Claudin proteinek és rák család: áttekintés

absztrakt

a szoros csomópontok az apikális sejt-sejt adhézió, amelyek szabályozzák a paracelluláris permeabilitást és kritikusak a hámsejtek polaritása szempontjából. A szoros csomópont molekuláris architektúráját alaposan tanulmányozták, ami megerősítette, hogy a claudin fehérjecsalád a szoros csomópont szerves része. A sejt-sejt adhézió elvesztése központi szerepet játszik a sejt transzformációjában és a metasztatikus potenciál megszerzésében; a claudin fehérjecsalád szerepe azonban patofiziológiai események sorozatában játszik szerepet, beleértve az emberi karcinóma kialakulását is, csak most kezdik megérteni. Számos claudin egér kiütéses modellt hoztak létre, és a megfigyelt fenotípusok sokfélesége egyértelműen bizonyítja fontos szerepüket a különböző szervek szöveti integritásának fenntartásában, és arra utal, hogy a claudinok a szoros csomópontokon kívül más sejtes környezetben is részt vesznek. A claudin-szabályozás mechanizmusai és pontos szerepük a normális fiziológiában és a betegségben tisztázásra kerülnek, de még sok munka van hátra. Ebben a felülvizsgálatban megvitattuk a claudinokra vonatkozó fogalmi keretet és azok lehetséges hatását a rákban. Azt jósoljuk, hogy a következő néhány évben valószínűleg fellendülés tapasztalható a claudinok potenciális szerepének megértésében a tumorigenesis szabályozásában, ami viszont új megközelítéseket nyújthat a célzott terápiához.

1. Bevezetés

genetikai változások a normál epithelialis fenotípus fenntartásáért felelős különböző génekben a normális epithelialis fiziológia deregulációjának fő okaként jelentkezett azonban jól megalapozott, hogy a genetikai mutációk korrelálnak a különféle környezeti ingerekkel. Ezenkívül a különböző környezeti rákkeltő anyagoknak való közvetlen expozíciót a neoplázia indukálásának egyik legmegbízhatóbb forrásának tekintik. Általában az emlős test nagyon szelektív abszorpciós viselkedésében, amelyet a test által kitett molekulák mérete, valamint töltése szabályoz. A szűk csomópontok, a leginkább apikális sejt-sejt adhézió, sejtes elhelyezkedésük miatt felelősek ezért a kiválasztásért, és a TJ jellemzők bármilyen kvalitatív vagy kvantitatív deregulációja potenciálisan megváltoztathatja a normális egyensúlyt, ami abnormális sejtfiziológiát eredményez. Emellett a növekedési faktor receptor aktivációjának normális szabályozása a receptor és a megfelelő ligandumok differenciális eloszlása miatt veszélybe kerülhet a szabálytalan szoros csomópontok miatt . A szoros kereszteződés gátfunkciójának megzavarása és a permeabilitási tulajdonságok változásai kimutatták, hogy számos kóros állapothoz kapcsolódnak, mint például vesebetegségek, gyulladásos bélbetegség, tüdőödéma, hasmenés és sárgaság . A megfelelő sejt-sejt és sejt-extracelluláris mátrix kölcsönhatások elengedhetetlenek a hámsejtek normális működéséhez, és ismert, hogy a különböző sejtadhéziós fehérjék, mint például az E-kadherin,- catenin vagy 1-inetgrin a normál sejtadhéziós funkciótól eltérő funkciókat látnak el a normál sejt-sejt vagy sejt-ECM adhéziók elvesztése esetén . Hasonló hipotézist lehet feltételezni a szoros csomópontokat alkotó fehérjékről, amelyek valószínűleg központi szerepet játszhatnak a neoplasztikus folyamatban az extracelluláris miliő összekapcsolása révén az intracelluláris jelátviteli útvonalakkal és a citoszkeletonnal. Ebben a tekintetben a zo-1, egy szűk csomópont fehérje kötődik az Y-box transzkripciós faktorhoz, a ZONAB-hoz, amelyről kimutatták, hogy növeli a sejtproliferációt és csökkenti a differenciálódást . Nemrégiben kimutatták, hogy a Symplekin, egy másik transzkripciós faktor növeli a vastagbélrák sejtek tumorigenitását a claudin-2 és a ZONAB upregulációja révén . Fontos, hogy a zo-1 és a ZONAB a differenciált és polarizált hámsejtek szűk találkozásánál lokalizálódik, míg a proliferatív vagy dedifferenciált sejtekben transzlokálódik a sejt citoplazmájába/magjába . Ebben a tanulmányban összefoglaljuk a szoros csomópont szerepével kapcsolatos jelenlegi ismereteket, különös hangsúlyt fektetve a claudin fehérjecsaládra a rákban, valamint a lehetséges ok-okozati összefüggésre a specifikus claudin családtagok kifejeződése között a tumor növekedésével és progressziójával.

2. Szoros csomópont és Tumorigenesis

a szoros csomópontok (TJs) A leginkább apikális intercelluláris csomópontok az epitheliális és endothel sejtekben. A szoros csomópontok két fő funkciója a paracelluláris permeabilitás szabályozása a gátfunkción keresztül, valamint a sejt polaritásának fenntartása a kerítés funkción keresztül . Ezek a polaritás, a szétválasztás és a gátfunkció szempontjai a biomedicina lenyűgöző fejlődésének alapjai. A szoros csomópont kerítés funkciója segít fenntartani a sejtek polaritását, megakadályozva ezzel az apikális membránban lévő molekulák keveredését az oldalsó membránnal. Vannak bizonyos idők a tudományos kutatás bármely területén, amikor egy új koncepció kialakulásának és elfogadásának lehet tanúja. Az epitheliális gát lebontásának bevonása az epitheliális neoplázia kialakulásába jelenleg olyan fogalom, amely egyre elfogadottabbá és fontosabbá válik, bár fontos megemlíteni, hogy ennek a koncepciónak a “gyökerei” sok évre nyúlnak vissza. A szoros csomópont funkciója, amely mélyen részt vesz a rákos sejtek biológiájában, az epitheliális paracelluláris permeabilitás és a sejt polaritásának elvesztése .

az epitheliális gát lebontásának fogalma magában foglalja azt a három, egymással kölcsönösen összefüggő elemet, amelyek kulcsfontosságú szerepet játszanak a neoplasztikus növekedésben és fejlődésben: (i) a sejtpolaritás eredményeként a funkcionális növekedési faktor receptorok általában a bazális-laterális sejtfelszínen helyezkednek el, szemben az intersticiális folyadékkal és a vérárammal; (ii) a növekedési faktor fehérjék (ezeknek a receptoroknak a ligandumai) gyakran nagyon magas koncentrációban vannak felosztva az epitheliális szövetekben lévő luminalis folyadékokban; és (iii) a neoplázia folyamatának elején “torzulások” fordulnak elő a TJ-kben, így viszonylag nagy oldott anyagok haladhatnak át az epitheliális akadályokon, amelyek általában korlátozzák mozgásukat, ezt a jelenséget “léziós szivárgásnak” nevezhetjük.”Például a vastagbélrákban a claudin-2 expressziója, amely korrelált az epitheliális permeabilitással, növekszik, míg a claudin-1 vagy 7 expressziója, amely korrelál a megnövekedett TER-rel, vagy rosszul lokalizálódik, vagy csökken . Így a koncepció kifejlesztette, hogy a premalignus neoplasztikus szövetben a TJ megzavarása növelheti annak valószínűségét, hogy őszinte karcinómává alakul ki az iniciált (premalignus) sejtek sejtosztódásának folyamatos stimulálása miatt, amely a növekedési faktorok és receptoraik közötti természetes gát lebontását követi.

tanulmányok kimutatták , hogy az epitheliális szoros csomópontok dinamikus struktúrák , és modulációnak vannak kitéve a hámszövet átalakulása , a sebjavítás, a gyulladás és a tumorokká történő átalakulás során . Az abnormális TJ funkció és az epithelialis tumor fejlődésének összefüggését korábbi tanulmányok javasolták, amelyek az epithelialis rákok TJ struktúrájának megváltozását mutatják . Az epiteliális sejtvonalakat alkalmazó In vitro vizsgálatok kimutatták, hogy az egyrétegűek onkogének , például K-ras vagy phorbol-észter tumor promoterek által többrétegű polipszerű struktúrákká alakulhatnak át . Az epithelialis többrétegű rétegződés fokozott TJ permeabilitással , a protein kináz C – aktivációjával és a TJ fehérjék foszforilációjával járt .

3. Claudins: Szoros csomópont integrál fehérjék

a szoros csomópontok összetett sejtes entitások, és mindig alulértékeltek voltak, különösen az őket alkotó fehérjék pontos ismeretének hiánya miatt, valamint az in vivo vagy in vitro modellek létrehozásával kapcsolatos nehézségek miatt, amelyek meghatározzák az ezekhez a fehérjékhez kapcsolódó valódi funkcionális jellemzőket. Bár több különböző biológiai funkcióval rendelkező fehérje, beleértve a tumorszuppresszorokat, például az APC-t, a PTEN-t vagy a sejtpolaritási fehérjéket, például a Par-3-at, az aPKC a szűk csomópont helyén lokalizálódik, csak az 1980-as évek végén biokémiai és immunolokalizációs vizsgálatok azonosították a 225 kDa fehérjét zonula occludens-1 (Z0-1), mint az első polipeptid, amely kizárólag a TJ-hez kapcsolódik . A zo-2-t és a ZO-3-at, amelyek erősen rokonságban állnak a ZO-1-gyel, később azonosították . A genetikai manipulációs vizsgálatok azonban azt sugallták, hogy a zo-fehérjék családja, bár a TJ-vel társulnak, nem a TJ integrált fehérjék. A fény-és elektronmikroszkópos immunolokalizáció azt is kimutatta, hogy mindhárom ismert Zo (ZO-1, ZO-2 és ZO-3) kizárólag a TJS citoplazmatikus felületén, a plazmamembrán közvetlen közelében helyezkedik el, nem pedig a plazmamembránban. Azóta számos , a TJ-hez kapcsolódó integrált membránfehérjét azonosítottak az elmúlt években , beleértve az okkludint, a Jam-et (Jam) és a claudin fehérjecsaládot, amely legalább 24 tagból áll (1.ábra). A dzsemek immunglobulin (Ig)-szerű egyfesztávolságú transzmembrán molekulák és mediátfüggetlen adhézió. A TJS-ben és az AJs-ben koncentrálódnak, nem csak a polarizált epitheliális és endothel sejtekben, hanem az összes vonal vérképző sejtjeiben is . Ezek a fehérjék homodimereket vagy heterodimereket képezhetnek a szomszédos sejtek közötti párosított szálak előállításához, ezáltal meghatározva a különböző hámszövetek jellegzetes permeabilitási tulajdonságait . A négy transzmembrán doménnel rendelkező okkludint azonosították az első TJ-specifikus integrált membránfehérjeként. Az okkludin-hiányos zsigeri endoderma sejtek azonban még mindig jól fejlett TJ-szálak hálózatát hordozták, rámutatva a még nem azonosított TJ-specifikus integrált membránfehérjék létezésére .

ábra 1

a hámsejtek és a paracelluláris transzport közötti szoros kapcsolódási hely vázlatos bemutatása. Az alsó rész a szűk csomópontokat és a fő komponensek kölcsönhatását jelenti.

az okkludin azonosításához használt májfrakciót használva, szacharóz lépésgradiens segítségével egyetlen 22 kDa sávot fedeztek fel feltételezett új TJ integrál fehérjeként. A peptidszekvenálás két fehérjét mutatott ki ebben a sávban, amelyeket később claudin 1-nek és 2-nek neveztek el . A claudin név a Latin “claudere” szóból származik, ami bezárást jelent. Most, a claudin-1 és -2 kezdeti felfedezése óta végzett több vizsgálat eredménye megállapította, hogy a claudin fehérjecsalád a szoros csomópontok gerincét képező fő integrált membránfehérjék . A claudin család 24 ismert transzmembrán fehérjéből áll, amelyek különböző szövet – és fejlődésspecifikus eloszlási mintákat mutatnak . Mind az epitheliális, mind az endothel sejtekben kimutathatók, és komplexet képeznek okkludinnal és / vagy dzsemekkel . A claudinok 20-27 kDa fehérjét kódolnak négy transzmembrán doménnel, két extracelluláris hurokkal, ahol az első lényegesen hosszabb, mint a második, valamint egy rövid karboxil intracelluláris farokkal (2.ábra). A farok utolsó aminosavai erősen konzerváltak a családon belül, és PDZ kötési motívumokat alkotnak: claudins 1-9 és 17 S/TYV, claudins 10 és 15 AYV, claudin 11 AHV, claudin 12 HTT, claudin 13 LDV, claudins 14, 18 és 20 DYV, claudin 16 TRV és claudin 19 DRV. Ezen motívumok révén a claudinok a ZO-1, ZO-2, ZO-3 , PATJ és MUPP1 fehérjéket tartalmazó TJ PDZ-hez kapcsolódnak . Számos más citoszolos és nukleáris fehérje, amely magában foglalja a Rab3b, Rab13 szabályozó fehérjéket, a tumorszuppresszorokat, mint a PTEN, a transzkripciós faktorokat, mint a ZONAB és a HuASH1, szintén kimutatták, hogy közvetlenül vagy közvetve kölcsönhatásba lépnek a szűk csomópont komplexével . Ezek a kölcsönhatások azt sugallják, hogy a szoros csomópontok, amellett, hogy gátolják az oldott anyagok paracelluláris áramlását, fontos szerepet játszhatnak más sejtfunkciók szabályozásában, mint például a proliferáció és a tumor szuppresszió. Például a CLDN14 mutációja nem szindrómás recesszív süketséghez vezet, a mutált CLDN16 gént pedig örökletes hypomagnesaemiával társították . A claudin11-et (más néven Occludin Sertoli Protein) hiányzó egerek kimutatták, hogy a herékben az oligodendrociták és Sertoli sejtek mielinlemezeiben nincsenek TJ szálak . Férfi sterilitást, valamint késleltetett axonális vezetési sebességet mutatnak a központi idegrendszerben. A claudinokkal kapcsolatos tanulmányok fellendüléséből származó részletek azonban a claudin család tagjait az emberi rák széles körében és szövetspecifikus módon érintették.

ábra 2

a claudinok szerkezetének sematikus ábrázolása. A claudinok 1-4 doménnel rendelkező transzmembrán fehérjék (TMD-1, TMD-2, TMD-3 és TMD-4), és az extracelluláris hurkok ígéretes célpontot jelentenek a terápiában. A claudins-COOH terminálja PDZ-kötő domént tartalmaz, amely poszttranszkripciós módosításon megy keresztül, amely fontos a jelátvitel szempontjából.

4. Claudinok és rák

felfedezésük óta folyamatosan bővül a szakirodalom a claudinok különböző rákos megbetegedésekben való állapotáról, és ellentétben azzal az Általános gondolattal, hogy a claudinok expressziója csökken a tumorigenezis során, mivel a szoros csomópontok elvesznek a sejtátalakulás során, a claudinok expressziója szövetspecifikus módon változik. Tan et al. kimutatták, hogy a claudin-1 expressziója és eloszlása a mitogén-aktivált protein-kináz 2 aktiváció révén összefügg a hasnyálmirigy-rákos sejtek disszociációs státusával. Ezzel szemben a claudin-7 csökkent az invazív ductalis carcinomákban , a fej-és nyakrákban, valamint a metasztatikus emlőrákban . Másrészt, Claudin-3 és -4 gyakran emelkedett a különböző rákok, beleértve a hasnyálmirigy ductalis adenocarcinoma, prosztata, méh, petefészekrák és a mellrák, míg hepatocelluláris és vese carcinoma kifejezett alacsonyabb szintű claudins-4 és -5 . Míg a claudin-2 Alacsonyabb expresszióját emlő-és prosztata karcinómákban is megfigyelték, a claudin-1 és claudin-7 expressziók, amelyek a normál nyaki laphámhámban nem voltak kimutathatók, a cervicalis neoplasia során növekedtek . Érdekes módon a legújabb tanulmányok kimutatták, hogy bizonyos claudinok, különösen a claudin-1 és a claudin-4 expressziója nő a metasztázis során, és expressziójuk genetikai gátlása mély hatással van a rákos sejtek metasztatikus képességeire, bár szövetspecifikus módon . Az 1. táblázatban összefoglaltuk a claudin családtagok kifejeződésének állapotát különböző ráktípusokban. Intuitív módon az a mechanizmus, amellyel a csökkent claudin expresszió a veszélyeztetett TJ funkcióhoz vezethet, így a neoplasia könnyen érthető, de hogy a megnövekedett claudin expresszió hogyan járul hozzá a neoplasztikus progresszióhoz, amint azt itt és mások leírják, kevésbé világos. Az egyik valószínű mechanizmus az, hogy bizonyos claudinok upregulációja vagy rendellenes szöveti expressziója hozzájárulhat a neopláziához azáltal, hogy közvetlenül megváltoztatja a TJ szerkezetét és működését. Ezenkívül feltételezik, hogy a claudinok befolyásolhatják a sejtek jelátviteli útvonalait is. A Claudin fehérjék valószínűleg részt vesznek a jelátviteli utakban a zo-1-hez kötődő doméneken keresztül karboxil terminálisuk . A sejt-sejt adhéziós fehérjékről ismert, hogy fontos szerepet játszanak a sejtek átalakulásában, amikor kiszorulnak a normál membrán lokalizációjukból, és onkogén molekulaként szolgálhatnak. A legjobban vizsgált molekulák-catenin, amelyek bár sejt-sejt adhéziós molekulákként szolgálnak, ha normál celluláris lokalizációjukban expresszálódnak, – a catenin onkogénné válik . Hasonló funkcionális heterogenitást lehet feltételezni claudins esetében, azonban további vizsgálatokra van szükség egy ilyen fogalom alátámasztásához.

ebben a tekintetben nemrégiben bebizonyítottuk a megváltozott claudin-1 expresszió biológiai jelentőségét vastagbélrákos sejtekben. A claudin-1 expresszió növekedését figyelték meg a humán primer vastagbél carcinoma és metasztázis mintákban, valamint a primer és metasztatikus tumorokból származó sejtvonalakban a normál társaikhoz képest . Vizsgálatunk fontos megállapítása a claudin-1 nukleáris lokalizációja volt a vastagbélrák minták jelentős részhalmazában, különösen a máj metasztatikus elváltozásainak részhalmaza között. Számos sejtcsatlakozási fehérje (catenin, ZO-1, ZO-2) nukleáris lokalizációja ismert, hogy korrelál az onkogén transzformációval és a sejtproliferációval . Mint már említettük, a Katenin jól jellemzett kettős szerepet játszik a sejtadhézióban (membrán lokalizált) és a jelátvitelben (citoplazmatikus és nukleáris), ami a hámsejt transzformációhoz vezet. Továbbá a TJ fehérje zo-1 mutánsai, amelyek már nem lokalizálódnak a plazmamembránon, drámai epitheliális-mezenchimális átmenetet (EMT) indukálnak Madin-Darby kutya vese I sejtek . Hasonlóképpen, a claudin-1 expresszió genetikai manipulációja a vastagbélrákos sejtvonalakban változásokat indukált a sejtfenotípusban, strukturális és funkcionális változásokkal az epithelialis-mesenchymalis átmenet (EMT) markereiben, és jelentős hatással volt a xenograftált tumorok növekedésére és metasztázisra athymikus egerekben. Nevezetesen az E-kadherin expresszió és a-catenin/TCF jelátvitel szabályozása jelent meg a claudin-1– függő változások egyik lehetséges mechanizmusaként, és ezáltal a különböző sejt-sejt adhéziós molekulák komplex kölcsönhatását javasolta . Halmozódó bizonyítékok vannak arra vonatkozóan, hogy a szűk csomópontú fehérjék génexpressziójának szabályozása a Wnt jelátviteli út egy olyan mechanizmus része, amely elengedhetetlen a hámsejtek differenciálódásához, amely kiegyensúlyozatlan az onkogén transzformációban. Ezenkívül a Wnt-függő jelátvitel lehet A gátfunkció befolyásolásának egyik módja, amelyet lényegében az epitheliális szoros csomópontok határoznak meg. Az elmúlt években a polarizált hámsejtek junkcionális komplexeiben található számos komponensről kimutatták, hogy jelátviteli funkcióval rendelkeznek a sejtek növekedésében és differenciálódásában . A Wnt útvonal aktiválása a-catenin stabilizálódásához vezet, amely ezt követően transzlokálódik a sejtmagba, és szabályozza a génexpressziót a lymphoid enhancer factor (LEF)/T-cell factor (TCF) transzkripciós faktorok családjával együtt . A LEF/TCF a szárny nélküli (Wg) / Wnt jelátviteli út nukleáris effektorai, amelyek részt vesznek a sejtek sorsának, differenciálódásának és polarizációjának szabályozásában . Az adenomatózus polyposis coli (APC) tumorszuppresszor fehérje génjének mutációi stabilizálódnak-a catenin és állítólag döntő események a bélhámsejtek onkogén transzformációjában, amelyek adenomákká és karcinómákká alakulhatnak ki . A claudin család egyes tagjainak kifejeződése szabályozható Wnt jelátviteli út. A Claudin-1 és a claudin-2 a catenin jelátvitel által szabályozott célgének . Nemcsak a claudin-1 expressziója jelentősen csökkent az intracelluláris-catenin adenovírus által közvetített transzportjának hatására vad típusú APC az APC-hiányos vastagbélrák sejtekbe, hanem két feltételezett Tcf4 kötő elem is a claudin-1 5′ – es peremterületén megerősítették, hogy felelősek a transzkripció aktiválásáért . Ezenkívül a Wnt jelátviteli út nukleáris effektorai közvetlenül a claudin-2 promoter régióhoz kötődnek, ezáltal fokozva a claudin-2 promoter aktivitását. Továbbá kimutatták a Wnt jelátviteli útvonal és a Cdx-hez kapcsolódó transzkripciós aktiváció közötti áthallást a claudin-2 promoter által közvetített génexpresszió tekintetében . Ez arra utal, hogy a Wnt jelátvitel közvetlenül szabályozza a claudin-2 promótert a LEF-1/-catenin komplexen keresztül, és közvetetten fokozza a claudin-2 gén expresszióját a Cdx1 transzkripciós aktiválásával. Fontos, hogy a szűk csomópont komplex másik komponensének, a ZO-1-nek a génexpresszióját elnyomták a-catenin átmeneti expressziója után az emberi vastagbélrákos sejtvonalakba, alacsony endogén-cateninnel, amely állítólag hozzájárul a epitheliális polarizáció elvesztéséhez a neoplasztikus sejtekben . Továbbá az APC gén mutációja (így-catenin aktiváció és nukleáris transzlokáció) jelen van a humán colorectalis carcinomák többségében . További érdekes, hogy a claudin-1-et expresszáló vastagbélrákos sejtek (HT29, SW480 és SW620) mind hordoznak mutációkat az APC-ben, és aktiválják a catenin/Tcf jelátvitelt. Ezzel szemben a RIE és a HCT116 sejtek vad típusú APC-t expresszálnak , és egyik sejtvonal sem fejezi ki a claudin-1 kimutatható szintjét, ami azt jelzi, hogy az APC fehérje képes szabályozni a claudin-1 expresszióját-catenin/Tcf függő/független módon. A claudin-1 expresszió hasonló függését a vastagbélrákos sejtekben az APC és a catenin jelátviteltől mások is kimutatták . A metasztázis összetett jelenség, amely számos speciális lépést igényel, mint például a csökkent tapadás, a megnövekedett motilitás és invázió, a proteolízis és az apoptózissal szembeni rezisztencia . A Claudins expresszió növeli a migrációt / motilitást, amint azt mind a Boyden kamra, mind a sebgyógyulási vizsgálatok mutatják . A Claudin-5 elősegíti a pro-MMP-2 MT1-MMP általi feldolgozását. A claudin-5 expressziója nemcsak a TIMP-2-t váltotta fel a PRO-MMP-2 AKTIVÁLÁSBAN MT1-MMP-vel, hanem elősegítette a Pro-MMP-2 aktiválását is, amelyet minden olyan Mt-MMP és MT1-MMP mutáns közvetített, amelynek nincs transzmembrán doménje (DeltaMT1-MMP) . Az MT-MMP által közvetített proMMP-2 aktiváció stimulálásáról más claudin családtagoknál is beszámoltak, beleértve a claudin-1, -2 és -3 aktivációt . A claudin-1 ektodomainjában lévő aminosav-szubsztitúciók vagy deléciók megszüntették ezt a stimuláló hatást, és immunprecipitációval igazolták a claudin-1 közvetlen kölcsönhatását az MT1-MMP-vel és az MMP-2-vel. Az MT1-MMP-t claudin-1-gyel kolokalizáltuk nemcsak a sejt-sejt határokon, hanem a sejt más részein is . Így úgy tűnik, hogy az MMP és a claudinok kölcsönhatása fontos szerepet játszhat a claudin expresszió által közvetített tumorigenesisben, invázióban és metasztázisban. Vizsgálataink során megfigyeltük, hogy a claudin-1 túlzott expressziója vastagbélrákos sejtekben mind az MMP-2, mind az MMP-9 aktivitását növelte, míg a claudin-1 gátlása az MMP-9 aktivitás jelentős csökkenését eredményezte . Hasonlóképpen, a claudin-3 vagy 4 túlzott expressziója a petefészek hámsejtjeiben növelte a mátrix metalloproteináz-2 (MMP-2) aktivitását .

a Claudin kifejezést és a funkciókat több szinten és különböző mechanizmusok szabályozzák . Úgy tűnik, hogy a claudinok membránból történő delokalizációja gyakori a transzformált sejtek között . A RAS vagy a Ras által közvetített jelátviteli út / s konstitutív aktiválása az egyik kezdeti lépés a tumorigenezis során, amely okozati összefüggésben van a neoplasztikus transzformációval. A ha-Ras-ban az MDCK-sejtek túlexpressziója során a claudin-1, az occluding és a ZO-1 szoros kapcsolódási fehérjék nem voltak jelen a sejt-sejt érintkezési helyekről, de jelen voltak a citoplazmában . A MEK1 aktivitás gátlása mindhárom fehérjét a sejtmembránba toborozta, ami az MDCK sejtekben a szoros csomópont-gát funkció helyreállításához vezetett . Azonban egy másik vizsgálatban, bár emlőrákos sejteket használtak, a MEK1 gátlás nem befolyásolta a claudin-1, az okkludin és/vagy a ZO-1 mRNS vagy fehérje szintjét, és nem változtatta meg a claudin-1 szubcelluláris citoplazmatikus eloszlását, hogy membránspecifikusabb legyen . Továbbá a vizsgálatok a protein-kináz C-t is érintették a TJs szabályozásában phorbol-észter stimuláció révén . Szintén, a TJs PKA-függő szabályozását nemrégiben bizonyították. A Claudin-3 és -4 foszforilálható a petefészekrák sejtjeiben a PKA, a petefészekrákban gyakran aktivált kináz által (3.ábra). Továbbá a map kináz jelátvitel modulációja, különösen az ERK 1/2 és a P-P38, valamint a PI-3 kináz jelentős hatással van a szoros csomópont tömítésre és a claudin expresszióra . Hasonlóképpen, a lizinhiányos protein kináz 4 (WNK4) több claudint foszforilálhat és növelheti a paracelluláris permeabilitást . A legtöbb claudin fehérje feltételezett szerin és / vagy treonin foszforilációs helyekkel rendelkezik citoplazmatikus karboxi-terminális doménjeiben. Az ezen kinázok által ezekre a claudinokra előidézett differenciális moduláció következményeit még meg kell határozni, de hozzájárulhatnak a petefészek tumorigenesiséhez.

ábra 3

a claudinok kifejeződésének és funkciójának szabályozásában szerepet játszó több mechanizmus sematikus ábrázolása. A törött vonalak közvetett utakat, a folytonos vonalak pedig közvetlen utakat jelölnek. Rövidítések: HDAC-hiszton-dezacetiláz; MAPKs-mitogén-aktivált protein-kinázok; RUNX3-Runt-rel kapcsolatos transzkripciós faktor 3; FOXO1-Forkhead box O-1; PAR3 / PAR6 – particionálás hibás; PI3K-Foszfoinozitid 3-kinázok; NF-B-Nuclear factor kappa-aktivált B sejtek fénylánc-fokozó.

a növekedési faktor receptorok, amelyek fontosak a sejtproliferáció és a túlélés szabályozásában, beleértve az EGF, HGF és IGF receptorokat, szabályozzák a claudin expresszióját és a sejtek eloszlását, bár ismét sejt/szövet specifikus módon . Ezenkívül a bélgyulladással kapcsolatos legújabb tanulmányok felvetették a citokinek szerepét, beleértve a TNF-, INF -, IL-13-at a claudinok expressziójának szabályozásában .

a claudin fehérjék Endocitikus újrahasznosítása szintén a claudin szabályozásának lehetséges mechanizmusa, és ezeknek a fehérjéknek a palmitoilációja szintén befolyásolja a claudin fehérje stabilitását. Transzkripciós szinten az olyan transzkripciós faktorok , mint a csiga, a Cdx-2, A HNF-és a GATA-4, kötődhetnek a különböző claudin gének promoter régióihoz, és befolyásolhatják azok expresszióját. Továbbá megmutattuk, hogy a vastagbél claudin-1 transzkriptumait Smad-4, ismert tumorszuppresszor, valamint HDAC inhibitorok szabályozzák, így támogatják a komplex szabályozás több szinten .

5. Következtetés

függetlenül attól, hogy a rák növekedése és/vagy heterogenitása a rákos betegek között a rák ugyanazon szövetforrásból származik, jól elfogadott, hogy az epithelialis-mesenchymalis átmenet (EMT) egy sejtes esemény, amely központi szerepet játszik a tumorigenesis megkezdésében és progressziójában. Ez felveti a kérdést: mi a közös ezekben a különféle rákokban? Fontos, hogy a rákkal kapcsolatos halálesetek többsége epitheliális eredetű rákokból származik, és magában foglalja a vastagbél, a prosztata, a húgyhólyag, a tüdő, a nyelőcső, az emlő, a hasnyálmirigy, a petefészek és a máj rákos megbetegedéseit. Bár differenciált tulajdonságaik eltérőek, elsősorban hámsejtekből állnak, amelyek hasonló alapvető tulajdonságokkal rendelkeznek, beleértve a polaritást és a barrier funkciót. Tehát felmerül a kérdés: mi alapozza meg a különböző hámszervekből származó rákok eltérő tulajdonságait és/vagy a rákterápiára adott válaszát, függetlenül az alapvető építőegységek és tulajdonságaik közötti hasonlóságoktól? A sejt-sejt adhézió gyengül vagy elveszik az EMT folyamata vagy az epiteliális sejtek dedifferenciálódása során. Az e-cadherin, az adherens junction fő alkotóelemének kritikus szerepe az EMT szabályozásában ismert, azonban nem segít megérteni a sokféleséget / heterogenitást a hám eredetű rákok között. Fontos, hogy a claudinok a hámsejtekben és szövetspecifikus módon expresszálódnak, és a claudin család tagjai közötti változások a rákban szövetspecifikus és néha ellentétes mintázatot követnek. Így a claudin fehérjecsalád megtarthatja az epitheliális eredetű daganatok heterogenitásának potenciális jelét, és azon túl, hogy hasznos markerek is segíthetnek terápiás lehetőségek biztosításában, amelyek alkalmasak egy adott ráktípusra.

Köszönetnyilvánítás

ezt a dokumentumot az NIH Ca119005, CA124977 (P. Dhawan), valamint 5p50dk044757 és P30dk058406 kísérleti projektek (A. B. Singh).