Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

DLC1

Deleted in Liver Cancer 1 also known as DLC1 and StAR-related lipid transfer protein 12 (STARD12) is a protein which in humans is encoded by the DLC1 gene . [ 5 ] [ 6 ] This gen...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita

Deleted in Liver Cancer 1 also known as DLC1 and StAR-related lipid transfer protein 12 (STARD12) is a protein which in humans is encoded by the DLC1gene.[5][6]

This gene is deleted in the primary tumor of hepatocellular carcinoma. It maps to 8p22-p21.3, a region frequently deleted in solid tumors. This gene is a candidate tumor suppressor gene for human liver cancer, as well as prefacing prostate, lung, colorectal, and breast cancers.[7]

Gene

The human DLC1 gene is located on the short arm of chromosome 8 (8p21.3-22), within a region that frequently undergoes loss of heterozygosity by either genomic deletion or epigeneticsilencing mechanisms in several types of solid cancers.[8] The gene contains 14 exons and produces an mRNA transcript that is 6.3 kb in length; the second AUG present in the open reading frame is the major translational start site, and produces a polypeptide which is 1091 amino acids long.[9]

The promoter region of the DLC1 gene contains a CpG island containing several CpG sites which can be methylated to promote gene silencing and prevent transcription.[10]

DLC1 is frequently inactivated in human hepatocellular carcinoma, as well as some nasopharyngeal, lung, breast, prostate, kidney, colon, uterine, ovarian, and gastric cancers.[11]

Protein structure and localization

The DLC1 protein contains four major functional domains: an N-terminal sterile α motif (SAM), a serine-rich (SR) region, a Rho-GAP domain, and a C-terminal steroidogenic acute regulatory protein related lipid-transfer (START) domain.[9] DLC1 is localized to focal adhesions located at the periphery of cells.

SAM domain

The SAM domain (stretching from amino acids 11-78) is believed to be involved in protein-protein interactions. The exact function of the DLC1 SAM domain has not yet been determined.[9]

SR region

The relatively unstructured and unconserved SR region (amino acids 86-638) contains a focal adhesion targeting (FAT) domain,[11] including a tyrosine residue at position 442, which interacts with SH2 domains of tensin1[12] and cten.[13] These interactions allow DLC1 to co-localize along with these proteins to focal adhesions at the periphery of the cell, where it is able to carry out its function as a Rho-GAP protein.

Rho-GAP domain

The highly conserved Rho-GAP domain (amino acids 639-847) functions to enhance the GTPase activity of the Rho-GTPase proteins RhoA and Cdc42, promoting the hydrolysis of their bound GTP to GDP and thus “shutting off” these proteins. DLC1 contains a conserved “arginine finger” arginine residue at position 677, which is located within the active site of the protein and is essential for catalyzation of the GTP hydrolysis.[9] Rho-GTPases are involved in regulating cell morphology (through cytoskeletal organization) and migration (through focal adhesion formation).[14]

START domain

The START domain (amino acids 878-1081) contains a β-sheet which forms a hydrophobic tunnel held in place by α-helices.[9] This region interacts with phospholipase C-δ1 (PLCδ1) and activates its ability to hydrolyze the membrane lipid phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PIP2) into diacylglycerol (DAG) and IP3, which in turn activates protein kinase C (PKC) and increases intracellular calcium ion concentration, which regulates the actin cytoskeleton.[11] In addition, hydrolysis of PIP2 releases actin regulatory proteins assembled at PIP2 molecules on the membrane and allows them to promote the disassembly of actin filaments.[9] The C-terminus of DLC1 is also known to interact with caveolin-1, although the biological significance of this interaction has not yet been discovered.[9]

Role in embryogenesis

The mouse homologue of DLC1 was required during embryogenesis. While mice heterozygous for the dlc1 gene showed no physical abnormalities, mouse embryos which are homozygous negative for dlc-1 were not able to progress past ten and a half days gestation.[15] Further analysis of the embryos revealed that they had defects in several organs, including the brain, heart, and placenta. In addition, cells of the DLC1-/- embryos had few long actin fibers (indicating that their cytoskeletal organization was impaired) and fewer focal adhesions than those of normal DLC1 expressing cells.[15]

Significance in cancer

As previously mentioned, the dlc1 gene is found to be deleted or down-regulated in several solid cancers, including human liver, non-small cell lung, nasopharyngeal, breast, prostate, kidney, colon, uterine, ovarian, and stomach cancers.[11] It acts as a tumor suppressor gene to inhibit cell growth and proliferation as well as induce apoptosis when a cell is under stress. DLC1 is also involved in the formation of focal adhesions, so loss of DLC1 leads to reduced cell adhesion and increased metastatic potential of cells.

Tumor suppressor gene activity

DLC1 expression is frequently lost in tumor cells, resulting in constitutive activation of the RhoGTPases RhoA and Cdc42. This results in increased cell growth and proliferation, changes in cell morphology, and inhibition of apoptosis.

A tumor suppressor gene is a gene whose protein product acts to prevent cells from proliferating at inappropriate times, or to induce apoptosis of cells which are damaged beyond repair.

The loss of heterozygosity of DLC1 results when one copy of the gene is deleted or inactivated, but because of the presence of a second functional copy of the gene, no phenotypic changes are observed. However, if this second copy is then deleted or inactivated, the protein is no longer able to be expressed, and changes in cellular phenotype and tumorigenesis may result. These observations are consistent with the tumor suppression properties of DLC1.

La función principal de DLC1 es su actividad Rho-GAP: su capacidad para potenciar la capacidad intrínseca de las Rho-GTPasas unidas a GTP activadas (específicamente, RhoA y Cdc42 ) para convertir su GTP en GDP, inactivándolas así. Las RhoGTPasas son miembros de la superfamilia Ras y participan en la organización del citoesqueleto de actina y la adhesión celular. [ 16 ] La actividad de RhoA regula la formación de fibras de estrés de actina y adhesiones focales , complejos de muchas proteínas ubicadas en los extremos de las fibras de estrés de actina que unen el citoesqueleto de actina con los receptores de la matriz extracelular de integrina. Por lo tanto, cuando RhoA está inactiva, los filamentos del citoesqueleto de actina no pueden formarse y la morfología celular cambia, resultando en una forma redonda por defecto. [ 14 ] Además, se inhibe la formación de adhesiones focales y las células no se adhieren bien a la matriz extracelular y a las células vecinas, [ 9 ] lo que les permite desprenderse y metastatizar más fácilmente.

La Rho-GTPasa Cdc42 participa en la regulación del ciclo celular y previene la división celular inapropiada. [ 17 ] La activación constitutiva de Cdc42 debido a la ausencia de proteínas RhoGAP como DLC1 contribuirá a la repetición continua del ciclo celular, lo que resultará en un crecimiento y proliferación celular descontrolados.

La adición de DLC1 a líneas celulares tumorales deficientes en la expresión de DLC1 reduce los niveles de RhoA-GTP en las células, lo que a su vez promueve el desensamblaje de las fibras de estrés de actina y hace que las células adopten una morfología redondeada. [ 14 ] La sobreexpresión de DLC1 también resulta en la inhibición del crecimiento celular, la proliferación, la formación de tumores, la migración y el aumento de la apoptosis . [ 16 ]

Participación en vías de señalización

La proteína DLC1 participa en las cascadas de señalización de fosfoinosítidos e insulina.

Como se mencionó, el dominio START C-terminal de DLC1 está involucrado en la señalización de fosfoinosítidos: [ 9 ] es capaz de interactuar con la fosfolipasa C-δ1 (PLC- δ1) , estimulándola así para hidrolizar PIP 2 en los segundos mensajeros inositol trifosfato (IP 3 ) y diacilglicerol (DAG) . El IP 3 causa la liberación de calcio de las vesículas al citoplasma, lo que a su vez regula las proteínas que son sensibles a altas concentraciones de calcio. El DAG activa la proteína quinasa C (PKC) y desencadena una cascada de señales intracelulares.

DLC1 puede tener un papel adicional en la señalización de la insulina, ya que la presencia de insulina produce la fosforilación del residuo de serina en la posición 329 (dentro de la región SR) en DLC1 por la proteína quinasa B (PKB) también conocida como AKT , [ 18 ] aunque la importancia y la función de esta fosforilación aún se desconocen.

Apoptosis

La proteína DLC1 es responsable de inducir la muerte celular programada mediante al menos dos mecanismos: la apoptosis mediada por la caspasa-3 y la apoptosis mitocondrial activada por Bcl-2.

El proceso de apoptosis , o muerte celular programada, permite que las células estresadas o dañadas mueran de manera controlada y contenida. Los experimentos han demostrado que la expresión de DLC1 inicia una cascada de señalización que escinde la proteína precursora procaspasa-3 en caspasa-3 , lo que permite que induzca la apoptosis mediada por caspasa-3. [ 16 ] [ 19 ] Por lo tanto, en ausencia de DLC1, la apoptosis de las células que proliferan y pasan por el ciclo celular de forma incontrolada se reduce significativamente. [ 16 ] Estas células son incapaces de destruirse a sí mismas y, por lo tanto, continúan proliferando y formando tumores.

DLC1 también realiza una segunda función proapoptótica: reduce los niveles celulares de la proteína antiapoptótica Bcl-2 . [ 16 ] La apoptosis mediada por mitocondrias ocurre cuando la proporción de la proteína proapoptótica Bax y Bcl-2 es alta; por lo tanto, una reducción en el nivel de Bcl-2 conducirá a un aumento en la proporción Bax/Bcl-2 e inducirá la apoptosis mediada por mitocondrias. En las células tumorales que no expresan DLC1, los niveles de Bcl-2 permanecen altos y la proporción Bax/Bcl-2 baja, por lo que la apoptosis se inhibe.

Es necesario investigar más a fondo las vías detalladas por las que DLC1 provoca la escisión de la procaspasa-3 y la disminución de los niveles de Bcl-2.

Inestabilidad genómica

Las investigaciones actuales no sugieren que DLC1 desempeñe un papel en la desestabilización del genoma y en hacerlo más susceptible a reordenamientos cromosómicos o mutaciones genéticas.

Regulación hormonal

Se sabe que la expresión de DLC1 se ve incrementada por al menos dos hormonas: la progesterona y los proliferadores de peroxisomas.

En los cánceres de ovario, la expresión de DLC-1 se ve incrementada por la hormona esteroide progesterona. [ 19 ] Estudios de perfil genético han demostrado que la adición de progesterona a líneas celulares de cáncer de ovario produce un aumento en la expresión de DLC1, lo que a su vez resulta en inhibición del crecimiento, disminución de la motilidad celular y aumento de la apoptosis mediada por caspasa-3. [ 19 ]

Lung cancer cells also increase DLC1 expression in response to peroxisome proliferator-activated receptor γ (PPARγ) activators.[20] PPARγ is a steroid hormone receptor which inhibits cellular growth of several epithelial cancers.

Role in migration and metastasis

In HCC, loss of DLC1 decreases focal adhesion turnover and allows cells to detach from primary tumors. In breast cancers, loss of DLC1 prevents cells from dividing and colonizing a new secondary tumor site.

DLC1 is downregulated in hepatocellular carcinoma cell lines, which, through the inactivation of Rho-GTPases, results in anchorage-independent growth in a semi-solid medium (soft agar), indicating that these cells are not held fast to their neighbors and can detach and are able to metastasize relatively easily.[14] Expression of DLC1 in hepatocellular carcinoma cells resulted in dephosphorylation of tyrosine residues on the molecule focal adhesion kinase (FAK), which results in the disassociation of focal adhesion complexes which are required for cell adhesion; therefore, dephosphorylation of FAK ultimately leads to an increase in focal adhesion turnover and cellular adhesion, and inhibition of cell migration.[14]

Furthermore, in breast cancer cells, DLC1 functions as a metastasis-suppressor gene by inhibiting colonization of a secondary tumor site. Expression of DLC1 inhibited colonization ability by preventing any cells which were able to detach from the primary breast tumor and migrate to a secondary site from initiating division in the microenvironment of a new organ.[21]

Angiogenesis

As of 2010, current research indicates DLC1 negatively regulates angiogenesis in a paracrine fashion. This is by upregulation of VEGF mediated through the epidermal growth factor receptor (EGFR)-MAP/ERK Kinase (MEK)- hypoxia inducible factor 1 (HIF1) pathway.[22]

Epigenetic silencing

DLC1 expression is downregulated by both promoter hypermethylation and histone acetylation.

En los carcinomas hepatocelulares, el gen dlc1 no siempre está delecionado y puede detectarse en las células tumorales mediante PCR, [ 23 ] lo que indica que el silenciamiento génico a través de mecanismos epigenéticos también debe desempeñar un papel importante en la regulación negativa de la expresión de DLC1. También demostraron que la isla CpG en la región promotora del gen dlc1 está hipermetilada debido a la acción de las enzimas ADN metiltransferasa en los tumores de carcinoma hepatocelular, [ 23 ] lo que impide que la ARN polimerasa de las células y otra maquinaria transcripcional se unan al promotor e inicien la transcripción. Este resultado también se verificó en células de cáncer gástrico, [ 10 ] células de cáncer de próstata, [ 8 ] y otras líneas celulares cancerosas con expresión reducida de DLC1.

Además, el tratamiento de líneas celulares tumorales con expresión reducida de DLC1 con un inhibidor de la histona deacetilasa impide que las enzimas histona deacetilasa (HDAC) eliminen los grupos acetilo de histonas específicas. [ 8 ] El ADN se enrolla firmemente alrededor de las histonas acetiladas , impidiendo así que la maquinaria transcripcional acceda al gen dlc1 , que está oculto dentro de la cromatina compacta, y lo transcriba en ARNm.

Una hipótesis plantea que la actividad de HDAC en la región CpG del gen dlc1 promueve su silenciamiento mediante la interacción entre el ADN y las proteínas histonas acetiladas. Posteriormente, las histona metiltransferasas añaden grupos metilo a la cola de las histonas (específicamente, la histona H3), lo que permite a las ADN metiltransferasas metilar los CpG del promotor dlc1 , promoviendo el empaquetamiento compacto de la cromatina que impide la transcripción. [ 24 ]

Descubrimiento de fármacos y terapias futuras

La eliminación genómica o la regulación negativa de la expresión de DLC1 en tumores tempranos podría servir como un indicador de la progresión y propagación futura del cáncer. [ 9 ]

La investigación sobre terapias para cánceres con niveles reducidos de expresión de DLC1 debido al silenciamiento epigenético podría aportar información sobre la eficacia de las moléculas reguladoras epigenéticas. Por ejemplo, la zebularina, un agente desmetilante, podría utilizarse para eliminar los grupos metilo de los CpG del promotor de dlc1 , aumentando así la expresión de DLC1 y ayudando a bloquear la proliferación y la metástasis de las células tumorales. Además, los inhibidores de la histona deacetilasa podrían utilizarse para prevenir la desacetilación de las histonas y relajar la estructura de la cromatina, permitiendo así que la ARN polimerasa y otras proteínas transcripcionales alcancen el ADN y permitan que se produzca la transcripción. [ 10 ]

Los flavonoides dietéticos naturales , presentes en el perejil, el apio y las cáscaras de cítricos, reactivan la expresión de DLC1 en líneas celulares de cáncer de mama que han disminuido la expresión de DLC1 debido a la hipermetilación del promotor, y podrían utilizarse potencialmente como agente anticancerígeno para la prevención y el tratamiento del cáncer de mama y otros cánceres con expresión reducida de DLC1. [ 25 ]

Referencias

  1. 1 2 3 ENSG00000288673 GRCh38: Versión 89 de Ensembl: ENSG00000164741, ENSG00000288673 – Ensembl , mayo de 2017
  2. 1 2 3 GRCm38: Versión 89 de Ensembl: ENSMUSG00000031523 – Ensembl , mayo de 2017
  3. ↑ "Referencia humana de PubMed:" . Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  4. ↑ "Referencia de PubMed sobre el ratón:" . Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE . UU .
  5. ↑ Yuan BZ, Miller MJ, Keck CL, Zimonjic DB, Thorgeirsson SS, Popescu NC (mayo de 1998). "Clonación, caracterización y localización cromosómica de un gen frecuentemente eliminado en el cáncer de hígado humano (DLC-1) homólogo a RhoGAP de rata" . Cancer Res . 58 (10): 2196–9 . PMID 9605766 . 
  6. ↑ Nagase T, Kikuno R, Hattori A, Kondo Y, Okumura K, Ohara O (diciembre de 2000). "Predicción de las secuencias codificantes de genes humanos no identificados. XIX. Las secuencias completas de 100 nuevos clones de ADNc del cerebro que codifican proteínas grandes in vitro" . DNA Res . 7 (6): 347– 55. doi : 10.1093/dnares/7.6.347 . PMID 11214970 . 
  7. ↑ "Entrez Gene: DLC1" .
  8. 1 2 3 Guan M, Zhou X, Soulitzis N, Spandidos DA, Popescu NC (marzo de 2006). "Metilación y desacetilación aberrantes del gen eliminado en el cáncer de hígado-1 en el cáncer de próstata: posibles aplicaciones clínicas". Clin . Cancer Res . 12 (5): 1412– 9. doi : 10.1158/1078-0432.CCR-05-1906 . PMID 16533763. S2CID 1735569 .  
  9. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Durkin ME, Yuan BZ, Zhou X, et al. (2007). " DLC-1: una proteína activadora de GTPasa Rho y supresor tumoral" . J Cell Mol Med . 11 (5): 1185– 207. doi : 10.1111/j.1582-4934.2007.00098.x . PMC 4401278. PMID 17979893 .   
  10. 1 2 3 Kim TY, Jong HS, Song SH, et al. (junio de 2003). "Silenciamiento transcripcional del gen supresor de tumores DLC-1 mediante mecanismo epigenético en células de cáncer gástrico" . Oncogene . 22 (25): 3943– 51. doi : 10.1038/sj.onc.1206573 . PMID 12813468 .  
  11. 1 2 3 4 Liao YC, Lo SH (2008). "Deleted in liver cancer-1 (DLC-1): un supresor tumoral no solo para el hígado" . Int J Biochem Cell Biol . 40 (5): 843– 7. doi : 10.1016/j.biocel.2007.04.008 . PMC 2323245. PMID 17521951 .  
  12. ↑ Qian X, Li G, Asmussen HK, et al. (mayo de 2007). "La inhibición oncogénica por un gen eliminado en el cáncer de hígado requiere la cooperación entre la unión a tensina y las actividades de la proteína activadora de GTPasa específica de Rho" . Proc Natl Acad Sci USA . 104 (21): 9012–7 . Bibcode : 2007PNAS..104.9012Q . doi : 10.1073/pnas.0703033104 . PMC 1868654. PMID 17517630 .   
  13. ↑ Liao YC, Si L, deVere White RW, Lo SH (enero de 2007). "La interacción independiente de la fosfotirosina de DLC-1 y el dominio SH2 de cten regula la localización de la adhesión focal y la actividad de supresión del crecimiento de DLC-1" . J. Cell Biol . 176 (1): 43–9 . doi : 10.1083/jcb.200608015 . PMC 2063623. PMID 17190795 .  
  14. 1 2 3 4 5 Kim TY, Lee JW, Kim HP, et al. (marzo de 2007). "DLC-1, una proteína activadora de GTPasa para Rho, está asociada con la proliferación, morfología y migración celular en el carcinoma hepatocelular humano". Biochem Biophys Res Commun . 355 (1): 72–7 . doi : 10.1016/j.bbrc.2007.01.121 . PMID 17292327 .  
  15. 1 2 Durkin ME, Avner MR, Huh CG, Yuan BZ, Thorgeirsson SS, Popescu NC (febrero de 2005). "DLC-1, una proteína activadora de GTPasa Rho con función supresora de tumores, es esencial para el desarrollo embrionario". FEBS Lett . 579 (5): 1191– 6. doi : 10.1016/j.febslet.2004.12.090 . PMID 15710412. S2CID 35395721 .  
  16. 1 2 3 4 5 Zhou X, Thorgeirsson SS, Popescu NC (febrero de 2004). "La restauración de la expresión del gen DLC-1 induce apoptosis e inhibe tanto el crecimiento celular como la tumorigenicidad en células de carcinoma hepatocelular humano". Oncogene . 23 ( 6): 1308–13 . doi : 10.1038/sj.onc.1207246 . PMID 14647417. S2CID 6476982 .  
  17. ↑ Fidyk N, Wang JB, Cerione RA (junio de 2006). "Influencia en la transformación celular mediante la modulación de las tasas de hidrólisis de GTP por Cdc42". Biochemistry . 45 (25): 7750–62 . doi : 10.1021/bi060365h . PMID 16784226 . 
  18. ↑ Hers I, Wherlock M, Homma Y, Yagisawa H, Tavaré JM (febrero de 2006). "Identificación de la serina 322 de p122RhoGAP (eliminada en cáncer de hígado-1) como sustrato de la proteína quinasa B y la quinasa ribosomal S6 en células estimuladas con insulina" . J Biol Chem . 281 (8): 4762–70 . doi : 10.1074/jbc.M511008200 . PMID 16338927 . 
  19. 1 2 3 Syed V, Mukherjee K, Lyons-Weiler J, et al. (marzo de 2005). "Identificación de ATF-3, caveolina-1, DLC-1 y NM23-H2 como genes putativos antitumorales regulados por progesterona para células de cáncer de ovario mediante perfilado genético". Oncogene . 24 ( 10): 1774– 87. doi : 10.1038/sj.onc.1207991 . PMID 15674352. S2CID 23672334 .   
  20. ↑ Grommes C, Landreth GE, Heneka MT (julio de 2004). "Efectos antineoplásicos de los agonistas del receptor gamma activado por proliferadores de peroxisomas". Lancet Oncol . 5 (7): 419–29 . doi : 10.1016/S1470-2045(04)01509-8 . PMID 15231248 . 
  21. ↑ Goodison S, Yuan J, Sloan D, et al. (julio de 2005). "La proteína RhoGAP DLC-1 funciona como un supresor de metástasis en células de cáncer de mama" . Cancer Res . 65 (14): 6042–53 . doi : 10.1158/0008-5472.CAN-04-3043 . PMC 1360170. PMID 16024604 .   
  22. ↑ Shih YP, Liao YC, Lin Y, Lo SH (2010). "DLC1 regula negativamente la angiogénesis de forma paracrina" . Cancer Research . 70 (21): 8270– 5. doi : 10.1158/0008-5472.CAN-10-1174 . PMC 2970702. PMID 20861185 .  
  23. 1 2 Wong CM, Lee JM, Ching YP, Jin DY, Ng IO (noviembre de 2003). "Alteraciones genéticas y epigenéticas del gen DLC-1 en el carcinoma hepatocelular" . Cancer Res . 63 (22): 7646–51 . PMID 14633684 . 
  24. ↑ Geiman TM, Robertson KD (2002). "Remodelación de la cromatina, modificaciones de histonas y metilación del ADN: ¿cómo encaja todo?" . J Cell Biochem . 87 (2): 117– 25. doi : 10.1002/jcb.10286 . PMID 12244565 . S2CID 25702005 .  
  25. ↑ Ullmannova V, Popescu NC (2007). "Inhibición de la proliferación celular, inducción de apoptosis, reactivación de DLC1 y modulación de la expresión de otros genes por flavonoides dietéticos en líneas celulares de cáncer de mama" . Cancer Detect. Prev . 31 (2): 110– 8. doi : 10.1016/j.cdp.2007.02.005 . PMC 1950447. PMID 17418982 .