Modyfikacje epigenetyczne a ekspresja genów w nowotworzeniu
Marta Poczęta 1  
,   Ewa Nowak 1  
,   Dominik Bieg 1  
,   Ilona Bednarek 1  
 
Więcej
Ukryj
1
Zakład Biotechnologii i Inżynierii Genetycznej, Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej w Sosnowcu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach
AUTOR DO KORESPONDENCJI
Marta Poczęta   

Zakład Biotechnologii i Inżynierii Genetycznej, Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej w Sosnowcu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, ul. Jedności 8, 41-200 Sosnowiec, Polska
 
Ann. Acad. Med. Siles. 2018;72:80–89
 
SŁOWA KLUCZOWE
DZIEDZINY
STRESZCZENIE
Modyfikacje epigenetyczne są zmianami regulującymi ekspresję genów. Spośród tych modyfikacji metylacja DNA w regionach promotorowych genów jest najlepiej poznaną zmianą. Za metylację DNA odpowiada rodzina metylotransferaz DNA. Proces ten jest odwracalny w wyniku reakcji demetylacji, w których pośrednią rolę odgrywają białka TET. Hipometylacja DNA oraz hipermetylacja regionów promotorowych genów bogatych w wyspy CpG należy do epigenetycznych mechanizmów powszechnie występujących w wielu typach nowotworów. Epigenetyczny mechanizm transformacji nowotworowej związany jest nie tylko ze zmianami w poziomie metylacji poszczególnych onkogenów czy też genów supresorowych, ale także z potranslacyjnymi modyfikacjami białek histonowych wymuszających zmiany w strukturze chromatyny. Określone modyfikacje, takie jak: metylacja, acetylacja, fosforylacja, ubikwitynacja, biotynylacja, ADP-rybozylacja oraz sumoilacja, mogą wpływać na kondensację chromatyny oraz na białka i kompleksy enzymatyczne decydujące o dostępności DNA, co z kolei wpływa na upakowanie, replikację, rekombinację, procesy naprawy oraz ekspresję DNA. W mechanizmach modulacji ekspresji genów zaangażowanych w procesy prowadzące do rozwoju nowotworów znaczącą rolę odgrywają dwa główne rodzaje małych interferencyjnych RNA siRNA oraz miRNA. Uzyskiwane dane z prowadzonych badań pokazują, że mechanizmy epigenetyczne uczestniczą w procesach prowadzących do rozwoju nowotworów, a poszukiwanie epigenetycznych biomarkerów może być przydatne w terapii nowotworów.
 
REFERENCJE (45)
1.
Jones P.A., Baylin S.B. The epigenomics of cancer. Cell. 2007; 128(4): 683–692.
 
2.
Choi J.D., Lee J.S. Interplay between epigenetics and genetics in cancer. Genomics Inform. 2013; 11(4): 164–173.
 
3.
Hatzimichael E., Crook T. Cancer epigenetics: new therapies and new challenges. J. Drug Deliv. 2013; 2013: 529312.
 
4.
Yun J., Johnson J.L., Hanigan C.L., Locasale J.W. Interactions between epigenetics and metabolizm in cancers. Front. Oncol. 2012; 2: 163.
 
5.
Johnson C., Warmoes M.O., Shen X., Locasale J.W. Epigenetics and cancer metabolism. Cancer Lett. 2015; 356(2 PtA): 309–314.
 
6.
Baxter E., Windloch K., Gannon F., Lee J.S. Epigenetic regulation in cancer progression. Cell Biosci. 2014; 4: 45.
 
7.
Vinci M.C. Sensing the Environment: Epigenetic regulation of gene expression. J. Physic. Chem. Biophysic. 2011; S3: 001, doi: 10.4172/2161-0398. S3–001.
 
8.
Schleithoff C., Voelter-Mahlknecht S., Dahmke I.N., Mahlknecht U. On the epigenetics of vascular regulation and disease. Clin. Epigenetics 2012; 4(1): 7.
 
9.
Delpu Y., Cordelier P., Cho W.C., Torrisani J. DNA methylation and cancer diagnosis. Int. J. Mol. Sci. 2013; 14(7): 15029–15058.
 
10.
Adcock I.M., Ford P., Ito K., Barnes P.J. Epigenetics and airways disease. Respir. Res. 2006; 7: 21.
 
11.
Parry L., Clarke A.R. The roles of the methyl-CpG binding proteins in cancer. Genes Cancer 2011; 2(6): 618–630.
 
12.
Sneppen K., Dodd I.B. A simple histone code opens many paths to epigenetics. PLoS Comput. Biol. 2012; 8(8): e1002643.
 
13.
Czaja W., Mao P., Smerdon M.J. The emerging roles of ATP-dependent chromatin remodeling enzymes in nucleotide excision repair. Int. J. Mol. Sci. 2012; 13(9): 11954–11973.
 
14.
Adam S., Polo S.E. Chromatin dynamics turing nucleotide excision repair: histones on the move. Int. J. Mol. Sci. 2012; 13(9): 11895–11911.
 
15.
Grant P.A. A tale of histone modifications. Genome Biol. 2001; 2(4): REVIEWS0003.
 
16.
Flis S., Flis K., Spławiński J. Modyfikacje epigenetyczne a nowotwory. Nowotwory Journal of Oncology 2007; 57(4): 427–434.
 
17.
Filippakopoulos P., Picaud S., Mangos M., Keates T., Lambert J.P., Barsyte-Lovejoy D., Felletar I., Volkmer R., Müller S., Pawson T., Gingras A.C., Arrowsmith C.H., Knapp S. Histone recognition and large-scale structural analysis of the human bromodomain family. Cell. 2012; 149(1): 214–231.
 
18.
Stepulak A., Stryjecka-Zimmer M., Kupisz K., Polberg K. Histone deacetylase inhibitors as a new generation of anti-cancer agents. Post. Hig. Med. Dośw. 2005; 59: 68–74.
 
19.
Bannister A.J., Kouzarides T. Regulation of chromatin by histone modifications. Cell Res. 2011; 21(3): 381–395.
 
20.
de Ruijter A.J.M., van Gennip A.H., Caron H.N., Kemp S., van Kuilenburg A.B. Histone deacetylases (HDACs): characterization of the classical HDAC family. Biochem. J. 2003; 370(Pt 3): 737–749.
 
21.
Gronbaek K., Hother C., Jones P.A. Epigenetic changes in cancer. APMIS 2007; 115(10): 1039–1059.
 
22.
Vega A., Baptissart M., Caira F., Brugnon F., Lobaccaro J.M., Volle D.H. Epigenetic: a molecular link between testicular cancer and environmental exposures. Front. Endocrin. (Lausanne) 2012; 3: 150.
 
23.
Pollock R.M., Richon V.M. Epigenetic approaches to cancer therapy. Drug Discovery Today: Therapeutic Strategies 2009; (6)2: 71–79.
 
24.
Whetstine J.R., Nottke A., Lan F., Huarte M., Smolikov S., Chen Z., Spooner E., Li E., Zhang G., Colaiacovo M., Shi Y. Reversal of histone lysine trimethylation by the JMJD2 family of histone demethylases. Cell 2006; 125(3): 467–481.
 
25.
Dawson M.A., Kouzarides T. Cancer epigenetics: from mechanism to therapy. Cell. 2012; 150(1): 12–27.
 
26.
Barkauskaite E., Jankevicius G., Ladurner A.G., Ahel I., Timinszky G. The recognition and removal of cellular poly(ADP-ribose) signals. FEBS J. 2013; 280(15): 3491–3507.
 
27.
Perina D., Mikoc A., Ahel J. Ćetković H., Žaja R., Ahel I. Distribution of protein poly(ADP-ribosyl)ation systems across all domains of life. DNA Repair (Amst). 2014; 23: 4–16.
 
28.
Hassa P.O., Haenni S.S., Elser M., Hottiger M.O. Nuclear ADP-ribosylation reactions in mammalian cells: where are we today and where are we going? Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2006; 70(3): 789–829.
 
29.
Gao C., Xiao G., Hu J. Regulation of Wnt/β-catenin signaling by posttranslational modifications. Cell Biosci. 2014; 4(1):13.
 
30.
Gill G. SUMO and ubiquitin in the nucelus: different functions, similar mechanisms? Genes Dev. 2004; 18(17): 2046–2059.
 
31.
Banno K., Kisu I., Yanokura M., Masuda K., Kobayashi Y., Ueki A., Tsuji K., Yamagami W., Nomura H., Susumu N., Aoki D. Endometrial cancer and hypermethylation: regulation of DNA and microRNA by epigenetics. Biochem. Res. Int. 2012; 2012: 738274.
 
32.
Stuwe E., Toth K.F., Aravin A.A. Small but sturdy: small RNAs in cellular memory and epigenetics. Genes Dev. 2014; 28(5): 423–431.
 
33.
Yamanaka S., Siomi M.C., Siomi H. piRNA clusters and open chromatin structure. Mob. DNA 2014; 5: 22.
 
34.
Pan X., Thompson R., Meng X., Wu D., Xu L. Tumor-targeted RNA-interference: functional non-viral nanovectors. Am. J. Cancer Res. 2011; 1(1): 25–42.
 
35.
Gibb E.A., Brown C.J., Lam W.L. The functional role of long non-coding RNA in human carcinomas. Mol. Cancer. 2011; 10: 38.
 
36.
Sana J., Faltejskova P., Svoboda M., Slaby O. Novel classes of non-coding RNAs and cancer. J. Transl. Med. 2012; 10: 103.
 
37.
Cao J. The functional role of long non-coding RNAs and epigenetics. Biol. Proced. Online 2014; 16: 11.
 
38.
Rothschild S.I. MicroRNA therapies in cancer. Mol. Cell Ther. 2014; 2: 7.
 
39.
Taylor M.A., Schiemann W.P. Therapeutic opportunities for targeting microRNAs in cancer. Mol. Cell. Ther. 2014; 2(30): 1–13.
 
40.
Chen B., Li H., Zeng X., Yang P., Liu X., Zhao X., Liang S. Roles of microRNA on cancer cell metabolism. J. Transl. Med. 2012; 10: 228.
 
41.
Chan S.H., Wang L.H. Regulation of cancer metastasis by microRNAs. J. Biomed. Sci. 2015; 22: 9.
 
42.
Liu X., Chen X., Yu X., Tao Y., Bode A.M., Dong Z., Cao Y. Regulation of microRNAs by epigenetics and their interplay involved in cancer. J. Exp. Clin. Cancer Res. 2013; 32: 96.
 
43.
Chen P.S., Su J.L., Hung M.C. Dysregulation of microRNAs in cancer. J. Biomed. Sci. 2012; 19: 90.
 
44.
Das J., Podder S., Ghosh T.C. Insights into the miRNA regulations in human disease genes. BMC Genomics. 2014; 15: 1010.
 
45.
Le Thomas A., Toth K.F., Aravin A.A. To be or not to be a piRNA: genomic origin and processing of piRNAs. Genome Biol. 2014; 15(1): 204.
 
 
CYTOWANIA (2):
1.
MicroRNAs as new immunity regulators in viral and bacterial infections
Martyna Szumna, Beata Hukowska-Szematowicz
Acta Biologica
 
2.
Antioxidant, Anti-Inflammatory, and Immunomodulatory Properties of Tea—The Positive Impact of Tea Consumption on Patients with Autoimmune Diabetes
Anna Winiarska-Mieczan, Ewa Tomaszewska, Karolina Jachimowicz
Nutrients
 
eISSN:1734-025X