Claudin family of Proteins and Cancer: an Overview

Abstract

Tight junctions are the apical cell-cell adheesion that regulate paracellular permeability and are critical for epitel cell polarity. Tight Junctionin molekyyliarkkitehtuuria on tutkittu paljon, mikä on vahvistanut claudinin proteiiniperheen olevan kiinteä osa tight junctionia. Solun ja solun välisen adheesion häviäminen on keskeistä solujen transformaatiossa ja metastaattisen potentiaalin saamisessa; claudinin proteiiniperheen rooli patofysiologisten tapahtumien sarjassa, mukaan lukien ihmisen karsinooman kehittyminen, alkaa kuitenkin vasta nyt hahmottua. Klaudiinihiiren tyrmäysmalleja on syntynyt useita, ja havaittu fenotyyppien moninaisuus osoittaa selvästi niiden tärkeän roolin kudosten eheyden ylläpitämisessä eri elimissä ja viittaa siihen, että claudiinit osallistuvat myös soluyhteyksiin muissa kuin tiukoissa liitoksissa. Claudinin säätelyn mekanismeja ja niiden tarkkaa roolia normaalissa fysiologiassa ja sairauksissa selvitetään, mutta paljon työtä on vielä tekemättä. Tässä tarkastelussa olemme keskustelleet claudineja koskevasta käsitteellisestä viitekehyksestä ja heidän mahdollisista vaikutuksistaan syöpään. Ennustamme, että seuraavien vuosien aikana ymmärryksemme claudinien mahdollisesta roolista tuumorigeneesin säätelyssä todennäköisesti kasvaa, mikä puolestaan voi tarjota uusia lähestymistapoja kohdennettuun hoitoon.

1. Johdanto

geneettiset muutokset eri geeneissä, jotka ovat vastuussa normaalin epiteelifenotyypin ylläpidosta, ovat osoittautuneet merkittäväksi syyksi normaalin epiteelifysiologian sääntelyn purkamiseen. on kuitenkin selvää, että geneettiset mutaatiot korreloivat erilaisten ympäristöärsykkeiden kanssa. Lisäksi suoraa altistumista erilaisille ympäristön karsinogeeneille pidetään yhtenä todennäköisimmistä neoplasian aiheuttajista. Yleensä nisäkäsruumis on hyvin valikoiva absorptiokäyttäytymisessään, jota säätelevät sekä koko että kehon altistuvien molekyylien varaus. Tiukka liitokset, kaikkein apical solu-solu adheesiota, koska niiden solun sijainti ovat vastuussa tästä valinnasta ja mikä tahansa kvalitatiivinen tai kvantitatiivinen vapauttaminen TJ ominaisuudet voisi mahdollisesti muuttaa normaalia tasapainoa ylläpidetään, mikä epänormaali solun fysiologia. Myös reseptorin ja vastaavien ligandien erilaisesta jakautumisesta johtuvan kasvutekijäreseptorin aktivaation normaali säätely voi vaarantua epäsäännöllisten tiukkojen liitosten vuoksi . Häiriö tiukka liitosesteen toimintaa ja muutoksia läpäisevyys ominaisuudet on osoitettu liittyvän useita patologisia ehtoja, kuten munuaisten häiriöt, tulehduksellinen suolistosairaus, keuhkopöhö, ripuli, ja keltaisuus . Oikea solu-solu ja solu-solunulkoinen matriisi interaktiot ovat välttämättömiä epiteelisolun normaalille toiminnalle, ja tiedetään, että erilaiset solun adheesioproteiinit, kuten E-cadheriini,- kateniini tai 1-inetgriini, suorittavat erilaisia toimintoja kuin normaali solun adheesiofunktio normaalien solu-solu-tai solu-ECM-kiinnikkeiden menettämisen jälkeen . Samanlainen hypoteesi voitaisiin olettaa proteiineja muodostavat tiiviit liitokset, joka voisi todennäköisesti olla keskeinen rooli neoplastinen prosessi kautta kytkemällä solunulkoinen miljöö solunsisäinen signalointireitit ja sytoskeletoni. Tässä suhteessa zo-1, tiukka liitosproteiini, sitoutuu Y-laatikon transkriptiotekijään ZONABIIN, jonka on osoitettu lisäävän solujen proliferaatiota ja vähentävän erilaistumista . Äskettäin Symplekiinin, jälleen yhden transkriptiotekijän, osoitettiin lisäävän paksusuolen syöpäsolujen tuumorigeenisuutta claudin-2: n ja ZONAB: n säätelyn myötä . Tärkeää on, että ZO-1 ja ZONAB sijaitsevat tiiviissä liitoksessa erilaistuneissa ja polarisoituneissa epiteelisoluissa, kun taas translokoituvat solun sytoplasmaan/tumaan proliferatiivisissa tai erilaistuneissa soluissa . Tässä asiakirjassa, teemme yhteenvedon nykyisen tietämyksen roolista tiukka junction erityistä painoa claudin perheen proteiinien syövän ja mahdolliset syy ja seuraus välinen yhteys ilmaisun tiettyjen claudin perheenjäsenten kasvaimen kasvua ja etenemistä.

2. Tight junctions ja Tumorigenesis

Tight junctions (TJS) ovat epiteelisolujen ja endoteelisolujen kaikkein apikaalisimpia solujenvälisiä liitoksia. Tiukoille liitoksille määritellyt kaksi pääfunktiota ovat paraselluläpäisevyyden säätely sen estotoiminnon kautta ja solun napaisuuden ylläpitäminen aitatoiminnon kautta . Nämä näkökohdat polariteetti, lokerointi, ja este toiminta ovat perustana kiehtova kehitys biolääketieteen. Tiiviin liitoksen aitaustoiminto auttaa ylläpitämään solujen napaisuutta, mikä estää apikaalisen kalvon molekyylien sekoittumisen sivusuuntaisen kalvon molekyyleihin. On tiettyjä aikoja tahansa tieteellisen tutkimuksen alalla, jossa voi todistaa uuden käsitteen muotoutumassa ja saamassa hyväksyntää. Osallistuminen epiteelin este jakautuminen kehittämiseen epiteelin neoplasia on sellainen käsite tällä hetkellä, joka on saamassa hyväksyntää ja merkitystä, vaikka on tärkeää mainita, että “juuret” tämän käsitteen palata monta vuotta. Syöpäsolubiologiassa vahvasti mukana olevan tight Junctionin tehtävä on epiteeliparaselluläpäisevyys ja solujen napaisuuden häviäminen .

epiteeliesteen hajoamisen käsitteeseen kuuluvat ne kolme keskenään toisiinsa liittyvää tekijää, joilla on keskeinen merkitys neoplastisessa kasvussa ja kehityksessä: I) solun polaarisuuden seurauksena funktionaaliset kasvutekijäreseptorit sijaitsevat tavallisesti tyvisolun ja lateraalisen solun pinnalla, joka on vastakkain interstitiaalinesteen ja verenkierron kanssa; ii) kasvutekijäproteiinit (näiden reseptorien ligandit) lokeroituvat usein hyvin suurina pitoisuuksina luminaalinesteissä epiteelikudosten sisällä.; ja (iii) varhaisessa prosessissa neoplasia, “vääristymiä” esiintyy TJs siten, että suhteellisen suuret liuokset voivat kulkea epiteelin esteitä, jotka normaalisti rajoittavat niiden liikettä, ilmiö voisi kutsua “lesional vuoto.”Esimerkiksi kolorektaalisyövässä Claudin-2: n ilmentymä, joka on korreloinut epiteelin läpäisevyyden kanssa, lisääntyy, kun taas Claudin-1: n tai 7: n ilmentymä, joka korreloi lisääntyneeseen TER: ään, joko sijoittuu väärin tai vähenee . Näin käsite on kehittynyt, että TJ häiriöitä premalignant neoplastinen kudos voi lisätä todennäköisyyttä, että se kehittyy frank karsinooma koska jatkuva stimulaatio solunjakautumisen initioitu (premalignant) soluja, joka seuraa jakautuminen luonnollinen este kasvutekijöiden ja niiden reseptoreihin.

tutkimukset ovat osoittaneet , että epiteelin tiiviit liitokset ovat dynaamisia rakenteita ja niitä moduloidaan epiteelikudoksen uudelleenmuodostuksen , haavan korjauksen , tulehduksen ja kasvaimiksi muuttumisen aikana . Yhteys epänormaali TJ toiminta ja epiteelikasvaimen kehitystä on ehdotettu aiemmissa tutkimuksissa, jotka osoittavat muutoksia TJ rakenteita epiteelisyöpien . In vitro-tutkimukset, joissa käytettiin epiteelisolulinjoja , osoittivat, että onkogeenit, kuten K-ras, tai forboliesterikasvainten edistäjät, voivat muuntaa yksikerroksiset polyyppirakenteet monikerroksisiksi . Epiteelin monikerroksisuus liittyi TJ-permeabiliteetin lisääntymiseen, proteiinikinaasi C – aktivoitumiseen ja TJ-proteiinien fosforylaatioon .

3. Claudins: Tight Junction Integral proteins

Tight liitokset ovat monimutkaisia solukokonaisuuksia, ja niitä on aina alettu tutkia erityisesti siksi, että niiden muodostamista proteiineista ei ole tarkkaa tietoa, ja myös siksi, että on vaikeaa laatia in vivo-tai in vitro-malleja näihin proteiineihin liittyvien todellisten toiminnallisten ominaisuuksien määrittämiseksi. Vaikka useita proteiineja, joilla on erilaisia biologisia toimintoja, mukaan lukien tuumorisuppressorit, kuten APC, PTEN tai solujen napaisuusproteiinit, kuten Par-3, aPKC lokalisoidaan tiukassa liitoskohdassa, vasta 1980-luvun lopulla biokemialliset ja immunolokalisaatiotutkimukset tunnistivat 225 kDa-proteiinin zonula occludens-1 (Z0-1) ensimmäisenä polypeptidinä, joka liittyy yksinomaan TJ: ään . ZO-2 ja ZO-3, jotka ovat hyvin sukua ZO-1: lle, tunnistettiin myöhemmin . Geenimanipulaatiotutkimukset kuitenkin viittasivat siihen, että zo-proteiiniperhe, vaikka TJ: Hin liittyvät eivät ole TJ-integraaliproteiineja. Immunolokalisaatio sekä valo-että elektronimikroskopian avulla paljasti edelleen, että kaikki kolme tunnettua ZOs: ää (ZO-1, ZO-2 ja ZO-3) sijaitsevat yksinomaan TJS: n sytoplasmapinnalla plasmakalvon välittömässä läheisyydessä eikä plasmakalvossa. Sen jälkeen on viime vuosina tunnistettu useita TJ: ään liittyviä integraalisia kalvoproteiineja , kuten okkludiini , junctional adheesiomolekyyli (JAM) ja claudiinin proteiiniperhe, johon kuuluu vähintään 24 jäsentä (Kuva 1). Hillot ovat immunoglobuliinin (Ig) kaltaisia yksijänteisiä transmembraanimolekyylejä ja välittäjäaineriippumatonta adheesiota. Ne ovat keskittyneet sekä TJS: ään että AJs: ään, ei vain polarisoituneissa epiteeli-ja endoteelisoluissa, vaan myös kaikkien sukusolujen hematopoieettisissa soluissa . Nämä proteiinit voivat muodostaa homodimeerejä tai heterodimeerejä, jotka tuottavat vierekkäisten solujen välille parillisia säikeitä, mikä määrittää eri epiteelikudosten tyypilliset läpäisevyysominaisuudet . Okkludiini, jossa oli neljä transmembraania, tunnistettiin ensimmäiseksi TJ-spesifiseksi integraalikalvoproteiiniksi. Okkludiinipuutteisissa sisäelinten endodermin soluissa oli kuitenkin edelleen hyvin kehittynyt TJ-säikeiden verkosto, mikä viittaa vielä tunnistamattomien TJ-spesifisten integraalisten kalvoproteiinien olemassaoloon .

Kuva 1

Kaavamainen esitys tiiviistä liitoskohdasta epiteelisolujen ja parasolun kuljetuksen välillä. Alaosa edustaa tiukkoja liitossäikeitä ja niiden pääkomponenttien vuorovaikutusta.

käyttämällä samaa maksan fraktiota, jota käytettiin okkludiinin tunnistamiseen, ja sakkaroosiaskelgradientin avulla löydettiin yksi 22 kDa: n kaistale oletettuna uutena TJ-integraaliproteiinina. Peptidien sekvensointi paljasti kaksi proteiinia tässä ryhmässä, jotka myöhemmin nimettiin claudin 1: ksi ja 2: ksi . Nimi claudin tulee latinan sanasta” claudere”, joka tarkoittaa sulkemista. Nyt useiden tutkimusten tulokset claudin-1: n ja -2: n alustavan löytämisen jälkeen ovat osoittaneet, että claudin-proteiinien perhe ovat tärkeimmät integraaliset kalvoproteiinit, jotka muodostavat tiukkojen liittymien selkärangan . Claudin-suku koostuu 24 tunnetusta transmembraaniproteiinista, joilla on erilliset kudos-ja kehityskohtaiset jakautumistavat . Niitä havaitaan sekä epiteeli-että endoteelisoluissa ja ne muodostavat kompleksin okkludiinin ja/tai hillojen kanssa . Claudiinit koodaavat 20-27 kDa-proteiinia, joissa on neljä transmembraanidomeenia, kaksi solunulkoista silmukkaa, joissa ensimmäinen on huomattavasti pidempi kuin toinen, ja lyhyt karboksyylin solunsisäinen häntä (kuva 2). Tämän pyrstön viimeiset aminohapot säilyvät hyvin suvussa ja muodostavat PDZ: n sidontamotiiveja: claudiinit 1-9 ja 17 s/TYV, claudiinit 10 ja 15 AYV, claudin 11 AHV, claudin 12 HTT, claudin 13 LDV, claudiinit 14, 18 ja 20 DYV, claudin 16 TRV ja claudin 19 DRV. Näiden motiivien kautta claudiinit liittyvät TJ PDZ: hen, joka sisältää proteiineja ZO-1, ZO-2, ZO-3 , PATJ ja MUPP1 . Useita muita sytosolisia ja ydinproteiineja, jotka sisältävät sääntelyproteiineja Rab3b, Rab13, tuumorisammuttimet, kuten PTEN, transkriptiotekijät, kuten ZONAB, ja HuASH1 on myös osoitettu olevan suoraan tai epäsuorasti vuorovaikutuksessa tiukka junction complex . Nämä yhteisvaikutukset viittaavat siihen, että tiukat liitokset, sen lisäksi, että ne toimivat esteinä parasellulaariselle soluvirtaukselle, voivat olla tärkeässä roolissa muiden solujen toimintojen, kuten proliferaation ja kasvaimen tukahduttamisen, säätelyssä. Esimerkiksi cldn14: n mutaatio johtaa ei-syndromiseen resessiiviseen kuurouteen ja mutatoitunut CLDN16-geeni on yhdistetty perinnölliseen hypomagnesemiaan . Hiiret, joilta puuttuu claudin11 (tunnetaan myös nimellä Okkludiini Sertoli-proteiini), ovat osoittaneet, että TJ-säikeitä ei ole oligodendrosyyttien myeliinilevyissä eikä Sertoli-soluissa kiveksissä . Niissä näkyy miehen steriiliys sekä viivästynyt aksonaalinen johtumisnopeus keskushermostossa. Kuitenkin syntymässä yksityiskohtia puomi tutkimukset liittyvät claudins syövän ovat sekaantuneet claudin perheenjäsenten monenlaisia ihmisen syöpä ja kudoskohtaisesti.

kuva 2

Schematic representation of structure of claudins. Claudiinit ovat transmembraaniproteiineja, joiden domeenit ovat 1-4 (TMD-1, TMD-2, TMD-3 ja TMD-4) ja solunulkoiset silmukat ovat lupaava kohde hoidolle. Claudinsin-COOH-pääte sisältää PDZ-sitovan domeenin, joka käy läpi signaalin transduktion kannalta tärkeän postranscriptionaalisen muunnoksen.

4. Claudiinit ja syöpä

niiden löytymisen jälkeen kirjallisuus claudiinien asemasta eri syövissä on jatkuvasti laajentunut, ja päinvastoin kuin yleisesti ajatellaan, että claudiinien ilmentyminen vähenisi tuumorigeneesin aikana, kun tiukat liitokset katoavat solumuutoksen aikana, claudiinien ilmentyminen näyttää muuttuvan kudoskohtaisesti. Tan ym. on osoitettu, että claudiini-1: n ilmentyminen ja jakautuminen liittyy solujen dissosiaatiotilaan haimasyöpäsoluissa mitogeeniaktivoidun proteiinikinaasi 2: n aktivaation kautta. Sen sijaan claudin-7: n on todettu vähentyneen invasiivisissa duktaalikarsinoomissa , pään ja kaulan alueen syövissä sekä metastaattisessa rintasyövässä . Toisaalta, Claudin-3 ja -4 ovat usein koholla eri syöpiä, kuten haiman duktaali adenokarsinooma, eturauhas -, kohtu -, munasarjasyöpä ja rintasyöpä, kun taas hepatosellulaarinen ja munuaisten karsinoomat ilmaistu pienempi claudins-4 ja -5 . Vaikka claudin-2: n pienempi ilmentymä havaittiin myös rinta-ja eturauhassyövissä, Claudin-1: n ja claudin-7: n ilmentymät, jotka eivät olleet havaittavissa normaalissa kohdunkaulan levyepiteelissä, lisääntyivät kohdunkaulan neoplasiassa . Kiehtovaa, viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että ilmentyminen tiettyjen claudiinien erityisesti claudin-1 ja claudin-4 kasvaa aikana etäpesäkkeitä ja geneettinen esto niiden ilmentymisen on syvällinen vaikutus etäpesäkkeitä kykyjä syöpäsolujen vaikka kudoskohtaisesti . Taulukossa 1 olemme tiivistäneet claudinin perheenjäsenten ilmaisun tilan eri syöpätyypeissä. Intuitiivisesti, mekanismi, jolla vähentynyt claudin expression voi johtaa vaarantunut TJ funktio ja siten, neoplasia on helppo ymmärtää, mutta miten lisääntynyt claudin expression edistää neoplastinen etenemistä, kuten tässä ja muut, on vähemmän selvää. Yksi todennäköinen mekanismi on, että tiettyjen claudiinien yläsäätely tai poikkeava kudosekspressio voi vaikuttaa neoplasiaan muuttamalla suoraan TJ: n rakennetta ja toimintaa. Lisäksi on oletettu, että claudiinit voivat vaikuttaa myös solujen signalointireitteihin. Claudiiniproteiinit osallistuvat todennäköisesti signalointireitteihin karboksyyliterminaalissaan zo-1: een sitoutuvien domeenien kautta . Solun ja solun adheesioproteiinien tiedetään olevan tärkeässä roolissa solujen transformaatiossa, kun ne siirretään niiden normaalista kalvolokalisaatiosta ja ne voivat toimia onkogeenisenä molekyylinä. Parhaiten tutkittu molekyylejä on-cateniini, jotka vaikka toimivat solu-solu adheesiomolekyyleinä ilmaistuna sen normaalissa solulokatiivisuudessa, – cateniini muuttuu onkogeeniseksi . Samanlainen toiminnallinen heterogeenisuus voitaisiin olettaa claudins kuitenkin lisätutkimuksia tarvitaan tukemaan tällaista käsitettä.

tässä suhteessa olemme äskettäin osoittaneet biologisen merkityksen muuttunut claudin-1 ilmentymä paksusuolen syöpäsoluja. Kasvu claudin-1 expression havaittiin ihmisen ensisijainen paksusuolen karsinooma ja etäpesäkkeitä näytteitä ja solulinjojen johdettu ensisijainen ja metastaattinen kasvaimia verrattuna niiden normaaleihin kollegansa . Tärkeä löydös tutkimuksessamme oli Claudin-1: n ydinlähestyminen merkittävässä paksusuolen syöpänäytteiden osajoukossa, erityisesti maksan metastasoituneiden leesioiden osajoukossa. Useiden solunjakautumisproteiinien (-kateniini, ZO-1, ZO-2) Nuclear localisationin tiedetään korreloivan onkogeenisen transformaation ja solujen proliferaation kanssa . Kuten edellä mainittiin, – Kateniinilla on hyvin tunnettu kaksoisrooli solujen adheesiossa (kalvon lokalisoinnissa) ja signaalin transduktiossa (sytoplasminen ja ydinvoima), joka johtaa epiteelisolumuutokseen. Lisäksi TJ-proteiinin zo-1 mutantit, jotka eivät enää sijaitse plasmakalvossa, aiheuttavat Madin-Darby canine kidney I-solujen dramaattisen epiteelikudosmaalisen siirtymisen (EMT). Samoin, geneettinen manipulointi claudin-1 expression paksusuolen syöpäsolulinjat indusoi muutoksia solun fenotyyppi, rakenteellisia ja toiminnallisia muutoksia markkereita epiteelin-mesenkymaalinen siirtyminen (EMT) ja oli merkittäviä vaikutuksia kasvuun ksenografted kasvaimia ja etäpesäkkeitä athymic hiirillä. Erityisesti E-cadherinin ekspression ja-catenin/Tcf-signaloinnin säätely nousi yhdeksi potentiaaliseksi mekanismiksi, joka perustuu claudin– 1-riippuvaisiin muutoksiin ja ehdotti siten monimutkaista vuorovaikutusta eri solu-solu-adheesiomolekyylien välillä . On kertynyt todisteita siitä, että tiukkojen liitosproteiinien geeniekspression säätely WNT-signalointireitillä on osa epiteelisolujen erilaistumiselle välttämätöntä mekanismia, joka on epätasapainossa onkogeenisessä transformaatiossa. Lisäksi Wnt riippuvainen signaalin transduktio voi olla yksi tapa vaikuttaa esteen toimintaa, joka määräytyy olennaisesti epiteelin tiukka liitokset. Viime vuosina, useita komponentteja löytyy junctional komplekseja polarisoituneiden epiteelisolujen on osoitettu olevan signalointitoimintoja mukana solujen kasvua ja erilaistumista . Wnt-reitin aktivaatio johtaa-kateniinin stabiloitumiseen, joka translokoituu solun tumaan ja säätelee geenin ilmentymistä yhdessä lymfoidisen tehostajatekijän (lef)/t-solutekijän (TCF) transkriptiotekijöiden perheen kanssa . LEF/TCF ovat siivettömän (Wg)/Wnt-signalointireitin ydinvaikutuksia, jotka osallistuvat solun kohtalon, erilaistumisen ja polarisaation säätelyyn . Mutaatiot geenin adenomatous polyposis coli (APC) tuumorisuppressoriproteiini stabiloi-kateniini ja niiden oletetaan olevan ratkaisevia tapahtumia onkogeenisen muutoksen suoliston epiteelisolujen, joka voi kehittyä adenoomat ja karsinoomat . Tiettyjen claudin-perheenjäsenten ilmaisua voidaan säädellä WNT-signalointireitillä. Claudin-1: n ja claudin-2: n on osoitettu olevan kohdegeenejä, joita säätelee-catenin-signalointi . Claudin-1: n ilmentyminen ei ainoastaan vähentynyt merkittävästi vastauksena solunsisäisen kateniinin vähenemiseen adenoviruksen välittämällä villin tyypin APC: n siirrolla APC: n puutteellisiin paksusuolen syöpäsoluihin, vaan myös kaksi oletettua tcf4: ää sitovaa elementtiä claudin-1: n 5′: n sivualueella vahvistettiin olevan vastuussa sen transkription aktivoimisesta . Lisäksi WNT-signalointireitin ydintyövälineet sitoutuvat suoraan claudin-2-promoottorialueeseen ja siten tehostavat claudin-2-promoottoritoimintaa. Lisäksi he osoittivat ylikuulumisen WNT-signalointireitin ja Cdx: ään liittyvän transkriptioaktivaation välillä claudin-2-promoottorivälitteisen geeniekspression osalta . Tämä viittaa siihen, että Wnt-signalointi säätelee claudin-2-promoottoria suoraan LEF-1/ – catenin-kompleksin kautta ja parantaa välillisesti claudin-2-geenin ilmentymistä cdx1: n transkriptioaktivaatiolla. Tärkeää on, että toisen tiiviin liitoskompleksin komponentin, ZO-1: n, geeniekspressio tukahdutettiin-kateniinin ohimenevän ilmentymisen jälkeen ihmisen paksusuolen syöpäsolulinjoihin, joilla on alhainen endogeeninen-kateniini, minkä ehdotetaan edistävän epiteelipolarisaation menetystä neoplastisissa soluissa . Lisäksi, mutaatio APC geenin (näin, – catenin aktivaatio ja ydin translokaatio) on läsnä useimmissa ihmisen paksusuolen karsinoomat . On edelleen mielenkiintoista, että paksusuolen syöpäsoluja, jotka ilmaisivat claudin-1 (HT29, SW480, ja SW620) kaikki harbor mutaatioita APC ja on aktivoitu-catenin/Tcf signalointi. Sen sijaan RIE-ja HCT116-solut ilmentävät villityyppistä APC: tä , eikä kumpikaan solulinja ilmaise havaittavia claudin-1: n tasoja, ja siten osoittivat, että APC-proteiini voi säädellä claudin-1: n ilmentymistä kateniini/Tcf: stä riippuvaisella/riippumattomalla tavalla. Samanlainen riippuvuus claudin-1 expression paksusuolen syöpäsolujen kun APC ja-catenin signalointi osoitti myös muut . Etäpesäke on monimutkainen ilmiö, joka vaatii useita erityisiä vaiheita, kuten vähentynyt tarttuvuus, lisääntynyt motiliteetti ja invaasio, proteolyysi, ja resistenssi apoptoosi . Claudiinien ilmentyminen lisää muuttoliikettä / liikkuvuutta, kuten Boydenin kammio-ja haavanparannustestit osoittavat . Claudin-5 edistää Pro-MMP-2: n käsittelyä MT1-MMP: llä. Claudin-5: n ilmentyminen ei ainoastaan korvannut TIMP-2: ta pro-MMP-2: n aktivoinnissa MT1-MMP: llä, vaan myös edisti pro-MMP-2: n aktivoitumista kaikkien MT-MMPs: n ja MT1-MMP: n mutanttien välittämänä, joilta puuttui transmembrane-verkkotunnus (DELTAMT1-MMP) . MT-MMP-välitteisen proMMP-2-aktivaation stimulaatiota on raportoitu myös muilla claudin-perheenjäsenillä, mukaan lukien claudin-1, -2 ja -3 . Claudin-1: n ektodomiinin aminohapposubstituutiot tai deleetiot poistivat tämän stimuloivan vaikutuksen, ja claudin-1: n suora yhteisvaikutus MT1-MMP: n ja MMP-2: n kanssa osoitettiin immunopresipitaatiolla. MT1-MMP kolokalisoitiin claudiini-1: llä paitsi solun ja solun rajoilla, myös solun muissa osissa . Vaikuttaakin siltä, että MMP: n yhteisvaikutuksella claudiinien kanssa saattaa olla tärkeä rooli claudinin ilmentymän välittämässä tumorigeneesissä, invaasiossa ja etäpesäkkeissä. Tutkimuksissamme havaitsimme, että claudin-1: n yliekspressio paksusuolen syöpäsoluissa lisäsi sekä MMP-2: n että MMP-9: n aktiivisuutta, kun taas claudin-1: n esto johti MMP-9: n aktiivisuuden merkittävään vähenemiseen . Samoin claudin-3: n tai 4: n yliekspressio munasarjojen epiteelisoluissa lisäsi matriisin metalloproteinaasi-2: n (MMP-2) aktiivisuutta .

Klaudin ilmaisua ja funktioita säädellään useilla tasoilla ja erilaisilla mekanismeilla . Claudiinien delokalisaatio kalvosta näyttää olevan yleistä muuntuneissa soluissa . Reniini-tai Reniinivälitteisen signalointireitin / – reittien konstitutiivinen aktivaatio on yksi tuumorigeneesin alkuvaiheista, joka liittyy kausaalisesti neoplastiseen transformaatioon. Ha-Ras: n yli-ilmentävissä MDCK-soluissa tiiviit liitosproteiinit claudin-1, okkluusio ja ZO-1 puuttuivat solukosketuspaikoilta, mutta niitä oli sytoplasmassa . MEK1: n toiminnan esto värväsi kaikki kolme proteiinia solukalvoon, mikä johti tiukan liitosesteen toiminnan palautumiseen MDCK-soluissa . Kuitenkin eräässä toisessa tutkimuksessa, jossa käytettiin rintasyöpäsoluja, MEK1-inhibitio ei vaikuttanut claudin-1: n, okkludiinin ja/tai ZO-1: n mRNA-tai proteiinitasoihin eikä muuttanut claudin-1: n solunsisäistä sytoplasmajakaumaa kalvokohtaisemmaksi . Lisäksi tutkimukset ovat liittäneet proteiinikinaasi C: n TJS: n säätelyyn forboliesteristimulaation kautta . Myös PKA-riippuvaisesta TJS-sääntelystä osoitettiin hiljattain. Klaudin-3 ja-4 voidaan fosforyloida munasarjasyövässä PKA: lla, joka on munasarjasyövässä usein aktivoitunut kinaasi (kuva 3). Lisäksi modulaatio kartta kinaasi signalointi erityisesti ERK 1/2 ja P-P38 sekä PI-3 kinaasi on syvällinen vaikutus tiukka junction tiivistys ja claudin lauseke . Vastaavasti lysiinipuutteinen proteiinikinaasi 4 (WNK4) voi fosforyloida useita claudiineja ja lisätä parasellulaarista läpäisevyyttä . Useimmilla claudiiniproteiineilla on sytoplasmaterminaalisissa domeeneissaan oletuksellisia seriini-ja/tai treoniinifosforylaatiopaikkoja. Näiden kinaasien näille claudiineille aiheuttaman differentiaalimodulaation seurauksia ei ole vielä selvitetty, mutta se voi myötävaikuttaa munasarjojen tuumorigeeneesiin.

kuva 3

Skeematic representation of multiple mechanisms involved in the regulation of the expression and function of claudins. Katkenneet viivat ilmaisevat epäsuoria reittejä ja kiinteät viivat suoria reittejä. Lyhenteet: HDAC-Histoni-deasetylaasi; MAPKs-mitogeeni-aktivoidut proteiinikinaasit; RUNX3-Runtiin liittyvä transkriptiotekijä 3; FOXO1-Forkhead box O-1; Par3/PAR6 – Partitioning viallinen; PI3K-Fosfoinositidi 3-kinaasit; NF – κ B-nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells.

kasvutekijäreseptorit, jotka ovat tärkeitä solujen proliferaation ja eloonjäämisen säätelyssä, mukaan lukien EGF -, HGF-ja IGF-reseptorit, säätelevät claudiinin ekspressiota ja solujakaumaa, joskin jälleen kerran solu – /kudoskohtaisesti . Lisäksi suolistotulehdukseen liittyvät viimeaikaiset tutkimukset ovat ehdottaneet sytokiinien, kuten TNF -, INF -, IL-13, roolia claudiinien ilmaisun säätelyssä .

claudiiniproteiinien Endosyyttinen kierrätys on myös mahdollinen claudiinin säätelymekanismi , ja näiden proteiinien palmitoylaation on myös todettu vaikuttavan claudiiniproteiinin stabiiliuteen. Transkriptiotasolla transkriptiotekijät kuten etana, Cdx-2, HNF-ja GATA-4 voivat sitoutua eri claudin-geenien promoottorialueisiin ja vaikuttaa niiden ilmentymiseen. Lisäksi olemme osoittaneet, että paksusuolen claudin-1-transkriptejä säätelee Smad-4, tunnettu tuumorisuppressori sekä HDAC-estäjät ja tukevat siten monimutkaista sääntelyä useilla tasoilla .

5. Päätelmä

riippumatta siitä, mikä on eri syöpäpotilaiden syövän kasvulähde ja / tai heterogeenisuus samasta kudoslähteestä peräisin olevan syövän suhteen, on hyvin hyväksytty, että epiteeli Mesenkymaaliseen siirtymiseen (EMT) on tuumorigeneesin aloittamisen ja etenemisen kannalta keskeinen solutapahtuma. Tämä herättää kysymyksen: mitä yhteistä näillä erilaisilla syövillä on? Tärkeää on, että suurin osa syöpään liittyvistä kuolemantapauksista johtuu epiteelisolujen syövistä ja niihin kuuluvat paksusuolen, eturauhasen, virtsarakon, keuhkojen, ruokatorven, rinnan, haiman, munasarjan ja maksan syövät. Vaikka niiden erilaistuneet Ominaisuudet vaihtelevat, ne kaikki koostuvat pääasiassa epiteelisoluista, joilla on samanlaiset perusominaisuudet, kuten napaisuus ja barrieritoiminta. Joten herää kysymys: mikä taustalla ero ominaisuuksia ja / tai vastaus syövän hoidon välillä syövät peräisin eri epiteelielimissä riippumatta yhtäläisyyksiä niiden perusrakennusyksiköiden ja niiden ominaisuuksia? Solun ja solun välinen adheesio heikkenee tai häviää EMT-prosessin aikana tai epiteelisolujen dedifferentiaationa. E-cadherinin, adherens Junctionin pääosan, kriittinen rooli EMT: n säätelyssä tunnetaan, mutta se ei auta ymmärtämään epiteeliperäisten syöpien monimuotoisuutta/heterogeenisuutta. Tärkeää on, että claudiinit ilmaistaan epiteelisoluissa ja kudosspesifisellä tavalla ja muutokset claudinin perheenjäsenten keskuudessa syövässä seuraavat kudosspesifisiä ja joskus vastakkaisia kuvioita. Siten, claudin perheen proteiineja voi pitää mahdollista cue heterogeenisuus keskuudessa kasvaimia epiteelikudoksen alkuperää ja sen jälkeen, että hyödyllisiä markkereita voi myös auttaa tarjoamaan terapeuttisia mahdollisuuksia sopii tiettyihin syöpä tyyppi.

kiitokset

tätä asiakirjaa tukivat NIH: n avustukset CA119005, Ca124977 (P. Dhawan) sekä 5p50dk044757 ja P30dk058406 pilottihankkeet (A. B. Singh).