Исследователи исследуют эпигенетию РНК и структуры хроматина для прогнозирования резистентности к лекарственным средствам при лейкемии

        

Сопротивление лекарственным средствам является основным препятствием для эффективного лечения больных раком и лейкемией. Эпигенетические модифицирующие препараты оказались эффективными для некоторых пациентов с гематологическими злокачественными новообразованиями, такими как миелодиспластический синдром (MDS) и острый миелоидный лейкоз (AML). К сожалению, большинство пациентов, получающих эпигенетические модифицирующие препараты, развивают резистентность, что приводит к терапевтической неудаче и, в конечном итоге, к смерти пациентов. Механизмы, лежащие в основе селективности и резистентности эпигенетических модифицирующих препаратов, остаются в основном неуловимыми

Исследовательская группа, основанная в Чикагском университете, начала распутывать роль эпигенетики РНК и структуры хроматина в регуляции 5-азацитидина (5-AZA), известного ДНК-гипометилирующего агента в MDS и AML. Находка может привести к новым стратегиям, а также указаниям клинических биомаркеров, которые могут помочь предсказать и снизить риск резистентности к лекарственным средствам, что является основным препятствием при лечении лейкемии.

«Это первое исследование, демонстрирующее, что метилирование РНК-цитозина и метилтрансферазы опосредуют структуры хроматина, чувствительные к клеткам, связанные с клетками, в MDS и AML», – сказал ведущий автор исследования Джейсон Ченг, доктор медицинских наук, доцент кафедры патологии в Чикагском университете.

«Это новая область», – добавил он. «Хотя в прошлом было идентифицировано большое количество модификаций РНК, функция и клинический потенциал этих модификаций РНК и их влияние на регуляцию генов и организацию хроматина остаются в значительной степени неисследованными».

РНК и ДНК состоят из четырех нуклеотидов-аденина (А), цитозина (С), гуанина (G), урацила (U) в РНК и тимина (Т) в ДНК. ДНК ассоциируется с другими белками, такими как гистоны и РНК, с образованием крупного макромолекулярного комплекса, называемого хроматином.

В клетках человека хроматин организован в различные структуры с функциональными доменами, которые регулируют экспрессию генов и развитие стволовых клеток. Химические модификации гистонов, ДНК и РНК могут изменять структуры хроматина.

Метилирование, одна из таких химических модификаций, добавляет один углерод и три атома водорода (называемую метильной группой) к другим молекулам, таким как ДНК, РНК и белки. В клетках млекопитающих метилирование ДНК происходит в цитозиновых остатках последовательностей цитозин-фосфат-гуанин (CpG), что приводит к подавлению экспрессии гена. Однако мало известно о функции и клиническом значении метилирования РНК цитозина (РНК: m5C) и их модифицирующих ферментах, таких как РНК цитозин метилтрансферазы (RCMT), которые добавляют метильную группу к цитозинам РНК.

Исследовательская группа была особенно заинтересована в роли РНК: m5C и RCMT в регуляции структур хроматина, связанных с клетками, и реакции / резистентности к лекарственным средствам в MDS и AML. Они обнаружили значительное увеличение РНК: m5C и RCMTs в 5-AZA-резистентных лейкозных клетках по сравнению с таковыми в 5-AZA-чувствительных лейкозах.

Они показывают, что 5-AZA-чувствительные и 5-AZA-резистентные лейкозные клетки имеют отчетливо отличающиеся структуры хроматина, которые связаны с РНК: m5C и RCMTs на возникающей РНК, как схематически показано.

В частности, в клетках лейкемии, чувствительных к 5-AZA, RCMTs, а именно NSUN3 и DNMT2, связывают hnRNPK, консервативный РНК-связывающий белок, для приема активной РНК-полимеразы II (РНК-pol-II) с образованием активного хроматина на возникающей РНК.

В отличие от этого, другой RCMT, называемый NSUN1, взаимодействует с BRD4, модификатором гистона, для набора РНК-pol-II для образования другой активной структуры хроматина в зарождающихся 5-AZA-резистентных лейкозных клетках. Эта структура хроматина, опосредованная NSUN1 / BRD4, делает эти клетки лейкемии нечувствительными к 5-AZA, но гиперчувствительна к ингибитору BRD4, JQ1 и к подавлению NSUN1 с помощью сиРНК.

Применяя новые технологии – в том числе масс-спектрометрический анализ и конфокальную микроскопию скользящего кругового круговорота с округлением до небольшого размера клинических образцов MDS / AML (n = 18), исследователи продемонстрировали значительное увеличение РНК: m5C и RCMT и NSNA1 / BRD4-ассоциированной хроматиновой структуры в 5-AZA-резистентных и 5-AZA-чувствительных клинических образцах MDS / AML.

«С появлением современных молекулярных и визуальных технологий функциональная геномика станет центральной платформой для выяснения функции генов, сигнальных путей и генетических сетей, чтобы определить патогенетические роли генных мутаций и предоставить мощные инструменты для лучшего прогноза и более эффективное лечение больных раком / лейкемией », – сказал Чэн.

«Мы движемся к функциональной геномике, исследуя потенциал использования эпигенетики РНК и структур хроматина в качестве диагностических инструментов и потенциальных терапевтических целей у пациентов с MDS / AML», – добавил он.

Дополнительные исследования необходимы для идентификации генетических изменений, лежащих в основе эпигенетических рецепторов, чувствительных к рецепту РНК, в MDS и AML. Большое клиническое исследование необходимо для определения полного потенциала и ограничения такой эпигенетики РНК и стратегий, основанных на структуре хроматина, в будущем.

Источник:

http://www.uchospitals.edu/

      

Source link