[albert52]

Продолжим.

В немитотических клетках гистоны и ДНК упакованы в нуклеосомы. В каждой нуклеосоме около 150 п.н. ДНК обвивают ядро ​​гистоновых белков, состоящее из тетрамера H3-H4 и двух димеров H2A-H2B. N-концевые хвосты гистонов выступают из основной структуры и могут быть химически модифицированы множеством ферментов. Синергетический эффект этих химических модификаций определяет, будет ли хроматин транскрипционно активным (эухроматин) или неактивным (гетерохроматин) состоянием.

Три основных типа ферментов опосредуют эпигенетическую регуляцию транскрипции через HPTM (посттрансляционные модификации гистонов): «писатели», «ластики» и «читатели». «Писатели» ковалентно добавляют химические группы к гистонам строго регулируемым образом. Три из наиболее охарактеризованных HPTM включают ацетилирование, метилирование и убиквитинирование, которые катализируются соответственно гистоновыми ацетилтрансферазами (HATs), гистоновыми лизин -метилтрансферазами (HKMTs) и убиквитинлигазами E3. Другие HPTM включают сумоилирование, фосфорилирование, ADP-рибозилирование, цитруллинирование и биотинилирование.

Разнообразный набор «писателей»(writers) допускает одновременное существование астрономически большого количества комбинаций HPTM. Интересно, что все эти HPTM обратимы из-за существования «ластиков», которые опосредуют удаление вышеупомянутых химических модификаций. На сегодняшний день гистоновые деацетилазы (HDAC) представляют собой наиболее широко изученные «стиратели», но недавние исследования показали важность лизин-деметилаз (KDM) в SC и биологии рака.

Третий тип ферментов, «ридеры», не модифицируют гистоны напрямую, но распознают определенные HPTM и действуют как стыковочные узлы для других комплексов, которые реконструируют трехмерную структуру хроматина АТФ-зависимым образом. Об одном из них, BRD4 я упоминал выше.

Активность AR может напрямую регулироваться эпигенетическими модификаторами. Разнообразные гистоновые деацетилазы (HDACs), такие как SIRT1, способны деацетилировать AR и тем самым предотвращать ассоциацию с транскрипционным коактиватором p300. Примечательно, что SIRT1 активируется в NEPC.

Репрограммирование клона NEPC в значительной степени обусловлено нарушением регуляции эпигенома и транскрипционных сетей. Так, во время нормального развития эпигенетический аппарат играет центральную роль в установлении уникальных паттернов хроматина, которые определяют фенотип клонов клеток. Этот поток хроматина регулируется RB1 и TP53, которые действуют как привратники, предотвращая, например, нейроэндокринную дифференцировку при раке простаты. Функциональная потеря RB1 и TP53 способствует активации сетей плюрипотентности, частично опосредованной посредством дерепрессии фактора транскрипции плюрипотентности SOX2, а также эпигенетического модификатора EZH2. Это особенно очевидно в локусах генов известных регуляторов решений клеточной судьбы (например, ASCL1 и HES6 ), эпителиально-мезенхимальной пластичности и пронейронального развития.

Аберрантная онкогенная передача сигналов может приводить к фосфорилированию EZH2, которое переключает фермент с репрессора Polycomb на коактиватор транскрипции, функционирующий с AR для поддержки андроген-независимых фенотипов. Так, AR избирательно рекрутируется на промотор гена, кодирующего UBE2C, ингибитор контрольной точки клеточного цикла, который сильно активируется как в андрогенрезистентных опухолях, так и в опухолях NEPC. Подобное перенаправление транскрипционного выхода AR может регулироваться локальной средой хроматина, частично опосредованной взаимодействием AR с EZH2.

В NEPC EZH2 непосредственно образует комплекс с N-Myc, чтобы транскрипционно репрессировать гены, которые обеспечивают состояние аденокарциномы, управляемое AR. С другой стороны AR-отрицательные NEPC клетки не могут быть перепрограммированны обратно в состояние аденокарциномы вслед за ингибированием EZH2; это предполагает, что эпигенетические ингибиторы NEPC могут проявлять наибольшую эффективность в терапевтическом окне до того, как опухоли потеряют экспрессию AR.

AR предпочтительно связывает области, лишенные нуклеосом, поэтому экспрессия пионерных факторов транскрипции FOXA1 и HOXB13, которые даже в сильно уплотненных областях хроматина обеспечивают пермиссивную структуру хроматина и в эпителиальных клетках предстательной железы могут привести к репрограммированию цистрома AR.

Передача сигналов FOXA1 может динамически регулироваться кофакторами; напр., фактор репрограммирования плюрипотентности NANOG перенаправляет комплекс FOXA1: AR для активации сетей, связанных со стволовыми клетками.

Фактором-кандидатом на перепрограммирование AR в NEPC является еще один фактор-пионер Forkhead Box A, FOXA2, который экспрессируется почти исключительно в опухолях NEPC (75% NEPC против 4% аденокарциномы). FOXA2 не только обогащает NEPC, но также коэкспрессируется с редкими синаптофизин-положительными клетками простаты взрослого человека. Экспрессия FOXA2 ограничивается главным образом базальными клетками во время раннего развития простаты, тогда как FOXA1 широко экспрессируется во всем эпителии от раннего развития до зрелости.

Нейробластомы, усиленные MYCN, абсолютно зависят от EZH2 для роста и выживания, предполагая, что взаимодействие между N-Myc и EZH2 управляет активацией нейрональных программ. EZH2 необходим для поддержания бивалентности в генах, связанных с N-Myc, несущих как репрессивные гистоновые метки H3K27me3, так и активные гистоновые метки H3K4me3 (так называемый двухвалентный хроматин).

AR может напрямую привлекать модификаторы гистонов, чтобы влиять на архитектуру хроматина и экспрессию генов. LSD1 является важным регулятором транскрипционной активности AR, облегчая подавление канонических генов-мишеней AR посредством деметилирования H3K4. Интересно, что связывание и трансактивация LSD1 / AR перепрограммируются потерей RB1, что может иметь важные последствия для NEPC.
LSD1 может деметилировать и стабилизировать как гистоны, так и негистоновые субстраты, такие как DNMT1, а также имеет функции, полностью независимые от его ферментативной активности; так при раке простаты LSD1 взаимодействует с ZNF217 для активации генных сетей, участвующих в регуляции фенотипа стволовых клеток, независимо от деметилазы.

HOTAIR действует как каркас для связывания EZH2 и LSD1, которые координированно действуют на домены двухвалентного хроматина, чтобы усилить состояние повышенной пластичности клеток посредством согласованной репрессии онтогенетических генов. Ген HOTAIR содержит 6232 п.н. и кодирует некодирующую молекулу РНК длиной 2,2 т.п.н. , которая контролирует экспрессию гена, чья исходная ДНК расположена в кластере генов HOXC. Эта РНК перемещается с хромосомы 12 на хромосому 2 белком Suz-Twelve. 5 ' конец HOTAIR взаимодействует с PRC2 и в результате регулирует хроматин, что необходимо для подавления гена локуса HOXD. При этом 3' конец HOTAIR взаимодействует с деметилазой гистона LSD1 .

Отметим, что при мелкоклеточном раке легкого ингибиторы LSD1 снижали экспрессию генов нейроэндокринного происхождения и вызывали полную регрессию опухоли в модели мыши, полученной от пациента.

Как EZH2-опосредованное эпигенетическое репрограммирование способствует нейроэндокринной дифференцировке? EZH2 может быть активирован фактором транскрипции 4 (TCF4), ключевым фактором транскрипции в передаче сигналов Wnt / β-катенин, что приводит к отложению репрессивных гистоновых меток H3K27me3 вдоль промотора микроРНК miR-708. Молчание miR-708 снимает ингибирование нейронатина, медиатора нейрональной дифференцировки, а также подобного стволовым клеткам фактора CD44. Повышенная передача сигналов Wnt является признаком опухолей NEPC, а ингибирование TCF4 предотвращало превращение аденокарциномы в NEPC после андрогенной депривации.

Наконец, путь MEK / ERK управляет активацией транскрипции EZH2 и рекрутированием на промотор E-cadherin, тем самым облегчая эпителиально-мезенхимальную пластичность и размножение стволовых клеток / предшественников рака простаты.