Мутации, активирующие суперэнхансеры, провоцируют рост рака поджелудочной железы

Аденокарцинома поджелудочной железы — достаточно агрессивная опухоль, которая плохо поддается лечению. Сейчас активно изучаются новые мишени в молекулярных путях, ответственных за прогрессию опухоли. Авторы новой работы остановились на изучении сигнального каскада РНК-связывающих белков. РНК-связывающие белки регулируют сплайсинг и трансляцию РНК на посттранскрипционном уровне и рассматриваются как потенциальные мишени для противораковой терапии.

Одни из ключевых драйверов онкогенеза — суперэнхансеры, то есть участки генома с повышенной плотностью сайтов связывания транскрипционных факторов. Их можно идентифицировать с помощью уникальных эпигенетических меток. Исследователи решили выяснить, какие суперэнхансеры могут влиять на прогрессию аденокарциномы поджелудочной железы. Для этого они картировали расположение суперэнхансеров в 16 клеточных линиях рака поджелудочной железы, используя в качестве метки H3K27ac (ацетилирование лизина-27 гистона H3). Выявили 876 суперэнхансеров, которые регулировали гены, связанные с клеточной пролиферацией и транскрипцией. Сигнал H3K27ac в этих же самых геномных локусах был меньше в здоровых клеточных линиях.

Среди генов, связанных с найденными суперэнхансерами, исследователи выделили HNRNPF — регулятор альтернативного сплайсинга, полиаденилирования и стабильности молекулы РНК. Иммуногистохимия опухолевых образцов показала, что экспрессия белка hnRNP F повышена на ранних и поздних стадиях аденокарциномы поджелудочной железы.

Чтобы выяснить связь между экспрессией HNRNPF и его суперэнхансером, исследователи удалили суперэнхансер в клеточной линии MIA PaCa-2, что привело к 80%-ному снижению уровня HNRNPF на транскрипционном уровне и 35% снижению на белковом уровне. Также эти клетки показывали меньшую пролиферативную активность в 2D-культурах и создавали меньшие колонии в 3D-культуре. При трансплантации клеток с делецией суперэнхансера в поджелудочную железу иммунодефицитных мышей развивались значительно менее крупные опухоли, чем индуцированные клеточной линией с активным суперэнхансером, — на 85% меньше по весу. Кроме того, в опухолях была снижена на 30% экспрессия Ki67 — маркера пролиферации. Таким образом, экспрессия HNRNPF, регулируемая суперэнхансером, играет важную роль в пролиферации раковых клеток и росте опухоли.

Далее исследователи создали клеточную линию MIA PaCA-2 с нокаутом HNRNPF. Такие клетки обладали меньшей пролиферативной активностью по сравнению с клетками без нокаута. Делеция суперэнхансера в клетках с нокаутом HNRNPF не вызывала дополнительного снижения пролиферации — это позволяет предположить, что делеция не оказывает hnRNP F-независимых эффектов.

Чтобы понять, через какие механизмы hnRNP F регулирует пролиферацию раковых клеток, ученые идентифицировали РНК, с которыми он взаимодействует, в первичной человеческой линии клеток рака поджелудочной железы, секвенировали их и выявили несколько таргетов, включая ген аргининметилтрансферазы 1 (PRMT1) — фермента, метилирующего гистон Н4. Экспрессия RPMT1 в аденокарциноме поджелудочной железы положительно коррелирует с размером опухоли. Нокдаун HNRNPF в клетках MIA PaCa-2 снизил экспрессию RPMT1 на 50%. Кроме того, мРНК PRMT1 имеет более короткий период полураспада в отсутствие активности HNRNPF. Делеция PRMT1 снижает пролиферацию клеточной линии FC1245 в 2D и 3D культурах.

Дальнейшие эксперименты прояснили роль PRMT1: исследователи с помощью РНК-секвенирования проанализировали транскрипционные изменения при нокауте этого гена. Оказалось, что наиболее сильно зависят от экспрессии PRMT1 гены, отвечающие за биосинтез белка и регуляцию клеточного цикла; так, трансляция белков при его нокауте снижалась вдвое. Исследователи выяснили, что Prmt1 влияет на рост опухоли, регулируя трансляцию через контроль рибосомальных РНК и рибосомальных белков через Ubap2l.

Онкоген Myc играет важную роль в регуляции биосинтеза белка. Оверэкспрессия Myc обнаруживается примерно в 40% аденокарцином поджелудочной железы. Авторы работы предположили, что этот онкоген участвует в сигналинге, запускаемом суперэнхансером. Действительно, анализ данных ChIP-seq показал, что Myc связывается с энхансером HNRNPF, а также с промоторами HNRNPF, PRMT1 и UBAP2L.

Исследователи задались вопросом, будет ли эффективной терапия аденокарциномы поджелудочной железы, основанная на ингибировании участника сигнального каскада, запускаемого суперэнхансером. Ингибиторы Prmt1 — TC-E 5003 и AMI-408 на мышиных моделях через две недели вызывали 50-60%-ное уменьшение опухолей и снижение Ki67⁺ -клеток.

«Это первый случай столь детального изучения роли суперэнхансеров в развитии раке поджелудочной железы, — говорит один из руководителей работы профессор Рональд Эванс из Института биологических исследований Солка. — Открытие этого суперэнхансера дает нам как фундаментальное представление о раке поджелудочной железы, так и новый способ его лечения». 

Успокоительные препараты влияют на прогрессирование рака поджелудочной железы