Вместе с онкогенами в клетках глиобластомы размножаются регуляторные элементы

Новый уровень сложности в онкогенетике — регуляторные элементы (энхансеры) в некодирующих последовательностях, которые амплифицируются вместе с онкогенами в составе кольцевой внехромосомной ДНК, влияют на их активность и тем самым на развитие опухоли. Интересно, что это не обязательно те же самые энхансеры, которые управляют активностью гена в хромосомной ДНК.

Изображение:

Клетки глиобластомы с амплифицированными генами EGFR (красные точки). Credit: Пресс-релиз

В клетках рака часто амплифицируются онкогены, но некодирующие регионы, которые амплифицируются вместе с ними, обычно игнорируют. Между тем некодирующие участки могут содержать регуляторные последовательности, которые существенно влияют на активность онкогенов. Исследователи из Университета Калифорнии в Сан-Диего и Университета Кейс Вестерн Резерв в Кливленде изучили внехромосомные молекулы ДНК в полученных после операций образцах глиобластомы — агрессивной опухоли головного мозга. Ученые сосредоточились на копиях гена EGFR в этих молекулах внехромосомной кольцевой ДНК, активность которого, как известно, повышена при глиобластоме.

Анализ последовательностей амплифицированной ДНК, содержащих ген EGFR, из проекта Cancer Genome Atlas выявил чрезмерную представленность участков выше кодирующей последовательности гена. В этих участках могли находиться регуляторные элементы, и ученые начали искать их методом иммунопреципитации хроматина и секвенирования (ChIP-seq) в разных клеточных культурах, содержащих амплифицированный EGFR. (Его присутствие во внехромосомной ДНК подтвердили с помощью флуоресцентной in situ гибридизации и других методов.)

Действительно, выяснилось, что амплифицируется не только онкоген, но и энхансеры. Молекулы кольцевой внехромосомной ДНК раковой клетки, помимо онкогена, могут содержать 20–50 регуляторных элементов. Некоторые из них и в геноме расположены рядом с кодирующей последовательностью EGFR, а другие изначально находились в других областях генома. «Мы сосредотачиваемся на гене, вызывающем рак, чтобы найти терапию, но оказывается, что мы должны подумать и о переключателях радом с ним», — говорит один из ведущих авторов Питер Скачери, из Медицинской школы Университета Кейс Вестерн Резерв.

Чтобы определить роль каждого из регуляторных элементов, исследователи отключали их по одному с помощью CRISPR-интерференции, и пришли к выводу, что почти каждый из них способствует росту опухоли. «Похоже, что ген, вызывающий рак, захватывает столько включателей, сколько может заполучить… кооптируя их нормальную активность, чтобы максимизировать свою собственную экспрессию», — сказал Скачери.

Первый автор статьи Эндрю Мортон, аспирант в лаборатории Скачери, выполнил поиск в общедоступной базе данных по геномике рака (более 4500 записей, девять различных типов онкологических заболеваний) и обнаружил, что энхансеры амплифицируются вместе с онкогенами и в других опухолях, в частности, с геном MYC в медуллобластоме и MYCN в нейробластоме и опухолях Уилмса. Даже если два разных типа опухолей вызваны одним и тем же онкогеном, отличия могут быть в некодирующей области.

Эти результаты могут объяснить, почему некоторые виды опухолей не отвечают на терапию, хотя, казалось бы, должны. «В 2004 году я был руководителем первого клинического исследования низкомолекулярного ингибитора EGFR при глиобластоме, — говорит второй ведущий автор Джереми Рич из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего. — Но это не сработало. И вот спустя 15 лет мы все еще пытаемся понять, почему опухоли головного мозга не реагируют на ингибиторы, по-видимому, одного из самых важных генов, способствующих прогрессированию этого рака». Исследователи предполагают, что разнообразие регуляторных элементов помогает раковым клеткам сопротивляться химиотерапии, и надеются найти класс терапевтических препаратов, которые ингибируют эти регуляторные элементы.

Источники

Andrew R. Morton, et al. // Functional Enhancers Shape Extrachromosomal Oncogene Amplifications. // Cell, 2019; DOI:  10.1016/j.cell.2019.10.039

Цитаты по пресс-релизу

Добавить в избранное

Комментарии

Вам будет интересно