Μελέτη του ρόλου των τροποποιήσεων της χρωματίνης και των επιγενετικών αλλαγών σε αστροκυτώματα εγκεφάλου

Abstract

Although epigenetic alterations play an essential role in gliomagenesis, the relevance of aberrant histone modifications and the respective enzymes has not been clarified. Experimental data implicates histone H3 lysine (K) methyltransferases SETDB1 and SUV39H1 into glioma pathobiology, whereas linker histone variant H1.0 and H4K20me3 reportedly affect prognosis. We investigated the expression of H3K9me3 and its methyltransferases along with H4K20me3 and H1x in 101 astrocytic tumors with regard to clinicopathological characteristics and survival. The effect of SUV39H1 inhibition by chaetocin on the proliferation, colony formation and migration of T98G cells was also examined. SETDB1 and cytoplasmic SUV39H1 levels increased from normal brain through low-grade to high-grade tumors, nuclear SUV39H1 correlating inversely with grade. H3K9me3 immunoreactivity was higher in normal brain showing no association with grade, whereas H1x and H4K20me3 expression was higher in grade 2 than in normal brain or high grades. These expression patterns of H1x, H4K20me3 and H3K9me3 were verified by Western immunoblotting. Chaetocin treatment significantly reduced proliferation, clonogenic potential and migratory ability of T98G cells. H1x was an independent favorable prognosticator in glioblastomas, this effect being validated in an independent set of 66 patients. Diminished nuclear SUV39H1 expression adversely affected survival in univariate analysis. In conclusion, H4K20me3 and H3K9 methyltransferases are differentially implicated in astroglial tumor progression. Deregulation of H1x emerges as a prognostic biomarker.

Η συμμετοχή των επιγενετικών αλλοιώσεων στην παθογένεση των γλοιωμάτων είναι γνωστή, όμως δεν έχει διαλευκανθεί η πιθανή σημασία που έχουν οι αποκλίνουσες από το φυσιολογικό τροποποιήσεις των ιστονών και τα αντίστοιχα ρυθμιστικά τους ένζυμα. Πειραματικά δεδομένα έχουν εμπλέξει τις μεθυλοτρανσφεράσες λυσίνης (K) SETDB1 και SUV39H1 της ιστόνης H3 στην παθοβιολογία των γλοιωμάτων, ενώ έχει αναφερθεί ότι η ιστονική παραλλαγή H1.0 και η H4K20me3 πιθανώς επηρεάζουν την πρόγνωση. Μελετήσαμε την έκφραση της H3K9me3 και των μεθυλοτρανφερασών της, καθώς επίσης την έκφραση των H4K20me3 και H1x σε 101 αστροκυτταρικούς όγκους σε σχέση με κλινικοπαθολογοανατομικά χαρακτηριστικά και την επιβίωση των ασθενών. Εξετάστηκε επίσης η επίδραση της αναστολής της SUV39H1 από τη chaetocin στον κυτταρικό πολλαπλασιασμό, το σχηματισμό αποικιών και την ικανότητα για μετανάστευση των T98G κυττάρων. Τα επίπεδα της SETDB1 και της κυτταροπλασματικής SUV39H1 αυξάνονταν από το φυσιολογικό εγκεφαλικό ιστό στους όγκους χαμηλού και υψηλού βαθμού κακοήθειας, ενώ η πυρηνική SUV39H1 συσχετιζόταν αντίστροφα με το βαθμό κακοήθειας. Η ανοσοθετικότητα της H3K9me3 ήταν υψηλότερη στο φυσιολογικό εγκεφαλικό ιστό και δεν έδειξε συσχετίσεις με το βαθμό κακοήθειας, ενώ η έκφραση της H1x και της H4K20me3 ήταν υψηλότερη στο βαθμό κακοήθειας II σε σχέση με το φυσιολογικό εγκεφαλικό ιστό ή τους υψηλούς βαθμούς κακοήθειας. Τα ανωτέρω πρότυπα έκφρασης των H1x, H4K20me3 και H3K9me3 επιβεβαιώθηκαν με ανοσοαποτύπωση κατά Western. Η εφαρμογή chaetocin σημαντικά ελάττωσε τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό, την κλωνική έκπτυξη και την ικανότητα για μετανάστευση στα κύτταρα T98G. Η ιστόνη H1x ήταν ανεξάρτητος ευνοϊκός προγνωστικός παράγοντας στα γλοιοβλαστώματα, εύρημα το οποίο επαληθεύτηκε από ανεξάρτητο σύνολο 66 ασθενών. Η ελαττωμένη πυρηνική έκφραση της SUV39H1 συσχετιζόταν αρνητικά με την επιβίωση κατά τη μονοπαραγοντική ανάλυση. Συμπερασματικά, οι H4K20me3 και H3K9 μεθυλοτρανσφεράσες συμμετέχουν στην ανάπτυξη των αστρογλοιακών όγκων. Η απορρύθμιση της H1x αναδύθηκε ως προγνωστικός βιοδείκτης.