Regulacja epigenetyczna wybranych genów
advertisement
Agnieszka Anna Rawłuszko-Wieczorek Uniwersytet Medyczny im. K. Marcinkowskiego w Poznaniu Stypendystka projektu pt. „Wsparcie stypendialne dla doktorantów na kierunkach uznanych za strategiczne z punktu widzenia rozwoju Wielkopolski”, Poddziałanie 8.2.2 Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki Regulacja epigenetyczna wybranych genów zaangażowanych w odpowiedź na hipoksję w raku jelita grubego W Wielkopolsce, podobnie jak w całej Polsce, wysoka liczba zachorowań i zgonów z powodu nowotworów złośliwych stanowi jedno z najpoważniejszych zagadnień medycznych. W samym regionie Wielkopolski każdego roku odnotowuje się średnio 1,5 tys. nowych przypadków zachorowań na raka jelita grubego (ang. colorectal cancer- CRC), a około 60% pacjentów umiera w ciągu pięciu lat od postawienia diagnozy. Do tej pory nie wyjaśniono do końca etiopatogenezy CRC, dlatego realizowane w ramach rozprawy doktorskiej badania wpływu zmian epigenetycznych na ścieżkę sygnałową uruchamianą w hipoksji oraz możliwość modulacji ekspresji genów zaangażowanych w ten proces dzięki odwracalnemu charakterowi metylacji DNA może mieć znaczący wpływ na rozwój wiedzy na temat karcynogenezy oraz na województwo wielkopolskie w sektorze zdrowotnym i ekonomicznym. Komórki nowotworowe charakteryzują się odmiennym metabolizmem w porównaniu z prawidłowymi. Obecność populacji komórek niedotlenionych, tj. w stanie hipoksji, jest cechą charakterystyczną guzów litych, w tym CRC. W szybko dzielących się komórkach nowotworowych słaby rozwój naczyń krwionośnych w stosunku do szybkości proliferacji uniemożliwia prawidłowe dostarczenie tlenu do wszystkich komórek. Sprzyja to stabilizacji białka HIF-α. HIF-α (ang. hypoxia inducible factor α) pobudza ekspresję wielu genów zaangażowanych w utrzymanie homeostazy tlenowej, regulację metabolizmu glukozy oraz aktywację angiogenezy (procesu powstawania nowych naczyń krwionośnych). Ponadto, uruchomiony przez komórki nowotworowe program transkrypcji genów w odpowiedzi na hipoksję przyczynia się do większej agresywności i przerzutowości, a także do większej odporności na radio- i chemioterapię. Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Poziom białka HIF-α podlega ścisłej kontroli w komórce. Obniżone ciśnienie tlenu wywiera stabilizujące działanie na białko HIF-α, natomiast jego prawidłowe ciśnienie wywołuje efekt przeciwny, czyli rozpad białka HIF-α. Jednym z pierwszych etapów degradacji HIF-α jest hydroksylacja aminokwasów w obrębie N- lub C- końcowej domeny z udziałem trzech hydroksylaz prolinowych (ang.prolyl hydroxylases -PHDs) i hydroksylazy asparaginianowej, zwanej czynnikiem hamującym HIF (FIH - ang. factor inhibiting HIF). W pracy doktorskiej zwrócono szczególną uwagę na regulację epigenetyczną powyższych genów w rozwoju raka jelita grubego. Modyfikacje epigenetyczne obejmują między innymi odwracalną metylację cytozyn w obrębie dinukleotydów CpG w rejonach promotorowych genów, której skutkiem może być zmiana struktury chromatyny z formy aktywnej transkrypcyjnie (euchromatyny) do formy nieaktywnej transkrypcyjnie (heterochromatyny). W pracy doktorskiej po raz pierwszy wykazano odwrotną korelację pomiędzy ilością transkryptów wybranych genów i stopniem metylacji DNA w obrębie wysp CpG u pacjentów z rakiem jelita grubego. Wyniki te, stanowiące ważne uzupełnienie wiedzy na temat mechanizmów molekularnych procesu karcynogenezy w stanie hipoksji. Są one uzupełnione eksperymentami in vitro na ustalonych liniach komórkowych raka jelita grubego z zastosowaniem związków chemicznych wpływających na przywrócenie ekspresji genów. Analizy te pozwalają na dokładniejszą interpretację zmian zachodzących w badanej tkance nowotworowej. Ponadto, metody prowadzące do zmniejszenia ilości białka HIF przez jego degradację komórkową, zapoczątkowaną przez działanie hydroksylaz, mogą w przyszłości stać się podstawą rozwoju nowych metod leczenia na poziomie molekularnym, stanowiących uzupełnienie klasycznej chemioterapii. Czynniki kliniczne w wielu sytuacjach są mało precyzyjne, dlatego też określenie wpływu zmian epigenetycznych na poziom białek PHDs, FIH oraz HIFα może przyczynić się do opracowania skuteczniejszej metody leczenia poprzez wypracowanie wiarygodnych algorytmów prognozowania skuteczności oraz zwiększenie bezpieczeństwa chemio- i radioterapii. Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
