معلومة

تثبيط هيستون ديسيتيلاز

تثبيط هيستون ديسيتيلاز


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لذلك أحاول تحسين معرفتي بـ HATs و HDACs.

أنا أقرأ الفقرة الأولى فقط من خلفية هذه الدراسة

أتذكر أنني تعلمت أن HATs تقوم بتشغيل الأشياء ، وأن HDACs تقوم بإيقاف تشغيل الأشياء.

تقول أن الصوديوم فينيلبوتيرات (PB) ، يمكن أن ينظم التعبير الجيني جينيًا عن طريق تثبيط هيستون ديستيلاز.

هل هذا يعني أن أحد التأثيرات التي يمكن أن يحدثها هذا الدواء هو تشغيل الشيء الذي يطفئ الأشياء لإحداث تأثير إعادة تشغيله؟ على غرار ذلك من سلبي مزدوج؟

شكرا.


نعم ، يمكن لفينيل بيوتيرات الصوديوم تنظيم نسخ الجينات الصامتة عن طريق تثبيط نشاط هيستون ديستيلاسز (HDACs).
يساعد أستيل هيستون الذي يتم إجراؤه بواسطة هيستون أسيتيل ترانسفيراز (HATs) في تنشيط الجينات ، في حين أن نزع الأسيتيل الذي يتم إجراؤه بواسطة HDACs مسؤول عن إسكات الجينات. هذا يجعل HDACs هدفًا فعالًا للأدوية لعلاج الأورام الخبيثة.

تنظم مثبطات HDAC بنية الكروماتين التي تخفف الكروماتين وبالتالي تؤثر على ارتباط عوامل النسخ بالحمض النووي. يعدل هذا الارتباط التعبير عن الجينات التي تلعب دورًا في دورة الخلية وموت الخلايا المبرمج ، مما يؤثر على نمو الخلايا وتمايزها. (المرجعي)

لكن هذا لا يشبه السالب المزدوج. السالب المزدوج هو مصطلح يستخدم في عملية التطور الجنيني ، حيث يتم تنشيط جين معين مثبط في حالة تنظيمية محددة. (المرجعي)


نوعا ما. تعمل هيستون ديستيلاسز على منطقة معينة على ألياف الكروماتين لتقليل أو حتى إسكات التعبير عن الجينات في هذه المنطقة. وفقًا للدراسة ، فإن PB لديه القدرة على تثبيط نشاط هيستون ديستيلاس ، مما يعني أن تأثير PB ، هو جعل الخلية أقل قدرة على تقليل التعبير عن جينات معينة ، لذلك يمكن للمرء أن يقول بجلاء أن PB يتحول يوقف الشيء الذي يوقف التعبير عن جينات معينة ، لكن هذا لا يعني أنه سيعيد تشغيل الجينات.


تثبيط هيستون ديسيتيلاز - علم الأحياء

يتم توفير جميع المقالات المنشورة بواسطة MDPI على الفور في جميع أنحاء العالم بموجب ترخيص وصول مفتوح. لا يلزم الحصول على إذن خاص لإعادة استخدام كل أو جزء من المقالة المنشورة بواسطة MDPI ، بما في ذلك الأشكال والجداول. بالنسبة للمقالات المنشورة بموجب ترخيص Creative Common CC BY ذي الوصول المفتوح ، يمكن إعادة استخدام أي جزء من المقالة دون إذن بشرط الاستشهاد بالمقال الأصلي بوضوح.

تمثل الأوراق الرئيسية أكثر الأبحاث تقدمًا مع إمكانات كبيرة للتأثير الكبير في هذا المجال. يتم تقديم الأوراق الرئيسية بناءً على دعوة فردية أو توصية من قبل المحررين العلميين وتخضع لمراجعة الأقران قبل النشر.

يمكن أن تكون ورقة الميزات إما مقالة بحثية أصلية ، أو دراسة بحثية جديدة جوهرية غالبًا ما تتضمن العديد من التقنيات أو المناهج ، أو ورقة مراجعة شاملة مع تحديثات موجزة ودقيقة عن آخر التقدم في المجال الذي يراجع بشكل منهجي التطورات الأكثر إثارة في العلم. المؤلفات. يوفر هذا النوع من الأوراق نظرة عامة على الاتجاهات المستقبلية للبحث أو التطبيقات الممكنة.

تستند مقالات اختيار المحرر على توصيات المحررين العلميين لمجلات MDPI من جميع أنحاء العالم. يختار المحررون عددًا صغيرًا من المقالات المنشورة مؤخرًا في المجلة والتي يعتقدون أنها ستكون مثيرة للاهتمام بشكل خاص للمؤلفين أو مهمة في هذا المجال. الهدف هو تقديم لمحة سريعة عن بعض الأعمال الأكثر إثارة المنشورة في مجالات البحث المختلفة بالمجلة.


يمنع تثبيط هيستون ديستيلاز نمو الساركوما العظمية الأولية والنقيلة

كونور سي لينش ، قسم بيولوجيا الورم ، مركز ومعهد أبحاث إتش لي موفيت للسرطان ، 12902 ، ماجنوليا درايف ، تامبا ، فلوريدا 33612.

دكتوراه بيولوجيا السرطان. برنامج ، جامعة جنوب فلوريدا ، تامبا ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية

قسم بيولوجيا الورم ، مركز ومعهد أبحاث السرطان H. Lee Moffitt ، تامبا ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية

دكتوراه بيولوجيا السرطان. برنامج ، جامعة جنوب فلوريدا ، تامبا ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية

قسم بيولوجيا الورم ، مركز ومعهد أبحاث السرطان H. Lee Moffitt ، تامبا ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية

دكتوراه بيولوجيا السرطان. برنامج ، جامعة جنوب فلوريدا ، تامبا ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية

قسم بيولوجيا الورم ، مركز ومعهد أبحاث السرطان H. Lee Moffitt ، تامبا ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية

قسم بيولوجيا الورم ، مركز ومعهد أبحاث السرطان H. Lee Moffitt ، تامبا ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية

قسم اكتشاف الأدوية ، مركز ومعهد أبحاث السرطان ، H. Lee Moffitt ، تامبا ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية

قسم جراحة العظام وطب إعادة التأهيل ، جامعة شيكاغو ، شيكاغو ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية

قسم الساركوما وقسم إدارة السرطان متعدد التخصصات (DICaM) ، مركز إتش لي موفيت للسرطان ومعهد الأبحاث ، تامبا ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية

قسم بيولوجيا الورم ، مركز ومعهد أبحاث السرطان H. Lee Moffitt ، تامبا ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية

كونور سي لينش ، قسم بيولوجيا الورم ، مركز ومعهد أبحاث إتش لي موفيت للسرطان ، 12902 ، ماجنوليا درايف ، تامبا ، فلوريدا 33612.

معلومات التمويل: مركز شوتنييه الشامل للسرطان ، المنحة / رقم الجائزة: P30-CA076292 مركز إتش لي موفيت للسرطان ومعهد الأبحاث مركز موفيت للسرطان المؤسسة الوطنية لسرطان الأطفال

الملخص

ظلت معدلات البقاء على قيد الحياة الإجمالية للمرضى الذين يعانون من الساركوما العظمية المتقدمة ثابتة لأكثر من ثلاثة عقود. كشف تحليل في المختبر لخطوط خلايا ساركوما العظام من أجل الحساسية لمجموعة من علاجات السرطان المعتمدة أن بانوبينوستات ، وهو مثبط واسع الطيف لنزع هيستون (HDAC) ، فعال للغاية في تحفيز موت الخلايا الساركوما العظمية. باستخدام نماذج في الجسم الحي من الساركوما العظمية المنتشرة والنقيلة ، نبلغ هنا أن panobinostat يضعف نمو الساركوما العظمية الأولية في العظام والنقائل العفوية إلى الرئة ، الموقع الأكثر شيوعًا للورم الخبيث لهذا المرض. علاوة على ذلك ، فإن المعالجة المسبقة للفئران باستخدام panobinostat قبل تلقيح الوريد الذيل من الساركوما العظمية تمنع بذر ونمو النقائل الرئوية. بالإضافة إلى ذلك ، أضعف panobinostat نمو النقائل الرئوية الراسخة وحسن البقاء على قيد الحياة بشكل عام ، وكانت هذه التأثيرات واضحة أيضًا في نموذج SAOS2-LM7 النقيلي للرئة. ميكانيكيًا ، تم ربط فعالية panobinostat بالتعبير العالي عن HDAC1 و HDAC2 في الساركوما العظمية ، كما أدى إسكات HDAC1 و 2 إلى انخفاض كبير في نمو الساركوما العظمية في المختبر. وفقًا لهذه النتائج ، فإن العلاج بمثبط HDAC1 / 2 الانتقائي romidepsin أضر بنمو الساركوما العظمية في المختبر وفي الجسم الحي. أظهر تحليل خطوط خلايا ساركوما عظمية من طعم أجنبي مشتق من المريض حساسية المرض إلى panobinostat أو romidepsin. بشكل جماعي ، توفر هذه الدراسات الأساس المنطقي للتجارب السريرية في مرضى الساركوما العظمية باستخدام العلاجات المعتمدة panobinostat أو romidepsin.

الملحق S1 دعم المعلومات.

يرجى ملاحظة ما يلي: الناشر غير مسؤول عن محتوى أو وظيفة أي معلومات داعمة مقدمة من المؤلفين. يجب توجيه أي استفسارات (بخلاف المحتوى المفقود) إلى المؤلف المقابل للمقالة.


مناقشة

اكتشاف مثبطات HDAC التي تخفف من قمع F شن وما يصاحب ذلك من زيادة أستلة هيستون على هذا الجين يوفر دليلًا على أن حالة الأستلة وهيكل الكروماتين في F شن من المرجح أن يكون الجين هو المنظمين المهيمنين للنسخ. تشير هذه النتائج أيضًا إلى آلية قائمة على الكروماتين للقمع عن طريق تكرارات GAA · TTC الموسعة. يمكن التوفيق بين النموذجين المقترحين لشرح قمع النسخ عن طريق تكرارات GAA · TTC الموسعة من خلال ملاحظة أن تسلسل الحمض النووي المتكرر من أي نوع قادر على تحفيز تكوين الكروماتين المتغاير في مناطق متجانسة اللون من ذبابة الفاكهة سوداء البطن الكروموسومات 18. تم اقتراح أن تجميع الكروماتين المتغاير ناتج عن بروتينات الهيتروكروماتين التي تتعرف على بنية ثانوية متغيرة للحمض النووي في مواقع التكرارات. من المحتمل أن يكون لبروتينات المجموعة عالية الحركة (HMG) دور في مثل هذه الآلية 19. ربما توفر بنية الحمض النووي غير العادية التي اعتمدتها تكرارات GAA · TTC إشارة لتوظيف البروتينات ذات الصلة بالكروماتين المتغاير ، وأزمات هيستون الميثيل ، وإنزيمات ميثيل هيستون على التمدد. F شن الأليلات ، وبالتالي قمع النسخ.

على الرغم من أننا لا نستطيع استبعاد احتمال أن تقوم مركباتنا أيضًا بتغيير نمط الأستلة لمنظمي النسخ والمنظمين المشتركين ، كما في حالة p53 (المراجع 20 ، 21) ، تشير بياناتنا إلى وجود تأثير مباشر على نمط الأستلة الخاص بـ N- ذيول طرفية للهيستونات H3 و H4. اثنان من مثبطات HDAC الراسخة (TSA و SAHA) التي ليس لها أي تأثير F شن النسخ (الشكل 2 ب) لا يغير نمط أستيل هيستون الخاص بـ F شن الجين في خلايا FRDA (الشكل 5 ب). توفر هذه النتيجة ارتباطًا بين التغييرات في أستيل هيستون وتفعيل F شن مع مثبط HDAC 4 ب. تشير الدراسات الكيميائية الحيوية والمجهرية الإلكترونية للمصفوفات النووية إلى أن أستلة ذيل الهيستون تمنع تكثيف الكروماتين 22،23،24،25 وقد تكون مرتبطة بشكل مباشر بتنشيط الجينات 23. يُشار عمومًا إلى فكرة أن تعديلات المخلفات في ذيول الهيستون "تقرأ" بواسطة عوامل تنظيمية وتملي نتيجة بيولوجية معينة باسم "فرضية كود هيستون" 26. غالبًا ما يشارك نزع استيل الهيستون في إسكات التعبير الجيني ، في حين يرتبط فرط الأسيتيل بحالة كروماتين نشطة 8. مثيلة H3K9 هي السمة المميزة للكروماتين القمعي ومن المحتمل أن تحدث من خلال توظيف البروتين المرتبط بالكروماتين المتغاير HP-1 (المرجع 27) ، في حين أن مثيلة ليسين 4 قد ارتبطت بالجينات النشطة 28.

تظهر دراساتنا أن القمع النسخي شوهد على F شن يتوافق مع الإسكات بوساطة الهيتروكروماتين ، كما يتضح من المستويات العالية من تريميثيل ليسين 9 في هيستون H3 ، ومستويات منخفضة من مثيلة ليسين 4 (غير معروض) ونزع أسيتيل ذيول H3 و H4 ، وكل ذلك يحدث في منطقة الحمض النووي المحيطة مباشرة بـ يكرر GAA · TTC الموسع. بشكل ملحوظ ، لا تظهر مناطق المروج للأليلات الموسعة اختلافات كبيرة في حالات الأسيتيل لـ H3 و H4 مقارنة بتلك الموجودة في الأليلات العادية ، مما يشير إلى أن الحالة القمعية تقتصر على المنطقة المكتوبة المحيطة بتكرارات GAA · TTC. لذلك ، المروج في FRDA F شن الأليلات يمكن الوصول إليها على الأرجح لعوامل النسخ وبوليميراز الحمض النووي الريبي. اكتشفنا الفرضية القائلة بأن زيادة إمكانية الوصول إلى المنطقة المكتوبة من F شن عن طريق تحفيز هيستون hyperacetylation ينظم نسخ هذا الجين. نظرًا لأن مثبطات HDAC تزيد من معدل نسخ الجينات المختلفة 14،29،30،31،32 ، فقد طورنا فئة من الجزيئات التي تؤدي إلى زيادة ضعفين إلى ثلاثة أضعاف في F شن النسخ في الأليلات الموسعة. تدعم هذه النتيجة أيضًا فكرة أن FRDA هي بالفعل مرض كروماتين ، وتوفر علاجات محتملة للحالة.

عندما بحثنا في المنطقة التي تتكرر في أعلى GAA · TTC باستخدام الترسيب المناعي للكروماتين ، لاحظنا زيادة ثابتة في حالة أستلة الهستونات H3 و H4 عند العلاج بالمركب. 4 ب. من بين اللايسينات الستة التي تم تحليلها ، أظهر H3K14 و H4K5 و H4K12 زيادة في الأستلة. يشبه هذا النمط الحالة التي يتم فيها ترسيب هيستون H4 المُصنَّع حديثًا في الكروماتين (أي ثنائي الأسيتيل في ليسين 5 ولايسين 12 المرجع .24) ، وهو مشابه أيضًا لتلك التي تم الحصول عليها في سلالة الخميرة التي تم حذفها في HDAC RPD3 و في HAT Gcn5 (المرجع 33) ، ملاحظة توحي بذلك 4 ب قد تستهدف الفئة 1 HDACs. تشير دراسات أخرى إلى وجود HDACs محددة تشكل كود هيستون على جينات مختلفة 34. تحفز مثبطات HDAC المختلفة أنماطًا مختلفة من الأستلة: تسبب TSA أستلة عالمية للهيستون H3 (على وجه الخصوص H3K14 و H3K9) ولكن ليس من H4 في Xenopus laevis البويضات 35 SAHA يؤدي إلى زيادة عامة في أستلة الهستونات H3 و H4 التي تترجم إلى تراكم H3K9 و H3K14 و H4K5 و H4K8 و H4K12 على مروج p21 WAF1 29. يؤدي علاج خلايا سرطان الدم الليمفاوي المزمن مع ديسببتيد (FR901228) إلى أسيتيل هيستون أكثر تحديدًا يتضمن H4K5 و H4K12 و H3K9 (وبدرجة أقل H4K8) ولكن ليس H4K16 أو H3K14 (المرجع 36). وبالتالي ، فإن النتيجة التي توصلت إليها أن مستويات الأسيتيل في بقايا ليسين معينة فقط على F شن يتم زيادة الجين بواسطة مثبط HDAC 4 ب قد تكون مرتبطة بكود تعديل هيستون 26 الذي ينظم نشاط هذا الجين.

حاليا لا يوجد علاج فعال لـ FRDA. على الرغم من أن الاستراتيجيات التي تستخدم مضادات الأكسدة ومخلبات الحديد تبدو واعدة لمواجهة مسار المرض 37 ، فإن هذه الاستراتيجيات تعالج الأعراض فقط ولا تستهدف سبب المرض ، وهو نقص الفراتاكسين. وبالتالي ، فإن السعي وراء العلاجات التي تستعيد بروتين الفراتاكسين أمر يستحق العناء. تم العثور على مركبات مختلفة لزيادة تركيزات بروتين الفراتاكسين ، بما في ذلك سيسبلاتين 38 ، 3-نيتروبروبريونيك أسيد 39 ، الصوديوم بوتيرات 15 وإريثروبويتين 40. ومع ذلك ، لم يتم إنشاء الآليات الجزيئية لتنظيم الفراتاكسين لأي من هذه الجزيئات ، ومن غير المرجح أن يكون أي من هذه المركبات علاجات آمنة وفعالة لـ FRDA. تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن مثبطات HDAC التي حددناها قد تكون مفيدة كعلاجات لـ FRDA ، وأن الدراسات على الحيوانات جارية لتحديد التوافر البيولوجي وفعالية هذه المركبات.


مناقشة

في هذه الدراسة ، قمنا ببناء نموذج كيميائي حيوي على نطاق الجينوم للتنبؤ بتأثير حالة التمثيل الغذائي الخلوي وتوافر العناصر الغذائية على الأسيتيل. ملاحظة رئيسية من دراستنا هي أن ديناميكيات أستلة هيستون تعكس تدفق الكربون الزائد الذي لا يستخدم لتخليق الكتلة الحيوية (التمثيل الغذائي للفيضان). تم اقتراح التمثيل الغذائي الفائض أيضًا لدفع الأسيتيل في بدائيات النوى [56 ، 57]. يمكن أن تؤدي الحالات التي تفتقر إلى الأحماض الأمينية أو الأكسجين إلى زيادة الأستلة نظرًا لوجود فائض من الكربون متاح للأستلة من الجلوكوز. اللافت للنظر ، لاحظنا الأستلة حتى في بعض ظروف تجويع المغذيات التي لا تدعم النمو ، والتي لوحظت أيضًا تجريبياً (الشكل 2 ج).

حدد تحليلنا أيضًا الإنزيمات الأيضية المعروفة والجديدة التي يمكن أن تؤثر على الأسيتيل. تم دعم هذه التنبؤات من خلال العديد من التفاعلات الفيزيائية بين الإنزيمات الأيضية المؤثرة على الأسيتيل والتي تنبأ بها نموذجنا مع البروتينات في آلية الأسيتيل. يشير هذا إلى أن نشاط هذه الإنزيمات الأيضية يمكن أن يؤثر على أستلة البروتين ويتم تنظيمه بدوره بواسطة أستيل البروتين. كما لوحظ هذا التنظيم المتبادل للحفاظ على التوازن بين مسارات التمثيل الغذائي ومسارات الإشارات [58،59،60].

نظرًا لأن الأستلة تلعب دورًا رئيسيًا في تنظيم الإشارات والكروماتين ، فإن الطفرات في الجينات الأيضية التي تؤثر على الأستلة يمكن أن تؤثر بشكل كبير على التوازن الخلوي. تم شرح الجينات المؤثرة على الأستلة ، IDH2 ، SDHA / B / C ، و FH ، على أنها تتطور بشكل متكرر في السرطانات في قاعدة بيانات COSMIC [61]. قد يؤدي التعبير الشاذ عن هذه الجينات أيضًا إلى تغيير الأستلة في الأورام. تم العثور على الجينات ACLY و CS و RPE و IDH2 لتكون من بين أعلى 10٪ من الجينات التي تم الإفراط في التعبير عنها بشكل متكرر عبر 19 نوعًا من السرطان من دراسة التحليل التلوي لأورام 1981 (FDR) ص القيمة & lt 0.05) [62]. هذه الجينات التي تنبأ بها نموذجنا هي أهداف دوائية محتملة لاضطرابات الإبيجينوم غير المنظم.

ثم أوضحنا أن نموذجنا يمكن أن يتنبأ بتأثير الحالة الأيضية على الحساسية لمثبطات ديستيلاز. افترضنا أن الظروف التي تفضل الأستلة المتزايدة يجب أن تعزز الحساسية لهذه الأدوية ، والتي تسبب موت الخلايا عن طريق منع نزع الأسيتيل. تمشيا مع هذه الفرضية ، تمكنا من التنبؤ والتحقق من صحة كل من حالات التمثيل الغذائي وأنواع الخلايا التي تظهر حساسية متزايدة لهذه الأدوية. كشفت شاشتنا التجريبية عبر ظروف التمثيل الغذائي المتنوعة أن الحساسية لفورينوستات تغيرت بشكل كبير مع حالة التمثيل الغذائي. والجدير بالذكر أن نموذجنا البيوكيميائي تنبأ بدقة بالحساسية لفورينوستات من خلال التنبؤ بتدفق الأسيتيل في ظروف المغذيات المتنوعة. يتم أيضًا استقلاب العناصر الغذائية التي تم تصميمها في هذه الدراسة مثل الجلوكوز والأسيتات والأحماض الأمينية واللاكتات بواسطة الأورام في الجسم الحي [63 ، 64]. في حين أن الجلوكوز هو مصدر الكربون الشائع ، فإن بعض الأورام تستخدم اللاكتات أيضًا [64]. يشير تحليلنا إلى أنه في حين أن حالة الجلوكوز تزيد من الحساسية ، فإن النمو في اللاكتات قد يوفر الحماية ضد فورينوستات. وبالتالي ، قد يكون هذا الدواء فعالاً فقط ضد بعض أنواع الأورام. من المحتمل أن يكون هذا مناسبًا لاستهداف السرطانات ذات الحالات الأيضية المتميزة [65]. في حين أن البيئة الدقيقة للورم معقدة وديناميكية ، فإن قدرتنا على التنبؤ بتأثير فعالية الدواء في بيئات محددة بسيطة هي الخطوة الأولى نحو معالجة التعقيد في الجسم الحي. تمهد دراستنا الطريق لنماذج ديناميكية يمكنها محاكاة تأثير تغيير ظروف التمثيل الغذائي.

كشف تحليل حساسية مثبط KDAC عبر 860 سلالة من الخلايا السرطانية أن الاختلافات في حالة التمثيل الغذائي القاعدية بين الخلايا يمكن أن تؤدي إلى تباين في الحساسية. باستخدام النمذجة الأيضية ، تمكنا من تجميع خطوط الخلايا بناءً على حالة الأستلة الخاصة بها والتنبؤ بتلك التي تظهر حساسية متزايدة لتثبيط ديستيلاز. يعد تحديد الأورام الحساسة لمثبطات KDAC تحديًا سريريًا كبيرًا [46]. يمكن أن يساعد نهجنا في التنبؤ بفعالية مثبطات ديستيلاز ضد أنواع السرطان المختلفة باستخدام بيانات النسخ. يتم إجراء التنميط النسخي بشكل متزايد للأورام من أجل التقسيم الطبقي والتشخيص [66]. هناك حاجة إلى عينة نسيج صغيرة جدًا لإجراء النسخ مقارنة بمتطلبات زراعة الخلايا وفحص الأدوية.

علاوة على ذلك ، ترتبط الاختلافات الفريدة في نمط النسخ الناتج عن كل مثبط لـ KDAC بالتباين في الحساسية بين هذه المثبطات. من خلال تحليل الحساسية لأربعة مثبطات KDAC المستخدمة سريريًا عبر جميع خطوط خلايا CCLE ، وجدنا أن خطوط الخلايا التي أظهرت انخفاضًا أعلى في تدفق الأسيتيل بعد العلاج بمثبط KDAC مقارنة بالآخرين كانت أكثر حساسية للعقار المقابل. يكمل نهجنا أساليب التعلم الآلي والفحص عالي الإنتاجية [67] من خلال توفير إستراتيجية آلية عقلانية للتنبؤ وضبط حساسية مثبطات KDAC استنادًا إلى تدفق الأستلة. لقد ثبت أن نمذجة مقياس الجينوم تتنبأ بدقة بالحالة الأيضية للخلايا السرطانية من البيانات النصية. يمكن أن يؤدي التحليل المستقبلي باستخدام بيانات البروتينات والأيض إلى التقسيم الطبقي للورم بدقة أكبر.

بينما ركزنا على تأثير التمثيل الغذائي والتغذية على الأستلة في هذه الدراسة ، يمكن أيضًا تنظيم نشاط الأسيتيل والإنزيمات الأيضية من خلال مسارات الإشارات التي يمكن أن تؤثر لاحقًا على مستويات الأسيتيل السائبة [7]. علاوة على ذلك ، بينما يتنبأ نموذجنا بمستويات الأستلة السائبة ، فإنه لا يوفر رؤى حول تغييرات الأستلة في مواقع بروتين معينة. في المستقبل ، يمكن أن تتيح معرفة أهداف محددة ، وتقارب الارتباط ، ومستويات التعبير عن إنزيمات الأسيتيل و deacetylation ، التنبؤ بديناميات الأسيتيل في مواقع محددة في البروتين. وبالمثل ، فإن دمج دور عوامل الأكسدة والاختزال ، FADH و NADH ، التي يمكن أن تؤثر على نشاط إنزيمات الأسيتيل يمكن أن يحل التناقضات التي لوحظت في ظروف المغذيات مثل وسائط الجالاكتوز التي تؤثر على حالة الأكسدة والاختزال [68]. على غرار الأسيتيل ، وهو حساس لتدفق أسيتيل CoA ، كشفت الدراسات الحديثة أن مثيلة الهيستون حساسة لتدفق الركيزة S-Adenosyl Methionine (SAM) [17 ، 69]. يمكن لدراستنا أن تمهد الطريق لنمذجة تعديلات أخرى للهيستون مثل الأسيلة ، والسكسينات ، والميثيل التي تعتمد أيضًا على وسيطة التمثيل الغذائي.


الوظائف البيولوجية لـ HDACs

يتم التعبير عن هيستون ديستيلازس في أورام مختلفة: تعتبر الفئة الأولى والثانية من HDACs بروتينات عامة تتفاعل مع الركائز وتنظم التعبير الجيني لتعزيز تكوين الأورام وتطور السرطان إما بشكل فردي أو جنبًا إلى جنب مع مثبطات مشتركة (Falkenberg and Johnstone، 2014 West and Johnstone ، 2014). ومن المفارقات أن SIRTs يمكن أن تعمل كبروتينات أورام ومثبطات للأورام (Kugel et al.، 2016 Costa-Machado et al.، 2018 Funato et al.، 2018). نسرد نماذج الضربة القاضية الموضحة (KO) أو نماذج الضربة القاضية لـ 18 HDACs (الجدول 2). نظرًا للوظيفة البيولوجية المتنوعة لـ HDACs ، فليس من المستغرب أن تؤثر أنظمة HDACi على العديد من العمليات الخلوية ، بما في ذلك تلك التي تساهم في تطور السرطان.

لائحة النسخ

مغيرات النسخ

يمكن لعوامل النسخ (TFs) إما أن تستهدف الحمض النووي مباشرة أو تخضع لبرامج PTM مختلفة لتغيير التعبير الجيني. بهذه الطريقة ، تعدل HDACs النسخ سلبًا من خلال تكوين معقد مع TFs أو عن طريق تنظيم نسخ TF بشكل مباشر (Grunstein ، 1997). على سبيل المثال ، فإن ورم الخلايا النخاعية الطيرية الفيروسي متجانس (Myc) عبارة عن جينات أورام أولية جيدة التوصيف تعزز تكوين الأورام عن طريق التجنيد المباشر والتفاعل مع HDACs لتنظيم التعبير الجيني (Liu et al. ، 2007 Zhang et al. ، 2012a ). وفي الوقت نفسه ، يتم تعديل Myc acetylation بواسطة HDACs إما بشكل مباشر أو غير مباشر. على سبيل المثال ، يعمل SIRT2 على تثبيت بروتينات N-Myc و c-Myc عن طريق نزع الأسيتيل وقمع السلائف العصبية المعبر عنها بالخلايا الخافضة للتنظيم 4 (NEDD4) ، والتي تتوسط انتشار Myc وتدهورها (Liu et al. ، 2013). وبالتالي ، فإن المانع الخاص بـ SIRT2 thiomyristoyl (TM) يعزز انتشار Myc وتدهورها (Jing et al. ، 2016). HDACi suberoylanilide hydroxamic acid (SAHA) و entinostat (يُطلق عليه أيضًا MS-275) يحفزان أسيتيل Myc عند K323 ، مما يؤدي إلى تقليل تنظيم Myc والمرافقة مع عامل نخر الورم (TNF) المرتبط بموت الخلايا المبرمج (TRAIL) تنشيط (Nebbioso et al. ، 2017 ). يبدو أن الأنظمة العلاجية التي تستهدف قمع Myc باستخدام HDACi جنبًا إلى جنب مع كواشف إزالة ميثيل الحمض النووي لها تأثير ملحوظ على سرطان الرئة ذو الخلايا غير الصغيرة (NSCLC) من خلال تنشيط الجهاز المناعي (Topper et al. ، 2017).

p53 هو TSG مشهور وهو حاسم للتوسط في التعبير الجيني (Gu and Zhu ، 2012 Zhu ، 2017): يتم تعديل نشاطه بواسطة العديد من PTMs. تقلل HDACs و SIRTs نشاط p53 لتعزيز بقاء الخلايا السرطانية استجابة للإجهاد التأكسدي (Juan et al. ، 2000 Luo et al. ، 2000 ، 2001 Vaziri et al. ، 2001). على وجه التحديد ، يمكن لجميع HDAC1 و -2 و -3 تحفيز نزع الأسيتيل p53 الذي يقمع موت الخلايا المبرمج بوساطة p53 (Juan et al. ، 2000). بالإضافة إلى ذلك ، يعدل HDAC2 نشاط النسخ p53 من خلال الربط المباشر لـ p53-DNA (Harms and Chen ، 2007). يرتبط p53 بالحمض النووي اعتمادًا على حالة الأستلة الخاصة به عند K373 / K382 بواسطة p300 (Gu and Roeder ، 1997). يحفز HDACi depsipeptide acetylation عند K373 / K382 عن طريق تجنيد p300. وهذا بدوره يعزز التعبير عن p21 Cip1/واف 1 (المشفرة بواسطة مثبط كيناز المعتمد على السيكلين 1A ، CDKN1A) (Zhao et al. ، 2006). مقارنةً بالنوع البري p53 ، يقلل نقص HDAC من تعبير p53 (mtp53) الطافر على مستوى mRNA ومستوى البروتين (Yan et al. ، 2013 Stojanovic et al. ، 2017). إلى جانب تنظيم النسخ لـ mtp53 ، تعدل HDACs أيضًا استقرار بروتين mtp53. عن طريق تثبيط HDAC6 ، يعزز SAHA التدهور التفضيلي لـ mtp53 عن طريق تقليل تنظيم بروتين الصدمة الحرارية 90 (HSP90) الذي يثبط تدهور p53 عبر E3 الفئران المزدوجة الدقيقة (MDM2) أو الكربوكسي للبروتين المتفاعل HSP70 (CHIP) (Li et al. ، 2011 ). لذلك ، قد يمثل إحداث تدهور mtp53 عن طريق منع HDAC6-HSP90 استراتيجية جديدة لقمع تكون الأورام في المستقبل (Alexandrova et al. ، 2015).

بالإضافة إلى TFs ، تعدل HDAC أيضًا نشاط المعززات الفائقة (SEs) (Gryder et al. ، 2019). RNAs المُحسِّن (eRNAs) عبارة عن جزيئات RNA قصيرة غير مشفرة تعمل على تغيير نسخ الجينات المستهدفة بالتعاون مع المروجين (Melo et al.، 2013 Hsieh et al.، 2014 Danko et al.، 2015 Mao et al.، 2019) . يعمل Trichostatin A (TSA) و SAHA على تقليل تخليق eRNA عن طريق تثبيط HSP90 (Greer et al. ، 2015). تشكل MEF2D و HDAC4 / 9 ضاغطًا أساسيًا للتعرف على المناطق الجينية. تُظهر الخلايا المستنفدة HDAC4 / 9 زيادة في مستوى H3K27ac حول مواقع بدء النسخ الجيني حيث تُظهر ميزات المعززات النشطة داخل المجالات المرتبطة طوبولوجيًا (TAD) (Di Giorgio et al. ، 2020). تزيد HDACi 4SC-202 الخاصة بالفئة I عالميًا من مستويات H3K27ac و H3K4me3 حول TSS للجينات ، ولكنها تقلل بشكل ملحوظ من الإشغال في المناطق القريبة من TSS للجينات مثل أفراد عائلة SMAD 6 (SMAD6) و عامل نسخ E2F 8 (E2F8)، والتي ترتبط بإلغاء تنشيط المحسن (Mishra et al. ، 2017). يقوم Panobinostat و romidepsin بتغيير حالة acetylation لـ H3K27 عن طريق تعطيل طوبولوجيا SE في صندوق مزدوج 8 (PAX8) (شي وآخرون ، 2019). Largazole (الببتيدات الحلقية المشابهة لـ depsipeptide) يزعج بشكل تفضيلي النصوص المدفوعة بـ SE والتي ترتبط بشكل متكرر بالأنشطة المسببة للأورام (Sanchez et al. ، 2018).

تفعيل النسخ

على الرغم من أن HDACs تعمل عمومًا ككاتم صوت للجينات ، إلا أنها تستطيع أيضًا تنشيط النسخ (كردستاني وآخرون ، 2002 وانج وآخرون ، 2002). إلى جانب تنظيم المعززات ، تتضمن الآلية المحتملة الكامنة وراء هذا الدور تعديل RNA polymerase II (RNAP2) بواسطة HDACs. تشارك HDACs في الحديث المتبادل بين acetylation المجال الطرفي C RNAP2 والفسفرة (Wang et al. ، 2009 Blank et al. ، 2017 Ali et al. ، 2019). المجندون SIRT6 والمفتاح أحادي ADP-ribosylates / غير التخمير السكروز (SWI / SNF) المرتبط بالمصفوفة والمنظم المعتمد على الأكتين لعضو فصيلة الكروماتين c 2 (SMARCC2 / BAF170) لتشكيل كروماتين نشط في مُحسِّن للهيم أوكسيجيناز -1 ، التي تجند لاحقًا RNAP2 (Rezazadeh et al. ، 2019). يمكن لـ SIRT6 أيضًا ربط p53 لتجنيد RNAP2 بشكل فعال للمروجين المحليين (Li et al. ، 2018). يتوسط نقص SIRT6 في تنشيط كيناز 9 المعتمد على السيكلين (CDK9) والذي يمكنه فسفرة عامل الاستطالة السلبي (NELF) والتوسط في إطلاق NELF من RNAP2 ، مما يسهل إثراء عوامل الاستطالة ذات الصلة بـ TFs و RNAP2 لتعزيز استطالة مجموعات الجينات المحددة (Etchegaray وآخرون ، 2019). باستمرار ، تزعج TSA و SAHA استطالة النسخ بوساطة RNAP2 من خلال تعزيز الارتباط بين RNAP2 و NELF (Greer et al. ، 2015). علاوة على ذلك ، يمكن أن تسبب الجرعات العالية من اللارجازول توقفًا مؤقتًا للنسخ بوساطة RNAP2 وموت الخلايا (Sanchez et al. ، 2018).

مثيلة الحمض النووي وإزالة الأسيتيل

يعدل مثيلة الحمض النووي وتعديل هيستون النسخ ، إما بمفرده أو بشكل تعاوني ، عن طريق تغيير حالة الكروماتين. يتم تجنيد HDACs ومجمعاتها إلى الحمض النووي المفرط الميثيل من خلال مجال ربط methyl-CpG الذي يحتوي على بروتين (MBD) (MeCP) ، والذي له أدوار قمع نسخية (Jones et al. ، 1998 Nan et al. ، 1998 Ng et al. ، 1999 Zhang et al.، 1999 Zhu et al.، 2003). للحفاظ على مثيلة الحمض النووي ، يرتبط الحمض النووي (السيتوزين -5) - ميثيل ترانسفيراز 1 (DNMT1) بـ HDAC1 و HDAC2 لتأسيس إسكات النسخ الوراثي (Robertson et al. ، 2000 Rountree et al. ، 2000). حدث عدد من الاختراقات الكبرى التي تضمنت توليفات من HDACi وكواشف إزالة ميثيل الحمض النووي [مثبطات إنزيم ميثيل ترانسفيراز الحمض النووي (DNMTi)] في العقدين الماضيين (كاميرون وآخرون ، 1999 تشو وآخرون ، 2001 ب توبر وآخرون ، 2017). يكمن الأساس المنطقي الكامن وراء علاج DNMTi و HDACi في تأثيرهما التآزري على الكروماتين المضغوط. المثيلة الكثيفة لجزر CpG (CGI) هي المسؤولة عن إسكات الجينات ، والتي يمكن إعادة تنشيطها بواسطة HDACi. في هذا السيناريو ، تخفف TSA بنية الكروماتين وتحث على التعبير عن الجينات التي تم إسكاتها سابقًا في وجود DNMTi (Jones et al. ، 1998 ، 2016 Cameron et al. ، 1999). يؤدي الجمع بين 5-aza-2 & # x2019-deoxycytidine (5-Aza-CdR و decitabine و Dacogen و Otsuka) وإما depsipeptide أو TSA إلى التعبير عن p21 Cip / Waf1 ، p15 (CDKN2B / INK4B) ، الصفحة 16 (CDKN2A / INK4B) و p19 (CDKN2D / INK4D) (كاميرون وآخرون ، 1999 تشو وآخرون ، 2001 أ). يحفز Depsipeptide و apicidin إزالة الميثيل وإعادة تنشيط الجينات الصامتة مثل p16 وبروتين ربط GATA 4 (GATA4) والبروتين الشبيه بالسال 3 (SALL3) عن طريق تثبيط ارتباط DNMT1 بهذه المحفزات الجينية (Wu et al. ، 2008). فيما يتعلق بالتأثيرات المباشرة المضادة للورم ، يمكن لـ DNMTi بالاشتراك مع HDACi إثارة استجابة سريرية قوية ودائمة لدى المرضى (جونز وآخرون ، 2016). توجد العديد من العلاجات التوافقية في نظام عكس التهرب المناعي للورم في NSCLC. يبدو أن Azacytidine plus ITF-2357 (givinostat) هو الإستراتيجية الأكثر فاعلية التي تزيد من آلية عرض المستضد و interferon & # x03B1 / & # x03B2 (IFN & # x03B1 / & # x03B2) - تنشيط الجين المناعي المرتبط ، ويركز بشكل أساسي على قمع الأورام السرطانية التي يحركها Myc (Topper et al. ، 2017). مع مجموعة واسعة من الوظائف الفسيولوجية في الأنسجة المختلفة ، فإن التأثيرات المشتركة لـ HDACi و DMNTi تحمل وعدًا علاجيًا كبيرًا في المستقبل.

التنظيم التآزري لـ HDACs ومعدلات هيستون الأخرى

بالإضافة إلى مثيلة الحمض النووي ، تتعاون HDACs أيضًا مع المعدلات اللاجينية الأخرى. على سبيل المثال ، مادة ديميثيلاز 1 الخاصة بالليسين [LSD1 ، ليسين ديميثيلاز 1A (KDM1A)] مسؤولة عن إزالة الميثيل أحادي أو ثنائي الميثيل لـ H3K4 ، وقمع النسخ عبر مجمع CoREST-HDACs (Humphrey et al. ، 2001 Lee et al. . ، 2005 شي وآخرون ، 2005). تم تطوير مثبط مزدوج لـ HDAC و LSD1 ، كورين ، لقمع CoREST-HDACs ولزيادة H3K4me1 و H3K27ac و H3K27me3 بشكل متناسق (Kalin et al. ، 2018 Anastas et al. ، 2019). يستحث KDM2B إزالة الميثيل H3K79 وقمع النسخ بطريقة تعتمد على SIRT1 (Kang et al. ، 2018). يعدل KDM4A قمع الجينات من خلال التفاعل الفسيولوجي مع مركب NCoR-HDAC3 (Zhang et al. ، 2005). يرتبط KDM5A مباشرة بمجمعات HDAC لتنظيم H3K4me2 / 3 (Nishibuchi et al. ، 2014). يزيد H3K36me2 demethylase KDM8 من أستلة H3 / H4 وتنشيط النسخ Cyclin A1 عن طريق إعاقة توظيف HDAC1 (Hsia et al. ، 2010).

فيما يتعلق بنقل ميثيل هيستون ليسين ، يعدل HDAC3 انتقال H3K9ac / H3K9me3 في القامع للتنوع 3-9 homolog 1 (SUV39H1 ، ويسمى أيضًا KMT1A) - بطريقة مستقلة أثناء استجابة تلف الحمض النووي (DDR) (Ji et al. ، 2019). ينظم SIRT1 مثيلة H3K9 عن طريق نزع الأسيتيل K266 في Su (var) 3-9 ، ومجال محسن zeste و trithorax (SET) لـ SUV39H1 ، وبالتالي زيادة نشاطه أثناء تكوين الهيتروكروماتين (Shankaranarayana et al. ، 2003 Vaquero et al. ، 2007). في حين أن SIRT6 يحفز monoubiquitination cysteines (Cys) في مجال pre-SET لـ SUV39H1 ، فإن إزالة SUV39H1 من I & # x03BAB & # x03B1 ينظم سلبًا مسار العامل النووي kappaB (NF - & # x03BAB) (Santos-Barriopedro et al. 2018). يقلل Depsipeptide من تعبير H3K9me2 / 3 عن طريق تقليل التعبير عن SUV39H1 و G9A (يسمى أيضًا KMT1C) (Wu et al. ، 2008). يربط SIRT2 وينزع الأسيتيل PR-Set7 / SET8 / KMT5A عند K90 ويزيد من مستوى H4K20me1 (Serrano et al.، 2013). تتفاعل HDACs أيضًا مع بروتينات مجموعة polycomb (PcG) لإعادة تشكيل إعادة تشكيل الكروماتين وقمع النسخ (Van Der Vlag and Otte ، 1999 Kuzmichev et al. ، 2005 Zhang et al. ، 2012b Fukumoto et al. ، 2018). يتفاعل SIRT1 مع Set7 / 9 (يُسمى أيضًا KMT7) ، مع ميثلة العديد من المواقع بواسطة Set7 / 9. استجابةً لتلف الحمض النووي ، تم تحسين ارتباط SIRT1-p53 بشكل كبير في وجود Set7 / 9 ويتزامن هذا الارتباط مع زيادة أستلة p53 عند K382 (Liu et al. ، 2011).

إن بروتينات عائلة BRD هي قراء لـ Kac (Dhalluin et al. ، 1999 Fujisawa and Filippakopoulos ، 2017). تحفز الفئة الأولى HDACi 4SC-202 و mocetinostat و entinostat على زيادة مئات من التعبير الجيني ، والتي يتم إثرائها في الغالب على المناطق القريبة من TSS التي تستهدف BRD4 و MYC. يتم تنشيط p21 بواسطة 4SC-202 لمنع تكاثر الخلايا (ميشرا وآخرون ، 2017). وبالمثل ، يتعاون JQ1 مع SAHA لمنع نمو سرطان الغدة البنكرياس القنوي (PDAC) عن طريق تنظيم p57 (CDKN1C) التي عادة ما يتم حظرها بواسطة Myc (Mazur et al. ، 2015). إلى جانب ذلك ، تتفاعل HDACs أيضًا مع بروتين أرجينين ميثيل ترانسفيراز (PRMTs) لتنظيم نسخ الجينات (Qi et al. ، 2018 Yan W. W. et al. ، 2018). تسلط جميع هذه النتائج الضوء على المنافسة بين & # x201Creaders & # x201D ، & # x201Cwriters & # x201D و & # x201Cerasers & # x201D في هيستونات أسيتيل وغير هيستونات ، وقد توفر مناهج جينية إضافية ومبتكرة ومركبة لعلاج السرطان في المستقبل ( الشكل 2).

الشكل 2. تنظيم النسخ في HDACs و HDACi. (أ) تضمنت HDAC و HDACi تنظيم النسخ بالتنسيق مع المعدلات اللاجينية الأخرى. (ب) وصف نموذج عملي كيف ينظم HDAC و HDACi كلا من الجينات المسرطنة وتعبير الجينات الكابتة للورم.

الأيض

تشكل الكينازات المختلفة والمسارات الأيضية شبكة معقدة مع مثبطات مشتركة لاجينية لتنظيم التدفق الأيضي وانحرافات نشاط الإنزيم في هذه العمليات يمكن أن تؤدي إلى تكون الأورام وتطور السرطان. يمكن أن يؤثر التمثيل الغذائي على أستلة البروتين عن طريق تغيير تركيز NAD + و acetyl-CoA. في المقابل ، تتوسط HDACs أيضًا في إعادة البرمجة الأيضية في الخلايا السرطانية (Verdin and Ott ، 2015).

غالبًا ما تتميز الخلايا السرطانية بنشاطها القوي لتحلل السكر ، مع تفضيل نشاط تحلل السكر الهوائي لاستقلاب طاقة الورم (Weinhouse ، 1956). ترتبط زيادة تحلل السكر بالتنظيم غير الطبيعي للإنزيمات المحللة للجلوكوز ومسارات استقلاب الجلوكوز الأخرى. تحفز الفئة الثانية HDACs على القمع العابر للإنزيمات المولدة للجلوكوز من السيتوبلازم إلى النواة بطريقة تعتمد على HDAC3 ، وتتوسط في نزع الأسيتيل وتفعيل فئة صندوق الشوكة O (FoxO) في النواة (Mihaylova et al. ، 2011) . SIRT2 أيزوسيترات ديهيدروجينيز أيزوسيترات 1 (IDH1) عند K224 ويعزز النشاط الأنزيمي لـ IDH1. يحول IDH1 ناقص الأسيتيل isocitrate إلى & # x03B1-ketoglutarate في دورة حمض الكربوكسيليك (TCA) لتثبيط النقائل الكبدية لسرطان القولون والمستقيم (CRC) (Wang B. et al. ، 2020). يعزز Pyruvate kinase (PKM2) تكوين الأورام من خلال تنظيم تعبير الجين الورمي وتنشيط مسار الانتشار بطريقة تعتمد على HDAC3 (Yang W. وآخرون ، 2011 Yang et al. ، 2012). يمكن أن يتفاعل SIRT6 بشكل مباشر مع PKM2 وينزع الأسيتيل منه ، مما يؤدي إلى تصديره النووي عبر التصدير في 4 وقمع وظائف الأورام المرتبطة بـ PKM2 (Bhardwaj and Das ، 2016). على العكس من ذلك ، يعمل SIRT3 و SIRT6 أيضًا كمثبطات للأورام ، مما يحد من تحلل السكر الهوائي في الخلايا السرطانية من خلال زعزعة استقرار عامل نقص الأكسجة 1 الوحدة الفرعية ألفا (HIF-1 & # x03B1) وتثبيط كينازات تحلل السكر ، على التوالي (Finley et al. ، 2011 Sebastian et al. . ، 2012). يرتبط p53 بشكل مباشر وينشط SIRT6 لتنظيم تكوين الجلوكوز عن طريق التوسط في الاستبعاد النووي و deacetylation لـ FoxO1 (Zhang et al. ، 2014).

يلعب الأسيلة الدهنية للبروتينات دورًا حيويًا في تخليق الأغشية ، ونقل الحويصلات ، وتفاعل غشاء البروتين ، وإشارات الخلية وتوطينها (Resh ، 2006). تنظم HDACs الأسيلة الدهنية أثناء تطور السرطان. على سبيل المثال ، يقوم HDAC8 بوظائف إزالة ليسين الدهنية. يزيد مثبط HDAC8 الانتقائي PCI-34051 أيضًا من مستويات الأسيلة الدهنية الكلية في خلايا Jurkat (Aramsangtienchai et al. ، 2016). HDAC11 له تأثير منخفض نسبيًا على مجموعات الأسيتيل ، ولكنه يحفز بكفاءة الببتيدات dodecanoylated و myristoylated (Kutil et al. ، 2018). بالمقارنة مع ببتيدات الأسيتيل ، تتمتع بعض HDACs بكفاءة تحفيزية أعلى على مجموعات الأسيل (Houtkooper et al.، 2012 Feldman et al.، 2013 Jiang et al.، 2013 Aramsangtienchai et al.، 2016 Wang et al.، 2016 Kutil et al.، 2018) (انظر الجدول 1). يزيل HDAC11 بكفاءة مجموعات الأسيل الموجودة على سطح سيرين هيدروكسي ميثيل ترانسفيراز 2 & # x03B1 (SHMT2 & # x03B1) ، مما يتسبب في تفكك SHMT2 & # x03B1 من الجسيم الداخلي / الليزوزوم المتأخر. يؤدي هذا التأثير إلى النوع الأول من سلسلة مستقبلات الإنترفيرون 1 (IFN & # x03B1R1) تعدد كل مكان وتدهور ، بالإضافة إلى تقليل تنظيم إشارات IFN (Cao et al. ، 2019). قد تمثل مثبطات HDAC11 الخاصة ، مثل إيلينوستات ، و FT895 ، و SIS17 ، علاجات مستقبلية واعدة تستهدف خلل التمثيل الغذائي للدهون في السرطانات (Martin et al. ، 2018 Kutil et al. ، 2019 Son et al. ، 2019). يلعب SIRT3 دورًا في الأحماض الدهنية للميتوكوندريا وأكسدة # x03B2 عن طريق تنظيم سلسلة طويلة من نازعة الهيدروجين أسيل CoA (LCAD) (Hirschey et al. ، 2010). SIRT6 لا غنى عنه للأكسدة الكبدية & # x03B2 عن طريق نزع الأسيتيل عن مستقبلات منشط البيروكسيسوم & # x03B1 (PPAR & # x03B1) Coactivator النووي المساعد 2 (NCOA2) في K780 (Naiman et al. ، 2019). بعد معالجة حمض البالمتيك ، يتفاعل SIRT6 مع p53 للتنظيم من جديد التخليق الحيوي للكارديوليبين والحفاظ على التوازن الدهني (لي وآخرون ، 2018).

تشارك الأحماض الأمينية أيضًا في تكوين الأورام. يعمل استنفاد SIRT3 على قمع نازعة هيدروجين الجلوتامات (GDH / GLUD) ، مما يضعف تدفق الجلوتامين إلى دورة TCA ويؤدي إلى تقليل تجمعات acetyl-CoA (Li M. et al. ، 2019). SIRT4 هو ليبو أميداز يقلل من نشاط مركب البيروفات ديهيدروجينيز (PDH) عن طريق التحلل المائي للعامل المساعد ليبو أميد ثنائي هيدروليبويلزين أسيتيل ترانسفيراز (DLAT) (ماتياس وآخرون ، 2014). علاوة على ذلك ، يقوم SIRT4 بقمع نشاط GDH من خلال وظيفة ADP-ribosyltransferase. ينشط نقص SIRT4 هرمون النمو GDH ، ويحفز إفراز الأنسولين بوساطة الأحماض الأمينية في خلايا الورم الأنسولين (Haigis et al. ، 2006). يتوسط SIRT4 أيضًا PTMs الأخرى ، بما في ذلك methylglutarylation و hydroxymethylglutarylation و 3-methylglutaconylation ، وتسهم المواد الوسيطة من PTMs في أكسدة الليوسين.في الواقع ، يؤدي SIRT4-KO إلى استقلاب الليوسين المضطرب ويؤدي إلى عدم تحمل الجلوكوز ومقاومة الأنسولين (Anderson et al. ، 2017). وفي الوقت نفسه ، فإن التعبير المرتفع عن SIRT5 في سرطان الثدي يتوسط إزالة الجلوتاميناز ويحمي الجلوتاميناز من التحلل بوساطة اليوبيكويتين ، وقد ارتبط هذا التأثير بسوء التشخيص في سرطانات الثدي (Greene et al. ، 2019). يتوسط كل من SIRT3 و SIRT5 أيضًا إزالة التكسير وإزالة الأسيتيل من SHMT2 ، على التوالي ، مما يشير إلى أن قمع هدم السيرين قد يمثل استراتيجية جديدة لتقييد نمو الورم (Wei et al. ، 2018 Yang et al. ، 2018).

نقص الأكسجة وتكوين الأوعية الدموية

HIFs المنشط (HIF-1 & # x03B1 و HIF-2 & # x03B1 و HIF-3 & # x03B1 و HIF-1 & # x03B2) لها أدوار حيوية في الاستجابات التكيفية ، مع HIF-1 & # x03B1 و HIF-2 & # x03B1 على وجه الخصوص المرتبطة بتكوين الأورام وتكوين الأوعية استجابة لنقص الأكسجة (Gonzalez et al. ، 2018). والجدير بالذكر أن SAHA تحفز على وجه التحديد تراكم HIF-2 & # x03B1 بدلاً من HIF-1 & # x03B1 في أورام الأنسجة الرخوة (Nakazawa et al. ، 2016). HIF-1 & # x03B1 منتشر في كل مكان بواسطة von Hippel-Lindau (VHL) أو عن طريق الارتباط بـ p53-MDM2 ، مما يؤدي إلى تدهور يعتمد على البروتوزوم (Vriend and Reiter ، 2016 Gonzalez et al. ، 2018). HDAC1 يقلل من تنظيم تعبير p53 و VHL ، ويحفز تكوين الأوعية المعتمد على HIF-1 & # x03B1. تثبط TSA هذه العملية عن طريق منع مستقبل HIF-1 & # x03B1 وعامل النمو البطاني الوعائي (VEGF) (Kim et al. ، 2001). إلى جانب ذلك ، ترتبط HDAC4 و HDAC6 مباشرة بـ HIF-1 & # x03B1. يؤدي HDACi LAQ824 وحمض الفالبرويك (VPA) والترابوكسين إلى استنفاد HIF-1 & # x03B1 المعتمد على الجرعة بطريقة مستقلة عن VHL (Qian et al. ، 2006). تؤسس HDACi TMP195 من الفئة IIa بشكل فعال بيئة مكروية مضادة للأورام وتحث على تطبيع الأوعية الدموية للورم في سرطانات الثدي عن طريق استنباط تجنيد وتمايز الضامة. TMP195 بالاشتراك مع أنظمة العلاج الكيميائي مثل كاربوبلاتين أو باكليتاكسيل يمكن أن يقلل بشكل كبير من عبء سرطان الثدي (Guerriero et al. ، 2017).

بالنسبة إلى SIRTs ، فإنها تؤدي باستمرار دورًا مثبطًا لتنظيم النسخ والتمثيل الغذائي ذات الصلة بـ HIF-1 & # x03B1. أثناء نقص الأكسجين ، يتم تثبيط نشاط SIRT1 بسبب انخفاض مستويات NAD + ، مما يؤدي إلى أستلة وتفعيل HIF-1 & # x03B1 و HIF-2 & # x03B1. ينظم SIRT1 بشكل سلبي تكوين الأوعية عن طريق نزع الأسيتيل FoxO1 (Potente et al. ، 2007 Dioum et al. ، 2009 Lim et al. ، 2010). في سرطانات الثدي البشرية ، يمكن أن يؤدي نقص SIRT3 إلى استقرار HIF-1 & # x03B1 (Finley et al. ، 2011). يمكن لكل من SIRT6 و SIRT7 تعديل تعبير ونشاط HIF-1 & # x03B1 و HIF-2 & # x03B1 (Zhong et al. ، 2010 Hubbi et al. ، 2013).

الأكسدة والاختزال والإجهاد التأكسدي

غالبًا ما يكون علاج مثبطات هيستون ديستيلاز مصحوبًا بالإجهاد التأكسدي المرتبط بتلف الحمض النووي الذي ينتج بشكل أساسي عن توليد أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) (Xu et al. ، 2006). في خلايا الثدييات ، يستجيب نظامان للأكسدة للإجهاد التأكسدي: نظام الثيوريدوكسين (Trx) ونظام الجلوتاثيون الجلوتاريدوكسين (Grx). استجابةً لأكسيد النيتريك (NO) ، فإن HDAC2 عبارة عن S-nitrosylated في Cys 262 و Cys 274 ، مما يحفز إعادة تشكيل الكروماتين لتعزيز التعبير الجيني (Nott et al. ، 2008). يشارك زوج من بقايا السيستين الحساسة للأكسدة والاختزال (Cys-667 / Cys-669) في HDAC4 في الإجهاد التأكسدي عبر تكوين روابط ثنائي كبريتيد داخل الجزيئية (Ago et al. ، 2008). بالمقارنة مع الخلايا الطبيعية ، يتم إثراء الخلايا السرطانية بمضاد الأكسدة Trx reductase (TrxR) ، والذي قد يمثل هدفًا علاجيًا جديدًا (Lu and Holmgren، 2014 West and Johnstone، 2014). يسبب Depsipeptide تلفًا قويًا في الحمض النووي وموت الخلايا المبرمج عن طريق تحفيز توليد ROS ، بشكل أساسي من خلال قمع TrxR (Wang et al. ، 2012). يقوم HDAC5 بقمع توليد ROS للميتوكوندريا ، ويؤدي استنفاد HDAC5 إلى إثارة عامل نووي ، والنسخ المرتبط بـ 2 مثل 2 (NRF2) (Hu et al. ، 2019). يرتبط بروتين ربط Y-box 1 (YB-1) ببروتين ربط DNA و RNA بـ NRF2 استجابة للإجهاد التأكسدي. يحفز Entinostat أسيتيل YB-1 ويمنع ارتباطه بـ NRF2 ، مما يقلل من تخليق NRF2 ويزيد مستويات ROS في خلايا الساركوما (El-Naggar et al. ، 2019).

تعمل السرتوين بشكل أساسي كمضادات أكسدة في إشارات الأكسدة والاختزال. تمنع كل من SIRT1 و -2 و -3 الإجهاد التأكسدي عن طريق تحريض أو تعديل ديسموتاز المنغنيز الفائق (MnSOD) (Brunet et al.، 2004 Wang et al.، 2007). إنزيم نازعة هيدروجين الجلوكوز 6 فوسفات (G6PD) هو إنزيم رئيسي لمسار فوسفات البنتوز (PPP) الذي ينظم مستويات فوسفات النيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد (NADP) / مستويات NADPH. يحافظ NADPH على الجلوتاثيون (GSH) في حالة مخفضة ، والذي يعمل كمضاد لمنع توليد ROS (Chen et al. ، 2019). استجابة للإجهاد التأكسدي ، يعزز SIRT2 و SIRT3 توليد NADPH عن طريق نزع الأسيتيل وتفعيل G6PD و IDH2 في PPP أو في دورة TCA ، على التوالي. ينتج PPP أيضًا ribose-5-P ، الذي يصنع النيوكليوتيدات ويولد NAD + ، والذي بدوره يدعم نشاط SIRTs (Schlicker et al. ، 2008 Wang Y.P et al. ، 2014). ينشط SIRT3 أيضًا NADH كينون أوكسيدوروكتاز (المركب الأول) ونزع الهيدروجين السكسينات (المركب II) في سلسلة نقل الإلكترون (Ahn et al. ، 2008 Cimen et al. ، 2010). علاوة على ذلك ، في الفضاء بين الأغشية الميتوكوندريا ، يزيل SIRT5 السيتوكروم ج (Schlicker et al. ، 2008). يوجد SIRT5 أيضًا في البيروكسيسومات ، حيث يزيل السكسينيلات ويثبط بيروكسيسومال أسيل- CoA أوكسيديز 1 (أكوكس 1). يؤدي نقص SIRT5 في سرطان الخلايا الكبدية (HCC) إلى زيادة تلف الحمض النووي المؤكسد عن طريق رفع H بوساطة ACOX12ا2 الإنتاج (Chen et al. ، 2018). على النقيض من ذلك ، تمنع SIRTs أيضًا مضادات الأكسدة على سبيل المثال ، SIRT2 ديستيلات وتثبط بيروكسيريدوكسين (أحد مضادات الأكسدة) في خلايا سرطان الثدي (Fiskus et al. ، 2016 الشكل 3).

الشكل 3. تنظيم التمثيل الغذائي HDAC المشاركة. تنظم HDACs عملية التمثيل الغذائي بشكل رئيسي بما في ذلك التمثيل الغذائي للسكر ، التمثيل الغذائي للدهون ، استقلاب الأحماض الأمينية والاختزال.

استجابة تلف الحمض النووي

يعتبر DDR آلية تنظيمية ذات أهمية حيوية تحمي الحمض النووي الجيني من التلف الناجم عن المحفزات المختلفة (Jackson and Bartek ، 2009). تنجم مستويات مختلفة من تلف الحمض النووي بشكل حتمي عن الأشعة فوق البنفسجية ومقاربات الحمض النووي ، التي تنتجها أنواع النيتروجين التفاعلية وأنواع النيتروجين التفاعلية (RNS) ، بالإضافة إلى التعرض للعوامل الكيميائية (Barker et al.، 2015 Roos et al.، 2016 Pouget et al.، 2018 Guo et al.، 2020). تعد فواصل الحمض النووي المزدوجة (DSBs) أكثر أشكال تلف الحمض النووي شدة ويتم إصلاحها عبر أحد مسارين: إعادة التركيب المتماثل (HR) أو الانضمام النهائي غير المتماثل (NHEJ) (سكالي وآخرون ، 2019). تشارك Deacetylation لـ H3K56 و H4K16 بواسطة HDAC1 / 2 في التوسط في تنظيم الكروماتين الديناميكي استجابةً لـ NHEJ (Miller et al. ، 2010). على الرغم من أن أسيتيل H4K16 يخفف من ارتباط بروتين ربط p53 1 (53BP1) بـ H4K20me2 ، فإن ميثيل ميثيل هيستون ليسين متماثل اللون 1 (EHMT1 ، يُسمى أيضًا GLP أو KMT1D) - المحفز أحادي الميثيل H4K16 يمكن أن يعزز بشكل كبير هذا الارتباط (Lu X. et al. ، 2019). وفي الوقت نفسه ، يعيد SIRT1 التوزيع إلى بؤر DSB لتعزيز الموارد البشرية أثناء الإجهاد التأكسدي (Oberdoerffer et al. ، 2008). تم اكتشاف الوحدة الفرعية لمركب NuRD ، بروتين ربط الكرومودومين-هيليكاز-الحمض النووي (CHD4) ، مؤخرًا ليتم تجنيده بواسطة SIRT6 ليحل محل هيتروكروماتين 1 (HP1) في H3K9me3 لتعزيز استرخاء الكروماتين في نهاية المطاف من خلال الموارد البشرية (Hou et al. ، 2020). SIRT6 أيضًا أحادي ADP-ribosylates ويزيل KDM2A (يُسمى أيضًا مجال JmjC المحتوي على هيستون demethylase 1A ، JHDM1A) من الكروماتين ، مما يؤدي إلى ترسيب H3K9me3 المعتمد على HP1 & # x03B1 في DSBs والقمع الانتقالي العابر ، المصاحب لتوظيف NHE (رضا زاده وآخرون ، 2020).

يتم التحكم في DDR بواسطة ثلاث كينازات ذات صلة: ترنح توسع الشعريات المتحور (ATM) ، ترنح توسع الشعريات المتحور ومتصل بـ Rad3 (ATR) ، ووحدات فرعية تحفيزية بروتين كيناز تعتمد على الحمض النووي (DNA-PKcs) (Blackford and Jackson ، 2017). بمجرد حدوث DSB ، يتم تجنيد مجمع MRE11-RAD50-NBS1 (MRN) وعائلة Ku بسرعة في مواقع DSB. كجهاز استشعار ، يتم تجنيد أجهزة الصراف الآلي لمواقع DSB بواسطة مجمع MRN (Blackford and Jackson ، 2017). يزيد التفاعل بين HDAC1 و ATM من تكثيف الكروماتين لمنع الحساسية الراديوية استجابة للإشعاع المؤين (Kim et al. ، 1999). يرتبط SIRT1 بالحذف في سرطان الثدي 1 (DBC1) ، مما يؤدي إلى تنشيط p53 (Kim et al. ، 2008 Zhao et al. ، 2008). تتوسط ATM أيضًا فسفرة DBC1 في threonine (Thr) 454 مما يساهم في تفاعلات DBC1-SIRT1 أثناء تلف الحمض النووي (Yuan J. et al. ، 2012). علاوة على ذلك ، فإن SIRT1 يزيل الأسيتيل ويحافظ على نقص الأسيتيل لبروتين متلازمة كسر Nijmegen 1 (NBS1) ، وهو أمر ضروري للتفسف المؤين الناجم عن الإشعاع لـ NBS1 والتوظيف المعقد لـ MRN في مواقع DSB (Yuan et al. ، 2007). يربط SIRT7 أجهزة الصراف الآلي وينزعها مباشرة ، وهو شرط أساسي لنزع الفسفرة من أجهزة الصراف الآلي وتعطيله في المرحلة النهائية من إصلاح الحمض النووي (Tang et al. ، 2019). يعزز التقليل من تنظيم إعادة التركيب الانتصافي 11 (MRE11) الذي يسببه Panobinostat التحسس الإشعاعي لخلايا سرطان المثانة من خلال تعزيز انتشار MRE11 الذي يعتمد على مثبط E3 المنتظم لبروتين موت الخلايا المبرمج 2 (cIAP2) (Nicholson et al. ، 2017).

يشارك ATR و kinase CHK1 المصب أيضًا في الاستجابة لإجهاد تكرار الحمض النووي. تبطئ SAHA شوكات النسخ المتماثل عن طريق تقييد مسار ATR (Conti et al. ، 2010). باتباع الآلية المحفوظة في الخميرة ، يعطل VPA تكوين الخيوط النووية أحادية الخيط DNA-RFA وتفعيل Mec1 (ATR في الإنسان) و Rad53 (CHK2 في الإنسان) عن طريق قمع تجنيد عامل النسخ A البروتين 1 [RFA1 ، بروتين النسخ المتماثل A (RPA) في الإنسان] وبروتين نقطة تفتيش تلف الحمض النووي Ddc2 / LCD1 [البروتين المتفاعل ATR (ATRIP) في الإنسان] لمواقع تلف الحمض النووي (روبرت وآخرون ، 2011). يقوم Entinostat بقمع إشارات نقاط التفتيش أثناء إجهاد النسخ المتماثل. ميكانيكيًا ، يقوم HDAC1 / 2 بقمع كينازات دورة الخلية WEE1 و CDK1 والحث على نزع الفسفرة من ATM و CHK2 عن طريق قمع التعبير عن الوحدة الفرعية PP2A. يؤدي Entinostat أيضًا إلى التضمين غير الصحيح لـ NTPs والمستقلبات أثناء تحريض تعطيل كيناز نقطة التفتيش ، مما قد يؤدي إلى كارثة الانقسام الفتيلي (Goder et al. ، 2018). لذلك ، قد يتم تصميم مثبطات CHK لمنع حدوث هذا الحدث. في الواقع ، يؤدي علاج مثبط CHK1 مع HDACi إلى موت الخلايا عن طريق الاضطراب الانقسامي الشامل في مجموعة من الأورام الصلبة (Lee et al. ، 2011).

DNA-PKcs هو مستشعر آخر يتم تجنيده إلى DSBs بواسطة نهايات DSB المرتبطة بـ Ku (Blackford and Jackson ، 2017). في ظل ظروف الإجهاد التأكسدي الناجم عن الصيام ، تعمل SIRTs كعوامل وقائية في DDR. على وجه التحديد ، ينزع SIRT1 استيلات Ku70 ، مما يؤدي إلى تفكك بروتين X (BAX) المرتبط بـ Ku70-Bcl-2 ونقل BAX بعيدًا عن الميتوكوندريا ، مما يؤدي إلى مقاومة الإجهاد لموت الخلايا المبرمج (Cohen et al. ، 2004). يتفاعل SIRT3 أيضًا جسديًا مع Ku70 ويزيل الأسيتيل منه لإعاقة انتقال BAX إلى الميتوكوندريا (Sundaresan et al. ، 2008).

تعتبر SIRTs مهمة للغاية لإصلاح تلف الحمض النووي واستقرار الجينوم (Tian et al.، 2019 Ng and Huen، 2020). أظهرت البيانات الحديثة أن SIRT6 عبارة عن مستشعر جديد لبدء DDR (Onn et al. ، 2020). ينتج عن SIRT6 Deacetylated في K33 بواسطة SIRT1 بلمرة SIRT6 وترسيب في بؤر & # x03B3H2AX. علاوة على ذلك ، يمكن لمحاكاة نقص الأسيتيل SIRT6 K33R أن تنقذ عيوب إصلاح الحمض النووي في الخلايا السرطانية التي تعاني من نقص SIRT1 (Meng et al. ، 2020). يرتبط SIRT7 أيضًا بـ NHEJ ، حيث يؤدي نقص Sirt7 إلى إعاقة توظيف 53BP1 في مواقع DSB ويمنع كفاءة NHEJ (Vazquez et al. ، 2016). يقوم SIRT7 أيضًا بإزالة الأسيتيل من أجهزة الصراف الآلي للتوسط في تعطيل أجهزة الصراف الآلي في المرحلة الأخيرة من إصلاح تلف الحمض النووي (Tang et al. ، 2019). يعمل SIRT7 باعتباره ديجلوتاريلاز لتنظيم تكوين الجلوتري H4K91 (H4K91glu). ترتبط هذه العملية ارتباطًا وثيقًا بإعادة تشكيل الكروماتين استجابةً لتلف الحمض النووي (باو وآخرون ، 2019). يؤدي العلاج باستخدام 5-فلورويوراسيل (5-FU) إلى تحلل SIRT7 في المسار المعتمد على البروتوزوم المرتبط بالبروتين 1 (TBP1) ، مما يزيد من حساسية الخلايا الإشعاعية في العلاج المركب (Tang M. et al. ، 2017).

تعد بوليمرات Poly ADP-ribose polymerases (PARPs) أساسية لتنشيط العديد من آليات الإصلاح النهائية ، بما في ذلك فواصل الحمض النووي أحادية الخيط (SSBs) ، وإصلاح ختان القاعدة (BER) ، و HR و NHEJ (Pilie et al. ، 2019). تتطلب كل من SIRTs و PARPs NAD + لاستنباط الوظيفة. ومع ذلك ، يستهلك PARP1 NAD + ، وهذا يؤثر على نشاط SIRT المعتمد على NAD +. وبالتالي ، يؤدي استنفاد PARP1 إلى زيادة الوظيفة التحفيزية لـ SIRTs (Schreiber et al.، 2006 Houtkooper et al.، 2012 Imai and Guarente، 2014). في ظل ظروف الإجهاد التأكسدي ، يرتبط SIRT6 جسديًا بـ PARP1 أحادي ADP-ribosylates في K521 لتسهيل إصلاح الحمض النووي (Mao et al. ، 2011). يتم تجنيد SIRT7 في مواقع DSB بطريقة تعتمد على PARP1 ، ويحفز إزالة التكسير H3K122 ، مما يسهل ضغط الكروماتين وإصلاح الحمض النووي (Li et al. ، 2016). استنادًا إلى القدرة المميتة الاصطناعية ، تحفز مثبطات PARP عدم الاستقرار الجيني في الخلايا السرطانية التي تعاني من سرطان الثدي (BRCA1 / 2) (Pilie et al. ، 2019). من المرجح أن يكون الاستخدام المشترك لمثبطات HDAC و PARP ذا فائدة كبيرة للمرضى الذين يعانون من الأورام الخبيثة التي تعاني من نقص BRCA1 / 2 (Liszczak et al. ، 2018).

باستثناء DSBs ، يمكن للخلايا السرطانية التغلب على السمية الخلوية التي يسببها تلف الحمض النووي من خلال BER وإصلاح ختان النيوكليوتيدات (NER) وإصلاح عدم التطابق. يلعب Uracil-DNA N-glycosylase isoform 2 (UNG2) دورًا في BER ويمكن فصله في K78 بواسطة HDAC ، مما يعزز الانفصال عن E3 الذي يشبه اليوبيكويتين الذي يحتوي على PHD ومجال الإصبع الدائري 1 (UHRF1) عند تحفيزه بواسطة ROS. ينتج عن HDACi جنبًا إلى جنب مع العوامل السامة للجينات تحلل UNG2 ، مما يؤدي إلى تأثير قوي على موت الخلايا (Bao et al. ، 2020). يتفاعل SIRT1 مع مجموعة جفاف الجلد المصطبغ A (XPA) في NER عن طريق نزع الأسيتيل مباشرة XPA أو التوسط في ربط XPA بـ ATR لمنع الإشعاع فوق البنفسجي (Fan and Luo ، 2010 Jarrett et al. ، 2018). يشارك HDAC10 بشكل أساسي في إصلاح عدم تطابق الحمض النووي عن طريق إزالة التماثل المتماثل 2 (MSH2) في K73 (Radhakrishnan et al. ، 2015).

إلى جانب ذلك ، يشارك عدد من تعديلات هيستون الأخرى بنشاط في مسارات إصلاح الحمض النووي هذه ، ولكنها خارج نطاق هذه المراجعة (Cao et al. ، 2016 Kim J. J. et al. ، 2019 Li Z. et al. ، 2019). يكفي أن نقول إن المواقع المتعددة لأسيتيل H3 و H4 ليست مرتبطة تمامًا بتنشيط نقاط التفتيش لأن تحويل اللايسين إلى أحماض أمينية أخرى لا يزال بإمكانه تنشيط نقاط التفتيش (روبرت وآخرون ، 2011).

دورة الخلية

خلل تنظيم دورة الخلية هو السمة المميزة المركزية لتكوين الأورام على هذا النحو ، وتعتبر منظمات دورة الخلية أهدافًا واعدة لعلاج السرطان. غالبًا ما تشارك HDACs في نقاط تفتيش دورة الخلية. يؤثر نزع الأسيتيل بوساطة HDAC3 لـ cyclin A على تقدم المرحلة S وانتقالات G2 / M (Bhaskara et al. ، 2008 ، 2010). يؤدي استنفاد HDAC10 إلى إيقاف انتقال G2-M من خلال تنظيم cyclin A2. ميكانيكيًا ، يؤدي استنفاد HDAC10 إلى تقليل تنظيم مجموعة الحركة العالية في الخطاف 2 (HMGA2) ، مما يؤدي إلى إثراء عامل نسخ E4F 1 (مثبط cyclin A2) في مروج cyclin A2 واعتقال G2-M (Li et al. ، 2015 ). فيما يتعلق بالعلاجات المركبة ، فإن مثبط CDK9 dinaciclib و panobinostat معًا يحثان على موت الخلايا المبرمج على المدى القصير في سرطان الدم النخاعي الحاد الذي يحركه MLL-AF9 (AML) (Baker et al. ، 2016). المانع الهجين الناشئ Roxyl-zhc-84 ، الذي يثبط بشكل متناسق HDACs و CDK ، يحث على إيقاف المرحلة G1 وموت الخلايا المبرمج في خلايا سرطان المبيض والثدي (Huang et al. ، 2018c).

وتشارك نقطة تفتيش تجميع المغزل (SAC) في تنظيم الانقسام الفتيلي. يجب نزع الأسيتيل من البراعم غير المانع من قبل benzymidazol-1 (BubR1) ، أحد مكونات SAC ، بواسطة HDAC2 / 3 لبدء الخروج الانقسامي (Park et al. ، 2017). يحفز HDAC3 تنشيط SAC وتفكك الكروماتيدات الشقيقة (Eot-Houllier et al. ، 2008). يرتبط SIRT2 بقوة بخروج الانقسام (Dryden et al. ، 2003). ينظم SIRT2 المركب / cyclosome المعزز للطور (APC / C) عن طريق نزع الأسيتيل من العوامل المساعدة ، وبروتين دورة الانقسام الخلوي 20 (CDC20) و CDC20 homolog 1 (CDH1) ، وكلاهما مطلوب للخروج من الانقسام وفصل الكروموسوم (Kim et al . ، 2011). SIRT2 أيضًا يزيل الأسيتيل & # x03B1-tubulin عند K40 لتعزيز حركة الخلايا (North et al. ، 2003). يؤدي مثبط SIRT2 SirReal2 إلى تحفيز فرط استلة التوبولين وزعزعة استقرار BubR1 (Rumpf et al. ، 2015). يحفز HDAC5 نسخ الانقسام kinase Aurora A ، عن طريق قمع تعبير E3 ligase NEDD4 (Sun et al. ، 2014). مزيج من مثبط أورورا كيناز أليسيرتيب مع روميديبسين يسبب سمية خلوية تعتمد على الجرعة لخلايا سرطان الغدد الليمفاوية (Zullo et al. ، 2015).

p21 Cip / Waf1 هو مثبط كيناز يعتمد على السيكلين (CKI). يحفز HDACi تعبير p21 عن طريق إعادة تنشيط فرط الأستلة لـ H3 و H4 في منطقة المروج الخاصة به (Richon et al. ، 2000). علاوة على ذلك ، يحفز depsipeptide الفسفرة p53 عند Thr 18 ، وهو مطلب لاستلة p53 اللاحقة عند تنشيط K373 / 382 و p21 (Wang et al. ، 2012). في سرطان الكبد ، يمكن لمثبط HDAC8 الانتقائي PCI-34051 أن يحفز تعبير p21 وتوقف دورة خلية طور G2-M (Tian et al. ، 2015). ومع ذلك ، يتم تنشيط p21 و p16 بواسطة HDACi بطريقة مستقلة عن p53 (Yoshida and Horinouchi ، 1999). على وجه التحديد ، يعدل SIRT7 بشكل غير مباشر توقيف دورة الخلية بوساطة p21 عن طريق رفع نشاط p53. يرتبط SIRT7 جسديًا وينزع الأسيتيل العامل المرتبط بـ P300 / CBP (PCAF) عند K720 ، ويتم تحسين هذا التفاعل في ظل ظروف الحرمان من الجلوكوز. نتيجة لذلك ، يتم تعزيز ارتباط PCAF بـ MDM2 ، مما يؤدي إلى تحلل MDM2 عبر مسار البروتياز المعتمد على اليوبيكويتين (Lu Y. F. et al. ، 2020). أخيرًا ، في الأورام اللمفاوية p21-KO ، ص 27 Kip1 (CDKN1B) يعمل بطريقة مستقلة عن p21 للحث على إيقاف دورة الخلية بعد علاج SAHA (Newbold et al. ، 2014).

موت الخلايا المبرمج

موت الخلايا المبرمج هو مسار موت الخلايا المبرمج فسيولوجيًا وهو ضروري للحفاظ على التوازن العضوي. يتم التحكم في موت الخلايا المبرمج عن طريق عائلة البروتينات الليمفاوية B-cell 2 (Bcl-2) ، والتي تشمل البروتينات المؤيدة للبقاء والمؤيدة للاستماتة التي تتحكم في مصير الخلية (Singh et al. ، 2019).

فيما يتعلق بمسار موت الخلايا المبرمج الجوهري ، فإن الوسيط المتفاعل Bcl-2 لموت الخلية (Bim) ، وهو بروتين متماثل Bcl-2 3 (BH3) - فقط proapoptotic ، يتم تنظيمه بواسطة depsipeptide عبر أستلة FoxO1 (Yang et al. ، 2009). يرفع Panobinostat من تعبير عامل نسخ Sry-box 7 (SOX7) ويمنع تكاثر خلايا سرطان الرئة. ميكانيكيًا ، يؤدي SOX7 إلى حدوث موت الخلايا المبرمج عن طريق منع Bim من التحلل بواسطة البروتيازوم (Sun et al. ، 2019). ينتمي الشكل المبتور N-terminal من p63 ، & # x0394Np63 ، إلى عائلة p53 ، ولكنه يعمل كبروتين مسرطنة. في سرطان الخلايا الحرشفية ، يشكل HDAC1 و HDAC2 معقدًا مع & # x0394Np63 لقمع التعبير الجيني proapoptotic مثل p53 المغير المنتظم لموت الخلايا المبرمج (PUMA) (رامزي وآخرون ، 2011).

يؤثر علاج مثبطات هيستون ديستيلاز أيضًا على الأعضاء المضادة للاستماتة في عائلة Bcl-2. على وجه التحديد ، يحفز depsipeptide موت الخلايا المبرمج عن طريق تقليل التعبير عن العوامل المؤيدة للبقاء Bcl-2 والورم الليمفاوي للخلايا B الكبيرة جدًا (Bcl-xL) (Adams and Eischen ، 2016 Adams et al. ، 2016). يمارس مثبط HDAC6 الانتقائي ريكولينوستات تأثيرات واضحة مضادة للورم الليمفاوي بمفرده وبالاقتران مع عامل الألكلة بنداموستين ، عن طريق إعاقة تنشيط كاسباس 8 ، -9 ، -3 ، وعائلة Bcl-2 (Cosenza et al. ، 2017) ). ابيضاض الدم في الخلايا النخاعية 1 (Mcl-1) هو بروتين مرتبط بـ E3 ومضاد للاستماتة يشارك في التوقيف الانقسامي (Senft et al. ، 2018). من المحتمل أن تؤدي فسفرة Mcl-1 المستحثة بـ HDACi إلى موت الخلايا المبرمج ، في حين يقاوم Mcl-1 الفسفرة الطافرة HDACi من خلال الارتباط ببروتينات بروابوبوتيك BH3 فقط (تونج وآخرون ، 2018).

p53 هو منشط حاسم للاستماتة. يقوم HDAC1-3 بتقليل نشاط p53 ، والذي يقمع التنشيط بوساطة p53 للجين المؤيد للاستماتة BAX (Juan et al. ، 2000). يعمل أستلة p53 عند K120 على تنظيم عامل تنشيط الببتيداز الأبوطوتيك 1 (Apaf-1) في الميتوكوندريا (Yun et al. ، 2016). تحت الإجهاد السمي الجيني ، يقوم HDAC5 بإزالة الأسيتيل p53 عند K120 ، والذي ينشط الجينات المستهدفة المؤيدة للاستماتة (Sen et al. ، 2013). علاوة على ذلك ، يقوم HDAC6 بإزالة الأسيتيل مباشرة من p53 عند K120 ، وهو مطلوب لموت الخلايا المبرمج الناجم عن p53 في الأورام مع طفرات مجال التفاعل الغني بـ AT 1A (ARID1A) (Bitler et al. ، 2017).

باختصار ، يعزز HDACi موت الخلايا المبرمج عبر مسار الميتوكوندريا الجوهري ، مما يقلل من التعبير عن العوامل الرئيسية المضادة للاستماتة (مثل Mcl-1 و Bcl-2 و Bcl-xL) ، و / أو زيادة التعبير عن البروتينات المؤيدة للاستماتة ( على سبيل المثال BAX و Bim و Noxa و PUMA). يسهل HDACi أيضًا تنشيط مسارات موت الخلايا المبرمج الخارجية ، مثل TRAIL (Nebbioso et al. ، 2017) ، مما يؤدي إلى استقطاب الغشاء الخارجي للميتوكوندريا (MOMP) وفي النهاية موت الخلية بوساطة كاسباس.

نظام التحلل

يعد تعديل تدهور البروتين ذا أهمية حاسمة لوظيفة الخلية. يحدث تدهور البروتين عبر مسارين رئيسيين: مسار البروتياز المعتمد على اليوبيكويتين ونظام الالتهام الذاتي.

الالتهام الذاتي

الالتهام الذاتي هو عملية تدهور حيث تبتلع البلعمة الذاتية مصادر المغذيات وتعيد تدويرها استجابةً لمتطلبات الطاقة ودوران العضيات (Mizushima et al. ، 2008 Mizushima ، 2018). يمكن تعزيز الالتهام الذاتي بشكل فعال بواسطة HDACs. على سبيل المثال ، يؤدي استنفاد HDAC10 إلى اضطراب تدفق الالتهام الذاتي من خلال زيادة LC3-II / I ، وتراكم p62 والعضيات الحويصلية الحمضية. يؤدي تثبيط HDAC10 إلى زيادة الحساسية للكواشف السامة للخلايا (Oehme et al. ، 2013). يشكل Sirt1 أيضًا مجمعات تحتوي على بروتينات الالتهام الذاتي 5 (ATG5) و ATG7 و ATG8 لتعزيز الالتهام الذاتي ، مع تلف عضيات الفئران في Sirt1 & # x2013 / & # x2013 بشكل ملحوظ (Lee et al. ، 2008). ينشط مثبط SIRT1 و 2 tenovin-6 p53 ويبدو أنه منظم محدد لأسيتيل الميتوكوندريا (Lain et al. ، 2008 Scholz et al. ، 2015). يثبط Tenovin-6 خلايا ساركوما Ewing عن طريق تنظيم مسار إشارات NOTCH (Ban et al. ، 2014) ، ويضطرب التدفق الذاتي في خلايا سرطان الدم الليمفاوي المزمن (CLL) وخلايا ساركوما الأنسجة الرخوة للأطفال (Yuan et al. ، 2017). ومع ذلك ، فإن HDACs تقطع أيضًا الالتهام الذاتي ، وتحفز العديد من HDACi موت الخلايا السرطانية من خلال تعزيز الالتهام الذاتي. في خلايا HDAC10-KO هيلا ، يتم تنشيط الالتهام الذاتي بوساطة المرافقة (CMA) بدلاً من الالتهام الذاتي الكلي عن طريق تراكم الليزوزومات المرتبط باللازوزوم من النوع 2A (LAMP2A) وتدهور ركيزة CMA glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase) (GAPDHydrogenase) (Obayashi et al.، 2020). استجابة لتجويع المصل أو الإجهاد التأكسدي ، فإن تثبيط SIRT2 يحفز الأسيتيل FoxO1 على تحديد موقعه في السيتوبلازم ، مما يسرع الالتهام الذاتي من خلال التفاعل مع ATG7 (Zhao et al. ، 2010). في ظل الظروف الغنية بالمغذيات ، يرتبط FoxK1 / 2 بمركب HDAC ويحد من تدفق البلعمة الذاتية من خلال القمع النسخي لجين الالتهام الذاتي (Bowman et al. ، 2014). في ظل ظروف الحرمان من المغذيات ، فإن تثبيط مسار AKT serine / threonine kinase يسهل الاستيراد النووي لـ FoxO3 ، والذي يحل محل FoxK بشكل تنافسي لربط معززات الجينات المرتبطة بالالتهام الذاتي وتنظيم الالتهام الذاتي (Brunet et al. ، 1999 Bowman et al. ، 2014 ). علاوة على ذلك ، ينشط VPA البلعمة الذاتية عن طريق منع تنظيم HDAC1 بوساطة مسار AKT (Sun et al. ، 2020). الهدف من الثدييات المستشعرة للمغذيات في الراباميسين (mTOR) يعدل بشكل سلبي المصب الذاتي للالتهام الذاتي الذي يشبه Unc-51 الذي ينشط كيناز 1 (ULK1) الذي يشارك في المسار الذاتي غير النسخي. يؤدي SAHA إلى كبت mTOR ، والذي ينشط الالتهام الذاتي في النهاية عن طريق تنظيم ULK1 (Gammoh et al. ، 2012). من الجدير بالملاحظة ، يبدو أن الالتهام الذاتي الناجم عن SAHA يعمل كآلية مؤيدة للبقاء على قيد الحياة لتحسين موت الخلايا المبرمج الناجم عن SAHA عن طريق تقليل تنظيم عوامل موت الخلايا المبرمج (Gammoh et al. ، 2012). يؤدي VPA أيضًا إلى تحلل Sae2 [البروتين المتفاعل المرتبط بالطرف C (CtIP) في الإنسان] بطريقة مرتبطة بالالتهام الذاتي لإعاقة إصلاح الحمض النووي بوساطة الموارد البشرية (Robert et al. ، 2011). على هذا النحو ، يبدو أن الالتهام الذاتي يؤدي دورًا مزدوجًا في إصلاح تلف الحمض النووي ، اعتمادًا على حالة الخلية أو درجة تلف الحمض النووي (Guo and Zhao ، 2020).

التحلل المعتمد على البروتياز

بالإضافة إلى الالتهام الذاتي ، فإن التدهور المعتمد على البروتياز مهم أيضًا لوظيفة الخلية. تستهدف HDACs العديد من E3s للتأثير على الوظيفة الخلوية القاعدية. على سبيل المثال ، يقوم نظام panobinostat بتنظيم E3 cIAP2 الذي يتسبب في التواجد في كل مكان وتدهور البروتوزوم لـ MRE11 ، مما يزيد من الحساسية الخلوية للإشعاع الكيميائي (Nicholson et al. ، 2017). يقوم HDAC6 أيضًا بتعديل التكوين الخشن وتصفية البروتينات متعددة المواضع وسوء الطي (Kawaguchi et al. ، 2003). فيما يتعلق بالتطور العلاجي ، يؤدي كبح المسار الهائل إلى تراكم البروتينات غير المطوية ، مما يتسبب في تلف الحمض النووي المرتبط بالالتهام الذاتي وموت الخلايا المبرمج للخلايا السرطانية (Rodriguez-Gonzalez et al. ، 2008). مثبطات البروتوزوم (PIs) ، مثل Bortezomib (BTZ) المعتمدة من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) ، لها دور مماثل في منع تدهور البروتينات غير المطوية بالبوليوبيكيتين ، مما يزيد من إنتاج ROS ويعطل إصلاح الحمض النووي في الورم الخلايا (بيريز جالان وآخرون ، 2006). ومع ذلك ، فإن العلاج طويل الأمد باستخدام BTZ يؤدي إلى مقاومة الأدوية لدى معظم المرضى. يمكن للتركيزات المنخفضة من HDACi جنبًا إلى جنب مع BTZ تقليل تنظيم البروتينات المضادة للاستماتة وتنظيم البروتينات المؤيدة للاستماتة ، وبالتالي تسريع موت الخلايا (Dai et al. ، 2008 Wang J. et al. ، 2019). يؤدي الجمع بين مثبط HDAC6 الانتقائي توباسين مع BTZ إلى حدوث نشاط كبير مضاد للورم يؤدي إلى إطلاق إشارة c-Jun NH2-terminal kinase (JNK) وإجهاد الشبكة الإندوبلازمية (ER) (Hideshima et al. ، 2005 Nawrocki et al. ، 2006) . مثبط آخر لـ HDAC6 ، WT161 ، يعزز تراكم التوبولين الأسيتيل ويتغلب على مقاومة BTZ لتعزيز موت خلايا المايلوما المتعددة (MM) (Hideshima et al. ، 2016). RTS-V5 ، مثبط مزدوج يستهدف HDAC6 والوحدة الفرعية 20S من البروتوزوم ، يمتلك أيضًا نشاطًا قويًا وانتقائيًا مضادًا للورم في سرطان الدم وخطوط خلايا MM (Bhatia et al. ، 2018).

التحول الظهاري - اللحمي المتوسط ​​، الخلايا الجذعية السرطانية ، والشيخوخة

يتميز الانتقال الظهاري واللحمة المتوسطة (EMT) بفقدان الوصلات الضيقة بين الخلايا الموجودة عادةً في الخلايا الظهارية التي تخضع بعد ذلك لإعادة ترتيب الهيكل الخلوي واعتماد النمط الظاهري لخلية اللحمة المتوسطة ، والذي يرتبط بالهجرة. والجدير بالذكر أن هجرة الخلايا السرطانية والغزو يتم تعزيزها من خلال سلسلة من العوامل المرتبطة بـ EMT (مثل SNAIL و ZEB و SLUG و TWIST) (Kim K. et al. ، 2018). هذه العوامل تحفز خصائص الخلايا الجذعية المرتبطة بـ EMT وتعزز تكوين الأورام عبر PTM (Mani et al. ، 2008 Tam and Weinberg ، 2013 Ye et al. ، 2015 Dai et al. ، 2020). يتم تنظيم S- نيتروزيل لـ HDAC2 بواسطة سينسيز أكسيد النيتريك البطاني (eNOS) وهو إنزيم مهم لتخليق NO ، مما يسمح بإعادة تنشيط ZEB1 (Cencioni et al. ، 2018). أثناء نقص الأكسجة ، يعد HDAC3 ضروريًا لتنشيط التعبير الجيني الوسيط عن طريق التفاعل مع مجال تكرار WD 5 (WDR5) (Wu et al. ، 2011). يعد عامل النمو المحول - & # x03B2 (TGF - & # x03B2) - مسار إشارات SMAD أهم مسار تحفيز EMT. يلعب HDAC6 أيضًا دورًا أساسيًا في EMT من خلال تنشيط SMAD3 (Shan et al. ، 2008). تحريض SMAD3 و -4 SIRT7 قمع النسخ عن طريق تشكيل معقد باستخدام HDAC8. يمنع تثبيط HDAC8 بشكل كبير إشارات TGF - & # x03B2 عبر محور SMAD-SIRT7 ، ونتيجة لذلك ، يخفف النقائل الرئوية لسرطان الثدي (Tang et al. ، 2020). تخفف الفئة الأولى HDACi 4SC-202 بشكل ملحوظ TGF - & # x03B2 الناجم عن EMT (Mishra et al. ، 2017). على النقيض من ذلك ، يُظهر HDAC10 دورًا محتملاً لـ TSG عن طريق تقليل عامل نسخ Sry-box 9 (SOX9) في سرطان الغدة الرئوية الذي يحركه KRAS. علاوة على ذلك ، يؤدي نقص HDAC10 إلى تنشيط مسار TGF - & # x03B2 ، مما يؤدي إلى تحريض نمو الورم الشبيه بالساق الذي يعبر عن SOX9 و KRAS (Li et al. ، 2020). تفرز الخلايا الليفية المرتبطة بالسرطان (CAFs) المصفوفة خارج الخلية (ECM) التي تساعد على تطور الورم وغزوها. Scriptaid ، وهو مثبط انتقائي لـ HDAC1 ، & # x22123 ، و & # x22128 ، يقمع TGF - & # x03B2 بوساطة CAF عن طريق تثبيط إفراز ECM وغزو الخلية (Kim D. J. et al. ، 2018). من الجدير بالذكر أن E-cadherin يثبط EMT ، وبالتالي يشير انخفاض تعبير E-cadherin إلى أن & # x201Cstemness & # x201D يتزايد في الخلايا السرطانية. HDAC و 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase (HMGR) المانع المزدوج JMF3086 يستعيد تعبير E-cadherin ويخفف من تعبير vimentin والجذعية في NSCLC ، والذي يستعيد الحساسية لـ gefitinib وهو مستقبل عامل نمو البشرة (EFGRase) مثبط (TKI) (Weng et al. ، 2019).

يصعب القضاء على الخلايا الجذعية السرطانية وهي عرضة لمقاومة الأدوية. يتفاعل HDAC3 مع p53 ويشكل مجمعات مع مستضدات الورم من عائلة مستضد الورم الميلاني A2 (MAGE-A2) ، مما ينشئ مقاومة خلايا سرطان الجلد لعوامل العلاج الكيميائي (Monte et al. ، 2006). في ابيضاض الدم المقاوم للحرارة والمتكرر ، يستعيد مثبط HDAC8 الانتقائي نشاط الأستلة و p53 بشكل كبير ، مما يؤدي إلى موت الخلايا المبرمج لخلايا AML ولكن ليس الخلايا الجذعية المكونة للدم الطبيعية (Qi et al. ، 2015). بالإضافة إلى ذلك ، يزيد تثبيط SIRT1 من كفاءة BCR-ABL TKI imatinib mesylate للتخلص من الخلايا الجذعية لسرطان الدم الهادئ عن طريق إعادة تنشيط p53 (Li et al. ، 2012).

كما تشارك السرتوين بشكل وثيق في تعبير الجين الورمي المرتبط بالشيخوخة. يعدل كل من SIRT6 و SIRT7 تعبير العناصر -1 المتقطعة الطويلة (LINE-1 ، L1) والانتقال الرجعي. SIRT6 mono-ADP-ribosylates البروتين المرتبط بنطاق الصندوق 1 المرتبط بنطاق Kr & # x00FCppel (KAP1 / TRIM28) ويسهل تفاعل KAP1 مع HP1 & # x03B1 ، مما يؤدي إلى تعبئة عناصر L1 في كروماتين متغاير. يربط SIRT7 عناصر L1 مباشرة ويعزز ارتباط تسلسلات L1 ببروتين الصفيحة النووية (Lamin A / C) عن طريق نزع الأسيتات H3K18 (Van Meter et al.، 2014 Vazquez et al.، 2019). تسلط هذه الوظائف القمعية لـ L1 الضوء على الأدوار الوقائية لـ SIRTs على استقرار الجينوم من خلال منع أحداث التحويل الرجعي. يؤدي نقص SIRT6 و SIRT7 إلى تنشيط الهيتروكروماتين الشاذ و L1 خاصة في الأمراض المرتبطة بالعمر. يمكن لمثبطات النسخ العكسي للنيوكليوزيد عكس نقص SIRT6 و SIRT7 عن طريق تنظيم إشارات مناعية مختلفة ، مثل مسار IFN من النوع I ومحفز GMP-AMP synthase (cGAS) - مسار جينات الإنترفيرون (STING) ، على التوالي (Simon et al. ، 2019 Bi et al.، 2020 الشكل 4).

الشكل 4. نظرة عامة على الوظائف البيولوجية والأهداف العلاجية المتعلقة بـ HDAC. نظرة عامة على الوظائف البيولوجية المرتبطة بـ HDAC بما في ذلك النسخ ، والتمثيل الغذائي ، والإجهاد التأكسدي ، والاختزال ، وتدهور البروتين ، ودورة الخلية ، وإصلاح تلف الحمض النووي ، وموت الخلايا المبرمج ، وتكوين الأوعية ، و EMT ، والمناعة ، والجذع. هناك وظائف متنوعة يمكن أن تنشئ أهدافًا علاجية فردية أو متآزرة.


محتويات

النيوكليوسومات هي أجزاء من الحمض النووي مزدوج الشريطة (dsDNA) ملفوفة حول مجمعات بروتينية تسمى نوى الهيستون. تتكون نوى الهيستون هذه من 8 وحدات فرعية ، اثنتان من كل من H2A و H2B و H3 و H4. يشكل مركب البروتين هذا شكلًا أسطوانيًا يلتف حوله dsDNA بما يقرب من 147 زوجًا أساسيًا. يتم تشكيل النيوكليوسومات كخطوة بداية لضغط الحمض النووي الذي يساهم أيضًا في الدعم الهيكلي وكذلك يخدم الأدوار الوظيفية. [2] هذه الأدوار الوظيفية تساهم بها ذيول وحدات هيستون الفرعية. تدخل ذيول الهيستون نفسها في الأخاديد الصغيرة للحمض النووي وتمتد من خلال الحلزون المزدوج ، [1] مما يتركها مفتوحة للتغييرات التي ينطوي عليها تنشيط النسخ. [3] وقد ارتبط الأسيتيل ارتباطًا وثيقًا بالزيادات في تنشيط النسخ بينما تم ربط نزع الأسيتيل بإلغاء تنشيط النسخ. تحدث هذه التفاعلات بعد الترجمة ويمكن عكسها. [3]

تحدث آلية الأستلة ونزع الأسيتيل على مجموعات NH3 + من بقايا الأحماض الأمينية اللايسين. توجد هذه البقايا على ذيول الهيستونات التي تشكل النواة النووية للـ dsDNA المعبأ. هذه العملية مدعومة بعوامل تعرف باسم هيستون أسيتيل ترانسفيراز (HATs). تسهل جزيئات HAT نقل مجموعة الأسيتيل من جزيء أسيتيل أنزيم A (Acetyl-CoA) إلى مجموعة NH3 + على اللايسين. عندما يتم نزع الأسيتيل من اللايسين ، فإن العوامل المعروفة باسم هيستون ديستيلاسز (HDACs) تحفز إزالة مجموعة الأسيتيل بجزيء من H2O. [3] [4]

الأستلة لها تأثير تغيير الشحنة الكلية لذيل الهيستون من الموجب إلى المحايد. يعتمد تكوين النيوكليوسوم على الشحنات الموجبة لهستونات H4 والشحنة السالبة على سطح نطاقات طيات الهيستون H2A. أسيتيل ذيول الهيستون يعطل هذا الارتباط ، مما يؤدي إلى ضعف ارتباط المكونات النووية. [1] من خلال القيام بذلك ، يكون الوصول إلى الحمض النووي أكثر سهولة ويؤدي إلى المزيد من عوامل النسخ القادرة على الوصول إلى الحمض النووي. وبالتالي ، من المعروف أن أستلة الهستونات تزيد من التعبير عن الجينات من خلال تنشيط النسخ. نزع الأسيتيل الذي تقوم به جزيئات HDAC له تأثير معاكس. من خلال نزع الأسيتيل عن ذيول الهيستون ، يصبح الحمض النووي أكثر التفافًا حول نوى الهيستون ، مما يجعل من الصعب على عوامل النسخ الارتباط بالحمض النووي. هذا يؤدي إلى انخفاض مستويات التعبير الجيني ويعرف باسم إسكات الجينات. [5] [6] [7]

تمثل الهستونات الأسيتيل ، نوى البروتين الثماني للنيوكليوسومات ، نوعًا من العلامات اللاجينية داخل الكروماتين. أظهرت الدراسات أن أحد التعديلات يميل إلى التأثير على تعديل آخر. لا يمكن أن تؤدي تعديلات الهستونات إلى تغييرات هيكلية ثانوية في نقاطها المحددة فحسب ، بل يمكن أن تسبب العديد من التغييرات الهيكلية في المواقع البعيدة التي تؤثر حتماً على الوظيفة. [8] مع تكرار الكروموسوم ، يتم نقل التعديلات الموجودة على الكروموسومات الأبوية إلى الكروموسومات الابنة. يمكن للتعديلات ، كجزء من وظيفتها ، تجنيد الإنزيمات لوظيفتها الخاصة ويمكن أن تساهم في استمرار التعديلات وتأثيراتها بعد حدوث التكرار. [1] لقد ثبت أنه ، حتى بعد تكرار واحد ، قد يظل التعبير عن الجينات متأثرًا بالعديد من الأجيال الخلوية لاحقًا. أظهرت دراسة أنه عند تثبيط إنزيمات HDAC بواسطة Trichostatin A ، أظهرت الجينات التي تم إدخالها بجانب الهيتروكروماتين المركزي تعبيرًا متزايدًا. بعد عدة أجيال من الخلايا ، في حالة عدم وجود المانع ، لا يزال التعبير الجيني المتزايد يعبر عنه ، مما يدل على أنه يمكن إجراء التعديلات من خلال العديد من عمليات النسخ المتماثل مثل الانقسام والانقسام الاختزالي. [8]

تحرير هيستون أسيتيل ترانسفيراز (HATs)

هيستون أسيتيل ترانسفيرازات ، والمعروفة أيضًا باسم HATs ، هي عائلة من الإنزيمات التي تعمل على أسيتيل ذيول الهيستون في النواة. يتم التعبير عن هذا والتعديلات الأخرى بناءً على الحالات المتغيرة للبيئة الخلوية. [2] تم توثيق العديد من البروتينات بقدرات الأسيتيل ، وبعد فترة تم تصنيفها على أساس التشابه التسلسلي بينهما. هذه التشابهات عالية بين أفراد الأسرة ، لكن أعضاء من عائلات مختلفة يظهرون القليل جدًا من التشابه. [9] بعض العائلات الرئيسية التي تم تحديدها حتى الآن هي على النحو التالي.

تحرير عائلة GNAT

التحكم العام غير القابل للضغط 5 (Gcn5) - N-Acetyltransferases (GNATs) هي واحدة من العديد من العائلات المدروسة مع قدرات الأستلة. [10] تشتمل هذه العائلة الفائقة على العوامل Gcn5 المتضمنة في مجمعات SAGA و SLIK و STAGA و ADA و A2 والعامل المرتبط بالبروتين المرتبط بـ Gcn5L و p300 / CREB (PCAF) و Elp3 و HPA2 و HAT1. [10] [11] تشمل السمات الرئيسية لعائلة GNAT نطاقات HAT التي يبلغ طولها حوالي 160 وحدة بنائية ونطاق برومود محفوظ تم العثور عليه على أنه نموذج استهداف أسيتيل ليسين. [9] وقد ثبت أن Gcn5 له ركائز أسيتيل عندما يكون جزءًا من معقد. [11] تم العثور على المؤتلف Gcn5 ليكون متورطًا في أستلة هيستونز H3 للنيوكليوسوم. [2] [11] إلى حد أقل ، تم العثور على أسيتيل هيستونات H2B و H4 عند مشاركتها مع المجمعات الأخرى. [2] [3] [11] يتمتع PCAF بالقدرة على العمل كبروتين HAT وهستونات الأسيتيلات ، ويمكنه أسيتيل البروتينات غير الهيستون المرتبطة بالنسخ ، بالإضافة إلى العمل كمنشط في العديد من العمليات بما في ذلك تكوين العضل ، والمستقبلات النووية التنشيط بوساطة وتنشيط إشارات عامل النمو. Elp3 لديه القدرة على أسيتيل جميع الوحدات الفرعية للهيستون ويظهر أيضًا تورطًا في إنزيم RNA polymerase II holoenzyme. [2]

عائلة مايست تحرير

يشكل كل من MOZ (بروتين إصبع الزنك اللوكيميا الأحادي) و Ybf2 / Sas3 و Sas2 و Tip60 (Tat Interacting Protein) مجموعة MYST ، وهي عائلة أخرى معروفة تعرض قدرات الأسيتيل. تشمل هذه العائلة Sas3 ، و SAS الأساسي المرتبط بـ SAS ، و Sas2 ، و Tip60 ، و MOF ، و MOZ ، و MORF ، و HBO1. لأفراد هذه العائلة وظائف متعددة ، ليس فقط من خلال تنشيط الجينات وإسكاتها ، ولكن أيضًا تؤثر على التطور ولها آثار على الأمراض التي تصيب الإنسان. [11] يشارك كل من Sas2 و Sas3 في إسكات النسخ ، ويشارك كل من MOZ و TIF2 في تكوين منتجات انتقال سرطان الدم بينما تشارك MOF في تعويض الجرعة في ذبابة الفاكهة. تؤثر MOF أيضًا على تكوين الحيوانات المنوية في الفئران لأنها تشارك في توسيع فسفرة H2AX أثناء مراحل الليبتوتين إلى مراحل الانقسام الاختزالي. [12] نطاقات HAT لهذه العائلة ما يقرب من 250 وحدة بنائية والتي تشمل نطاقات الارتباط بالزنك الغنية بالسيستين بالإضافة إلى نطاقات الكرومودات الطرفية N. تم العثور على بروتينات MYST Esa1 و Sas2 و Sas3 في الخميرة ، وتوجد MOF في ذبابة الفاكهة والفئران بينما تم العثور على Tip60 و MOZ و MORF و HBO1 في البشر.[9] Tip60 له دور في تنظيم نسخ الجينات ، وجد أن HBO يؤثر على عملية تكرار الحمض النووي ، MORF قادر على أسيتيل الهستونات الحرة (خاصة H3 و H4) وكذلك الهيستونات النووية. [2]

P300 / تحرير عائلة CBP

يشكل البروتين المرتبط بالفيروسات الغدية E1A البالغ 300 كيلو دالتون (p300) والبروتين المرتبط بـ CREB (CBP) العائلة التالية من HATs. [10] تحتوي هذه العائلة من HAT على نطاقات HAT يبلغ طولها ما يقرب من 500 وحدة بنائية وتحتوي على برومودومين بالإضافة إلى ثلاثة مجالات غنية بالسيستين والحامض والتي تساعد في تفاعلات البروتين. [9] من المعروف أن HATs هذه تستيل جميع الوحدات الفرعية للهيستون في النواة. لديهم أيضًا القدرة على أسيتيل وتوسط البروتينات غير الهيستونية المشاركة في النسخ وتشارك أيضًا في دورة الخلية والتمايز والاستماتة. [2]

تحرير القبعات الأخرى

هناك بروتينات أخرى لها قدرات الأسيتيل ولكنها تختلف في تركيبها عن العائلات المذكورة سابقًا. يُطلق على أحد HAT اسم مُنشط مستقبل الستيرويد 1 (SRC1) ، والذي يحتوي على مجال HAT يقع في الطرف C من البروتين جنبًا إلى جنب مع النطاقات الحلزونية الحلزونية الأساسية ونطاقات PAS A و PAS B مع مستقبلات LXXLL المتفاعلة في الوسط. آخر هو ATF-2 الذي يحتوي على مجال تنشيط النسخ (ACT) ومجال أساسي لربط الحمض النووي (bZip) بسحاب مع مجال HAT بينهما. الأخير هو TAFII250 الذي يحتوي على مجال Kinase في منطقة N-terminus ، ونطاقان برومودان يقعان في منطقة C-terminus ومجال HAT الموجود بينهما. [13]

تعديل هيستون ديسيتيلاز (HDACs)

هناك ما مجموعه أربع فئات تصنف Histone Deacetylases (HDACs). تتضمن الفئة الأولى HDACs 1 و 2 و 3 و 8. وتنقسم الفئة الثانية إلى مجموعتين فرعيتين ، الفئة IIA والفئة IIB. تتضمن الفئة IIA HDACs 4 و 5 و 7 و 9 بينما تشتمل الفئة IIB على HDACs 6 و 10. تحتوي الفئة III على Sirtuins بينما تحتوي الفئة IV على HDAC11 فقط. [5] [6] يتم تقسيم فئات بروتينات HDAC وتجميعها معًا بناءً على المقارنة مع تناظرات التسلسل لـ Rpd3 و Hos1 و Hos2 لـ HDACs من الفئة الأولى و HDA1 و Hos3 لـ HDAC من الفئة II و sirtuins للفئة III HDACs. [6]

تحرير HDACs من الفئة الأولى

HDAC1 & amp HDAC2 تحرير

HDAC1 و amp HDAC2 هما في الدرجة الأولى من HDACs أكثر ارتباطًا ببعضهما البعض. [5] [6] من خلال تحليل التسلسلات الإجمالية لكل من HDACs ، وجد أن التشابه بينهما هو حوالي 82٪ متماثل. [5] تم العثور على هذه الإنزيمات لتكون غير نشطة عند عزلها مما أدى إلى استنتاج أنه يجب دمجها مع العوامل المساعدة من أجل تنشيط قدراتها على نزع الأسيتيل. [5] هناك ثلاثة مجمعات بروتينية رئيسية قد يدمجها HDAC 1 و amp 2. تتضمن هذه المجمعات Sin3 (سميت على اسم بروتينها المميز mSin3A) ، ومركب إعادة تشكيل Nucleosome و Deacetylating Complex (NuRD) ، و Co-REST. [5] [6] يحتوي كل من مجمع Sin3 ومركب NuRD على HDACs 1 و 2 ، والبروتين المرتبط بـ Rb 48 (RbAp48) و RbAp46 الذي يشكل جوهر كل معقد. [2] [6] قد تكون هناك حاجة إلى مجمعات أخرى من أجل بدء أكبر قدر ممكن من النشاط المتاح. يمكن أيضًا أن ترتبط HDACs 1 و 2 مباشرة ببروتينات ربط الحمض النووي مثل Yin و Yang 1 (YY1) وبروتين الربط Rb 1 و Sp1. [5] تم العثور على HDACs 1 و 2 للتعبير عن الأدوار التنظيمية في جينات دورة الخلية الرئيسية بما في ذلك p21. [6]

يمكن أن يتأثر نشاط هذه HDACs بالفسفرة. تؤدي زيادة كمية الفسفرة (فرط الفسفرة) إلى زيادة نشاط ديستيلاز ، ولكنها تحط من التكوين المعقد بين HDACs 1 و 2 وبين HDAC1 و mSin3A / YY1. تؤدي كمية أقل من الطبيعي من الفسفرة (نقص الفسفرة) إلى انخفاض في كمية نشاط ديستيلاز ، ولكنها تزيد من كمية التكوين المعقد. وجدت دراسات الطفرات أن الفسفرة الرئيسية تحدث في البقايا Ser 421 و Ser 423. في الواقع ، عندما تم تحوير هذه البقايا ، لوحظ انخفاض كبير في كمية نشاط نزع الأسيتات. [5] هذا الاختلاف في حالة الفسفرة هو وسيلة للحفاظ على المستوى الأمثل من الفسفرة لضمان عدم وجود زيادة أو نقص في التعبير عن نزع الأسيتات. تم العثور على HDACs 1 و 2 حصريًا في النواة. [2] [6] في الفئران HDAC1 بالضربة القاضية (KO) ، وجد أن الفئران تموت أثناء التطور الجنيني وأظهرت انخفاضًا حادًا في الإنتاج ولكن زاد التعبير عن مثبطات كيناز المعتمدة على Cyclin (CDKIs) p21 و p27. لا يمكن حتى لتنظيم أنظمة HDAC الأخرى من الفئة الأولى أن تعوض عن فقدان HDAC1. يقود عدم القدرة على التعافي من HDAC1 KO الباحثين إلى الاعتقاد بأن هناك تفردًا وظيفيًا لكل من HDAC بالإضافة إلى تداخل تنظيمي بين العوامل. [6]

HDAC3 تحرير

تم العثور على HDAC3 ليكون أكثر ارتباطًا بـ HDAC8. يحتوي HDAC3 على منطقة غير محفوظة في المنطقة الطرفية C والتي وُجد أنها مطلوبة لقمع النسخ بالإضافة إلى نشاط ديستيلاز. كما تحتوي على منطقتين ، واحدة تسمى إشارة التوطين النووي (NLS) وكذلك إشارة التصدير النووي (NES). يعمل NLS كإشارة للعمل النووي بينما يعمل NES مع HDACs التي تؤدي العمل خارج النواة. يشير وجود كلتا الإشارتين لـ HDAC3 إلى أنه ينتقل بين النواة والسيتوبلازم. [5] تم اكتشاف أن HDAC3 يتفاعل مع غشاء البلازما. [6] يجب استخدام وسيط الإسكات لمستقبلات حمض الريتينويك وهرمون الغدة الدرقية (SMRT) وعوامل الكابح المساعد للمستقبلات النووية (N-CoR) بواسطة HDAC3 من أجل تنشيطها. [5] [6] عند القيام بذلك ، فإنه يكتسب القدرة على التعجيل المشترك مع HDACs 4 و 5 و 7. يمكن أيضًا العثور على HDAC3 معقدًا مع البروتين المرتبط بـ HDAC (HDRP). [5] تم العثور على HDACs 1 و 3 للتوسط في تفاعلات Rb-RbAp48 مما يشير إلى أنها تعمل في تقدم دورة الخلية. [5] [6] يُظهر HDAC3 أيضًا تورطه في التجديد الذاتي للخلايا الجذعية ودور النسخ المستقل في الانقسام. [6]

HDAC8 تحرير

تم العثور على HDAC8 ليكون أكثر تشابهًا مع HDAC3. السمة الرئيسية لها هي المجال التحفيزي الذي يحتوي على منطقة NLS في المركز. تم العثور على نسختين من HDAC تتضمن نسخة 2.0 كيلو بايت ونسخة 2.4 كيلو بايت. [5] على عكس جزيئات HDAC الأخرى ، عند تنقيتها ، أظهر HDAC هذا نشاطًا إنزيميًا. [6] في هذه المرحلة ، نظرًا لاكتشافه مؤخرًا ، لم يُعرف بعد ما إذا كان يتم تنظيمه بواسطة معقدات بروتينية مشتركة القامع. كشفت البقع الشمالية أن أنواع الأنسجة المختلفة تظهر درجات متفاوتة من تعبير HDAC8 [5] ولكن لوحظ في العضلات الملساء ويعتقد أنها تساهم في الانقباض. [6]

تحرير HDACs من الفئة الثانية

تحرير الفئة IIA

تتضمن الفئة IIA HDACs HDAC4 و HDAC5 و HDAC7 و HDAC9. تم العثور على HDACs 4 و 5 أكثر تشابهًا مع بعضهما البعض بينما يحافظ HDAC7 على تشابه بينهما. تم اكتشاف ثلاثة أنواع مختلفة من HDAC9 بما في ذلك HDAC9a و HDAC9b و HDAC9c / HDRP ، بينما تم الاشتباه في المزيد. تم العثور على متغيرات HDAC9 لها أوجه تشابه مع باقي الفئة IIA HDACs. بالنسبة لـ HDAC9 ، يمكن النظر إلى متغيرات الربط على أنها طريقة لإنشاء "آلية مضبوطة" لمستويات تعبير التمايز في الخلية. قد تستفيد أنواع الخلايا المختلفة وتستخدم الأشكال الإسوية المختلفة لإنزيم HDAC9 مما يسمح بأشكال مختلفة من التنظيم. تمتلك HDACs 4 و 5 و 7 مجالاتها الحفازة الموجودة في الطرف C جنبًا إلى جنب مع منطقة NLS بينما تمتلك HDAC9 مجالها التحفيزي الموجود في الطرف N. ومع ذلك ، فإن HDAC9c / HDRP المتغير HDAC9 يفتقر إلى المجال التحفيزي ولكن له تشابه بنسبة 50٪ مع الطرف N في HDACs 4 و 5. [5]

بالنسبة لـ HDACs 4 و 5 و 7 ، تم اكتشاف مجالات الربط المحفوظة التي ترتبط ببروتين الربط الطرفي C (CtBP) وعامل محسن الخلايا العضلية 2 (MEF2) و14-3-3. [5] [6] تعمل جميع HDAC الثلاثة على قمع عامل النسخ العضلي MEF2 الذي يلعب دورًا أساسيًا في تمايز العضلات كعامل نسخ ملزم للحمض النووي. يمنع ربط HDACs بـ MEF2 تمايز العضلات ، والذي يمكن عكسه بعمل Ca 2+ / كيناز المعتمد على الهدودولين (CaMK) والذي يعمل على فصل مجمع HDAC / MEF2 عن طريق فسفرة جزء HDAC. [5] وقد لوحظ أنهم متورطون في تضخم الخلايا في تمايز التحكم في العضلات وكذلك تضخم الخلايا في أنسجة العضلات والغضاريف. [6] لقد ثبت أن HDACs 5 و 7 يعملان في مقابل HDAC4 أثناء تنظيم تمايز العضلات وذلك للحفاظ على مستوى مناسب من التعبير. كان هناك دليل على أن هذه HDACs تتفاعل أيضًا مع HDAC3 كعامل توظيف مشترك لعوامل SMRT / N-CoR في النواة. لقد أظهر غياب إنزيم HDAC3 أنه يؤدي إلى عدم النشاط مما يجعل الباحثين يعتقدون أن HDACs 4 و 5 و 7 تساعد في دمج مجندين ربط الحمض النووي لمجمعات HDAC المحتوية على HDAC3 الموجودة في النواة. [5] عندما يتم القضاء على HDAC4 في الفئران ، فإنها تعاني من تضخم واضح في الخلايا الغضروفية وتموت بسبب التعظم الشديد. لقد ثبت أن HDAC7 يقمع موت الخلايا المبرمج المعتمد على Nur77. يؤدي هذا التفاعل إلى دور في التوسع النسيلي للخلايا التائية. تبين أن الفئران HDAC9 KO تعاني من تضخم القلب الذي يتفاقم في الفئران التي تكون KO مزدوجة لـ HDACs 9 و 5. [6]

تحرير الفئة IIB

تتضمن الفئة IIB HDACs HDAC6 و HDAC10. يرتبط هذان HDACs ارتباطًا وثيقًا ببعضهما البعض في التسلسل الكلي. ومع ذلك ، فإن المجال الحفزي لـ HDAC6 هو الأكثر تشابهًا مع HDAC9. [5] من السمات الفريدة لـ HDAC6 أنها تحتوي على مجالين محفزين جنبًا إلى جنب مع بعضهما البعض. [5] [6] ميزة فريدة أخرى لـ HDAC6 هي HDAC6- ، SP3 ، ومجال عزر إصبع الزنك (HUB) المرتبط بـ Brap2 في الطرف C والذي يُظهر بعض الوظائف المتعلقة بالانتشار ، مما يعني أن HDAC عرضة للتدهور. [5] يحتوي HDAC10 على مجالين محفزين أيضًا. يوجد مجال نشط واحد في الطرف N ويقع المجال التحفيزي المفترض في الطرف C [5] [6] جنبًا إلى جنب مع مجال NES. [5] تم العثور أيضًا على مجالين مفترضين لربط Rb في HDAC10 مما يدل على أنه قد يكون لهما أدوار في تنظيم دورة الخلية. تم العثور على نوعين مختلفين من HDAC10 ، كلاهما لهما اختلافات طفيفة في الطول. HDAC6 هو HDAC الوحيد الذي يظهر أنه يعمل على tubulin ، حيث يعمل بمثابة tubulin deacetylase الذي يساعد في تنظيم حركة الخلية المعتمدة على الأنابيب الدقيقة. يوجد في الغالب في السيتوبلازم ولكن من المعروف أنه يوجد في النواة ، معقدًا مع HDAC11. لقد لوحظ أن HDAC10 يعمل على HDACs 1 و 2 و 3 (أو SMRT) و 4 و 5 و 7. وقد تم إثبات بعض الأدلة على أنه قد يكون له تفاعلات صغيرة مع HDAC6 أيضًا. هذا يقود الباحثين إلى الاعتقاد بأن HDAC10 قد يعمل كمجند أكثر من كونه عامل نزع الأستيل. ومع ذلك ، فإن التجارب التي أجريت مع HDAC10 أظهرت بالفعل نشاط نزع الأسيتيل. [5]

تحرير HDACs من الفئة الرابعة

HDAC11 تحرير

لقد ثبت أن HDAC11 مرتبط بـ HDACs 3 و 8 ، لكن تسلسلها العام يختلف تمامًا عن HDACs الأخرى ، مما يجعلها في فئتها الخاصة. [5] [6] يحتوي HDAC11 على مجال تحفيزي يقع في نهايته N. لم يتم العثور عليه مدمجًا في أي من مجمعات HDAC مثل Nurd أو SMRT مما يعني أنه قد يكون له وظيفة خاصة فريدة لنفسه. لقد وجد أن HDAC11 يبقى بشكل رئيسي في النواة. [5]

تعديل تنظيم النسخ

يمكن إرجاع اكتشاف أستيل هيستون الذي تسبب في حدوث تغييرات في نشاط النسخ إلى عمل فيسينت ألفري وزملائه في عام 1964. [14] افترضت المجموعة أن بروتينات الهيستون المعدلة بواسطة مجموعات الأسيتيل أضافت شحنات سالبة إلى اللايسينات الإيجابية ، وبالتالي خفضت التفاعل بين الحمض النووي والهستونات. [15] يعتبر تعديل الهيستون الآن آلية تنظيمية رئيسية تشارك في العديد من المراحل المختلفة للوظائف الجينية. [16] فهمنا الحالي هو أن بقايا ليسين الأسيتيل على ذيول الهيستون ترتبط بتنشيط النسخ. في المقابل ، ترتبط الهستونات المنزوعة الأسيتيل بقمع النسخ. بالإضافة إلى ذلك ، تم العثور على ارتباطات سلبية بين العديد من علامات أستلة هيستون. [17]

يُعتقد أن الآلية التنظيمية ذات شقين. اللايسين هو حمض أميني ذو شحنة موجبة عند عدم تعديله. تميل اللايسينات الموجودة على الأطراف الأمينية للهيستونات إلى إضعاف البنية الكلية للكروماتين. إن إضافة مجموعة الأسيتيل ، التي تحمل شحنة سالبة ، تزيل بشكل فعال الشحنة الموجبة ، وبالتالي تقلل التفاعل بين ذيل الهيستون والنيوكليوسوم. [18] هذا يفتح النوكليوسوم المعبأ بإحكام ويسمح لآلات النسخ بالتلامس مع قالب الحمض النووي ، مما يؤدي إلى النسخ الجيني. [1]: 242 يتم تحقيق قمع النسخ الجيني من خلال عكس هذه الآلية. تتم إزالة مجموعة الأسيتيل بواسطة أحد إنزيمات HDAC أثناء نزع الأسيتيل ، مما يسمح للهيستونات بالتفاعل مع الحمض النووي بشكل أكثر إحكامًا لتشكيل مجموعة نواة مضغوطة. هذه الزيادة في الهيكل الصلب تمنع دمج آلات النسخ ، مما يؤدي إلى إسكات نسخ الجينات بشكل فعال.

من الآثار الأخرى لاستلة هيستون توفير منصة لربط البروتين. كتعديل لاحق للترجمة ، يمكن أن يجذب أستيل الهستونات البروتينات إلى الكروماتين المطول الذي تم تمييزه بواسطة مجموعات الأسيتيل. تم الافتراض بأن ذيول الهيستون تقدم مواقع التعرف التي تجذب البروتينات المسؤولة عن تنشيط النسخ. [19] على عكس بروتينات هيستون الأساسية ، فإن ذيول الهيستون ليست جزءًا من نواة النواة وتتعرض لتفاعل البروتين. اقترح نموذج أن أستلة هيستونات H3 تنشط نسخ الجينات عن طريق جذب مجمعات أخرى مرتبطة بالنسخ. لذلك ، توفر علامة الأسيتيل موقعًا للتعرف على البروتين حيث تتفاعل عوامل النسخ مع ذيول هيستون الأسيتيل عبر البرومودومين الخاص بهم. [20]

تحرير فرضية كود هيستون

تقترح فرضية كود هيستون فكرة أن أنماط التعديلات اللاحقة للترجمة على الهستونات ، بشكل جماعي ، يمكن أن توجه وظائف خلوية محددة. [21] غالبًا ما تحدث تعديلات كيميائية لبروتينات هيستون على أحماض أمينية معينة. يمكن تفسير هذه الإضافة المحددة لتعديلات فردية أو متعددة على نوى هيستون من خلال عوامل النسخ والمجمعات التي تؤدي إلى آثار وظيفية. يتم تسهيل هذه العملية عن طريق إنزيمات مثل HATs و HDACs التي تضيف أو تزيل التعديلات على الهستونات وعوامل النسخ التي تعالج و "تقرأ" رموز التعديل. يمكن أن تكون النتيجة تنشيط النسخ أو قمع الجين. على سبيل المثال ، يكون للجمع بين الأستلة والفسفرة تأثيرات تآزرية على مستوى التكثيف الهيكلي الكلي للكروموسومات ، وبالتالي ، يحفز تنشيط النسخ للجين المبكر الفوري. [22]

اقترحت التجارب التي تبحث في أنماط الأسيتيل لهستونات H4 أن أنماط التعديل هذه يتم الحفاظ عليها بشكل جماعي في الانقسام والانقسام الاختزالي من أجل تعديل التعبير الجيني طويل المدى. [8] يتم تنظيم نمط الأسيتيل بواسطة إنزيمات HAT و HADC ، وبدوره يحدد بنية الكروماتين المحلية. بهذه الطريقة ، تنتقل أنماط الأسيتيل وتترابط مع قدرة ووظائف ربط البروتين في توليد الخلايا اللاحق.

تحرير Bromodomain

البرومودومين هو حافز مسؤول عن التعرف على ليسين الأسيتيل على الهستونات عن طريق بروتينات إعادة تشكيل النواة. تجذب تعديلات ما بعد الترجمة لذيول هيستون الطرفية N و C العديد من عوامل بدء النسخ التي تحتوي على bromodomains ، بما في ذلك المحفز المشترك للنسخ البشري PCAF و TAF1 و GCN5 وبروتين ربط CREB (CBP) ، إلى المروج ولها أهمية في تنظيم التعبير الجيني. [23] أظهر التحليل الهيكلي لعوامل النسخ أن البرومودومات المحفوظة بشكل كبير ضرورية للبروتين لربط ليسين الأسيتيل. يشير هذا إلى أن أستلة موقع هيستون المحدد له دور تنظيمي في تنشيط النسخ الجيني. [24]

الأمراض الالتهابية

يتم تنظيم التعبير الجيني عن طريق أستلة هيستون ونزع الأسيتيل ، وهذا التنظيم ينطبق أيضًا على الجينات الالتهابية. تتميز أمراض الرئة الالتهابية بالتعبير عن جينات التهابية محددة مثل عامل النسخ NF-κB و AP-1. تتداخل العلاجات بالكورتيكوستيرويدات والثيوفيلين لأمراض الرئة الالتهابية مع نشاط HAT / HDAC لإيقاف الجينات الالتهابية. [25]

على وجه التحديد ، أظهرت بيانات التعبير الجيني زيادة نشاط HAT وانخفاض مستوى نشاط HDAC في مرضى الربو. [26] أظهر المرضى المصابون بمرض الانسداد الرئوي المزمن انخفاضًا عامًا في نشاط HDAC مع عدم تغيير مستويات نشاط HAT. [27] أظهرت النتائج أن هناك دورًا مهمًا لتوازن نشاط HAT / HDAC في أمراض الرئة الالتهابية وقدمت رؤى حول الأهداف العلاجية المحتملة. [28]

تحرير السرطان

نظرًا للدور التنظيمي أثناء نسخ التعديلات اللاجينية في الجينات ، فليس من المستغرب أن التغييرات في الواسمات اللاجينية ، مثل الأسيتيل ، يمكن أن تساهم في تطور السرطان. يختلف تعبير HDACs ونشاطها في الخلايا السرطانية تمامًا عن الخلايا الطبيعية. لقد ثبت أن الإفراط في التعبير والنشاط المتزايد لـ HDACs من سمات تكوين الأورام والورم النقيلي ، مما يشير إلى دور تنظيمي مهم لإلغاء هيستون في التعبير عن الجينات الورمية. [29] أحد الأمثلة هو الدور التنظيمي لأستلة الهستون / نزع الأسيتيل في P300 و CBP ، وكلاهما يساهم في تكوين الورم. [30]

تم اعتماد Vorinostat عام 2006 من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) ، ويمثل فئة جديدة من الأدوية المضادة للسرطان قيد التطوير. يستهدف Vorinostat آليات أستلة هيستون ويمكن أن يمنع بشكل فعال إعادة تشكيل الكروماتين غير الطبيعي في الخلايا السرطانية. تتضمن أهداف Vorinostat HDAC1 و HDAC2 و HDAC3 و HDAC6. [31] [32]

ينعكس توافر مصدر الكربون في أستلة هيستون في السرطان. الجلوكوز والجلوتامين هما المصدران الرئيسيان للكربون لمعظم خلايا الثدييات ، ويرتبط استقلاب الجلوكوز ارتباطًا وثيقًا باستلة الهيستون و نزع الأسيتيل. يؤثر توافر الجلوكوز على التجمع داخل الخلايا لـ acetyl-CoA ، وهو وسيط استقلابي مركزي وهو أيضًا مانح الأسيتيل في أستلة هيستون. يتم تحويل الجلوكوز إلى أسيتيل CoA بواسطة مركب نازعة هيدروجين البيروفات (PDC) ، والذي ينتج أسيتيل CoA من البيروفات المشتق من الجلوكوز وعن طريق أدينوسين ثلاثي فوسفات سيترات لياز (ACLY) ، الذي يولد أسيتيل CoA من سيترات مشتقة من الجلوكوز. يعتمد نشاط PDC و ACLY على توافر الجلوكوز ، مما يؤثر بالتالي على أستلة هيستون وبالتالي يعدل التعبير الجيني وتطور دورة الخلية.يساهم عدم تنظيم ACLY و PDC في إعادة البرمجة الأيضية ويعزز تطور العديد من السرطانات. في الوقت نفسه ، يحافظ استقلاب الجلوكوز على نسبة NAD + / NADH ، ويشارك NAD + في نزع هيستون عن طريق SIRT. يتم تغيير نشاط إنزيم SIRT في العديد من الأورام الخبيثة ، ويثبط SIRT6 ، وهو هيستون ديستيلاز يعمل على H3K9 و H3K56 ، يعزز تكوين الأورام. يتم تنشيط SIRT7 ، الذي يزيل أستيل H3K18 وبالتالي يمنع نسخ الجينات المستهدفة ، في السرطان لتثبيت الخلايا في الحالة المتحولة. يبدو أن العناصر الغذائية تعدل نشاط SIRT. على سبيل المثال ، تعمل الأحماض الدهنية طويلة السلسلة على تنشيط وظيفة نزع الأسيتيل في SIRT6 ، وقد يؤثر ذلك على أستلة هيستون. [33]

تحرير الإدمان

تعد التعديلات اللاجينية لذيول الهيستون في مناطق معينة من الدماغ ذات أهمية مركزية في الإدمان ، وقد ركز الكثير من العمل على الإدمان على أستلة هيستون. [34] [35] [36] بمجرد حدوث تغييرات جينية معينة ، يبدو أنها "ندوب جزيئية" طويلة الأمد قد تكون مسؤولة عن استمرار الإدمان. [34] [37]

عادة ما يكون مدخنو السجائر (حوالي 21٪ من سكان الولايات المتحدة [38]) مدمنين على النيكوتين. [39] بعد 7 أيام من علاج الفئران بالنيكوتين ، تمت زيادة أستلة كل من هيستون H3 وهيستون H4 في محفز FosB في النواة المتكئة للدماغ ، مما تسبب في زيادة بنسبة 61٪ في تعبير FosB. [40] سيؤدي هذا أيضًا إلى زيادة التعبير عن متغير لصق Delta FosB. في نواة الدماغ المتكئة ، يعمل Delta FosB كـ "مفتاح جزيئي مستدام" و "بروتين تحكم رئيسي" في تطوير الإدمان. [41] [42]

حوالي 7٪ من سكان الولايات المتحدة مدمنون على الكحول. في الفئران التي تعرضت للكحول لمدة تصل إلى 5 أيام ، كانت هناك زيادة في أستيل هيستون 3 ليسين 9 في محفز البروكيسيبتين في مجمع اللوزة الدماغية. هذا الأسيتيل هو علامة تنشيط للبروكسيسبتين. ويشارك نظام مستقبلات nociceptin / nociceptin الأفيونية في تعزيز أو تكييف تأثيرات الكحول. [43]

يحدث إدمان الكوكايين في حوالي 0.5٪ من سكان الولايات المتحدة. يؤدي تعاطي الكوكايين المتكرر في الفئران إلى تحفيز فرط الأستلة للهيستون 3 (H3) أو هيستون 4 (H4) عند 1696 جينًا في منطقة "مكافأة" واحدة في الدماغ [النواة المتكئة (NAc)] وإزالة الأسيتيل عند 206 جينات. [44] [45] تم العثور على 45 جينًا على الأقل ، ظهر في دراسات سابقة أنه يتم تنظيمها في NAc للفئران بعد التعرض المزمن للكوكايين ، على أنها مرتبطة بفرط أسيتيل H3 أو H4. ترتبط العديد من هذه الجينات الفردية ارتباطًا مباشرًا بجوانب الإدمان المرتبطة بالتعرض للكوكايين. [45] [46]

في نماذج القوارض ، العديد من العوامل المسببة للإدمان ، بما في ذلك منتجات دخان التبغ ، [47] الكحول ، [48] الكوكايين ، [49] الهيروين [50] والميثامفيتامين ، [51] [52] تسبب تلف الحمض النووي في الدماغ. أثناء إصلاح أضرار الحمض النووي ، قد تؤدي بعض أحداث الإصلاح الفردية إلى تغيير أسيتيلات الهستونات في مواقع التلف ، أو تسبب تغييرات جينية أخرى ، وبالتالي تترك ندبة فوق جينية على الكروماتين. [37] من المحتمل أن تساهم هذه الندوب اللاجينية في التغيرات اللاجينية المستمرة الموجودة في حالات الإدمان.

في عام 2013 ، احتاج 22.7 مليون شخص في سن 12 عامًا أو أكثر إلى علاج لمشكلة تعاطي المخدرات أو الكحول (8.6 في المائة من الأشخاص الذين تبلغ أعمارهم 12 عامًا أو أكثر). [38]

تحرير اضطرابات أخرى

اقترحت الفكرة القائلة بأن بنية الكروماتين يمكن تعديلها للسماح بوصول منشطات النسخ أو رفض الوصول إليها ، يمكن أن يكون للوظائف التنظيمية لاستلة هيستون و deacetylation آثار على الجينات التي تسبب أمراضًا أخرى. قد تكشف الدراسات التي أجريت على تعديلات الهيستون عن العديد من الأهداف العلاجية الجديدة.

استنادًا إلى نماذج تضخم القلب المختلفة ، فقد ثبت أن الإجهاد القلبي يمكن أن يؤدي إلى تغيرات في التعبير الجيني وتغيير وظيفة القلب. [53] يتم التوسط في هذه التغييرات من خلال إشارات تعديل ما بعد الترجمة HATs / HDACs. تم الإبلاغ عن مثبط HDAC trichostatin A لتقليل الالتهام الذاتي الناجم عن الإجهاد الناجم عن الإجهاد. [54] تشير الدراسات التي أجريت على تضخم القلب المرتبط بـ p300 و CREB المرتبط بالبروتين مع نشاط HAT الخلوي إلى الدور الأساسي لحالة أستلة الهيستون مع الجينات المستجيبة للتضخم مثل GATA4 و SRF و MEF2. [55] [56] [57] [58]

تلعب التعديلات الجينية أيضًا دورًا في الاضطرابات العصبية. تم العثور على تحرير تعديل الهيستونات ليكون مسؤولاً عن التعبير الجيني غير المنظم وبالتالي يرتبط بالاضطرابات العصبية والنفسية ، مثل الفصام [59] ومرض هنتنغتون. [60] تشير الدراسات الحالية إلى أن مثبطات عائلة HDAC لها فوائد علاجية في مجموعة واسعة من الاضطرابات العصبية والنفسية. [61] العديد من الاضطرابات العصبية تؤثر فقط على مناطق معينة من الدماغ ، لذلك لا يزال فهم خصوصية HDACs مطلوبًا لمزيد من التحقيقات لتحسين العلاجات.


التصميم والتوليف متعدد المكونات والنشاط المضاد للسرطان لمكتبة مثبطات هيستون ديسيتيلاز (HDAC) المركزة مع مجموعات الغطاء الببتويد

في هذا العمل ، أبلغنا عن التوليف متعدد المكونات لمكتبة مثبطات هيستون ديستيلاز المركزة (HDAC) مع مجموعات غطاء مبنية على الببتويد ومجموعات ربط مختلفة بالزنك. تم اختبار جميع المركبات المركبة في مقايسة تثبيط HDAC الخلوية ومقايسة MTT للسمية الخلوية. على أساس نشاطهم الجدير بالملاحظة في فحوصات HDAC الخلوية ، تم فحص أربعة مركبات أخرى بحثًا عن نشاطها المثبط ضد المؤتلف HDAC1-3 و HDAC6 و HDAC8. أظهرت جميع المركبات الأربعة تثبيطًا قويًا لـ HDAC1-3 بالإضافة إلى تثبيط كبير لـ HDAC6 مع ​​IC50 القيم في نطاق التركيز دون ميكرومولار. كشف المركب 4j ، مثبط HDAC الأكثر فاعلية في اختبار HDAC الخلوي ، عن خصائص تحسس كيميائي ملحوظة وعزز حساسية السيسبلاتين لخط خلايا سرطان الرأس والعنق المقاومة للسيسبلاتين Cal27CisR بحوالي 7 أضعاف. علاوة على ذلك ، عكس 4j مقاومة السيسبلاتين بالكامل تقريبًا في Cal27CisR. يرتبط هذا التأثير بالحث التآزري لموت الخلايا المبرمج كما يظهر في مزيج 4j مع سيسبلاتين.


المواد والأساليب

بيان الأخلاق

أجريت التجارب التي تنطوي على استخدام حيوانات التجارب وفقًا للبروتوكولات المعتمدة من قبل Comité Institucional para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio (CICUAL) ، كلية الطب ، جامعة بوينس آيرس (UBA) ، الأرجنتين (البروتوكولات "في الجسم الحي ممرات طفيليات الديدان الخيطية من Mesocestoides vogae”رقم CD N 1127/2015 و 1229/2015).

مادة الطفيلي

مراحل اليرقات -Tetrathyridia (TTy) - من م. فوجي [34 ، 35] تم الحفاظ عليها في المختبر عن طريق العدوى البديلة داخل الصفاق لإناث فئران ويستار البالغة (3 أشهر) وفئران أنثى Balb / c البالغة (3 أشهر) ، كما هو موضح سابقًا [36]. تم تربية الحيوانات التجريبية وإيوائها في غرفة دورة ضوئية يمكن التحكم في درجة حرارتها مع الطعام والماء بالشهرة الإعلانية في مرافق الحيوانات في Instituto de Investigaciones en Microbiología y Parasitología Médica (IMPaM) ، Facultad de Medicina ، Universidad de Buenos Aires (UBA) --Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Tecnológicas (CONICET) ، Ciudad de Argentina. بعد ثلاثة أشهر من الإصابة ، تم التضحية بالفئران بواسطة CO2 استنشاق. تم جمع TTy من التجويف البريتوني باستخدام تقنيات معقمة قياسية وغسلها ثلاث مرات بمحلول ملحي معقم بالفوسفات (PBS) pH 7.2 مع ليفوفلوكساسين (20 ميكروغرام / مل).

قبل استخدامها في التجارب ، تم اختيار TTy بالحجم باستخدام شبكات بوليستر أحادية الشعيرات بحجم نهائي يتراوح من 150 إلى 250 ميكرومتر واحتضانها لمدة 24 ساعة في 5 مل من وسط MvRPMI متوسط ​​RPMI 1640 معدل بدون أحمر الفينول (Sigma-Aldrich ، الولايات المتحدة الأمريكية ) مكمل بـ 10٪ حجم / حجم مصل بقري جنيني معطل (INTERNEGOCIOS SA ، الأرجنتين) ، 2.4 جم / لتر حمض HEPES المجاني (JT Baker ، الولايات المتحدة الأمريكية) ، 2.5 جم / لتر جلوكوز (تركيز نهائي 4.5 جم / لتر ، بريتانيا ، الأرجنتين) ، 2 جم / لتر بيكربونات الصوديوم (Anedra ، الأرجنتين) ، 20 ميكروغرام / مل ليفوفلوكساسين (Tavanic ، SANOFI ، الأرجنتين) و 1٪ v / v Pen / Strep (Penicillin-Streptomycin 10،000 U / mL ، Gibco ، الولايات المتحدة الأمريكية) - عند 37 درجة مئوية تحت 5٪ CO2 الغلاف الجوي.

مجمعات سكنية

مثبطات HDAC المستخدمة في هذا العمل موضحة في الجدول S1. تم تصنيع مركبات من سلسلة TH و TB وتنقيتها كما هو موصوف سابقًا [30-32]. تم تصنيع وتنقية TH119 و TH138 و TH139 و EG13 و EG18 و EG20 كما هو موضح في المنهجية التكميلية (نص S1). تم شراء TSA من Cell Signaling Technology (الولايات المتحدة الأمريكية). تم شراء PZQ و ABZ من Sigma-Aldrich (الولايات المتحدة الأمريكية). تم تحضير جميع محاليل المخزون عند 10 ملي مولار في 100٪ ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) وتم تخزينها عند -20 درجة مئوية حتى الاستخدام.

اختبار طارد للديدان في المختبر

تم تحديد تأثير كل مركب على حيوية الطفيل باستخدام اختبار حركي باستخدام جهاز تعقب دودة (WMicrotracker Designplus SRL ، الأرجنتين) [37] ، تم تكييفه مسبقًا لقياس حركة م. فوجي TTy [27]. باختصار ، تم تحضين 5 TTy في أطباق ميكروية على شكل حرف U 96 بئر (Greiner Bio-One ، ألمانيا) مع 200 ميكرولتر من وسط MvRPMI لكل بئر عند 37 درجة مئوية تحت 5 ٪ من ثاني أكسيد الكربون.2 جو يصل إلى 9 أيام ، دون تغيير المتوسط. تم اختبار المركبات بتركيزات 2 و 20 و 50 ميكرومتر. تم استخدام الطفيليات المعالجة مسبقًا بالإيثانول بنسبة 70 ٪ لمدة 30 دقيقة كعنصر تحكم إيجابي. تم أيضًا تقييم PZQ و ABZ و TSA عند 20 ميكرومتر لاستخدامها كعناصر تحكم إيجابية إضافية. تم إجراء جميع فحوصات الحركة باستخدام كمية متساوية من مركبة الدواء (التركيز النهائي 1٪ DMSO) والضوابط السلبية المقابلة (1٪ DMSO). علاوة على ذلك ، لتحديد أي تغييرات مورفولوجية محتملة على الطفيليات المعالجة بالمركبات ، تم فحص مزارع الطفيليات يوميًا. تم التقاط الصور باستخدام مجهر مقلوب (Primo Vert ، Carl Zeiss ، ألمانيا) مقترن بكاميرا فيديو رقمية (AxioCam ERc5c ، Carl Zeiss ، ألمانيا).

تم جمع بيانات فحص النمط الظاهري من ثلاث مكررات بيولوجية مستقلة ، كل منها يتوافق مع TTy التي تم الحصول عليها من فأر مختلف ، بأربعة أضعاف لكل حالة. تم تحديد مؤشرات الحركة النسبية كما هو موضح سابقًا [27 ، 38]. أجريت التحليلات الإحصائية باستخدام GraphPad Prism 8.0.2. تم استخدام اختبارات ANOVA ثنائية الاتجاه لتحليل تأثير المركبات على م. فوجي بقاء TTy. تم تحديد فروق ذات دلالة إحصائية (P & lt 0.05) من خلال مقارنات Dunnett بعد الاختبارات ، ومقارنة كل تركيز مركب مع عنصر التحكم السلبي (كل تشغيل في كل يوم).

تقييم التأثير المعتمد على الجرعة

تعتمد الجرعة في المختبر تم تقييم تأثير المركبات المختارة على حيوية الطفيل باستخدام م. فوجي مقايسة الحركة TTy ، كما هو موضح أعلاه. باختصار ، تم اختبار مثبطات HDAC المختارة و ABZ بتركيزات تتراوح من 2 ميكرومتر (أو 0.01 ميكرومتر من أجل entinostat) إلى 50 ميكرومتر (أو 20 ميكرومتر لـ TH65). تم تحديد مؤشرات الحركة النسبية بعد 6 أيام من العلاج من ثلاث مكررات بيولوجية مستقلة ، كل منها يتوافق مع TTy التي تم الحصول عليها من فأر مختلف ، في أربع مرات لكل حالة. نصف الحد الأقصى (IC50) 90٪ (IC90) و 25٪ (IC25) تم تحديد قيم التركيز المثبطة من المنحنيات المعتمدة على الجرعة الناتجة عن تحليل الانحدار غير الخطي باستخدام GraphPad Prism 8.0.2. تم استخدام اختبارات ANOVA أحادية الاتجاه للتحليل الإحصائي للاختلافات في IC50 القيم. تم تحديد فروق ذات دلالة إحصائية (P & lt 0.05) من خلال مقارنات Dunnett بعد الاختبارات ، ومقارنة IC50 تم تحديده لكل مثبط لـ HDAC مع تحديد ABZ.

تقييم عدم رجوع طارد الديدان في المختبر تأثير

لا رجعة فيه من الديدان في المختبر تم تحديد تأثير مثبطات HDAC المحددة و ABZ باستخدام م. فوجي مقايسة الحركة TTy (الموصوفة أعلاه). باختصار ، تم تحضين TTy مع المركبات في IC الخاصة بهم90 بعد ذلك ، تمت إزالة التركيزات لمدة 6 أيام وغسل TTy بلطف أربع مرات في PBS (الرقم الهيدروجيني 7.2) عند 37 درجة مئوية. أخيرًا ، تم تحضين TTy لمدة 8 أيام إضافية في وسط استزراع جديد دون إضافة المركبات. تم تحديد مؤشرات الحركة النسبية من ثلاث مكررات بيولوجية مستقلة ، يتوافق كل منها مع TTy الذي تم الحصول عليه من فأر مختلف ، في أربع مرات لكل حالة.

دراسات البنية التحتية عن طريق مسح المجهر الإلكتروني

عينات من م. فوجي تمت معالجة TTy من أجل مسح المجهر الإلكتروني (SEM) لتحديد تأثير مثبطات HDAC المحددة على شكل tegument والطفيلي على مستوى البنية التحتية ، كما هو موضح سابقًا [39]. باختصار ، تم تحضين TTy بمركبات عند 20 ميكرومتر لمدة 6 أيام ، ثم غسلها أربع مرات في PBS (الرقم الهيدروجيني 7.2) وتثبيتها بنسبة 3 ٪ من الجلوتارالدهيد في محلول الفوسفات 0.1 M pH 7.4 (PB) لمدة 72 ساعة عند 4 درجات مئوية. تم بعد ذلك غسل العينات أربع مرات في PB وتجفيفها بواسطة حضانات متتالية بتركيزات متزايدة من الإيثانول (50-100٪). أخيرًا ، تم غمر الطفيليات في مادة هيكساميثيل ديسيلازان لمدة 5 دقائق ، ساعة واحدة ، وطوال الليل ثم تم طلاءها بالذهب (بسمك 100 Å). تم استخدام الطفيليات المحتضنة بنسبة 1 ٪ DMSO كعنصر تحكم سلبي. تم فحص العينات ، وتم التقاط الصور باستخدام مجهر إلكتروني JEOL JSM-6460 LV يعمل على 15 كيلو فولت.

اختبار تركيبات الأدوية الزوجية

لتقييم التأثير على قابلية بقاء الطفيلي لجميع مجموعات الأدوية الزوجية لمثبطات HDAC المختارة و ABZ ، بروتوكول مبسط ومعدل لـ Planer et al. [40] تم استخدامه. باختصار ، تم تقييم المركبات بشكل فردي وبطريقة زوجية مع ABZ ، واختبار كل مركب في IC الخاص به25 التركيز باستخدام م. فوجي مقايسة الحركة TTy (الموصوفة أعلاه). تم قياس مؤشرات الحركة النسبية لمدة تصل إلى 9 أيام من العلاج من ثلاث مكررات بيولوجية مستقلة ، كل منها يتوافق مع TTy التي تم الحصول عليها من الفئران الفردية ، في أربع مرات لكل حالة. تمت مقارنة مؤشرات الحركة النسبية التي تم قياسها لكل مجموعة دوائية ثنائية (التأثير المقاس للزوج) بالتأثير المتوقع للمجموعة على النحو التالي: كان من المتوقع أن يكون التأثير المتوقع للمجموعة ناتجًا عن مؤشرات الحركة النسبية المحددة لكل مركب عندما تم اختبارهم بمفردهم في نموذج تأثير مضاف بسيط [40]. تم حساب مؤشرات التأثير النسبي بناءً على المعادلة التالية:


نتائج

التطور المختبري للأجنة المستنسخة بعد علاج HDACi

لتقييم إعادة البرمجة الجينية بواسطة HDACi بعد SCNT (SAHA ، oxamflatin ، و VPA) ، قمنا بمعالجة الأجنة المستنسخة بتركيزات مختلفة من هذه المواد الكيميائية وفحصنا معدلات التطور في المختبر من النواة إلى مرحلة الكيسة الأريمية في 96 ساعة بعد تنشيط البويضة. في المجموعة المعالجة بـ SAHA ، أظهرت الأجنة المستنسخة المعالجة بـ 1 ميكرومتر أعلى درجة (70٪ [76/108]) ، تليها 0.1 ميكرومتر (60٪ [68/113]) و 10 ميكرومتر (54٪ [60/112] ]). هذه أعلى بكثير من الضوابط (31٪ [34/108]) و 100 ميكرومتر من الأجنة المعالجة (11٪ [3/27] الشكل 1 أ). في الأجنة المعالجة بأوكسامفلاتين عند 0.1 ميكرومتر و 1 ميكرومتر ، كانت هناك معدلات عالية من التطور لمرحلة الكيسة الأريمية (66٪ [111/168] و 63٪ [108/171] ، على التوالي) ، لكن هذه لم تكن مختلفة بشكل كبير مقارنة مع 0.01 ميكرومتر (50٪ ، 71/143) ومجموعات التحكم (47٪ [93/198] الشكل 1 ب). ومع ذلك ، في المجموعة المعالجة بـ VPA ، لم تتحسن نسبة الحيوانات المستنسخة التي تتطور إلى مرحلة الكيسة الأريمية عند أي تركيز (0.02 ملي مول: 39٪ [24/63] 0.2 ملي مول: 54٪ [52/97] و 2 ملي مول: 57 ٪ [55/96] ، مقابل المجموعة الضابطة: 51٪ [53/104] الشكل 1C) ، وماتت جميع الأجنة عند استخدام 20 ملي مولار (0٪ [0/38]).

آثار علاج HDACi على التطور المختبري للفئران المستنسخة وتحسين تركيز HDACi. عولجت البويضات المستنسخة التي تنتجها SCNT من خلايا الركام لمدة 9 ساعات بتركيزات مختلفة من SAHA (أ) ، أوكسامفلاتين (ب) ، أو حمض الفالبرويك (VPA) (ج). يتم عرض معدل التطور كنسبة مئوية من الكيسات الأريمية عند 96 ساعة والتي تطورت من أجنة مستنسخة في المرحلة النووية. تختلف القيم ذات الأحرف المرتفعة المختلفة اختلافًا كبيرًا في ص & لتر 0.05.

آثار علاج HDACi على التطور المختبري للفئران المستنسخة وتحسين تركيز HDACi. عولجت البويضات المستنسخة التي تنتجها SCNT من خلايا الركام لمدة 9 ساعات بتركيزات مختلفة من SAHA (أ) ، أوكسامفلاتين (ب) ، أو حمض الفالبرويك (VPA) (ج). يتم عرض معدل التطور كنسبة مئوية من الأكياس الأريمية عند 96 ساعة والتي تطورت من أجنة مستنسخة في المرحلة النووية. تختلف القيم ذات الأحرف المرتفعة المختلفة اختلافًا كبيرًا في ص & لتر 0.05.

تطوير كامل المدى للأجنة المستنسخة بواسطة نقل نواة الخلية بعد معالجة SAHA أو Oxamflatin

لاختبار ما إذا كان علاج SAHA أو oxamflatin يحسن التطور في الجسم الحي للأجنة المستنسخة ، قمنا بنقل أجنة مستنسخة ثنائية الخلية مشتقة من خلايا B6D2F1 الركامية إلى أمهات بديلات. بناءً على تأثيرات تركيزات SAHA و oxamflatin على التطور في المختبر (الشكل 1 ، A و B) ، قررنا استخدام 1 ميكرومتر SAHA و 0.1 أو 1 ميكرومتر من أوكسامفلاتين لهذه التجربة ، بالإضافة إلى 50 نانومتر TSA. في المجموعة المعالجة بـ SAHA ، حصلنا على 12 ذرية مستنسخة صحية (9.4٪) وغالبًا ما رأينا عدة تصورات. وبالمثل ، عند استخدام 1 ميكرومتر من oxamflatin ، زاد معدل نجاح الاستنساخ بشكل ملحوظ ، حتى 7.5٪. أظهرت كلتا المجموعتين معدلات نسل أفضل بكثير من المجموعة الضابطة (2.6٪ الجدول 1). استخدمنا أيضًا خلايا الركام من الفئران BD129F1 كمانحين NT ، لأننا وجدنا أن معدل نجاح الاستنساخ لهذه السلالة أعلى من سلالة B6D2F1 (ملاحظات غير منشورة). عندما عولجت الأجنة المستنسخة بـ 50 نانومتر TSA أو 1 ميكرومتر SAHA ، تم الحصول على 13 نسلًا حيًا في كلا المجموعتين (16 ٪ الجدول 2). ومع ذلك ، لم تظهر المجموعة المعالجة بـ VPA أي فرق كبير من الضوابط (7 ٪ و 8 ٪ على التوالي الجدول 2). لم تظهر هذه الفئران المستنسخة المعالجة بـ HDACi أي أنماط ظاهرية غير طبيعية بشكل صريح ، باستثناء المشيمة الكبيرة ، ونمت إلى مرحلة البلوغ بشكل طبيعي ، كما هو الحال مع الحيوانات المستنسخة الضابطة.

التطوير الكامل للأجنة المستنسخة B6D2F1 المعالجة بمثبطات نزع الهيستون (HDACis). *

HDACi. تركيز HDACi (ميكرومتر). رقم NT البويضات. لا مع تشكيل PN (٪) †. عدد الأجنة المكونة من خليتين (٪) ‡. عدد الأجنة المنقولة (المتلقين). عدد النسل (٪) §. عدد مواقع IP (٪) §. متوسط ​​وزن الجسم (ز). متوسط ​​وزن المشيمة (ز).
مراقبة 234 233 (96) 229 (98) 229 (12) 6 (2.6) أ 35 (15.3) 1.72 ± 0.17 0.31 ± 0.09
TSA 0.05 126 123 (98) 120 (98) 120 (6) 5 (4.2) 31 (25.8) 1.80 ± 0.32 0.31 ± 0.05
صحة 1.0 129 127 (98) 127 (100) 127 (6) 12 (9.4) ب 46 (36.2) 1.63 ± 0.10 0.26 ± 0.06
أوكسامفلاتين 0.1 119 114 (96) 111 (97) 111 (6) 4 (3.6) 34 (30.6) 1.63 ± 0.10 0.34 ± 0.09
1.0 117 110 (94) 106 (96) 106 (6) 8 (7.5) ب ، ∥ 33 (31.1) 1.56 ± 0.26 0.31 ± 0.05
HDACi. تركيز HDACi (ميكرومتر). رقم NT البويضات. لا مع تشكيل PN (٪) †. عدد الأجنة المكونة من خليتين (٪) ‡. عدد الأجنة المنقولة (المتلقين). عدد النسل (٪) §. عدد مواقع IP (٪) §. متوسط ​​وزن الجسم (ز). متوسط ​​وزن المشيمة (ز).
مراقبة 234 233 (96) 229 (98) 229 (12) 6 (2.6) أ 35 (15.3) 1.72 ± 0.17 0.31 ± 0.09
TSA 0.05 126 123 (98) 120 (98) 120 (6) 5 (4.2) 31 (25.8) 1.80 ± 0.32 0.31 ± 0.05
صحة 1.0 129 127 (98) 127 (100) 127 (6) 12 (9.4) ب 46 (36.2) 1.63 ± 0.10 0.26 ± 0.06
أوكسامفلاتين 0.1 119 114 (96) 111 (97) 111 (6) 4 (3.6) 34 (30.6) 1.63 ± 0.10 0.34 ± 0.09
1.0 117 110 (94) 106 (96) 106 (6) 8 (7.5) ب ، ∥ 33 (31.1) 1.56 ± 0.26 0.31 ± 0.05

البويضات NT ، البويضات الباقية على قيد الحياة بعد النقل النووي PN ، النوى IP ، الانغراس.

بناءً على عدد البويضات المعاد بناؤها.

بناءً على عدد الأجنة النوى.

بناءً على عدد الأجنة المنقولة.

أظهر أحد الجراء فتق سري.

داخل نفس العمود ، تختلف القيم التي تحتوي على أحرف مرتفعة مختلفة اختلافًا كبيرًا (ص & lt 0.05).

التطوير الكامل للأجنة المستنسخة B6D2F1 المعالجة بمثبطات نزع الهيستون (HDACis). *

HDACi. تركيز HDACi (ميكرومتر). رقم NT البويضات. لا مع تشكيل PN (٪) †. عدد الأجنة المكونة من خليتين (٪) ‡. عدد الأجنة المنقولة (المتلقين). عدد النسل (٪) §. عدد مواقع IP (٪) §. متوسط ​​وزن الجسم (ز). متوسط ​​وزن المشيمة (ز).
مراقبة 234 233 (96) 229 (98) 229 (12) 6 (2.6) أ 35 (15.3) 1.72 ± 0.17 0.31 ± 0.09
TSA 0.05 126 123 (98) 120 (98) 120 (6) 5 (4.2) 31 (25.8) 1.80 ± 0.32 0.31 ± 0.05
صحة 1.0 129 127 (98) 127 (100) 127 (6) 12 (9.4) ب 46 (36.2) 1.63 ± 0.10 0.26 ± 0.06
أوكسامفلاتين 0.1 119 114 (96) 111 (97) 111 (6) 4 (3.6) 34 (30.6) 1.63 ± 0.10 0.34 ± 0.09
1.0 117 110 (94) 106 (96) 106 (6) 8 (7.5) ب ، ∥ 33 (31.1) 1.56 ± 0.26 0.31 ± 0.05
HDACi. تركيز HDACi (ميكرومتر). رقم NT البويضات. لا مع تشكيل PN (٪) †. عدد الأجنة المكونة من خليتين (٪) ‡. عدد الأجنة المنقولة (المتلقين). عدد النسل (٪) §. عدد مواقع IP (٪) §. متوسط ​​وزن الجسم (ز). متوسط ​​وزن المشيمة (ز).
مراقبة 234 233 (96) 229 (98) 229 (12) 6 (2.6) أ 35 (15.3) 1.72 ± 0.17 0.31 ± 0.09
TSA 0.05 126 123 (98) 120 (98) 120 (6) 5 (4.2) 31 (25.8) 1.80 ± 0.32 0.31 ± 0.05
صحة 1.0 129 127 (98) 127 (100) 127 (6) 12 (9.4) ب 46 (36.2) 1.63 ± 0.10 0.26 ± 0.06
أوكسامفلاتين 0.1 119 114 (96) 111 (97) 111 (6) 4 (3.6) 34 (30.6) 1.63 ± 0.10 0.34 ± 0.09
1.0 117 110 (94) 106 (96) 106 (6) 8 (7.5) ب ، ∥ 33 (31.1) 1.56 ± 0.26 0.31 ± 0.05

البويضات NT ، البويضات الباقية على قيد الحياة بعد النقل النووي PN ، النوى IP ، الانغراس.

بناءً على عدد البويضات المعاد بناؤها.

بناءً على عدد الأجنة النوى.

بناءً على عدد الأجنة المنقولة.

أظهر أحد الجراء فتق سري.

داخل نفس العمود ، تختلف القيم التي تحتوي على أحرف مرتفعة مختلفة اختلافًا كبيرًا (ص & lt 0.05).

تطوير كامل المدى لاستنساخ BD129F1 المعالج بـ HDACi. *

HDACi. تركيز HDACi (ميكرومتر). رقم NT البويضات. لا مع تشكيل PN (٪) †. عدد الأجنة المكونة من خليتين (٪) ‡. عدد الأجنة المنقولة (المتلقين). عدد النسل (٪) §. متوسط ​​وزن الجسم (ز). متوسط ​​وزن المشيمة (ز).
مراقبة 0 65 60 (92) 57 (95) 57 (3) 4 (7) 1.68 ± 0.25 0.27 ± 0.05
TSA 0.05 89 85 (96) 83 (98) 83 (4) 13 (16) 1.65 ± 0.19 0.25 ± 0.05
صحة 1.0 87 85 (98) 83 (98) 83 (4) 13 (16) 1.65 ± 0.24 0.29 ± 0.08
VPA 2000 43 39 (91) 37 (95) 37 (2) 3 (8) 2.03 ± 0.22 0.32 ± 0.09
HDACi. تركيز HDACi (ميكرومتر). رقم NT البويضات. لا مع تشكيل PN (٪) †. عدد الأجنة المكونة من خليتين (٪) ‡. عدد الأجنة المنقولة (المتلقين). عدد النسل (٪) §. متوسط ​​وزن الجسم (ز). متوسط ​​وزن المشيمة (ز).
مراقبة 0 65 60 (92) 57 (95) 57 (3) 4 (7) 1.68 ± 0.25 0.27 ± 0.05
TSA 0.05 89 85 (96) 83 (98) 83 (4) 13 (16) 1.65 ± 0.19 0.25 ± 0.05
صحة 1.0 87 85 (98) 83 (98) 83 (4) 13 (16) 1.65 ± 0.24 0.29 ± 0.08
VPA 2000 43 39 (91) 37 (95) 37 (2) 3 (8) 2.03 ± 0.22 0.32 ± 0.09

البويضات NT ، البويضات الباقية على قيد الحياة بعد النقل النووي PN ، النوى IP ، الانغراس.


شاهد الفيديو: Histone deacetylatse HDAC inhibitors (ديسمبر 2022).