מדענים חושפים כיצד אובדן של אנזים יחיד, SDR42E1, חוזר על עיבוד ויטמין D וישרדות תאים, ופותח דלתות חדשות לסרטן וטיפולים מטבוליים.
מחקר: SDR42E1 מווסת ספיגת ויטמין D ופתוגנזה של סרטן: תובנות ממודל חוץ גופית. קרדיט תמונה: LightsPring / Shutterstock
מחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת גבולות באנדוקרינולוגיה בדק את תפקידו של אנזים דהידרוגנז/רדוקטאז 42E 1 (SDR42E1) בוויסות חילוף החומרים בסטרול וויטמין D.
ויטמין D הוא הורמון פליוטרופי חיוני לזרחן וסידן הומאוסטזיס, תפקוד חיסוני ובריאות העצם. ליקויים עלולים להיווצר מפגיעה בקליטה ומטבוליזם לקוי, למרות חשיפה לאור השמש וזמינותם של מקורות תזונתיים. הקולטן ויטמין D (VDR) מתווך את ההשפעות הביולוגיות של ויטמין D, ואילו אנזים ציטוכרום P450 24 תת -משפחתית חבר 1 (CYP24A1) מווסת את הפעלתו.
מחקר שיוך רחב גנום על מחסור בוויטמין D זיהה גרסה שטויות, RS11542462, המייצר אנזים SDR42E1 שאינו פונקציונלי. גרסה זו מתאימה לרמות מוגברות של 7-dehydrocholesterol (7-DHC) ו- 8-DHC, מבשרים בסינתזת ויטמין D. יתר על כן, המחברים זיהו בעבר סטרולים אלה בסיליקו כמצעים פוטנציאליים של SDR42E1; עם זאת, התפקיד המדויק של האנזים בוויטמין D מטבוליזם נותר לא ידוע.
המחקר והממצאים
במחקר הנוכחי, החוקרים הבהירו את תפקידו של SDR42E1 בוויסות חילוף החומרים הסטרולי והוויטמין D. תחילה, הם הציגו פלסמיד המכיל SDR42E1 לתאי HCT116, קו תאים של סרטן המעי הגס (CRC), כדי לנתח את הביטוי שלו ואת התפלגות הסלולר. ניתוח כתם מערבי אישר את הביטוי של SDR42E1 במשקל המולקולרי הצפוי. הערכות לוקליזציה סלולרית חשפו את נוכחותה על קרום התא ובציטופלזמה.
בשלב הבא, נקבע באופן קבוע שזורים באופן קבוע חזרות פלינדרומיות קצרות/חלבון הקשור ל- CRISPR 9 (CRISPR/CAS9) טכנולוגיית עריכת גנים הונפה כדי לייצר מודל דפיקה של SDR42E1 הומוזיגוזית SDR42E עם ה- RS11542462 מוטציה כדי להעריך את התפקיד התפקודי של SDR42E1 בתאים HCT16. ניתוח רצף RNA חשף 4,663 גנים שהביעו באופן דיפרנציאלי (DEGS) במודל הנוק-אין בהשוואה לתאים מסוג הבר.
כ- 56% מה- DEG הוסדרו עם שינוי קיפול יומן (FC) ≥ 0.3, כולל חלבון 1b (LRP1B) בצפיפות נמוכה (LDLR), קלטת ATP (ABC) CASTATOR CASTATOR CASTATOR CASTATOR CASTATOR (ABC). (RGS5). חוץ מזה, 525 מעלות הוסדרו למטה; חלקם היו אלדולאז פרוקטוז-ביספוספט A (Aldoa), אשכול היסטון 2H3A (HIST2H3A), בן משפחת WNT 16 (WNT16) ומשפחת המוביל המועמד 7 חבר 5 (SLC7A5).
אנציקלופדיה של קיוטו של גנים וגנום (KEGG) ניתוח מסלול זיהה מסלולים מופעלים מרובים, כולל עיכול ויטמין וספיגה, מחלות מעי דלקתיות, הפרעות חיסוניות, ביוסינתזה ראשונית של חומצת המרה ומובילי ABC. לעומת זאת, מסלולים הקשורים להתייחסות סלולרית, שכפול ותיקון של DNA, ויסות מחזור תאים והוויסות שגוי בתמלול בסרטן בוטלו.
יתרה מזאת, שינויים גנים ספציפיים נצפו בהיקף סלולרי ובמסלולי סרטן, כולל ויסות למטה של חלבון הלם חום 90 Alpha Family Class A חבר 1 (HSP90AA1) ו- WNT2 ווויסות upregulation של אנטיגן A Leukocyte אנושי A (HLA-A) ו- Transducer ו- Activator of Transcrate 2 (ATTAT2). מלבד זאת, LRP1 ו- ABCA1 הוסדרו מחדש, ו- REDUCTASE 24-DHC (DHCR24), CYP51A1 ו- LDLR הוסדרו למטה בנתיבים הקשורים לביוסינתזה של סטרואידים ומטבוליזם כולסטרול.
בשלב הבא, ניתוחי ספקטרומטריה של כרומטוגרפיה נוזלית-מסה נוזלים חשפו 140 חלבונים שהביעו באופן דיפרנציאלי במודל הנוק-אין בהשוואה לתאים מסוג הבר. חלבונים מווסתים כללו חלבון ריבוזומלי L11 (RPL11), HIST2H3A, HISTONE 1 H4A (HIST1H4A) ובני משפחת H2A Histone Y (H2AFY). חלבונים מווסתים למטה כללו חלבון עוגן A-kinase 12 (AKAP12), ACYL-COA סינטטאז בן משפחה ארוך בן משפחה 5 (ACSL5), סינתזה של חומצות שומן (FASN), ALDOA ו- ALDOC.
יתר על כן, SDR42E1 התבטא יתר על המידה בתאי HCT116 כדי לחקור את השפעתו על מסלולי סטרול ופרופילים ביולוגיים. זה חשף דה -רגולציה תמלולית משמעותית, עם 1,483 מעלות בהשוואה לביקורת. מתוכם, 343 גנים הוסדרו מחדש ו -95 הוסדרו למטה. מסלולי מסלולים הקשורים לתגובה חיסונית, גילוי סלולרי, חילוף חומרים כולסטרול, פליח תקלות תעתיקי בסרטן, ואיתות של גורם גרעיני קאפה B הוסדרו במודל ביטוי יתר של SDR42E1.
לעומת זאת, עמידות נגד אנטיפולציה, שכפול ותיקון DNA ואיסוף מסלולי הפרשת חומצות צינור הוסדרו במודל ביטוי יתר. בנוסף, נצפו שינויים גנטיים בולטים בנתיבים הקשורים למטבוליזם של כולסטרול, ביוסינתזה של סטרואידים, סרטן והתרחשות תאית. המחברים מציינים גם כי ביטוי יתר של SDR42E1 גרם לשינויים תעתיקיים הקשורים לתגובת לחץ והתנגדות אפופטוטית, כולל הסדרת גנים פרו-הישרדותיים ופרו-מטאסטטיים כמו HSPA5, CXCL8 ו- Serpine1. לבסוף, החוקרים בדקו את תפקיד SDR42E1 בכדאיות התא. הם מצאו ירידה משמעותית בכדאיות התאים בתאי SDR42E1 DECK-ON HCT16, השפעה שהמחקר הראה שניתן היה להפוך אותו על ידי ביטוי יתר של הגן.
מסקנות
לסיכום, הממצאים מדגישים את SDR42E1 כמודולטור מפתח בנתיבים הקשורים לוויטמין D. שיבוש SDR42E1 משפיע על הרגולטורים של ספיגת ויטמין D, הומאוסטזיס מטבולי ושגשוג תאים. זה משפיע גם על מספר סימני היכר אונקוגניים, במיוחד אלה הקשורים להתקדמות CRC ותגובת כימותרפיה. לעומת זאת, ביטוי יתר של SDR42E1 הביא לשינויים בתמלול התואמים את ההתנגדות האפופטוטית ותגובת הלחץ. העיתון מציע גם כי ל- SDR42E1 עשוי להיות תפקיד רחב יותר במודולציה של איתות ויטמין D גנומי וגם לא גנומי (יזום ממברנה), מה שמדובר בחקירה נוספת.
מגבלות המחקר כוללות שימוש בתאי HCT116, אשר עשויים שלא לשכפל את המורכבות התפקודית והמבנית של ויטמין D, את הפוטנציאל להשפעות מחוץ למטרה עם עריכת גנים CRISPR/CAS9, והיעדר מבחנים תפקודיים משלימים. חוץ מזה, המוצא הסרטני ופוטנציאל ההבחנה המוגבל של תאי HCT116 משפיעים על ההכללה של הממצאים. יש צורך במחקרים נוספים כדי לאמת ממצאים אלה ולהעריך טוב יותר את הרלוונטיות הטיפולית והפיזיולוגית של SDR42E1.
