Конденсаты химерных белков способствуют развитию эпендимомы

Химерные белки, образующиеся в результате слияния гена YAP с другими генами, формируют конденсаты в ядрах клеток эпендимы желудочков головного мозга. Конденсаты взаимодействуют с факторами транскрипции и нарушают организацию хроматина, что запускает рост опухоли.

Credit:
romanzaiets | 123rf.com


Эпендимома — опухоль из эпендимальной ткани желудочков мозга — занимает лидирующие позиции по частоте среди детских внутричерепных опухолей. Это высоко злокачественная опухоль, так как ее рост приводит к нарушению оттока ликвора по системе желудочков. В результате повышается внутричерепное давление и возникают соответствующие осложнения: головные боли, тошнота и рвота, нарушения координации, судороги, онемение конечностей. В работе, опубликованной в Nature Cell Biology, международная команда ученых уточнила молекулярные механизмы образования эпендимомы.

Важную роль в ее развитии играет сигнальный путь Hippo-YAP/TAZ. Включение Hippo ведет к активации протеинкиназ LATS1 и LATS2, которые в свою очередь фосфорилируют и инактивируют коактиваторы транскрипции YAP1 и TAZ, предотвращая их перемещение в ядро. В результате снижается пролиферации клеток. Если же путь Hippo неактивен, белки YAP и TAZ образуют ДНК-связывающие комплексы с факторами транскрипции семейства TEAD, которые стимулируют переход клетки в S-фазу цикла. Предполагается, что мутации в генах, кодирующих компоненты пути Hippo, ответственны за опухолевую прогрессию.

Частота мутаций в этих генах у пациентов с эпендимомой действительно выше, чем у пациентов другими опухолями. Кроме того, недавно было обнаружено, что при слиянии гена YAP с другими генами (например, MAMLD1 и C11ORF95), образуются химерные белки, которые, по-видимому, также играют важную роль в развитии опухоли. Но какую? Это и попытались выяснить авторы новой работы.

Сначала в экспериментах на мышах они показали, что выключение генов LATS1 и LATS2 способствует увеличению экспрессии YAP и образованию химерных белков. Выключение только одной протеинкиназы из двух не приводило к формированию опухоли, а вот при делеции обеих протеинкиназ наблюдался рост эпендимомы. Трансфекция мышиных эмбрионов слитыми генами YAP-MAMLD1 (далее обозначается YAP-M) и C11ORF95-YAP (YAP-C) в клетки эмбрионов мышей вызывало рост опухоли. При этом опухоль секретировала характерные для эпендимомы маркеры (FOXJ1, PAX6, EMA, GFAP и другие).

Затем ученые определили локализацию химерных белков. Оказалось, что они образуют конденсаты внутри ядер опухолевых клеток, при этом сам по себе YAP не конденсировался. Конденсаты связывались с факторами TEAD. Кроме того, в ядрах опухолевых клеток происходило разделение фаз на границе двух жидкостей. Это связано с тем, что химерные белки в составе конденсатов содержат большое количество неупорядоченных областей (IDR). Именно неупорядоченные области способствовали связыванию химерных белков с мишенями и усилению онкогенеза. Химерные белки с делецией IDR не образовывали конденсатов. При попадании белков с делецией в клетки опухоль не развивалась.

Авторы также обнаружили, что YAP-M за счет разделения фаз нарушает работу комплексов PRC2. Эти комплексы осуществляют метилирование гистонов Н3 и таким образом участвуют в компактизации хроматина. Их ингибирование ведет к активации транскрипции генов и запуску опухолевого процесса. Иммунное окрашивание показало, что компоненты комплексов PRC2 локализуются совместно с белками YAP-M.

Наконец, ученые выявили 1 997 генов-мишеней, которые активируются YAP-M. Это гены, вовлеченные в регуляцию клеточного цикла, и различные протоонкогены. При этом ингибируются некоторые гены-супрессоры опухоли.

Можно ли как-то повлиять на рост опухоли, используя полученные данные? Ученые предположили, что предотвратить обрзование эпендимомы можно, воздействуя на BRD4 — коактиватор YAP-M. Обработка клеток, экспрессирующих YAP-M, ингибитором BRD4 действительно нарушало рост опухоли. Введение ингибитора модельным мышам также уменьшало рост эпендимомы и увеличивало выживаемость животных.

Таким образом, в развитии эпендимомы ключевую роль играет образование химерных белков и их конденсатов. Ученые надеются, что исследование поможет в поиске терапии для других видов рака, так как химерные белки YAP обнаружены в образцах различных опухолей, в том числе в опухолях кожи и молочной железы.

Источник

Hu X, et al. Nuclear condensates of YAP fusion proteins alter transcription to drive ependymoma tumourigenesis. // Nature Cell Biology. 2023 Feb 2. DOI: 10.1038/s41556-022-01069-6

Добавить в избранное