Introduction: αKlotho gene was originally identified as a putative agesuppressing gene in mice. Recently it is known that αKlotho gene functions as a tumor suppressor in many types of cancer, including breast, pancreas, gastric, colon, lung and cervical cancer. The downregulation of αKlotho expression was associated with CpG hipermethylation of promoter region and histone deacetylation. Bladder cancer is the most common cancer of the urinary tract in Polish population. The aim of this study was the analysis of the effect of DNA methyltransferase and histone deacetylase inhibitors on αKlotho gene expression in bladder cancer cells. Materials and methods: In this study T24 bladder cancer cell line was used. The analysis of the effect of DNA methyltransferase and histone deacetylase inhibitors on αKlotho gene expression was performed using Real Time PCR method with TaqMan probes. To determine the methylation profile of αKlotho gene promoter region quantitive Methylation-Specific Polymerase Chain Reaction technique was used. Results: The treatment of T24 cells with DNA methyltransferase inhibitor (AZA) restored the expression of αKlotho gene. After AZA treatment, the methylation level of CpG island in the promoter region of αKlotho gene was nearly half lower (p<0.05) than control cells. In case of the treatment of T24 cells with histone deacetylase inhibitor (TSA) we did not observe any changes in αKL gene expression in respect to the control cells. Treatment cells with both the inhibitors led to the significant increase of mRNA αKlotho gene expression level (p<0.001). Conclusions: The changes in αKlotho gene expression on mRNA level are associated with epigenetic changes.
PL
Wstęp: Gen αKlotho pierwotnie zidentyfikowany został u myszy jako gen, którego ekspresja wpływa na długość ich życia. Obecnie wiadomo, że αKlotho spełnia funkcję genu supresorowego w przypadku wielu typów nowotworów, m.in. w raku piersi, trzustki, żołądka, płuc, okrężnicy i raku szyjki macicy. Wykazano, że spadek ekspresji genu αKlotho związany jest z hipermetylacją wysp CpG w obrębie regionu promotorowego oraz deacetylacją histonów. Rak pęcherza moczowego jest najczęściej występującym nowotworem układu moczowego w Polsce. Celem prowadzonych badań była analiza wpływ inhibitorów metylotransferaz DNA oraz deacetylaz białek histonowych na ekspresję genu αKlotho w komórkach raka pęcherza moczowego. Materiały i metody: Materiał do badań stanowiła linia komórek raka pęcherza moczowego T24. Analizę wpływu inhibitorów metylotransferaz DNA oraz deacetylaz białek histonowych na ekspresję genu αKlotho prowadzono techniką Real Time PCR z użyciem sond fluorescencyjnych TaqMan. Ocenę stopnia metylacji regionu promotorowego badanego genu prowadzono przy użyciu techniki ilościowego MSP-PCR (ang. Methylation-Specific Polymerase Chain Reaction). Wyniki: W wyniku traktowania komórek linii T24 inhibitorem metylotransferaz DNA (AZA) obserwowano przywrócenie ekspresji genu αKlotho. W porównaniu do komórek kontrolnych, komórki traktowane 5-aza-2′-deoksycytydyną wykazywały blisko o połowę niższy stopień metylacji wysp CpG w regionie promotorowym genu αKlotho (p<0,05). W wyniku traktowania komórek inhibitorem deacetylaz białek histonowych (TSA) nie obserwowano zmian w ekspresji genu αKL. Zastosowanie obu inhibitorów prowadziło do istotnego wzrostu ekspresji genu αKlotho na poziomie mRNA (p<0,001). Wnioski: Zmiany ekspresji genu αKlotho na poziomie mRNA związane są ze zmianami we wzorze modyfikacji epigenetycznych.
Epigenetics represents the mechanisms that infl uence the regulation and modifi cation of the expression of genetic material not related to the alterations in DNA sequences. These mechanisms include both DNA methylation and histone modifi cations. In the present article, we review current views on the role of aberrations of DNA hyper- and hypomethylation processes and the acetylation of histones, associated with genes that control the cell cycle, cell diff erentiation, DNA repair, apoptosis, cell signaling, angiogenesis, metabolism of xenobiotics and invasion, in the pathogenesis of melanoma. In addition, new strategies for treatment of melanoma associated with epigenetics are presented.
PL
Przez pojęcie epigenetyka należy rozumieć mechanizmy wpływające na regulację i modyfi kację ekspresji materiału genetycznego, jednocześnie niezmieniające sekwencji nukleotydów. Mechanizmy te obejmują zarówno metylację DNA, jak i modyfi kacje histonów. W artykule dokonano przeglądu aktualnych poglądów dotyczących zaburzeń procesów hiperi hipometylacji DNA oraz acetylacji histonów w patogenezie czerniaka, związanych z genami kontrolującymi cykl komórkowy, różnicowanie, naprawę DNA, apoptozę, sygnalizację komórkową, angiogenezę, metabolizm ksenobiotyków i powstawanie przerzutów. Ponadto przedstawiono nowe strategie leczenia czerniaka związane z epigenetyką.
Modyfikacje epigenetyczne są zmianami regulującymi ekspresję genów. Spośród tych modyfikacji metylacja DNA w regionach promotorowych genów jest najlepiej poznaną zmianą. Za metylację DNA odpowiada rodzina metylo-transferaz DNA. Proces ten jest odwracalny w wyniku reakcji demetylacji, w których pośrednią rolę odgrywają białka TET. Hipometylacja DNA oraz hipermetylacja regionów promotorowych genów bogatych w wyspy CpG należy do epigenetycznych mechanizmów powszechnie występujących w wielu typach nowotworów. Epigenetyczny mechanizm transformacji nowotworowej związany jest nie tylko ze zmianami w poziomie metylacji poszczególnych onkogenów czy też genów supresorowych, ale także z potranslacyjnymi modyfikacjami białek histonowych wymuszających zmia-ny w strukturze chromatyny. Określone modyfikacje, takie jak: metylacja, acetylacja, fosforylacja, ubikwitynacja, biotynylacja, ADP-rybozylacja oraz sumoilacja, mogą wpływać na kondensację chromatyny oraz na białka i kom-pleksy enzymatyczne decydujące o dostępności DNA, co z kolei wpływa na upakowanie, replikację, rekombinację, procesy naprawy oraz ekspresję DNA. W mechanizmach modulacji ekspresji genów zaangażowanych w procesy prowadzące do rozwoju nowotworów znaczącą rolę odgrywają dwa główne rodzaje małych interferencyjnych RNA siRNA oraz miRNA. Uzyskiwane dane z prowadzonych badań pokazują, że mechanizmy epigenetyczne uczestniczą w procesach pro- wadzących do rozwoju nowotworów, a poszukiwanie epigenetycznych biomarkerów może być przydatne w terapii nowotworów.
PL
Epigenetic modifications are changes which can regulate gene expression. DNA methylation in gene promoter regions is the most well-known change among epigenetic modifications. The family of DNA methyltransferases is responsible for DNA methylation. Methylation is reversible due to the demethylation reaction, executed by TET proteins. DNA hypomethylation and hypermethylation of gene promoter regions rich in CpG islands belonging to epigenetic mechanisms commonly occur in many tumors. The epigenetic mechanism of malignant transformation is related not only to changes in the level of methylation of oncogenes or tumor suppressor genes, but also to post-translational modifications of histone proteins, forcing changes in the chromatin structure. Certain modifications, such as methy-lation, acetylation, phosphorylation, ubiquitination, biotinylation, ADP–ribosylation, and sumoylation may affect chro-matin condensation, protein and enzyme complexes that determine the availability of DNA, which then affects the condensation, replication, recombination and repair processes, as well as gene expression. Among the modulatory mechanisms of the expression of genes involved in the processes leading to cancer development, two main types of small interfering RNA play an important role: siRNA and miRNA. Research data Show that epigenetic mechanisms are involved in the processes leading to tumor development, and searching for epigenetic biomarkers may be useful in epigenetic cancer therapy.
JavaScript is turned off in your web browser. Turn it on to take full advantage of this site, then refresh the page.