Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Đặc điểm gen CDH1 và protein E-cadherin

Đặc điểm gen CDH1 và protein E-cadherin

Tải bản đầy đủ - 0trang

7



Bảng 1: Kích thước 16 exon của gen CDH1

Exon

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16



Bắt đầu

5001

6006

69379

76133

76402

77906

79393

79844

81022

83224

86989

89710

91108

95883

97363

100999



Kết thúc

5172

6120

69602

76276

76557

78050

79568

79972

81204

83468

87134

89934

91335

96013

97506

103250



Kích thước (bp)

171

114

223

143

155

144

175

128

182

244

145

224

227

130

143

2251



2.3. Cấu trúc sinh hóa của E-cadherin và β-catenin

E-cadherin là một loại cadherin cổ điển, được phát hiện lần đầu tiên ở

tủy sống bởi nhà khoa học Takeichi [6, 7]. Cấu trúc của E-cadherin gồm 3

phần: đầu tận amino ngoại bào, vùng xuyên màng và đầu tận carboxy nội bào.

Vùng ngoại bào là sự lặp lại liên tục của các chuỗi acid amin với 110 đơn

phân, mỗi cấu trúc này tương ứng với 1 tiểu phần ngoại bào (1 EC). Mỗi EC

lại chia thành 7 chuỗi beta được sắp xếp đối nhau sao cho các cấu trúc này

được xếp chồng hiệu quả nhất. Protein xuyên bào chứa một đoạn tín hiệu và

vùng tiền protein đứng trước EC1. Trong khi đó miền nội bào là nơi là Ecadherin gắn với β-catenin. E-cadherin thường không biểu hiện cấu trúc chức

năng cuối cùng của mình nếu khơng bắt cặp cùng cấu trúc gắn của nó [8].

Cấu trúc cơ bản của β-catenin gắn với E-cadherin bao gồm 1 đầu tận

amino gồm 149 acid amin, tiếp nối bởi một vùng trung tâm gồm 515 acid

amin chia thành 12 vùng armadillo lặp lại và đầu tận C gồm 108 acid amin.



8



Trong đó vùng lặp lại là nơi điều hòa sự liên kết giữa β-catenin và cadherin.

Cấu trúc tinh thể của vùng lặp lại này gồm 3 chuỗi H1, H2 và H3. Các cấu

trúc lặp đối nhau tạo ra dạng siêu chuỗi có rãnh tích điện dương. Sàn của rãnh

là chuỗi H3 và các cạnh được tạo bởi vòng lặp (hình 2) [9]



Hình 2. Cấu trúc của phân tử E-cadherin.

5 vùng của E-cadherin được kí hiệu bằng số trên hình. Chuỗi β-catenin được

hiển thị bằng màu xám (chuỗi H1, H2 và vòng lặp) và xanh (H3)

2.4. Chức năng của gen CDH1 và E-cadherin

CDH1 mã hóa một glycoprotein xuyên màng là E-cadherin. E-cadherin

là thành viên của gia đình Cadherin, gồm các gen mã hóa cho các phân tử

bám dính tế bào phụ thuộc canxi, chúng đều là các glycoprotein xuyên màng

[10]. E-cadherin gồm một miền ngoại bào lớn gồm 5 tiểu phần đi đôi cùng

nhau, một miền tế bào chất ngắn và một phân đoạn xuyên màng đơn, tương

tác với actin cytoskeleton thông qua các phân tử α-, β- và γ- catenins [3, 11].

Ở phía tế bào chất của màng tế bào, một bó sợi actin được liên kết với các

phân tử E-cadherin thông qua một phức hợp protein, phức hợp này gồm: αcatenin và β- hoặc γ- catenins. β- và γ- catenins chia sẻ tương đồng đáng kể



9



và liên kết với một miền cụ thể tại E-cadherin C. α- catenin liên kết với βhoặc γ- catenin và actin cytoskeleton (hình 3).



Hình 3: Vị trí của E-cadherin và vai trò trong kết dính tế bào [12]

CM: Màng tế bào; ED: Miền ngoại bào; ID: Miền nội bào;

AC: Actin cytoskeleton; AJ: Nối tiếp; 1: β- catenin; 2: α- catenin; 3: p120

Trong ung thư dạ dày, E-cadherin đóng vai trò quan trọng trong nhiều

chức năng của tế bào như biệt hóa, tăng sinh, phát triển, di động và chết của tế

bào (hình 4) [13]. Các chức năng này được thể hiện thông qua các con đường

như WNT, Rho GTPases, EGFR…



10



Hình 4: Các con đường sinh ung thư liên quan đến E-cadherin [13]

2.4.1. Vai trò của E-cadherin trong tế bào bình thường

E-cadherin là một trong những phân tử quan trọng trong sự kết dính tế

bào với tế bào biểu mơ. E-cadherin được biết đến như là một thành phần

chính của chỗ nối tiếp xúc (AJ), là trung gian kết dính homotypic mạnh mẽ

giữa các tế bào biểu mơ cạnh nhau, qua đó bảo vệ tính tồn vẹn của hàng rào

tế bào biểu mơ. Sự bám dính tế bào với tế bào chủ yếu được thực hiện bởi sự

hình thành các chất chuyển hóa E-cadherin. Phân tử E-cadherin chứa một

miền ngoại bào (ectodo main - EC) bao gồm 5 tiểu phần (EC 1 – 5), một vùng

xuyên màng và đuôi tế bào chất [14]. Cấu trúc thứ cấp có thể được phân loại

thành một miền liên kết β- catenin (CBD) và một miền bảo vệ tế bào chất gần

với màng tế bào (MPCD) rất quan trọng cho sự gắn kết p120- catenin, dẫn đến

sự ổn định của phức hợp E-cadherin/catenin tại bề mặt tế bào [15]. Việc duy trì

hàng rào biểu mô là một chức năng khác của E-cadherin, ngăn chặn các tác nhân

độc hại xâm nhập vào nội bào.



11



Bên cạnh vai trò trong việc bám dính tế bào, E-cadherin và liên quan của

nó là catenin được biết đến là một trong những con đường truyền tín hiệu. Có

bằng chứng cho thấy cadherin không chỉ là mục tiêu báo hiệu đường dẫn điều

chỉnh độ bám dính mà còn có thể gửi tín hiệu điều chỉnh một số q trình của

tế bào như xâm nhập, sinh sơi và biệt hóa tế bào [10]. Con đường truyền tín

hiệu WNT (còn được gọi là Wingless) được phát hiện gần đây, có thể được

coi là một trong những loại chuyển tải tín hiệu đáng chú ý nhất liên quan đến

q trình bám dính của tế bào. Trong các tế bào của động vật có xương sống,

nó điều hòa sự tương tác giữa tế bào với tế bào trong q trình tạo phơi. Có

thể hiểu protein WNT liên kết với thụ thể trên bề mặt tế bào, thông qua một số

thành phần trong bào tương, tín hiệu được chuyển thành β- catenin, sau đó đi

vào hạt nhân và trở thành một phức hợp với TCF để kích hoạt phiên mã gen

mục tiêu của WNT [10]. Các gen mục tiêu của WNT, cùng với các thành phần

khác nhau của con đường truyền tín hiệu WNT đều đã được chứng minh có

liên quan đến ung thư [16].

2.4.2. Vai trò điều chỉnh tế bào của E-cadherin trong ung thư

Việc kiểm sốt độ bám dính và tính di động của tế bào là một trong những

cơ chế quan trọng trong quá trình tạo thành và tiến triển của khối u. Suy giảm

chức năng của E-cadherin gây giảm khả năng bám dính của tế bào, con đường

truyền tín hiệu tăng sinh gây nên những hình thái bất thường về cấu trúc của biểu

mô, mất phân cực tế bào dẫn dến sự xâm lấn ra các mô xung quanh.

E-cadherin là một protein ức chế khối u nổi bật, việc mất biểu hiện của

nó trong các tế bào khối u, kết hợp với q trình chuyển đổi biểu mơ – trung

mơ (EMT), xảy ra thường xuyên trong quá trình phát triển và di căn của khối

u [17]. Mất E-cadherin gây mất kết dính tế bào - tế bào, cho phép các tế bào

tách khỏi khối u chính, xâm nhập vào các mơ xung quanh và di chuyển đến

các tổ chức ở xa. Tuy nhiên, một số ung thư biểu mô vẫn di căn xa mặc dù

mức độ biểu hiện của E-cadherin hầu như bình thường và q trình biến đổi



12



biểu mơ – trung mô không bắt buộc là do di căn gây nên. Trên thực tế đã phát

hiện các cụm tế bào khối u di căn tự do trong máu với tiền thân là khối ung

thư vú [18]. Hơn nữa, E-cadherin tham gia vào quá trình di chuyển của tế bào

bất thường cùng các tế bào khác, tạo thuận lợi cho quá trình xâm lấn và di căn

xa. Những thay đổi trong chức năng của E-cadherin bên cạnh mất hoàn toàn

biểu hiện của gen, có thể quan trọng đối với các quá trình này.

2.4.3. Vai trò của E-cadherin ở trạng thái hoạt động trong di căn

Con đường Rho GTPase, đặc biệt là thông qua protein Cdc42, Rac1 và Rho

A, là con đường quan trọng trong cơ chế di căn của tế bào ung thư (hình 5,6).



Hình 5. Mối liên quan giữa Rho-GTPase và [19]

Protein Cdc42 có liên quan với filopodia, một cấu trúc giàu actin, có khả

năng cảm nhận tín hiệu và quyết định hướng di chuyển của tế bào. Protein

Rac gắn vào cấu trúc giàu actin khác là lamellipodia trong khi Protein Rho

gây mất phân cực biểu mô ở tế bào u lành và đóng vai trò quan trọng trong

q trình chuyển đổi biểu mô – trung mô (EMT) ở những ung thư ác tính hơn

(hình 6). Ba protein này tạo ra liên kết giữa tế bào và cấu trúc ngoài tế bào

qua integrin [19]. Sự thay đổi của tín hiệu điều hòa hệ Rho GTPase có thể tác

động đến khả năng di chuyển, xâm lấn và di căn, thậm chí là cả tăng sinh tế

bào [20]. Tuy nhiên, cơ chế kết nối giữa hệ này và E-cadherin vẫn cần nghiên

cứu thêm [19-21].



13



Hình 6. Cấu trúc di động của tế bào [22]

Trong một nghiên cứu của Yuliyal và cộng sự [23], đã tiến hành nghiên

cứu để chứng minh giả thuyết: Vai trò của E-cadherin trong q trình di căn là

do sự điều hòa của E-cadherin trên bề mặt ở trạng thái hoạt động, không liên

quan đến số lượng E-cadherin. Để làm được như vậy, nhóm nghiên cứu đã sử

dụng một kháng thể đơn dòng kích hoạt (mAb) cho E-cadherin mà đã được sử

dụng trong các nghiên cứu trước [23], xác định xem liệu nó có ảnh hưởng đến

mức độ di căn khơng và sự ảnh hưởng của nó có liên quan đến cơ chế điều

chỉnh bề mặt tế bào hay không. Đột biến gen CDH1(E-cadherin) được biết là

yếu tố quan trọng trong ung thư dạ dày lan tỏa di truyền (HDGC), với tỷ lệ

xấp xỉ khoảng 30% [24]. Các đột biến gen này cũng được cho là góp phần gây

ra khuyết tật sứt môi hở hàm ếch [25]. Các đột biến gây ra HDGC và sứt môi



14



– hở hàm ếch xảy ra trên khắp các vùng khác nhau của miền ngoại bào và cũng

có trong miền tế bào chất. Qua nghiên cứu trên của Yuliyal cho thấy kích thích

trạng thái hoạt động của E-cadherin trên bề mặt tế bào sẽ ức chế sự tiến triển di

căn. Bên cạnh đó, chỉ cần điều chỉnh độ bám dính của các tế bào khối u cũng

góp phần gây di căn kể cả khi số lượng E-cadherin cao [23]. Nhiều nghiên cứu

đã chỉ ra rằng việc mất sự bám dính giữa các tế bào tế bào là điều kiện tiên quyết

trong việc xâm nhập tế bào ung thư và hình thành di căn [26].

Gần đây, các nhà nghiên cứu đang chú ý tới sự tương tác giữa phức hợp

E-cadherin/catenin và EGFR như một trục tín hiệu trong q trình sinh ung

thư. E-cadherin ức chế tín hiệu của EGFR, một chất bình thường gây mất kết

dính tế bào làm tăng khả năng di động và xâm lấn. Nếu được hoạt hóa, EGFR

sẽ phosphoryl hóa E-cadherin gắn với β-catenin, γ-catenin và δ-catenin 1, gây

mất ổn định cấu trúc này. Đột biến sai nghĩa ở gen CDH1 làm ảnh hưởng đến

vùng ngoại bào của E-cadherin, gây mất ức chế EGFR và xuất hiện di căn.



Hình 7. Tương tác giữa E-cadherin/catenin–EGFR ở biểu mô. Mất tương tác

giữa E-cadherin–EGFR tăng hoạt hóa con đường PI3K, c-Src và MAPK

kinase và làm bất ổn định phức hợp [27]



15



2.4.4. Vai trò của E-cadherin trong quá trình sinh ung thư

Gần đây, các nghiên cứu đã chứng minh vai trò của E-cadherin trong ung

thư khơng chỉ giới hạn ở việc hình thành và di căn, mà nó còn có vai trò trong

việc điều chỉnh tín hiệu nội bào và do đó thúc đẩy sự phát triển của khối u. Sự

kết dính tế bào với tế bào qua trung gian có thể ảnh hưởng đến đường dẫn tín

hiệu Wnt [28]. β-catenin (cũng như γ-catenin) thường được hấp thụ bởi các

cadherin trong phức hợp catherin cadherin. Khi mất chức năng của Ecadherin, β-catenin tự do thường được phosphoryl hóa bởi glycogen synthase

kinase 3β (GSK-3β) trong phức hợp polyposis coli adenomatous (APC) –

axin – GSK-3β và sau đó bị phân hủy bởi con đường ubiquitin–proteasome,

con đường này góp phần hạn chế hậu quả của đột biến gen CDH1, phần nào

giảm khả năng sinh ung thư. Các khối u có thể hình thành khi gen ức chế khối

u APC bị mất chức năng, đột biến trong β-catenin hoặc ức chế GSK-3β qua

con đường Wnt dẫn đến β-catenin xuất hiện ổn định trong tế bào chất. βcatenin sau đó chuyển thành hạt nhân, liên kết với các thành viên của họ

Tcf/Lef-1 của các nhân tố phiên mã và điều chỉnh sự biểu hiện của các gen

Tcf/Lef-1-target, bao gồm proto – oncogene c – myc và cyclin D1.



16



Hình 8: Phức hợp cadherin-catenin và protein APC. Trong trường hợp khơng

có tín hiệu Wnt-1, có sự hiện diện của GSK, β-catenin (β-cat) được liên kết

với cadherin hoặc protein APC.

2.5. Cơ chế báo hiệu của tín hiệu Wnt

Cơ chế gây ung thư của Wnt đã được tìm ra cách đây hơn 18 năm, nhờ

đó đã thúc đẩy nhiều nghiên cứu về vai trò của các gen Wnt trong ung thư ở

người [29]. Mặc dù Wnt là chất gây ung thư nguyên mẫu trong con đường

này, chưa có bằng chứng chính thức nào về ung thư ở lồi người được ghi

nhận. Đã có rất nhiều báo cáo về biểu hiện quá mức của gen mã hóa Wnt

nhưng cũng có bằng chứng khơng chỉ ra điều này, nên mức biểu hiện của

mRNA chỉ đơn thuần là mối tương quan. Các bằng chứng thuyết phục hơn về

sự khuếch đại, sắp xếp lại, các đột biến gen mã hóa Wnt hoặc các thụ thể của

nó cũng chưa được đưa ra.



17



Hình 9. Gen sinh và ức chế khối u trong con đường tín hiệu Wnt.

Các dòng kết thúc bằng mũi tên hoặc các thanh chỉ ra tác dụng hoạt hoá hay ức chế.

Màu xanh lá cây và màu đỏ tương ứng là tiền chất sinh ung thư và ức chế khối u.



Tín hiệu được khởi xướng bởi các protein Wnt bí mật, liên kết với một

lớp các thụ thể xuyên màng được mã hóa bởi các gen bị xáo trộn [30]. Sự

kích hoạt của thụ thể dẫn đến sự phosphoryl hóa của protein thơng qua sự liên

kết với axin, ngăn cản glycogen synthase kinase 3β (GSK3β) phosphoryl hóa

các chất nền quan trọng. Các chất nền GSK3β bao gồm bộ điều chỉnh axin, APC

và β-catenin [31].



Hình 10: Cơ chế cho việc truyền tín hiệu Wnt

Trong trường hợp khơng có tín hiệu Wnt (-Wnt) thì GSK3β phosphoryl

hóa APC và axin, làm tăng ái lực liên kết của chúng với β-catenin, đánh dấu

nó để phá hủy. Nếu có sự hiện diện của Wnt (+Wnt), FRAT ngăn GSK3β

phosphoryl hóa chất nền của nó và β-catenin sẽ xuất hiện ổn định.

2.5.1. Glycogen synthase kinase 3β (GSK3β)



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Đặc điểm gen CDH1 và protein E-cadherin

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×