Μελέτες στη βιολογική σημασία των ανθρώπινων αποαδενυλασών και ο ρόλος τους σε νοσήματα του πνεύμονα

Abstract

Introduction: In tumors, deregulation of mRNAs stability may result in loss of gene expression control. Deadenylation is usually the first and rate-limiting step of mRNA degradation, and deadenylases are the enzymes which mediate the shortening of the poly (A) tails of eukaryotic mRNAs. The answer to the question why there are so many deadenylases is unclear. Purpose: We study the expression of deadenylases in lung cancer tissues compared to adjacent normal tissue, and also in acute leukemia samples, to test the universality of the phenomenon. We also silence these enzymes in cancer cell lines to study their impact on gene expression. Materials and methods: Deadenylases expression was measured by quantitative real-time PCR (RT-PCR) in patients diagnosed with acute lymphocytic or myelogenous leukemia and patients diagnosed with squamous cell lung carcinoma. The silencing of deadenylases held on NCI-H520 and HEp2 cell lines by introducing shRNAs targeting each deadenylase through the RNAi mechanism. Gene expression analysis was done using full genome microarrays, as well as RT-PCR to specific factors. Results: Deadenylases expression varied both in patients with squamous cell carcinoma and acute leukemia. Expression of PARN, CNOT6, and NOC correlated with clinicopathological features and patient prognosis. Gene expression analysis showed that there are specific transcripts and pathways that are potential targets of only one deadenylase, while most of them are controlled by more enzymes due to compensatory effect of deadenylases. Conclusions: Although the deadenylation mechanism remains a huge challenge, it is increasingly clear that the various deadenylases play an important role in several cellular processes regulating mRNAs lives

Εισαγωγή: Στις νεοπλασίες, η απορρύθμιση της σταθερότητας των mRNAs μπορεί να οδηγήσει σε απώλεια ελέγχου της γονιδιακής έκφρασης. Η αποαδενυλίωση είναι συνήθως το στάδιο που καθορίζει το ρυθμό της αποικοδόμησης και καταστολής της μετάφρασης του mRNA και οι αποαδενυλάσες τα ένζυμα μέσω των οποίων γίνεται η βράχυνση των πολυ(Α) ουρών των ευκαρυωτικών mRNAs. Η απάντηση στο ερώτημα γιατί να υπάρχουν τόσες αποαδενυλάσες δεν είναι σαφής. Σκοπός: Ερευνάται η διαφοροποίηση της έκφρασης των αποαδενυλασών σε καρκινικούς ιστούς πνεύμονα, σε σχέση με παρακείμενο φυσιολογικό ιστό, ενώ παράλληλα μελετάται η έκφρασή τους και στην οξεία λευχαιμία, για να εξεταστεί η καθολικότητα του φαινομένου. Επίσης αποσιωπούμε τα ένζυμα σε καρκινικές κυτταρικές σειρές και να εξετάσουμε την επίπτωση που έχουν στην γονιδιακή έκφραση. Υλικά και μέθοδοι: Μετρήθηκαν τα επίπεδα mRNAs των αποαδενυλασών με Ποσοτική PCR Πραγματικού Χρόνου (RT-PCR) σε ασθενείς που διαγνώστηκαν με οξεία λεμφοκυτταρική ή μυελογενή λευχαιμία, καθώς και ασθενείς που διαγνώστηκαν με πλακώδες καρκίνωμα του πνεύμονα. Η αποσιώπηση των αποαδενυλασών έγινε στις κυτταρικές σειρές NCI-H520 και HEp2 εισάγοντας shRNAs που στοχεύουν την κάθε αποαδενυλάση μέσω του μηχανισμού του RNAi. Η ανάλυση της έκφρασης έγινε με μικροσυστοιχίες σε επίπεδο ολόκληρου του γονιδιώματος, καθώς και με RT-PCR σε συγκεκριμένους παράγοντες. Αποτελέσματα: Η έκφραση των αποαδενυλασών μεταβάλλεται τόσο σε ασθενείς πλακώδες καρκίνωμα αλλά και με οξεία λευχαιμία. Η έκφραση των PARN, CNOT6 και NOC συσχετίζεται με κλινικοπαθολογικά χαρακτηριστικά και με την πρόγνωση των ασθενών. Η ανάλυση της έκφρασης έδειξε πως υπάρχουν συγκεκριμένα μετάγραφα και μονοπάτια που είναι πιθανοί στόχοι μόνο μιας αποαδενυλάσης, ενώ τα περισσότερα ελέγχονται από περισσότερα ένζυμα λόγω αντισταθμιστικής δράσης των αποαδενυλασών. Συμπεράσματα: Αν και ο μηχανισμός δράσης των αποαδενυλασών παραμένει μια τεράστια πρόκληση, είναι όλο και πιο σαφές ότι οι διάφορες αποαδενυλάσες διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο σε διάφορες κυτταρικές διεργασίες ρυθμίζοντας τη ζωή των mRNAs