

Protein TSPY exprimován jako fosfoprotein – 38 kDa vysoce konzervovaná SET/NAP doména, ~160 ak –interakce s korovými histony – remodelace chromatinu –interakce s cyklinem B – urychlení přechodu G2/M, kompetice s TSPX interakce s eEF1A (translační elongační faktor a regulátor transkripčních faktorů, onkogen) ko-lokalizace TSPY a eEF1A a společná exprese, TSPY zvyšuje jadernou distribuci eEF1A

Protein TSPY ko-exprese se markery zárodečných tumorů (PLAP, c- KIT, OCT4) a proliferativními markery (Ki-67, cyklin B1) diagnostický potenciál nádorového markeru rozlišujícího prekurzory tumorů zárodečných buněk (seminom/ nonseminom) transkripční represor aktivity AR – up-regulace CCND2 –ko-exprese TSPY a AR v testikulárních tumorech –vyšší malignita nonseminomů – hyperaktivace AR signalingu ? –fyziologická funkce - možná represe AR během embryonálního vývoje

Protein TSPY ektopická exprese up-reguluje i zisk/amplifikaci genů podporujících růst na chromozomu 12p13 (CCND2, KRAS, NANOG, FOXM1, WNK1, CD9) – progrese zvýšená exprese 12p genů u prekurzorů tumorů zárodečných buněk a seminomů u pokročilých primárních nádorů prostaty pozorováno epigenetické umlčení TSPY i delece Yp11.2 přechodná role TSPY v tumorogenezi ?

Protein TSPY - epigenetika epigenetické značky kopírují strukturu repetitivní jednotky TSPY - původ methylace startu genu přítomnost CTCF vazebných sekvencí hyper-methylace CpG ostrovů místně specifická kombinace epigenetické regulace pozorována ztráta methylace promotorů onkogenů u nádorů © The Author(s) Published by Oxford University Press.

TSPX homolog TSPY na chromozomu X, nemá multikopiový charakter 6,1 kb, protein 693 AK 79 kDa oproti TSPY přítomnost Pr domény a kyselé C-terminální části čtyři NLSs v N-terminální části, dvě fosforylační místa pro CDKs kritická pro inhibiční kapacitu proteinu široká tkáňová exprese, především v mozku, varlatech a vaječnících Převzato: Chai a kol., 2001

Protein TSPX chaperon korových histonů (SET/NAP doména) interakce s cyklinem B (SET/NAP doména) negativní regulátor buněčného cyklu v mnoha jeho fázích (podmíněno přítomností C-terminální části se SET/NAP doménou) transkripční up-regulace p21 (prostřednictvím aktivace p53) a pravděpodobně i aktivace p27, p57, p16, p15 TSPX Akt MDM2→ p53 → p21 aktivace ERK1/2 MAPK dráhy (ovlivnění up-stream kináz jako jsou MEK, Raf nebo Ras) – zastavení v G1 prostřednictvím p21 interakce s CASK – koaktivátor transkripčního faktoru Tbr-1 (vývoj mozkové kůry)

Vliv Autotaxinu na lipidový metabolismus nádorových buněk.

Autotaxin (ATX) NPP2 (nucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase 2) glykoprotein asociovaný s buněčnou membránou 125 kDa protein široce exprimován exprese up-regulována onkogenem v-Jun exo-enzym – lysofosfolipáza D –převádí lysofosfatidylcholin (LPC) na lipidový mediátor kys. lysofosfatovou (LPA) –převádí sfingosylfosforylcholin (SPC) na sfingosin- 1-fosfát (S1P) –inhibice LPA a S1P – kontrola vlastní biosyntézy

LPA interaguje se specifickými receptory s vázanými G- proteiny stimulace fosfolipázy C, Ras-MAPK kaskády, PI3K (následně Rac a Akt), RhoA inhibice adenylát cyklázy interaguje s intracelulárním receptorem PPARγ

LPA ovlivnění migrace, invazivity, proliferace nádorových buněk a neovaskularizace produkce v extracelulárním prostoru hlavní producent – ATX produkován také fosfolipázou A2 over-exprese ATX potlačuje apoptózu

funkce LPA normální buňka – účast na hojení ran, aktivace krevních destiček a agregace, vaskularizace, produkce cytokinů, vývoj nervové soustavy možná role v progresi nádorů – ovariální tumory aberantní exprese receptorů pro ATX – nádory ovariální, kolorektální, prostaty a žaludku sekrece LPA – autokrinní/parakrinní signalizace (tkáňové kultury ovariální, pankreatické a prostatické necitlivé na androgeny)

ATX, LPA a nádory zvýšená exprese ATX a LPA nalezena u mnoha nádorů prokázaná asociace mezi expresí ATX (mRNA) a metastatickými a invazivními vlastnostmi nádorů epiteliálních (mléčná žláza, ledviny, štítná žláza, plíce, játra, prostata) i ne-epiteliálními (melanom, neuroblastom, glioblastom) vysoká hladina LPA prokázána v ascitické tekutině ovariálních nádorů účast na růstu a vývoji Hodgkinova lymfomu indukovaného virem Epstein-Barr u některých nádorů hladina ATX naopak snížená

ATX a HDAC7 aktivita HDAC7 je závislá na interakci s HDAC3 (korepresor SMRT/N-Cor) exprese HDAC3 všudypřítomně, exprese HDAC7 koreluje s expresí ATX down-regulace HDAC3 a HDAC7 up-reguluje expresi ATX u nádorů s nízkou hladinou ATX over-exprese HDAC7 inhibuje expresi ATX u nádorů s vysokou hladinou ATX exprese ATX je indukovatelná růstovými faktory, např. VEGF, BMP-2 (zvyšují fosforylaci HDAC7 prostřednictvím protein kinázy D, vede k exportu z jádra)

ATX a HDAC7 exprese HDAC7 a HDAC3 snižuje hladinu ATX inhibitory HDAC uvolňují expresi ATX – ATX chrání před apoptózou indukovanou inihibitorem HDAC současná inhibice ATX a HDAC vede k apoptóze iHDAC není schopen indukovat expresi ATX u linií LNCaP, HT-29, Jurkat cells role androgenového receptoru ?

Děkuji za pozornost!