Claudin Family of Proteins and Cancer: An Overview
Abstract
Le giunzioni strette sono l’adesione apicale cellula-cellula che regolano la permeabilità paracellulare e sono fondamentali per la polarità delle cellule epiteliali. L’architettura molecolare della giunzione stretta è stata studiata estesamente, che ha confermato che la famiglia di claudin delle proteine è componente integrale della giunzione stretta. La perdita di adesione cellula-cellula è fondamentale per la trasformazione cellulare e l’acquisizione del potenziale metastatico; tuttavia, il ruolo della famiglia claudina di proteine gioca in una serie di eventi fisiopatologici, tra cui lo sviluppo del carcinoma umano, è solo ora cominciando a essere compreso. Sono stati generati diversi modelli di knockout del topo claudin e la diversità dei fenotipi osservati dimostra chiaramente il loro ruolo importante nel mantenimento dell’integrità dei tessuti in vari organi e suggeriscono che le claudine partecipano anche a contesti cellulari diversi dalle giunzioni strette. I meccanismi di regolazione di claudin ed i loro ruoli esatti nella fisiologia e nella malattia normali stanno chiarendo, ma molto lavoro rimane da fare. In questa recensione, abbiamo discusso il quadro concettuale riguardante claudins e la loro potenziale implicazione nel cancro. Prevediamo che i prossimi anni saranno probabilmente testimoni di un boom nella nostra comprensione del potenziale ruolo delle claudine nella regolazione della tumorigenesi, che potrebbe, a sua volta, fornire nuovi approcci per la terapia mirata.
1. Introduzione
Le alterazioni genetiche in vari geni responsabili del mantenimento del normale fenotipo epiteliale si sono fatte avanti come una delle principali cause per la deregolamentazione della normale fisiologia epiteliale tuttavia, è ben stabilito che le mutazioni genetiche sono correlate con vari stimoli ambientali. Inoltre, l’esposizione diretta a vari agenti cancerogeni ambientali è considerata una delle fonti più plausibili di induzione della neoplasia. In generale, il corpo dei mammiferi è molto selettivo nel suo comportamento di assorbimento che è regolato dalla dimensione e dalla carica delle molecole che il corpo viene esposto. Giunzioni strette, l’adesione cellula-cellula più apicale, a causa della loro posizione cellulare sono responsabili di questa selezione e qualsiasi deregolamentazione qualitativa o quantitativa delle caratteristiche TJ potrebbe potenzialmente modificare il normale equilibrio mantenuto, con conseguente fisiologia cellulare anormale. Inoltre, la normale regolazione dell’attivazione del recettore del fattore di crescita dovuta alla distribuzione differenziale del recettore e dei rispettivi ligandi può essere compromessa a causa di giunzioni strette irregolari . L’interruzione della funzione di barriera a giunzione stretta e i cambiamenti nelle proprietà di permeabilità hanno dimostrato di essere associati a una serie di condizioni patologiche come disturbi renali, malattie infiammatorie intestinali, edema polmonare, diarrea e ittero . Le interazioni corrette della matrice cellula-cellula e cellula-extracellulare sono essenziali per il normale funzionamento di una cellula epiteliale ed è noto che varie proteine di adesione cellulare come E-caderina,-catenina o 1-inetgrina svolgono funzioni diverse dalla loro normale funzione di adesione cellulare in caso di perdita delle normali aderenze cellula-cellula o cellula-ECM . Un’ipotesi simile potrebbe essere postulata per le proteine che formano le giunzioni strette, che potrebbero probabilmente svolgere un ruolo centrale nel processo neoplastico tramite l’accoppiamento dell’ambiente extracellulare alle vie di segnalazione intracellulari e al citoscheletro. A questo proposito, ZO-1, una proteina a giunzione stretta, si lega con il fattore di trascrizione Y-box ZONAB che ha dimostrato di aumentare la proliferazione cellulare e diminuire la differenziazione . Recentemente, Symplekin, ancora un altro fattore di trascrizione, è stato indicato per aumentare il tumorigenicity delle cellule tumorali del colon con l’upregulation di claudin-2 e di ZONAB . È importante sottolineare che ZO-1 e ZONAB sono localizzati alla giunzione stretta in cellule epiteliali differenziate e polarizzate mentre traslocano nel citoplasma/nucleo cellulare in cellule proliferative o dedifferenziate . In questo articolo, riassumeremo le attuali conoscenze sul ruolo della giunzione stretta con enfasi specifica sulla famiglia di proteine claudin nel cancro e sulla potenziale associazione di causa ed effetto tra l’espressione di specifici membri della famiglia claudin con crescita e progressione del tumore.
2. Giunzione stretta e tumorigenesi
Le giunzioni strette (TJs) sono le giunzioni intercellulari più apicali nelle cellule epiteliali ed endoteliali. Le due funzioni principali definite per giunzioni strette sono la regolazione della permeabilità paracellulare attraverso la sua funzione di barriera e il mantenimento della polarità cellulare attraverso la funzione di recinzione . Queste considerazioni di polarità, compartimentazione e funzione di barriera sono le basi di uno sviluppo affascinante in biomedicina. La funzione di recinzione della giunzione stretta aiuta a mantenere la polarità cellulare, impedendo così la mescolanza delle molecole nella membrana apicale con quelle nella membrana laterale. Ci sono alcuni momenti in qualsiasi area della ricerca scientifica in cui si può assistere a un nuovo concetto che prende forma e guadagna accettazione. Il coinvolgimento della rottura della barriera epiteliale nello sviluppo della neoplasia epiteliale è attualmente un concetto che sta guadagnando accettazione e importanza, anche se è importante ricordare che le “radici” di questo concetto risalgono a molti anni fa. La funzione della giunzione stretta che è profondamente coinvolta nella biologia delle cellule tumorali è la permeabilità paracellulare epiteliale e la perdita di polarità cellulare .
Il concetto di barriera epiteliale ripartizione coinvolge i tre elementi tra loro interdipendenti che hanno fattore chiave nella crescita neoplastica e sviluppo: (i) come risultato di polarità delle cellule, funzionale recettori del fattore di crescita sono normalmente situato sul basale laterale di superficie delle cellule di fronte a liquido interstiziale e il sangue; (ii) il fattore di crescita di proteine leganti per questi recettori sono spesso a compartimenti stagni a concentrazioni molto elevate nel lume liquidi all’interno di tessuti epiteliali; e (iii) all’inizio del processo di neoplasia, le “distorsioni” si verificano in TJ in modo tale che soluti relativamente grandi possono passare attraverso barriere epiteliali che normalmente limitano il loro movimento, un fenomeno che si potrebbe chiamare “perdita lesionale.”Per esempio, nel cancro colorettale, l’espressione di claudin-2 che è stata correlata con gli aumenti epiteliali di permeabilità mentre l’espressione di claudin-1 o 7 che sono correlati con TER aumentato è mislocalized o è diminuita . Pertanto, si è sviluppato il concetto che la rottura del TJ nel tessuto neoplastico premaligno può aumentare la probabilità che si sviluppi in un carcinoma franco a causa della continua stimolazione della divisione cellulare delle cellule iniziate (premaligne) che segue la rottura della barriera naturale tra i fattori di crescita e i loro recettori.
Gli studi hanno dimostrato che le giunzioni strette epiteliali sono strutture dinamiche e sono soggette a modulazione durante il rimodellamento del tessuto epiteliale , la riparazione della ferita , l’infiammazione e la trasformazione in tumori . L’associazione della funzione anormale di TJ e dello sviluppo epiteliale del tumore è stata suggerita dagli studi precedenti che mostrano le alterazioni nelle strutture di TJ dei cancri epiteliali . Studi in vitro che utilizzano linee cellulari epiteliali hanno dimostrato che i monostrati possono essere trasformati in strutture polipo multistrato da oncogeni, come K-ras, o da promotori tumorali estere di phorbol . Il multistrato epiteliale è stato associato ad un aumento della permeabilità TJ , all’attivazione della protein chinasi C e alla fosforilazione delle proteine TJ .
3. Claudins: Proteine integrali a giunzione stretta
Le giunzioni strette sono entità cellulari complesse e sono sempre state sottovalutate soprattutto a causa della mancanza di una conoscenza precisa delle proteine che le costituiscono e anche a causa delle difficoltà associate alla creazione di modelli in vivo o in vitro per determinare le vere caratteristiche funzionali associate a queste proteine. Sebbene più proteine con diverse funzioni biologiche tra cui soppressori tumorali come APC, PTEN o proteine di polarità cellulare come Par-3, aPKC siano localizzate nella posizione di giunzione stretta, fu solo alla fine degli anni ‘ 80 che gli studi biochimici e di immunolocalizzazione identificarono la proteina 225 kDa zonula occludens-1 (Z0-1) come il primo polipeptide associato esclusivamente al TJ . ZO-2 e ZO-3, che sono altamente correlati a ZO-1, sono stati identificati in seguito . Tuttavia, studi di manipolazione genetica hanno suggerito che la ZO-famiglia di proteine, anche se associata a TJ non sono le proteine integrali TJ. L’immunolocalizzazione mediante microscopia sia leggera che elettronica ha ulteriormente rivelato che tutti e tre gli ZOS noti (ZO-1, ZO-2 e ZO-3) si trovano esclusivamente sulla superficie citoplasmatica di TJs nelle immediate vicinanze della membrana plasmatica e non nella membrana plasmatica. Da allora, un certo numero di proteine di membrana integrali associate al TJ sono state identificate negli ultimi anni , tra cui l’occludina , la molecola di adesione giunzionale (JAM) e la famiglia di proteine claudine, che consiste di almeno 24 membri (Figura 1). Gli inceppamenti sono molecole transmembrana a portata singola simili a immunoglobuline (Ig) e adesione indipendente dal mediato. Sono concentrati a TJs e AJs, non solo nelle cellule epiteliali ed endoteliali polarizzate, ma anche nelle cellule ematopoietiche di tutti i lignaggi . Queste proteine possono formare omodimeri o eterodimeri per produrre fili accoppiati tra cellule adiacenti, determinando così le proprietà caratteristiche di permeabilità dei diversi tessuti epiteliali . L’occludina con quattro domini transmembrana è stata identificata come la prima proteina di membrana integrale TJ-specifica. Tuttavia, le cellule viscerali dell’endoderma occludin-carenti ancora hanno sopportato una rete ben sviluppata dei fili di TJ, indicanti l’esistenza delle proteine integrali TJ-specifiche non ancora identificate della membrana .
Presentazione schematica della posizione di giunzione stretta tra le cellule epiteliali e il trasporto paracellulare. La parte inferiore rappresenta i fili di giunzione stretti e l’interazione dei loro componenti principali.
Utilizzando la stessa frazione epatica impiegata per identificare l’occludina, e per mezzo di un gradiente di saccarosio, una singola banda di 22 kDa è stata scoperta come una presunta nuova proteina integrale TJ. Il sequenziamento del peptide ha rivelato due proteine in questa banda che sono state successivamente denominate claudin 1 e 2 . Il nome claudin deriva dalla parola latina “claudere” che significa chiudere. Ora, il risultato di studi multipli dalla scoperta iniziale di claudin-1 e -2, ha stabilito che la famiglia di claudin delle proteine è le proteine integrali principali della membrana che formano la spina dorsale delle giunzioni strette . La famiglia claudin è costituita da 24 proteine transmembrana note che presentano distinti modelli di distribuzione specifici per il tessuto e lo sviluppo . Sono rilevati sia nelle cellule epiteliali che endoteliali e formano un complesso con occludina e/o marmellate . Le claudine codificano 20-27 proteine kDa con quattro domini transmembrana, due anelli extracellulari in cui il primo è significativamente più lungo del secondo e una coda intracellulare carbossilica corta (Figura 2). Gli ultimi amminoacidi di questa coda sono altamente conservati all’interno della famiglia e costituiscono motivi di legame PDZ: claudins 1-9 e 17 S/TYV, claudins 10 e 15 AYV, claudin 11 AHV, claudin 12 HTT, claudin 13 LDV, claudins 14, 18 e 20 DYV, claudin 16 TRV e claudin 19 DRV. Attraverso questi motivi, le claudine sono collegate al TJ PDZ contenente proteine ZO-1, ZO-2, ZO-3 , PATJ e MUPP1 . Un certo numero di altre proteine citosoliche e nucleari che include proteine regolatrici Rab3b, Rab13, soppressori del tumore come PTEN, fattori di trascrizione come ZONAB e HuASH1 hanno anche dimostrato di interagire direttamente o indirettamente con il complesso di giunzione stretto . Queste interazioni suggeriscono che giunzioni strette, oltre a fungere da barriere al flusso paracellulare di soluti, possono svolgere un ruolo importante nella regolazione di altre funzioni cellulari, come la proliferazione e la soppressione del tumore. Ad esempio, la mutazione in CLDN14 porta a sordità recessiva nonsindromica e il gene CLDN16 mutato è stato associato a ipomagnesemia ereditaria . Topi privi di claudin11 (noto anche come occludina Sertoli Protein) hanno dimostrato l’assenza di filamenti TJ in fogli di mielina di oligodendrociti e cellule di Sertoli nel testicolo . Mostrano sterilità maschile e tassi di conduzione assonale ritardati nel sistema nervoso centrale. Tuttavia, i dettagli emergenti da un boom di studi relativi alle claudine nel cancro hanno implicato i membri della famiglia claudin in una vasta gamma di tumori umani e in modo specifico del tessuto.
Rappresentazione schematica della struttura di claudins. Le claudine sono proteine transmembrana con domini da 1 a 4 (TMD-1, TMD-2, TMD-3 e TMD-4) e i loop extracellulari rappresentano un obiettivo promettente per la terapia. Il terminale-COOH di claudins contiene il dominio PDZ-binding che subisce la modifica posttranscriptional che è importante per la trasduzione del segnale.
4. Claudine e cancro
Dalla loro scoperta, la letteratura riguardante lo stato delle claudine in vari tipi di cancro è in continua espansione, e in contrasto con il pensiero generale che l’espressione delle claudine diminuirebbe durante la tumorigenesi quando le giunzioni strette vengono perse durante la trasformazione cellulare, l’espressione di claudine sembra cambiare in modo specifico del tessuto. Tan et al. hanno dimostrato che l’espressione e la distribuzione di claudin-1 è associata allo stato di dissociazione cellulare nelle cellule tumorali pancreatiche attraverso l’attivazione della protein chinasi 2 attivata dal mitogeno. Al contrario, claudin-7 è stato trovato per essere diminuito nei carcinomi duttali invasivi, nel cancro della testa e del collo e nel cancro al seno metastatico . D’altra parte, Claudin-3 e -4 sono frequentemente elevati in vari tipi di cancro, tra cui adenocarcinoma duttale pancreatico, prostata, cancro uterino, ovarico e cancro al seno, mentre i carcinomi epatocellulari e renali hanno espresso livelli inferiori di claudins-4 e -5 . Mentre, una minore espressione di claudin-2 è stata osservata anche nei carcinomi della mammella e della prostata, le espressioni di claudin-1 e claudin-7 non rilevabili nell’epitelio squamoso cervicale normale sono aumentate nella neoplasia cervicale . Curiosamente, recenti studi hanno dimostrato che l’espressione di alcune claudine in particolare claudina-1 e claudina-4 aumenta durante le metastasi e l’inibizione genetica della loro espressione ha un profondo effetto sulle capacità metastatiche delle cellule tumorali anche se in modo specifico del tessuto . Nella Tabella 1, abbiamo riassunto lo stato dell’espressione dei membri della famiglia claudin in diversi tipi di cancro. Intuitivamente, il meccanismo attraverso il quale la diminuzione dell’espressione di claudina potrebbe portare alla compromissione della funzione TJ e, quindi, la neoplasia è facile da comprendere, ma come l’aumento dell’espressione di claudina contribuisca alla progressione neoplastica, come descritto qui e da altri, è meno chiaro. Un meccanismo plausibile è che l’upregulation o l’espressione aberrante del tessuto di determinati claudins possono contribuire a neoplasia direttamente alterando la struttura e la funzione di TJ. Inoltre, è postulato che le claudine possono anche influenzare le vie di segnalazione cellulare. Le proteine di Claudina sono probabilmente coinvolte nelle vie di segnalazione tramite domini di legame con ZO-1 al loro terminale carbossilico . Le proteine di adesione delle cellule-cellule sono conosciute per svolgere il ruolo importante nella trasformazione cellulare una volta spostate dalla loro localizzazione normale della membrana e potrebbero servire come molecola oncogenic. Le molecole meglio studiate sono-catenina, che sebbene fungano da molecole di adesione cellula-cellula quando espresse nella sua normale localizzazione cellulare, – catenina diventa oncogenica . Una simile eterogeneità funzionale potrebbe essere postulata per claudins tuttavia ulteriori studi sono necessari per supportare tale nozione.
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A questo proposito, abbiamo recentemente dimostrato il significato biologico dell’espressione alterata di claudin-1 nelle cellule tumorali del colon. Un aumento dell’espressione di claudina-1 è stato osservato nei campioni di carcinoma e metastasi del colon primario umano e nelle linee cellulari derivate da tumori primari e metastatici rispetto alle loro controparti normali . Una scoperta importante del nostro studio è stata la localizzazione nucleare di claudin-1 in un sottoinsieme significativo di campioni di cancro del colon, in particolare tra il sottoinsieme di lesioni metastatiche epatiche. La localizzazione nucleare di diverse proteine di giunzione cellulare (- catenina, ZO-1, ZO-2) è nota per essere correlata alla trasformazione oncogenica e alla proliferazione cellulare . Come accennato in precedenza, -Catenin svolge un duplice ruolo ben caratterizzato nell’adesione cellulare (membrana localizzata) e nella trasduzione del segnale (citoplasmatica e nucleare) che porta alla trasformazione delle cellule epiteliali. Inoltre, i mutanti della proteina TJ ZO-1 che non si localizzano più sulla membrana plasmatica inducono una drammatica transizione epiteliale-mesenchimale (EMT) delle cellule I del rene canino di Madin-Darby . Allo stesso modo, le manipolazioni genetiche dell’espressione di claudina-1 nelle linee cellulari del cancro del colon hanno indotto cambiamenti nel fenotipo cellulare, con cambiamenti strutturali e funzionali nei marcatori di transizione epiteliale-mesenchimale (EMT) e hanno avuto effetti significativi sulla crescita di tumori xenografted e metastasi nei topi athymic. In particolare, la regolazione dell’espressione di E-caderina e della segnalazione-catenina/Tcf è emersa come uno dei potenziali meccanismi alla base dei cambiamenti claudin– 1-dipendenti e quindi ha suggerito un’interazione complessa tra diverse molecole di adesione cellula-cellula . Ci sono prove accumulanti che la regolazione dell’espressione genica delle proteine a giunzione stretta tramite la via di segnalazione Wnt fa parte di un meccanismo essenziale per la differenziazione delle cellule epiteliali, che è squilibrata nella trasformazione oncogenica. Inoltre, la trasduzione del segnale dipendente da Wnt può essere un modo per influenzare la funzione di barriera che è essenzialmente determinata dalle giunzioni strette epiteliali. Negli ultimi anni, un certo numero di componenti trovati in complessi giunzionali di cellule epiteliali polarizzate hanno dimostrato di avere funzioni di segnalazione coinvolte nella crescita e differenziazione cellulare . L’attivazione della via Wnt porta alla stabilizzazione di-catenina, che successivamente si trasferisce nel nucleo cellulare e regola l’espressione genica in associazione con la famiglia di fattori di trascrizione del fattore linfoide enhancer factor (LEF)/T-cell factor (TCF). LEF / TCF sono effettori nucleari della via di segnalazione Wingless (Wg)/Wnt, che è coinvolta nella regolazione del destino cellulare, della differenziazione e della polarizzazione . Mutazioni nel gene per la poliposi adenomatosa coli (APC) proteina soppressore del tumore si stabilizza-catenina e dovrebbero essere eventi cruciali nella trasformazione oncogenica delle cellule epiteliali intestinali, che possono svilupparsi in adenomi e carcinomi . L’espressione di specifici membri della famiglia claudin può essere regolata dalla via di segnalazione Wnt. Claudin-1 e claudin-2 sono indicati per essere geni dell’obiettivo regolati dalla segnalazione-catenin . Non solo l’espressione di claudin-1 è diminuita significativamente in risposta alla riduzione della catenina intracellulare da parte del trasferimento mediato da adenovirus di APC wild-type nelle cellule tumorali del colon carenti di APC, ma anche due putativi elementi di legame Tcf4 nella regione di fianco 5′ di claudin-1 sono stati confermati come responsabili dell’attivazione della sua trascrizione . Inoltre, gli effettori nucleari della via di segnalazione Wnt si legano direttamente alla regione del promotore claudin-2 e quindi migliorano l’attività del promotore claudin-2. Hanno inoltre dimostrato una diafonia tra la via di segnalazione Wnt e l’attivazione trascrizionale correlata al Cdx per quanto riguarda l’espressione genica mediata dal promotore claudin-2 . Ciò suggerisce che la segnalazione di Wnt direttamente regola il promotore di claudin-2 via il complesso di LEF-1/ – catenin ed indirettamente migliora l’espressione genica di claudin-2 tramite attivazione della trascrizione di Cdx1. È importante sottolineare che l’espressione genica di un altro componente del complesso a giunzione stretta, ZO-1, è stata soppressa dopo l’espressione transitoria di-catenina nelle linee cellulari del cancro del colon umano con bassa catenina endogena, che è suggerita per contribuire a una perdita di polarizzazione epiteliale nelle cellule neoplastiche . Inoltre, la mutazione del gene APC (quindi, l’attivazione della catenina e la traslocazione nucleare) è presente nella maggior parte dei carcinomi colorettali umani . È inoltre interessante che le cellule tumorali del colon che hanno espresso claudin-1 (HT29, SW480 e SW620) portino tutte le mutazioni in APC e abbiano attivato la segnalazione-catenina/Tcf. Al contrario, le cellule RIE e HCT116 esprimono APC wild-type e nessuna delle due linee cellulari esprime livelli rilevabili di claudin-1, e quindi ha indicato che la proteina APC può regolare l’espressione di claudin-1 in-catenina/Tcf dipendente/modo indipendente. Una simile dipendenza dell’espressione di claudin-1 nelle cellule tumorali del colon su segnalazione APC e-catenina è stata dimostrata anche da altri . La metastasi è un fenomeno complesso che richiede una serie di passaggi specifici come la diminuzione dell’adesione, l’aumento della motilità e dell’invasione, la proteolisi e la resistenza all’apoptosi . L’espressione di Claudins aumenta la migrazione / motilità come mostrato sia dalla camera di Boyden che dai saggi di guarigione delle ferite . Claudin-5 promuove l’elaborazione di pro-MMP – 2 da MT1-MMP. L’espressione di claudin-5 non solo ha sostituito TIMP-2 nell’attivazione pro-MMP-2 da MT1-MMP, ma ha anche promosso l’attivazione di pro-MMP-2 mediata da tutti i mutanti MT-MMP e MT1-MMP privi del dominio transmembrana (DeltaMT1-MMP) . La stimolazione dell’attivazione proMMP-2 mediata da MT-MMP è riportata anche con altri membri della famiglia claudin tra cui claudin-1, -2 e -3 . Sostituzioni di amminoacidi o delezioni nell’ectodominio di claudin-1 hanno abolito questo effetto stimolante e l’interazione diretta di claudin-1 con MT1-MMP e MMP-2 è stata dimostrata usando l’immunoprecipitazione. MT1-MMP è stato colocalizzato con claudin-1 non solo ai confini delle cellule, ma anche in altre parti della cellula . Così sembra che l “interazione di MMP con claudine potrebbe svolgere un ruolo importante nella tumorigenesi, invasione e metastasi mediata dall” espressione claudina. Nei nostri studi, abbiamo osservato che la sovraespressione di claudin-1 nelle cellule tumorali del colon ha aumentato l’attività sia di MMP-2 che di MMP-9 mentre l’inibizione di claudin-1 ha comportato una significativa diminuzione dell’attività di MMP-9 . Allo stesso modo, la sovraespressione di claudin-3 o 4 nelle cellule epiteliali ovariche ha aumentato l’attività della metalloproteinasi-2 della matrice (MMP-2).
L’espressione e le funzioni di Claudin sono regolate a più livelli e da meccanismi diversi . La delocalizzazione delle claudine dalla membrana sembra essere comune tra le cellule trasformate . L’attivazione costitutiva della via / e di segnalazione mediata da Ras o Ras è uno dei primi passi durante la tumorigenesi che è causativamente associata alla trasformazione neoplastica. Nelle cellule MDCK che sovraesprimevano Ha-Ras, le proteine a giunzione stretta claudin-1, occludenti e ZO-1 erano assenti dai siti di contatto cellula-cellula ma erano presenti nel citoplasma . L’inibizione dell’attività di MEK1 ha reclutato tutte e tre le proteine nella membrana cellulare portando a un ripristino della funzione di barriera a giunzione stretta nelle cellule MDCK . Tuttavia, in un altro studio utilizzando cellule di cancro al seno, l’inibizione di MEK1 non ha influenzato i livelli di mRNA o proteine di claudin-1, occludina e/o ZO-1 né ha alterato la distribuzione citoplasmatica subcellulare di claudin-1 per essere più specifica della membrana . Più ulteriormente, gli studi hanno implicato la chinasi C della proteina nella regolazione di TJs con stimolazione dell’estere di phorbol . Inoltre, la regolazione dipendente da PKA di TJs è stata recentemente dimostrata. Claudin-3 e -4 possono essere fosforilati nelle cellule tumorali ovariche da PKA, una chinasi frequentemente attivata nel cancro ovarico (Figura 3). Inoltre, la modulazione della MAP chinasi che segnala specificamente ERK 1/2 e P-P38 e la chinasi PI-3 hanno un effetto profondo sulla tenuta della giunzione e sull’espressione di claudina . Allo stesso modo, la proteina chinasi 4 (WNK4) carente di lisina può fosforilare più claudine e aumentare la permeabilità paracellulare . La maggior parte delle proteine di claudina ha siti di fosforilazione della serina e/o della treonina putativi nei loro domini carbossi-terminali citoplasmatici. Le conseguenze della modulazione differenziale causata da queste chinasi su queste claudine rimangono da determinare, ma possono contribuire alla tumorigenesi ovarica.
rappresentazione Schematica di molteplici meccanismi implicati nella regolazione dell’espressione e della funzione di claudins. Le linee spezzate indicano percorsi indiretti e le linee continue rappresentano percorsi diretti. Abbreviazioni: HDAC-Istone deacetilasi; MAPKs-mitogen-activated protein chinases; RUNX3-Runt-related transcription factor 3; FOXO1-Forkhead box O-1; PAR3/PAR6 – Partizionamento difettoso; PI3K-Fosfoinositide 3-chinasi; NF – κ B-fattore nucleare kappa-catena leggera-enhancer di cellule B attivate.
I recettori del fattore di crescita che sono importanti nella regolazione della proliferazione cellulare e della sopravvivenza, compresi i recettori EGF, HGF e IGF, regolano l’espressione di claudina e la distribuzione cellulare anche se ancora una volta in modo specifico di cellule/tessuti . Inoltre, studi recenti relativi all’infiammazione intestinale hanno suggerito ruoli di citochine tra cui TNF -, INF -, IL-13 nella regolazione dell’espressione delle claudine .
Il riciclaggio endocitico delle proteine di claudina è anche un potenziale meccanismo di regolazione della claudina e la palmitoilazione di queste proteine è stata trovata anche per influenzare la stabilità delle proteine di claudina. A livello trascrizionale, fattori di trascrizione come Lumaca, Cdx-2, HNF-e GATA-4 possono legarsi alle regioni del promotore di vari geni di claudina e influenzare la loro espressione. Inoltre, abbiamo dimostrato che i trascritti della claudina-1 del colon sono regolati da Smad-4, un noto soppressore tumorale e inibitori HDAC e quindi supportano una regolazione complessa a più livelli .
5. Conclusione
Indipendentemente dalla diversa fonte di crescita del cancro e/o dall’eterogeneità tra i pazienti oncologici per quanto riguarda il cancro originato dalla stessa fonte tissutale, è ben accettato che la transizione da epiteliale a mesenchimale (EMT) sia un evento cellulare centrale per l’inizio e la progressione della tumorigenesi. Questo solleva la questione: che cosa questi diversi tumori hanno in comune? È importante sottolineare che la maggior parte dei decessi correlati al cancro deriva dai tumori di origine epiteliale e includono tumori del colon, della prostata, della vescica, del polmone, dell’esofago, della mammella, del pancreas, dell’ovaio e del fegato. Anche se le loro proprietà differenziate variano, sono tutti composti principalmente da cellule epiteliali che condividono caratteristiche di base simili, tra cui la polarità e la funzione di barriera. Quindi, sorge la domanda: cosa sono alla base delle proprietà differenziali e / o della risposta alla terapia oncologica tra tumori originati da diversi organi epiteliali indipendentemente dalle somiglianze tra le loro unità di costruzione di base e le loro proprietà? L’adesione cellulare-cellulare si indebolisce o si perde durante il processo di EMT o come dedifferenziazione delle cellule epiteliali. È noto un ruolo critico dell’E-caderina, costituente principale della giunzione adherens, nella regolazione dell’EMT, tuttavia non aiuta a comprendere la diversità/eterogeneità tra i tumori di origine epiteliale. È importante sottolineare che le claudine sono espresse nelle cellule epiteliali e in modo specifico per il tessuto e che i cambiamenti tra i membri della famiglia claudina nel cancro seguono un modello specifico per il tessuto e talvolta contrastante. Pertanto, la famiglia di proteine claudin può contenere il potenziale spunto per l’eterogeneità tra i tumori di origine epiteliale e oltre ad essere marcatori utili può anche aiutare a fornire opportunità terapeutiche adatte a specifici tipi di cancro.
Riconoscimenti
Questo documento è stato sostenuto da Sovvenzioni NIH CA119005, CA124977 (P. Dhawan), e 5P50DK044757 e P30DK058406 Progetti pilota (A. B. Singh).
