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Wie viele Metaboliten befinden sich im Metabolom (fast) aller eukaryontischen Zellen?

Wie viele Metaboliten befinden sich im Metabolom (fast) aller eukaryontischen Zellen?


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Welche kleinen Biomoleküle (bis zur Größe von Aminosäuren) sind in (fast) jeden eukaryontische Zelle und damit Teil ihres biochemischen Netzwerks, die ständig und unweigerlich produziert und verstoffwechselt wird?

Gibt es entweder eine umfassende Liste (z.B. eine Unterliste von dieser) oder zumindest eine Zahl: Wie viele sind es (ungefähr)?

Anders gefragt: Wie viele kleine Moleküle befinden sich im Metabolom (fast) aller eukaryontischen Zellen?

Nebenfrage: Enthält das berühmte Metabolic Pathways-Poster alle oder welchen Prozentsatz (ungefähr)?


Wie viele Metaboliten befinden sich im Metabolom (fast) aller eukaryontischen Zellen? - Biologie

Zygotisch transkribierte Gene

Onkogene und Tumorsuppressoren

  • Zellzyklusregulatoren
    • cdc2
    • Cyclin E
    • dacapo
    • E2F-Transkriptionsfaktor
    • Protein der Retinoblastom-Familie
    • meiotisch 41
    • Telomer-Fusion
    • Cbl
    • EGF-Rezeptor
    • spitz
    • Raf-Onkogen
    • Ras-Onkogen bei 85D
    • Gerollt
    • sprießend
    • Vav Ortholog
    • atemlos
    • astlos
    • Cubitus Interruptus
    • geflickt
    • Himmelfahrt
    • Signaltransducer und Aktivator des Transkriptionsproteins bei 92E
    • Korb
    • Zylindromatose Ortholog (H. sapiens)
    • Kajak/Fos-verwandtes Antigen
    • Jun-verwandtes Antigen
    • Scheiben groß 1
    • Fett
    • FER-Ortholog (H. sapiens) (Fps-Onkogen-Analog)
    • Grindelwald
    • tödliche (2) Riesenlarven
    • Merlin
    • Sanpodo
    • Rapsynoid (auch bekannt als Partner von Inscutable)
    • gekritzelt
    • Schrotflinte
    • Einkerbung
    • gefühllos
    • Beutel mit Murmeln
    • gutartige goniale Zellneubildung
    • verschmolzen
    • mei-P26
    • Eierstocktumor
    • Sans Fille
    • Sex tödlich
    • Akt1
    • giga (Tsc2)
    • Phosphotidylinositol-3-Kinase 92E
    • Pten
    • Rhebe
    • Ziel von Rapamycin
    • Tsc1
    • Dachs
    • erweitert
    • Fett
    • Nilpferd
    • kibra
    • tödlicher (3) bösartiger Hirntumor
    • Merlin
    • Mob als Tumorsuppressor
    • kurzsichtig
    • salvador
    • Warzen
    • yorkie
    • APC-ähnlich
    • Adenomatöse Polyposis coli Tumorsuppressor Homolog 2
    • Gürteltier
    • Medea
    • Mütter gegen dpp
    • flügellos
    • Diminutiv/Myc
    • Mnt
    • Abl-Onkogen
    • anormale Flügelscheiben
    • ALG3, alpha-1,3-Mannosyltransferase
    • AMP-aktivierte Proteinkinase-Alpha-Untereinheit (SNF1A)
    • Anastralspindel 2
    • Aos1
    • Archipel
    • Axud1
    • Gehirntumor
    • Perlenstickerei
    • C-terminale Src-Kinase
    • Todes Henker Bcl-2 Homolog
    • Kinase der Btk-Familie bei 29A
    • Caseinkinase II
    • Csk
    • eiger
    • Ets bei 21C
    • Eukaryontischer Initiationsfaktor 4E
    • extradentikel
    • Insulin-ähnliches Peptid 8
    • Klumpfuß
    • lkb1
    • Menin 1
    • Mikrotubulus-Stern
    • miranda
    • Myb Onkogen-ähnlich
    • Posterior sexcombs und und Suppressor zwei von zeste
    • gedeihen
    • runt
    • p53
    • Ret Onkogen
    • snoN
    • Src-Onkogen bei 42A
    • Src-Onkogen bei 64B
    • Snf5-bezogen 1
    • in Sekunde gestrandet
    • Trithorax
    • tout-velu
    • Ubiquitin aktivierendes Enzym 1
    • UV-Resistenz assoziiertes Gen (gebräuchlicher alternativer Name: Vps38)
    • Vav Ortholog
    • von Hippel-Lindau
    • vps25

    Regulierung des Zellwachstums durch Notch-Signalgebung und deren unterschiedlicher Bedarf in normalen vs. tumorbildenden Stammzellen in Drosophila

    Es wird postuliert, dass Krebsstammzellen (CSCs) eine kleine Untergruppe von Tumorzellen mit der Fähigkeit zur Tumorinitiierung sind, die Merkmale mit normalen gewebespezifischen Stammzellen teilt. Der Ursprung von CSCs und die Mechanismen, die ihrer Entstehung zugrunde liegen, sind wenig verstanden, und es ist ungewiss, ob es möglich ist, CSCs auszulöschen, ohne dass normale Stammzellen versehentlich beschädigt werden. Diese Studie zeigt, dass eine funktionelle Reduktion des eukaryotischen Translationsinitiationsfaktors 4E (eIF4E) in Drosophila spezifisch CSC-ähnliche Zellen im Gehirn und Eierstock eliminiert, ohne erkennbare Auswirkungen auf normale Stammzellen zu haben. CSC-ähnliche Zellen des Gehirns können aus der Dedifferenzierung von Transit-amplifizierenden Vorläufern bei Notch-Hyperaktivierung entstehen. eIF4E wird in diesen dedifferenzierenden Vorläuferzellen hochreguliert, wo es mit dem Wachstumsregulator dMyc eine Feedback-Regelschleife bildet, um das Zellwachstum, insbesondere das nukleoläre Wachstum, und die anschließende Bildung von ektopischen neuralen Stammzellen (NSC) zu fördern. Die Regulierung des Zellwachstums ist auch eine kritische Komponente des Mechanismus, durch den die Notch-Signalgebung die Selbsterneuerung normaler NSCs reguliert. Diese Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung des Notch-regulierten Zellwachstums bei der Stammzellerhaltung und zeigen eine stärkere Abhängigkeit von der eIF4E-Funktion und dem Zellwachstum durch CSCs, die therapeutisch genutzt werden könnte (Song, 2011).

    Die CSC-Hypothese wurde ursprünglich auf der Grundlage von Studien an Säugetiersystemen entwickelt. Verschiedene Studien haben die Annahme gestützt, dass CSCs viele funktionelle Merkmale mit normalen Stammzellen teilen, wie Signalmoleküle, Signalwege und Mechanismen, die ihre Wahl zwischen Selbsterneuerung und Differenzierung bestimmen. Der zelluläre Ursprung von CSCs und die molekularen und zellulären Mechanismen, die ihrer Entwicklung oder Genese zugrunde liegen, sind jedoch noch wenig verstanden. Es wurde vorgeschlagen, dass CSCs aus (1) einer Erweiterung normaler Stammzellnischen, (2) der Anpassung normaler Stammzellen an verschiedene Nischen, (3) einer Nischenunabhängigkeit normaler Stammzellen oder (4) der Zunahme differenzierter Vorläuferzellen entstehen könnten Stammzelleigenschaften. Diese Studie hat gezeigt, dass CSCs im Larvengehirn von Drosophila aus der Dedifferenzierung von transitamplifizierenden Vorläuferzellen zurück in einen stammzellähnlichen Zustand entstehen können. Wichtig ist, dass eIF4E als kritischer Faktor identifiziert wurde, der an diesem Dedifferenzierungsprozess beteiligt ist. Noch wichtiger wurde gezeigt, dass eine Verringerung der eIF4E-Funktion die Bildung von CSCs effektiv verhindern kann, ohne die Entwicklung oder den Erhalt normaler Stammzellen zu beeinträchtigen. Diese besondere Abhängigkeit von CSCs von der eIF4E-Funktion scheint ein allgemeines Thema zu sein, da eine Verringerung der eIF4E-Funktion auch die Bildung von CSCs, jedoch nicht von normalen GSCs, im Eierstock der Fliegen effektiv verhinderte. Diese Ergebnisse können wichtige Auswirkungen auf die Stammzellbiologie und die Krebsbiologie haben, sowohl im Hinblick auf das mechanistische Verständnis als auch auf die therapeutische Intervention (Song, 2011).

    Diese Studie bietet auch mechanistische Einblicke in die zellulären Prozesse, die zur Dedifferenzierung von Vorläuferzellen zurück zu Stammzellen führen. Bei Drosophila Typ II NB-Klonen mit überaktiviertem N-Signalweg scheint die Ribosomen-Biogenese in ektopen NBs schneller zu sein als in normalen NBs, wie die Tatsache zeigt, dass das Verhältnis von Nukleolen- zu Zellvolumen der ektopen NBs ungefähr fünfmal höher ist als das von normalen Anmerkungen. Die schnellere Wachstumsrate wird von der Hochregulation von dMyc und eIF4E begleitet und scheint für die vollständige Dedifferenzierung von Transit-amplifizierenden Vorläufern in einen stammzellähnlichen Zustand unerlässlich zu sein. Wenn die Funktion von zellwachstumsfördernden Faktoren wie eIF4E abgeschwächt wird, kann das schnellere Zellwachstum von ektopen NBs nicht mehr aufrechterhalten werden und der Dedifferenzierungsprozess kommt zum Stillstand. Als Ergebnis wird die durch unkontrollierte Produktion von ektopen NBs verursachte Hirntumorbildung unterdrückt. Im Gegensatz dazu behalten normale NBs, die vermutlich relativ geringere Anforderungen an das Zellwachstum und damit die eIF4E-Funktion haben, ihr Stammzellschicksal und ihre Entwicklung unter ähnlichen Bedingungen bei. Daher wäre ein potenzieller Schlüssel für eine erfolgreiche Eliminierung von CSC-induzierten Tumoren, das richtige Maß an funktioneller Reduktion von eIF4E zu finden, das minimale Auswirkungen auf normale Stammzellen hat, CSCs jedoch effektiv auslöscht. Eine laufende klinische Studie mit Ribavirin zur Behandlung der akuten myeloischen Leukämie (AML), einer gut charakterisierten Krebserkrankung auf der Grundlage von CSC, zeigte einen spannenden Grundsatzbeweis, dass eine solche Strategie machbar ist. Die aktuelle Version von Ribavirin weist jedoch bestimmte Einschränkungen auf, wie z. B. die geringe Spezifität und die hohe Dosierung (Mikromolarbereich), die für eine wirksame Behandlung erforderlich ist. Daher werden dringend spezifischere und wirksamere eIF4E-Inhibitoren benötigt. Arzneimittelbehandlungsexperimente mit Ribavirin bestätigten Drosophila-NBs als ausgezeichnetes CSC-Modell für die Suche nach weiter verbesserten Arzneimitteln. Noch wichtiger ist, dass die durch die biochemische Analyse entschlüsselte nukleäre Wechselwirkung zwischen eIF4E und Myc nicht nur eine neue mechanistische Erklärung für die synergistischen Effekte von eIF4E und Myc bei der Tumorentstehung liefert, sondern auch ein neues Licht auf die rationale Optimierung des Arzneimitteldesigns und der Therapie zur Behandlung von CSC . wirft -basierter Krebs (Lied, 2011).

    Die Ergebnisse bieten neue Informationen darüber, wie die N-Signalgebung dabei hilft, das Schicksal von NSC zu spezifizieren und aufrechtzuerhalten. Der N-Signalweg reguliert das Verhalten von Stammzellen in verschiedenen Geweben verschiedener Arten. Es bleibt jedoch unklar, wie die differentielle N-Signalgebung das unterschiedliche Zellschicksal innerhalb der Stammzellhierarchie bestimmt. Diese Studie zeigt, dass die N-Signalgebung das Schicksal von Drosophila NSC zumindest teilweise durch die Förderung des Zellwachstums aufrechterhält. Der folgende Beweis unterstützt, dass Zellwachstum, aber nicht das Zellschicksal, die frühe und primäre Wirkung der N-Signalinhibition in Typ-II-NBs ist: (1) Die Pros-Expression wird in spdo-mutanten NBs mit reduzierten Zellgrößen nicht sofort eingeschaltet. Stattdessen nimmt sie im Verlauf der spdo-mutanten NB-Teilungen allmählich zu. (2) Die Hochregulierung von Pros ist nicht die Ursache für den Verlust von Stammzellen in spdo mutierte NBs, wie gezeigt durch SPD-Profis Doppelmutantenanalyse. (3) Zellwachstumsdefekte gehen der Hochregulierung der Ase-Expression in aph-1 (kodierend für eine Komponente der γ-Sekretase) mutierte NBs. (4) Die Förderung des Zellwachstums und insbesondere des nukleolären Wachstums durch dMyc ist ausreichend, um einen durch N-Hemmung verursachten NB-Verlust zu verhindern. Auf molekularer Ebene scheint die N-Signalgebung die Transkription von dMyc zu regulieren, was wiederum die Transkription von eIF4E hochreguliert. Eine solche Transkriptionskaskade und Feedback-Regulierung der dMyc-Aktivität durch eIF4E kann dazu beitragen, die Aktivität des Notch-dMyc-eIF4E-Molekülschaltkreises aufrechtzuerhalten und zu verstärken. Daher kann eine unterschiedliche N-Signalgebung innerhalb der Abstammungslinie zu unterschiedlichen Zellwachstumsraten führen, die teilweise unterschiedliche Zellschicksale bestimmen. In Übereinstimmung mit dieser Vorstellung führt der Knockdown von eIF4E und dMyc zu Defekten des NB-Zellwachstums und zum Verlust des Stammzellschicksals (Song, 2011).

    Während viele Signalwege und Moleküle an der Aufrechterhaltung der Stammzellidentität beteiligt sind, bleibt die Frage, wie eine Stammzelle ihre „Stammheit“ auf zellulärer Ebene verliert, noch wenig verstanden. Eine Stammzelle kann ihr Stammzellschicksal verlieren, indem sie eine symmetrische Teilung durchmacht, um zwei Tochterzellen zu ergeben, die beide zur Differenzierung oder durch Zelltod verpflichtet sind. Frühere Studien lieferten faszinierende Hinweise darauf, dass Zellwachstum und translationale Regulation die Stammzellerhaltung im Eierstock von Drosophila beeinflussen könnten. Detaillierte klonale Analysen von NSCs über mehrere Zeitpunkte liefern direkte Beweise dafür, dass ein NSC mit beeinträchtigtem N-Signalweg seine Identität aufgrund einer allmählichen Verlangsamung des Zellwachstums und des Verlusts an Zellmasse allmählich verliert. Bemerkenswerterweise kann ein solcher Verlust des Stammzellschicksals verhindert werden, wenn das Zellwachstum durch dMyc, aber nicht durch Rheb-Überexpression wiederhergestellt wird, was die funktionelle Bedeutung des regulierten Zellwachstums, insbesondere des nukleolären Wachstums, bei der Stammzellerhaltung zeigt. Noch wichtiger ist, dass diese Informationen Hinweise geben, wie man gezielt tumorinitiierende Stammzellen eliminieren kann. Die aktuellen Studien legen nahe, dass eine Stammzelle, ob normal oder bösartig, eine bestimmte Wachstumsrate erreichen muss, um ihre Stammheit zu erlangen und zu erhalten, vermutlich weil, wenn die Stammzelle unter eine solche Schwelle wächst, ihre Proliferationskapazität zu gering wird, während die Konzentration von differenzierungsfördernden Faktoren zu hoch wird, um mit der Aufrechterhaltung des Stammzellschicksals vereinbar zu sein. In Einklang mit dieser Vorstellung stehen die starke Korrelation zwischen der Expression ribosomaler Proteine ​​und der zellulären Proliferation sowie die Korrelation zwischen der Reduktion der NB-Größen und der Hochregulation des differenzierungsfördernden Faktors Pros oder Ase in verschiedenen Entwicklungszusammenhängen (Song, 2011) .

    Die Ergebnisse liefern auch neue Erkenntnisse darüber, wie das evolutionär konservierte dreigliedrige Motiv und die Ncl-1-, HT2A- und Lin-41 (TRIM-NHL)-Domänenproteine ​​die Stammzellhomöostase regulieren. Die TRIM-NHL-Proteinfamilie, zu der Brat und Mei-P26 gehören, umfasst evolutionär konservierte Stammzellregulatoren, die die Selbsterneuerung der ektopen Stammzellen durch Hemmung von Myc verhindern. Die nachgeschalteten Effektoren der TRIM-NHL-Proteine ​​bleiben jedoch weitgehend unbekannt. Diese Studie hat eIF4E als einen solchen Faktor identifiziert. NB-spezifischer Knockdown von eIF4E unterdrückt vollständig den drastischen Hirntumor-Phänotyp, der durch den Verlust von Brat verursacht wird. Interessanterweise ist der eIF4E-Knockdown in dieser Hinsicht noch effektiver als der dMyc-Knockdown. Es wurde vorgeschlagen, dass N-Signalgebung und Brat bei der Regulierung der NB-Homöostase von Drosophila Typ II parallel wirken. Auf molekularer Ebene bleibt jedoch weitgehend unbekannt, wie die Deregulierung dieser beiden ziemlich unterschiedlichen Signalwege ähnliche Phänotypen von Hirntumoren verursacht. Die Ergebnisse legen nahe, dass diese beiden Wege schließlich auf der dMyc-eIF4E-Regulierungsschleife konvergieren, um das Zellwachstum und das Schicksal der Stammzellen zu fördern. Sowohl die N-Überaktivierung als auch der Verlust von Brat führen zu einer Hochregulierung von eIF4E und dMyc in Transit-amplifizierenden Vorläufern, was ihre Wachstumsraten beschleunigt und ihnen hilft, das Schicksal von Stammzellen zu erlangen. In Übereinstimmung mit einer allgemeinen Rolle von eIF4E und dMyc bei der Stammzellregulation wurde gezeigt, dass eine teilweise Reduktion der eIF4E- oder dMyc-Funktion im Eierstock von Drosophila den Eierstocktumor-Phänotyp aufgrund des Verlustes von Mei-P26 effektiv rettet. Das Wirbeltier-Mitglied der TRIM-NHL-Familie, TRIM32, unterdrückt nachweislich das Stammzellschicksal von neuralen Vorläuferzellen der Maus, teilweise durch Abbau von Myc. Ob eIF4E als nachgeschalteter Effektor von TRIM32 bei der Ausbalancierung der Selbsterneuerung von Stammzellen gegenüber der Differenzierung in Säugetiergeweben wirkt, muss in Zukunft untersucht werden (Song, 2011).

    Transformierte Drosophila-Zellen umgehen die ernährungsbedingte Insulinresistenz durch flügellose Signale

    Krebszellen benötigen übermäßige Nährstoffe, um ihre Vermehrung zu unterstützen, aber wie Krebszellen das Wachstum unter den nährstoffgünstigen Bedingungen wahrnehmen und fördern, bleibt unvollständig verstanden. Epidemiologische Studien haben gezeigt, dass Fettleibigkeit ein Risikofaktor für verschiedene Krebsarten ist. Es wurde zuvor gezeigt, dass die Fütterung von Drosophila mit einem hohen Nahrungszucker nicht nur metabolische Defekte wie Fettleibigkeit und Insulinresistenz des Organismus beeinflusst, sondern auch Ras/Src-aktivierte Zellen in aggressive Tumoren umwandelt. Diese Studie zeigt, dass Ras/Src-aktivierte Zellen empfindlich auf Störungen im Hippo-Signalweg reagieren. Hinweise darauf, dass ernährungsbedingte Hinweise die salzinduzierbare Kinase aktivieren, was zu einer Herunterregulierung des Hippo-Signalwegs in Ras/Src-aktivierten Zellen führt. Das Ergebnis ist eine Yorkie-abhängige Zunahme der Wingless-Signalgebung, eines Schlüsselmediators, der die durch die Ernährung verstärkte Ras/Src-Tumorigenese in einer ansonsten insulinresistenten Umgebung fördert. Durch diesen Mechanismus werden Ras/Src-aktivierte Zellen so positioniert, dass sie effizient auf Ernährungssignale reagieren und das Tumorwachstum bei nährstoffreichen Bedingungen einschließlich Fettleibigkeit sicherstellen (Hirabayashi, 2015).

    Die Prävalenz von Fettleibigkeit nimmt weltweit zu. Fettleibigkeit beeinflusst die Homöostase des gesamten Körpers und ist ein Risikofaktor für schwere gesundheitliche Komplikationen wie Typ-2-Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Die zunehmenden epidemiologischen Beweise deuten darauf hin, dass Fettleibigkeit auch zu einem erhöhten Risiko für die Entwicklung verschiedener Krebsarten führt. Die Mechanismen, die Fettleibigkeit und Krebs in Verbindung bringen, sind jedoch noch nicht vollständig verstanden. Unter Verwendung von Drosophila wurde ein Ganztiermodellsystem entwickelt, um den Zusammenhang zwischen ernährungsbedingter Fettleibigkeit und Krebs zu untersuchen: Dieses Modell liefert eine mögliche Erklärung dafür, wie fettleibig und insulinresistente Tiere ein erhöhtes Risiko für die Tumorprogression haben (Hirabayashi, 2015). .

    Drosophila, die mit einer Diät mit hohem Saccharosegehalt (hoher diätetische Saccharose oder „HDS“) gefüttert wurde, entwickelte zuckerabhängige Stoffwechselstörungen, einschließlich Fettansammlung (Adipositas), Insulinresistenz des Organismus, Hyperglykämie, Hyperinsulinämie, Herzfehler und Leberfunktionsstörungen (Fettkörper). Die gemeinsame Aktivierung von onkogenem Ras und Src in den Augenepithelien von Drosophila führte zur Entwicklung kleiner gutartiger Tumoren innerhalb der Augenepithelien. Füttern von Tieren HDS transformierte Ras/Src-aktivierte Zellen von gutartigen Tumorwachstum zu aggressivem Tumorwachstum mit Tumoren, die sich in andere Körperregionen ausbreiteten (Hirabayashi, 2013). Während die meisten Gewebe von Tieren, die mit HDS gefüttert wurden, Insulinresistenz zeigten, behielten Ras/Src-aktivierte Tumore die Empfindlichkeit des Insulinwegs bei und zeigten eine erhöhte Fähigkeit, Glukose zu importieren. Dies spiegelt sich in einer erhöhten Expression des Insulinrezeptors (InR) wider, der durch eine Zunahme der kanonischen Wingless (Wg)/dWnt-Signalgebung aktiviert wurde, was zur Umgehung der ernährungsbedingten Insulinresistenz in Ras/Src-aktivierten Zellen führte. Umgekehrt war die Expression einer konstitutiv aktiven Isoform des Insulinrezeptors in Ras/Src-aktivierten Zellen (InR/Ras/Src) ausreichend, um die Wg-Signalgebung zu erhöhen und das Tumorwachstum bei Tieren zu fördern, die mit einer Kontrolldiät gefüttert wurden. Diese Ergebnisse zeigten einen Kreislauf mit einem Feed-Forward-Mechanismus, der eine erhöhte Wg-Signalgebung und InR-Expression spezifisch in Ras/Src-aktivierten Zellen steuert. Durch diesen Kreislauf bleiben die mitogenen Wirkungen von Insulin nicht nur erhalten, sondern werden in Ras/Src-aktivierten Zellen bei Vorliegen einer organismischen Insulinresistenz verstärkt (Hirabayashi, 2015).

    Diese Studien liefern einen Überblick über einen neuen Mechanismus, durch den Tumore der Insulinresistenz entgehen, aber es bleiben mehrere Fragen offen: (1) wie Ras/Src-aktivierte Zellen den erhöhten Insulinspiegel des Organismus wahrnehmen, (2) wie die Nährstoffverfügbarkeit in Wachstumssignale umgewandelt wird, und (3) der Auslöser für erhöhte Wg-Proteinspiegel, ein Schlüsselmediator, der das Umgehen der Insulinresistenz und die verstärkte Ras/Src-Tumorigenese infolge von HDS fördert. Diese Studie identifiziert den Hippo-Signalweg-Effektor Yorkie (Yki) als eine primäre Quelle für eine erhöhte Wg-Expression in ernährungsverstärkten Ras/Src-Tumoren. Ras/Src-aktivierte Zellen sind für Hippo-Signale sensibilisiert, und selbst eine leichte Störung des stromaufwärts gelegenen Hippo-Signalwegs reicht aus, um das Ras/Src-Tumorwachstum dominant zu fördern. Es werden funktionelle Beweise erbracht, dass eine erhöhte Insulinsignalisierung die Aktivität von Salz-induzierbaren Kinasen (SIKs) in Ras/Src-aktivierten Zellen fördert, was eine SIKs-Yki-Wg-Achse als Schlüsselmediator der ernährungsverstärkten Ras/Src-Tumorogenese offenbart. Durch diesen Weg werden Hippo-sensibilisierte Ras/Src-aktivierte Zellen so positioniert, dass sie effizient auf Insulinsignale reagieren und das Tumorwachstum fördern. Diese Mechanismen wirken als Feed-Forward-Kassette, die die Tumorprogression unter diätetischen Bedingungen fördert und einen ansonsten insulinresistenten Zustand umgeht (Hirabayashi, 2015).

    Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass Ras/Src-aktivierte Zellen die mitogenen Wirkungen von Insulin unter der systemischen Insulinresistenz bewahren, die durch HDS-Fütterung von Drosophila induziert wird (Hirabayashi, 2013). Das Ausweichen der Insulinresistenz in Ras/Src-aktivierten Zellen ist eine Folge einer Wg-abhängigen Zunahme der InR-Genexpression (Hirabayashi, 2013). Diese Studie identifizierte den Hippo-Signalweg-Effektor Yki als eine primäre Quelle des Wnt-Orthologen Wg in ernährungsverstärkten Ras/Src-Tumoren.Mechanistisch gibt es funktionelle Beweise dafür, dass die Aktivierung von SIKs die Yki-abhängige Wg-Aktivierung fördert und eine SIK-Yki-Wg-InR-Achse als einen zentralen Feed-Forward-Signalweg offenbart, der der Vermeidung der Insulinresistenz und der Förderung des Tumorwachstums in der Ernährung zugrunde liegt. verstärkte Ras/Src-Tumoren (Hirabayashi, 2015).

    Bei Tieren, die mit einer Kontrolldiät gefüttert wurden, wurde höchstens ein leichter Anstieg der Yki-Reporteraktivität innerhalb von beobachtet ras1G12Vcsk-/- Zellen. Ein früherer Bericht weist darauf hin, dass die Aktivierung von onkogenem Ras (ras1G12V) führte zu einer leichten Aktivierung von Yki im Augengewebe. Es wurde gezeigt, dass die Aktivierung von Src durch Überexpression des Drosophila Src-Orthologen Src64B eine autonome und nicht-autonome Aktivierung von Yki induziert. Im Gegensatz dazu wird die Aktivierung von Src durch den Verlust von csk (csk-/-) konnte nicht erhöht werden diap1 Ausdruck. Die Ergebnisse zeigen, dass die Aktivierung von Yki eine emergente Eigenschaft der Aktivierung von Ras plus Src ist (ras1G12Vcsk-/-). Dieses Niveau der Yki-Aktivierung reichte jedoch nicht aus, um im Rahmen einer Kontrolldiät ein stabiles Tumorwachstum von Ras/Src-aktivierten Zellen zu fördern: Ras/Src-aktivierte Zellen wurden nach und nach aus dem Augengewebe eliminiert (Hirabayashi, 2013). Es war jedoch ausreichend, Ras/Src-aktivierte Zellen für Signale des vorgelagerten Hippo-Signalwegs zu sensibilisieren: Verlust einer genetischen Kopie von Ex– was nicht ausreichte, um das Wachstum allein zu fördern – förderte dominant das Tumorwachstum von Ras/Src-aktivierten Zellen, selbst bei Tieren, die mit einer Kontrolldiät gefüttert wurden. Diese Daten liefern zwingende Beweise dafür, dass Ras/Src-transformierte Zellen empfindlich auf stromaufwärts gelegene Hippo-Signale reagieren (Hirabayashi, 2015).

    Kürzlich wurde gezeigt, dass SIK Sav an Serin-413 phosphoryliert, was zur Dissoziation des Hippo-Komplexes und zur Aktivierung von Yki führt (Wehr, 2013). SIKs sind für das ernährungsverstärkte Ras/Src-Tumorwachstum bei HDS erforderlich. Umgekehrt war die Expression einer konstitutiv aktivierten Isoform von SIK ausreichend, um das Überwachsen von Ras/Src-Tumoren sogar in einer Kontrolldiät zu fördern. SIKs von Säugetieren werden durch Glukose und durch Insulinsignale reguliert. Ein kürzlich veröffentlichter Bericht zeigte jedoch, dass Glucagon, aber nicht Insulin, die SIK2-Aktivität in der Leber reguliert. Die aktuellen Daten zeigen, dass eine erhöhte Insulinsignalisierung ausreicht, um die SIK-Aktivität durch Akt in Ras/Src-aktivierten Zellen zu fördern. Es wird der Schluss gezogen, dass SIKs die Verfügbarkeit von Nährstoffen (Insulin) an die Yki-vermittelte Umgehung der Insulinresistenz und das Tumorwachstum koppeln, wodurch das Ras/Src-Tumorwachstum unter nährstoffgünstigen Bedingungen sichergestellt wird (Hirabayashi, 2015).

    Die Ergebnisse stellen SIKs als Schlüsselsensoren für die Nährstoff- und Energieverfügbarkeit bei Ras/Src-Tumoren durch eine erhöhte Insulinsignalisierung und damit eine erhöhte Glukoseverfügbarkeit dar. Die SIK-Aktivität fördert die effiziente Reaktion von Ras/Src-aktivierten Zellen auf stromaufwärts gelegene Hippo-Signale, wodurch ein Tumorwachstum in Organismen sichergestellt wird, die ansonsten insulinresistent sind. Eine interessante Frage ist, ob dieser Mechanismus über den Kontext einer Adipositas-Krebs-Verbindung hinaus relevant ist: Sowohl Ras als auch Src haben pleiotrope Auswirkungen auf Entwicklungsprozesse einschließlich Überleben, Proliferation, Morphogenese, Differenzierung und Invasion, und diese Mechanismen können diese Prozesse unter Nährstoffen erleichtern Bevorzugte Umstände. Aus Behandlungsperspektive zeigen die aktuellen Daten SIKs als potenzielle therapeutische Angriffspunkte. Die Begrenzung der SIK-Aktivität durch Verbindungen wie HG-9-91-01 kann die Verbindung zwischen Onkogenen und Ernährung unterbrechen und auf Schlüsselaspekte der Tumorprogression abzielen, die bei adipösen Personen verstärkt werden (Hirabayashi, 2015).

    Bunched und Madm wirken dem Tuberöse Sklerose-Komplex nachgeschaltet, um das Wachstum von Darm-Stammzellen in Drosophila zu regulieren

    Der Mitteldarm von Drosophila enthält Darmstammzellen, die die Homöostase und Reparatur unterstützen. Diese Studie zeigt, dass das Leucin-Zipper-Protein Bunched und das Adapterprotein MLF1-Adaptermolekül (Madm) neuartige Regulatoren von Darmstammzellen sind. Die klonale Analyse von MARCM-Mutanten und zelltypspezifischer RNAi zeigte, dass Bunched und Madm in Darm-Stammzellen für die Proliferation benötigt werden. Die transgene Expression eines markierten Bunched zeigte eine zytoplasmatische Lokalisation in Mitteldarmvorläufern, und das Hinzufügen eines nuklearen Lokalisierungssignals zu Bunched reduzierte seine Funktion, mit Madm zusammenzuarbeiten, um die intestinale Stammzellproliferation zu erhöhen. Darüber hinaus wurden das durch den Verlust des Tuberöse Sklerose-Komplexes oder die Überexpression von Rheb induzierte erhöhte Zellwachstum und 4EBP-Phosphorylierungs-Phänotypen durch den Verlust von Bunched oder Madm unterdrückt. Während das Säugetierhomologe von Bunched, TSC-22, in der Lage ist, die Transkription zu regulieren und die Proliferation von Krebszellen zu unterdrücken, legen diese Daten daher das Modell nahe, dass Bunched und Madm funktionell mit dem TOR-Signalweg im Zytoplasma interagieren, um das Wachstum und die anschließende Teilung von . zu regulieren Darmstammzellen (Nie, 2015).

    Die Homöostase und Regeneration eines erwachsenen Gewebes wird normalerweise durch residente Stammzellen unterstützt. Die Aufklärung der Mechanismen, die die stammzellvermittelte Homöostase regulieren, ist wichtig für die Entwicklung von Therapeutika für verschiedene Krankheiten. Der Darm mit schneller Zellumsatzrate, unterstützt durch aktiv proliferierende Stammzellen, ist ein robustes System zur Untersuchung der Gewebehomöostase. Im Mäusedarm können zwei ineinander umwandelnde intestinale Stammzellpopulationen (ISC) markiert durch Bmi1 und Lgr5, die sich in der Nähe der Kryptenbasis befinden, Zellen verschiedener Abstammungslinien entlang der Krypten-Zotten-Achse auffüllen. Darüber hinaus deuten neuere Daten darauf hin, dass Lgr5+-Zellen die Hauptstammzellpopulation sind und dass unmittelbare Nachkommen, die für die sekretorische Linie bestimmt sind, unter bestimmten Bedingungen zu Lgr5+-Stammzellen zurückkehren können [6, 7]. Zusammen weisen die Ergebnisse auf eine zuvor unerwartete Plastizität bei der Erhaltung und Differenzierung von Stammzellen im Darm von erwachsenen Säugetieren hin (Nie, 2015).

    Im adulten Drosophila-Mitteldarm, der dem Magen und Dünndarm von Säugetieren entspricht, werden ISCs gleichmäßig entlang der Basalseite des einschichtigen Epithels verteilt, um die Reparatur zu unterstützen. Die Aufrechterhaltung und Regulierung von Drosophila-Mitteldarm-ISCs hängt sowohl von intrinsischen als auch von extrinsischen Faktoren ab. Wenn sich ein Mitteldarm-ISC teilt, erzeugt es einen erneuerten ISC und einen Enteroblasten (EB), der aufhört, sich zu teilen und sich zu differenzieren beginnt. Die ISC-EB-Asymmetrie wird durch die Delta-Notch-Signalisierung hergestellt, wobei Delta in der erneuerten ISC die Notch-Signalisierung in dem neu gebildeten benachbarten EB aktiviert. Wachstumsfaktoren wie Wingless/Wnt, insulinähnliche Peptide, Decapentaplegic/BMP, Hedgehog und Liganden für den EGF-Rezeptor und JAK-STAT-Wege werden von umgebenden Zellen sezerniert und bilden die Nischensignale, die sowohl die ISC-Teilung als auch die EB-Differenzierung regulieren. ISC-intrinsische Faktoren wie Myc, Target of Rapamycin (TOR) und Tuberöse Sklerose-Komplex wirken, um das Wachstum und die Teilung von ISCs zu koordinieren. Darüber hinaus wirken Chromatinmodifikatoren wie Osa, Brahma und Scrawny innerhalb von ISCs, um die Delta-Expression oder die ISC-Proliferation zu regulieren (Nie, 2015).

    Diese Studie berichtet über die Identifizierung des Leucin-Zipper-Proteins Bunched (Bun) und des Adapterproteins myeloischer Leukämiefaktor 1-Adaptermolekül (Madm) als intrinsische Faktoren für die ISC-Proliferation. Ein einzelnes Brötchen genomischer Locus erzeugt mehrere vorhergesagte Transkripte, die 4 lange Isoformen, BunA, F, G und P, und 5 kurze Isoformen, BunB, C, D, E, H und O kodieren. Das erste identifizierte Säugetier-Homolog von Bun ist der TGF-&beta1-stimulierte Klon -22 (TSC-22). Im Mausgenom kodieren vier verschiedene TSC-22-Domänengene auch mehrere kurze und lange Isoformen. Alle Isoformen von Bun und TSC-22 enthalten eine C-terminale Domäne von ungefähr 200 Aminosäuren, in der sich die konservierte TSC-Box und die Leucin-Zipper befinden. Das ursprünglich identifizierte TSC-22 ist eine kurze Isoform und verschiedene Assays deuten darauf hin, dass es die Proliferation von Krebszellen unterdrückt und als Transkriptionsregulator fungieren könnte. Währenddessen regulieren bei Drosophila die langen Brötchen-Isoformen das Wachstum positiv, während die kurzen Isoformen die Funktion der langen Isoformen antagonisieren können. Transgene Fliegen-Assays zeigen auch, dass das lange TSC-22 die Brötchen mutierte Phänotypen, während kurze Isoformen dies nicht können. Diese Ergebnisse legen ein alternatives Modell nahe, dass die langen Bun-Isoformen die Proliferation positiv regulieren, während die kurzen Isoformen mit den langen Isoformen dimerisieren und deren Funktionen hemmen können (Nie, 2015).

    Madm kann auch das Wachstum fördern. Die lange Isoform BunA bindet an Madm über ein konserviertes Motiv im N-Terminus, das in den kurzen Bun-Isoformen nicht vorhanden ist. Die molekulare Funktion dieses neuartigen BunA-Madm-Komplexes muss jedoch noch aufgeklärt werden. Die Ergebnisse in diesem Bericht zeigen, dass Bun und Madm den Tuberöse-Sklerose-Komplex-Target des Rapamycin (TOR)-eIF4E-Bindungsprotein (4EBP)-Wegs modulieren, um das Wachstum und die Teilung von ISCs im erwachsenen Mitteldarm zu regulieren (Nie, 2015).

    Dieser Bericht zeigt, dass Bun und Madm für das Wachstum und die Teilung von ISC unabdingbar sind. Die Ergebnisse legen ein Modell nahe, dass Bun und Madm einen Komplex im Zytoplasma bilden, um das Zellwachstum und die Zellproliferation zu fördern. Zu den Beweisen, die dieses Modell stützen, gehört die Beobachtung, dass transgen exprimiertes Bun im Zytoplasma von Mitteldarmvorläuferzellen lokalisiert ist, ähnlich den Ergebnissen der Transfektion in S2-Zellen und der Immunfärbung in Augenscheiben. Bun interagiert physikalisch und funktionell mit Madm, das auch als zytoplasmatisches Adapterprotein vorgeschlagen wurde. Das Hinzufügen eines nuklearen Lokalisierungssignals zu Bun reduzierte die wachstumsfördernde Fähigkeit von Bun. Obwohl die Möglichkeit besteht, dass dieses Signalpeptid die Funktionalität auf unvorhergesehene Weise verändert, wird die Interpretation bevorzugt, dass Bun normalerweise im Zytoplasma und mit Madm wirkt, um die Proliferation von ISCs zu regulieren. Dies steht im Gegensatz zu Säugetier-TSC-22, von dem berichtet wurde, dass es im Zellkern funktioniert (Nie, 2015).

    Die Ergebnisse scheinen einer früheren Veröffentlichung zu widersprechen, die berichtet, dass TSC-22 die Proliferation während der Differenzierung von menschlichen Dickdarmepithelzellen hemmt. Dieser scheinbare Widerspruch wird jedoch aufgelöst, wenn die zunehmende Evidenz für unterschiedliche Funktionen für große und kleine Bun/TSC-22-Isoformen berücksichtigt wird. Die Bun/TSC-22-Proteine ​​haben kurze und lange Isoformen, die die konservierte TSC-Box und Leucin-Zipper in der C-terminalen Domäne enthalten. Das prototypische TSC-22-Protein TSC22D1-001 kann als Transkriptionsregulator wirken und die Proliferation von Krebszellen, insbesondere bei Blutlinien, unterdrücken. Ein anderes neueres Modell legt nahe, dass bei Drosophila die langen Bun-Isoformen mit Madm interagieren und eine wachstumsfördernde Wirkung haben, die durch die kurzen Bun-Isoformen gehemmt wird. In ähnlicher Weise verstärkt die lange Isoform TSC22D1-002 die Proliferation in den Brustdrüsen der Maus, während die kurze Isoform die Apoptose fördert. Das unveröffentlichte Ergebnis, dass die transgene Expression von BunB auch eine geringere Funktion als BunA in Vorläuferzellen des Fliegendarms hat, stimmt mit diesem Modell überein, bei dem große Isoformen eine bestimmte Funktion haben, nämlich bei der Wachstumsförderung (Nie, 2015).

    Der Verlust von Bun oder Madm kann die gesamte Wachstumsstimulation über mehrere Wege im Mitteldarm wirksam unterdrücken, wie in diesem Bericht gezeigt. Diese Ergebnisse sollen darauf hindeuten, dass Bun und Madm nicht spezifisch in einem der getesteten Signalwege agieren, sondern stattdessen in einem für das Zellwachstum erforderlichen grundlegenden Prozess, wie der Proteinsynthese oder dem Proteinumsatz, funktionieren. Es wird daher spekuliert, dass Bun und Madm den TOR-Weg regulieren könnten. Zur Unterstützung dieser Idee wurde gezeigt, dass bunRNAi oder MadmRNAi das Tuberöse Sklerose-Komplex 2RNAi-induzierte Zellwachstum und p4EBP-Phänotypen effizient unterdrückt. Eine kürzlich durchgeführte Studie zur genetischen Unterdrückung der Funktion des TOR-Komplexes 1-S6K in S2-Zellen legt auch nahe, dass Bun und Madm mit diesem Signalweg interagieren können. Darüber hinaus haben proteomische Analysen von Bun- und Madm-wechselwirkenden Proteinen in S2-Zellen Interaktionen mit ribosomalen Proteinen und Translationsinitiationsfaktoren gezeigt. Daher wird ein Modell vorgeschlagen, dass Bun und Madm im Tuberöse-Sklerose-Komplex-TOR-4EBP-Weg funktionieren, um die Proteinsynthese in ISCs für deren Wachstum zu regulieren, was eine Voraussetzung für die ISC-Proliferation ist. Unterdrückung des Phänotyps des mutierten Zellwachstums des Tuberösen Sklerose-Komplexes durch Brötchen oder Madm-RNAi war beträchtlich, aber nicht vollständig. Frühere Veröffentlichungen zeigten, dass Bun auch mit dem Notch- und EGF-Weg in Eierstockfollikelzellen interagiert. Daher sind Bun und Madm per Definition weder zu 100 % essentiell noch auf den TOR-Weg beschränkt. Die genetischen Daten deuten darauf hin, dass Bun und Madm stromabwärts des Tuberösen Sklerose-Komplexes und stromaufwärts von 4EBP wirken, aber sie könnten auch parallel zu den Komponenten des TOR-Pfads wirken (Nie, 2015).

    ISCs mit Verlust der Funktion des Tuberösen Sklerose-Komplexes weisen eine erhebliche Zunahme der Zellgröße auf. In der Zwischenzeit verursachte die Bun/Madm-Überexpression eine erhöhte ISC-Teilung, aber keine Zellhypertrophie. Sowohl der Verlust des Tuberösen Sklerose-Komplexes als auch die Überexpression von Bun/Madm sollten das Zellwachstum fördern, aber die Phänotypen am Ende sind unterschiedlich. Es wird spekuliert, dass der Grund dafür ist, dass die Bun/Madm-überexprimierenden ISCs immer noch zur Mitose fähig sind, während sich die mutierten ISCs des Tuberöse-Sklerose-Komplexes nicht mehr teilen, was zu sehr großen Zellen führt. Bei Bun und Madm, die Mitteldarm überexprimieren, zeigte die p-H3+- und GFP+-Zellzahl einen signifikanten Anstieg, was auf eine erhöhte Mitose hindeutet. Daher ist eine Erklärung, dass die Überexpression von Bun und Madm die Zellgröße/das Zellwachstum erhöhen kann, aber wenn sie eine bestimmte Größe erreichen, teilen sie sich, was zu einer eher normalen Zellgröße führt (Nie, 2015). Der Knockout des Madm-Säugerhomologen NRBP1 kann eine Akkumulation der kurzen Isoform TSC22D2 verursachen. Die Hochregulierung von Madm/NRBP1 wurde mit einem schlechten klinischen Ergebnis und einem erhöhten Wachstum von Prostatakrebs in Verbindung gebracht. Weitere auf diesem Modell basierende Analysen können zeigen, ob ein hohes Verhältnis von langen Bun/TSC22-Isoformen gegenüber kurzen Isoformen mit einer hohen Madm-Aktivität und schlechten klinischen Ergebnissen verbunden sein kann (Nie, 2015).

    Die asymmetrisch segregierende lncRNA Cherub wird für die Umwandlung von Stammzellen in bösartige Zellen benötigt

    Tumorzellen weisen Merkmale auf, die in gesunden Zellen nicht zu finden sind. Wie sie unsterblich werden und wie ihre spezifischen Eigenschaften zur Bekämpfung der Tumorentstehung genutzt werden können, sind zentrale Fragen der Tumorbiologie. Diese Studie beschreibt die lange nicht kodierende RNA Cherub (lange nicht-kodierende RNA:CR43283), die für die Entwicklung von Hirntumoren bei Drosophila von entscheidender Bedeutung ist, aber für die normale Entwicklung entbehrlich ist. In mitotischen neuronalen Stammzellen von Drosophila Cherub lokalisiert an der Zellperipherie und segregiert in die differenzierende Tochterzelle. Während der Tumorentstehung, Dedifferenzierung von Cherub-High Cells führt zur Bildung von tumorigenen Stammzellen, die sich ungewöhnlich hoch ansammeln Cherub Ebenen. Cherub stellt eine molekulare Verbindung zwischen den RNA-bindenden Proteinen Staufen und Syncrip her. Da Syncrip Teil der molekularen Maschinerie ist, die die zeitliche Identität in neuralen Stammzellen spezifiziert, wird vorgeschlagen, dass sich Tumorzellen unbegrenzt vermehren, weil Cherub Akkumulation erlaubt es ihnen nicht mehr, ihr temporales Neurogeneseprogramm abzuschließen (Landskron, 2018).

    Im gesamten Tierreich versorgen Stammzellen Gewebe mit spezialisierten Zellen. Sie können dies tun, weil sie die einzigartige Fähigkeit haben, sich sowohl selbst zu replizieren (eine Fähigkeit, die als Selbsterneuerung bezeichnet wird) als auch gleichzeitig andere Tochterzellen mit einem eingeschränkteren Entwicklungspotential zu erzeugen. Neben ihrer Rolle bei der Gewebehomöostase wurden Stammzellen auch mit der Tumorbildung in Verbindung gebracht. Sie können zu sogenannten Tumorstammzellen werden, die das Tumorwachstum unbegrenzt aufrechterhalten. Die Mechanismen, die Tumorstammzellen ein unbegrenztes Proliferationspotenzial verleihen, sind nicht vollständig verstanden (Landskron, 2018).

    Die meisten Hirntumore von Drosophila stammen von den sogenannten Typ-II-Neuroblasten (NBIIs). NBIIs teilen sich asymmetrisch in eine größere Zelle, die NB-Eigenschaften behält, und einen kleineren intermediären neuralen Vorläufer (INP). Neu gebildete unreife INPs (iINPs) durchlaufen eine definierte Reihe von Reifungsschritten, um zu transit-amplifizierenden reifen INPs (mINPs) zu werden. Danach durchläuft ein mINP 3-6 Teilungen, wodurch eine mINP und eine Ganglienmutterzelle (GMC) erzeugt werden, die sich wiederum in zwei terminal differenzierende Neuronen oder Gliazellen teilt (Landskron, 2018).

    Während jeder NBII-Teilung wird eine Reihe von Determinanten des Zellschicksals in das INP segregiert. Dazu zählen der Notch-Inhibitor Numb und das TRIM-NHL-Protein Brain Tumor (Brat). Der Verlust dieser Determinanten des Zellschicksals führt zur Bildung von ektopischen NB-ähnlichen Zellen auf Kosten differenzierter Gehirnzellen. Die Bildung bösartiger Hirntumore wurde auch bei der Erschöpfung nachgeschalteter Faktoren beobachtet, die normalerweise das INP-Schicksal aufrechterhalten (Landskron, 2018).

    Diese Eigenschaften machen Drosophila zu einem Modell für den schrittweisen Erwerb von Tumorstammzelleigenschaften. Wann gefühllos oder Gör inaktiviert sind, kann die kleinere NBII-Nachkommenschaft kein INP-Schicksal etablieren und tritt zunächst in einen langen vorübergehenden Zellzyklusarrest ein. Erst nach dieser Verzögerungszeit wächst die kleinere Zelle zu einer NB-großen Zelle nach, die Tumorstammzelleigenschaften erworben hat und die daher als Tumorneuroblast (tNB) bezeichnet wird. NBIIs und ektopische tNBs sind hinsichtlich der Marker nicht zu unterscheiden. Beide Zellpopulationen sind durch die Expression von Selbsterneuerungsgenen und fehlenden Differenzierungsmarkern gekennzeichnet, verhalten sich aber dennoch unterschiedlich. Kurz nach Eintritt in die Puppenstadien verringern NBs ihr Zellvolumen sukzessive mit jeder NB-Teilung, bevor sie den Zellzyklus verlassen und sich differenzieren. tNBs schrumpfen jedoch während der Metamorphose nicht und proliferieren selbst im erwachsenen Fliegengehirn weiter. Darüber hinaus können die resultierenden Tumorhirne im Gegensatz zu Wildtyp-Gehirnen jahrelang in Wirtsfliegen seriell transplantiert werden, was auf die Unsterblichkeit dieser Tumore hinweist (Landskron, 2018).

    In ähnlicher Weise sind Säugetierhomologe von gefühllos und Gör haben gezeigt, dass sie das Tumorwachstum hemmen. Außerdem ist der Mensch Gör Homolog TRIM3 ist in 24 % der Gliome erschöpft und die NUMB-Proteinspiegel sind in 55 % der Fälle von Brusttumoren deutlich reduziert. Daher sind die in diesen Drosophila-Tumormodellen erzielten Ergebnisse von hoher Relevanz (Landskron, 2018).

    Diese Studie verwendete die Drosophila Gör Tumormodell, um zu untersuchen, wie sich tNBs von ihren physiologischen Gegenstücken, den NBIIs, unterscheiden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Progression in einen malignen Zustand ein intrinsischer Prozess ist Gör tNBs, die nicht mit der schrittweisen Erfassung von DNA-Veränderungen korrelieren. Transkriptom-Profiling von Larven-NBs identifizierte die zuvor nicht charakterisierte lange nicht-kodierende (lnc) RNA Cherub als entscheidend für die Tumorentstehung, aber für die NB-Entwicklung weitgehend entbehrlich. Die Daten zeigen, dass Cherub ist die erste identifizierte lncRNA, die während der Mitose asymmetrisch in INPs segregiert wird, wobei der anfängliche hohe Cherub die Pegel nehmen mit der Zeit ab. Nach dem Verlust von Gör, der Kleinere Cherub-hohe Zellen wandeln sich in ektopische tNBs um, was zu Tumoren mit hohem kortikalen . führt Cherub. Molekular, Cherub erleichtert die Bindung zwischen dem RNA-bindenden Protein Staufen und dem späten temporalen Identitätsfaktor Syp und bindet folglich Syp an die Plasmamembran. Erschöpfend Cherub in Gör tNBs führt zur Freisetzung von Syp aus dem Kortex in das Zytoplasma und unterdrückt das Tumorwachstum. Diese Daten geben Aufschluss darüber, wie Defekte in der asymmetrischen Zellteilung zum Erwerb tumorigener Merkmale beitragen können, ohne dass DNA-Änderungen erforderlich sind (Landskron, 2018).

    Es wird allgemein angenommen, dass Krebszellen bösartig werden und durch den Erwerb genetischer Läsionen replikative Unsterblichkeit erlangen. Überraschenderweise zeigen die aktuellen Daten jedoch, dass Gör Tumoren benötigen keine zusätzlichen genetischen Läsionen für den Übergang in einen unsterblichen Zustand. Dies ist kein allgemeines Merkmal von Drosophila Tumoren, da allein die genomische Instabilität Tumore induzieren kann Drosophila Epithelzellen und Darmstammzellen. Die aktuellen Ergebnisse werden jedoch durch frühere Experimente gestützt, die zeigen, dass Defekte in der Genomintegrität nicht zur Bildung von Primärtumoren in NBs beitragen. Auch Tumoren, die durch den Verlust epigenetischer Regulatoren in Drosophila Flügelscheiben zeigen keine Genominstabilität. Darüber hinaus ist die kurze Zeit, die von der Inaktivierung von Gör zur Bildung eines vollständig penetranten Tumorphänotyps würde höchstwahrscheinlich nicht ausreichen, um tumorfördernde DNA-Veränderungen zu erwerben. Wahrscheinlicher ist die enorme Selbsterneuerungskapazität und der schnelle Zellzyklus von Drosophila NBs erfordern nur geringfügige Änderungen für die Annahme von bösartigem Wachstum. Interessanterweise wurde die epigenetische Tumorentstehung bereits beim Menschen beschrieben, bei dem Hirntumore im Kindesalter nur eine extrem niedrige Mutationsrate und sehr wenige rezidivierende DNA-Veränderungen aufweisen. Vergleichbare Beobachtungen wurden für Leukämie gemacht. Die aktuellen Ergebnisse könnten helfen, Mechanismen der epigenetischen Tumorbildung zu verstehen, die beim Menschen derzeit noch unklar sind (Landskron, 2018).

    Cherub ist die erste beschriebene lncRNA, die sich während der Mitose asymmetrisch segregiert. Wenn Cherub durch Bindung an das RNA-bindende Protein Staufen in das Zytoplasma von INPs zugeteilt wird, nimmt seine Konzentration mit der Zeit ab. Die Ergebnisse zeigen, dass die Unfähigkeit zur Segregation Cherub in differenzierende Zellen führt zur Akkumulation in tNBs. Die zunehmende Menge an Tumortranskriptomdaten weist darauf hin, dass eine große Anzahl von lncRNAs in verschiedenen Tumortypen erhöhte Expressionsniveaus aufweisen. Interessanterweise ist das Säugetierhomolog von Cherub's Bindungspartner Staufen wurde auch beschrieben, um RNA in sich teilenden neuralen Stammzellen asymmetrisch zu lokalisieren. Daher könnte neben der transkriptionellen Hochregulierung die asymmetrische Verteilung von lncRNAs zwischen Geschwisterzellen eine Rolle bei der Akkumulation solcher RNAs in Säugetiertumoren spielen (Landskron, 2018).

    Die Daten legen einen funktionellen Zusammenhang zwischen Cherub und Proteine, die an der temporalen neuronalen Stammzellmusterung beteiligt sind. Diese Studie zeigt, dass tNBs den frühen zeitlichen Identitätsfaktor Imp auch während der späten Larvenstadien beibehalten. Jedoch, IGF-II mRNA-bindendes Protein (Wichtel) Ausdruck in Gör Mutanten ist heterogen und nur eine Subpopulation von tNBs behält ihre junge Identität (Landskron, 2018).

    Tumorheterogenität wurde auch beschrieben für Profis Tumoren, bei denen nur eine Untergruppe von tNBs die Expression der frühen temporalen Faktoren Imp und Chinmo aufrechterhält. Interessanterweise ist es diese Subpopulation, die das Tumorwachstum in gedeihen Tumoren (Landskron, 2018).

    In Übereinstimmung damit zeigen genetische Experimente, dass „verjüngende“ tNBs das Tumorwachstum und folglich das Überleben tumortragender Fliegen erhöhen, während die „alternde“ Identität von tNBs den gegenteiligen Effekt hat. Obwohl bisher nicht gezeigt wurde, dass Säugetier-Gegenstücke von Imp als zeitliche Identitätsgene fungieren, wurde ihre hochregulierte Expression bei verschiedenen Krebsarten impliziert. Daher spielt die zeitliche Musterung von NBs eine wesentliche Rolle bei der Ausbreitung von Hirntumoren in Drosophila (Landskron, 2018).

    Die Untergruppe der tNBs, die in Tumoren eine frühe Identität behalten, geht in a . verloren Cherub mutierten Hintergrund. Das deutet darauf hin Cherub selbst die zeitliche Identität regulieren könnte. In NBs und tNBs Cherub reguliert die Syp-Lokalisierung, indem es die Bindung von Syp an Staufen erleichtert und es so an die Zellrinde rekrutiert. Bei Tumoren, die an erschöpft sind Cherub, Syp lokalisiert hauptsächlich im Zytoplasma und wird nicht mehr an der Rinde beobachtet. Da die Entfernung von Syp in tNBs zu einem verstärkten Tumorwachstum und einer frühen Letalität führt, legen diese Daten nahe, dass Cherub könnte die zeitliche NB-Identität durch Regulierung der subzellulären Lokalisation von Syp kontrollieren (Landskron, 2018).

    Wie könnte Cherub die Funktion von Syp regulieren? Das RNA-bindende Protein Syp ist ein Translationsregulator und soll die mRNA-Stabilität kontrollieren. Da SYNCRIP/hnRNP Q von Säugetieren mit einer lncRNA interagiert, die die Translation unterdrückt, Cherub könnte Syp regulieren, um die Translation einer Untergruppe von Ziel-mRNAs zu hemmen oder zu fördern. Insbesondere in NBs wirkt Syp während der Entwicklung in zwei Stadien in NBs: Erstens, etwa 60 Stunden nach dem Schlüpfen der Larven, unterdrückt es frühe temporale NB-Faktoren, wie Imp. Zweitens fördert Syp am Ende der NB-Lebensdauer das Niveau des Differenzierungsfaktors gedeihen um den endgültigen Zellzyklusaustritt der NB zu erleichtern. Wie Cherub Erschöpfung in Gör Tumoren zu einem verminderten Tumorwachstum führt, ist es möglich, dass Cherub hemmt die Syp-abhängige Repression des frühen Faktors Imp, der in dieser Studie für ein optimales Tumorwachstum erforderlich ist. Jedoch, Cherub mutierte NBIIs zeigen kein verändertes Timing oder Expression von Imp während der Entwicklung. In Übereinstimmung, Gör Tumore zeigen hohe kortikale Cherub Niveaus, aber nur eine Teilmenge von NBs drückt Imp aus. Anstatt Syp vollständig inaktiv zu machen, wird vorgeschlagen, dass Cherub verringert die Fähigkeit von Syp, Faktoren zu fördern, die für die Einschränkung der NB-Proliferation wichtig sind. Wie gedeihen nicht in NBIIs exprimiert wird, muss noch untersucht werden, welche Syp-Targets davon betroffen sind Cherub (Landskron, 2018).

    Bemerkenswert, Cherub Mutanten sind lebensfähig, fruchtbar und haben keinen Einfluss auf NBII-Linien. Neuronen, die von NBIIs erzeugt werden, integrieren sich überwiegend in die Gehirnstruktur von Erwachsenen, die als zentraler Komplex bezeichnet wird und für die lokomotorische Aktivität wichtig ist. Wie Cherub Mutanten zeigen normale Geotaxis, die Funktion der lncRNA scheint für NBIIs entbehrlich zu sein, um ihre neuronalen Nachkommen zu erzeugen (Landskron, 2018).

    Dennoch sind die konservierten sekundären RNA-Strukturen von Cherub und sein konserviertes Ausdrucksmuster in anderen Drosophila Arten legen nahe, dass es eine funktionelle Rolle hat. Es gibt mehrere Möglichkeiten, warum beim Verlust von . kein Phänotyp beobachtet wird Cherub. Bei Wildtyp-Fliegen Cherub Robustheit verleihen könnte. Ein ähnliches Szenario wurde bei embryonalen NBs beobachtet, in denen Staufen segregiert gedeihen mRNA in GMCs. Das Scheitern der Trennung gedeihen mRNA führt nicht zu einem Phänotyp, aber sie verstärkt die hypomorphe gedeihen GMC-Phänotyp. Also Trennung von gedeihen mRNA dient als Unterstützung für das Prospero-Protein, um ein GMC-Schicksal zu induzieren. Ähnlich, Cherub könnte als Backup dienen, um zuverlässig korrekte Syp-Level in NBIIs und INPs zu ermitteln. Alternative, Cherub könnte die zeitliche Musterung durch die Regulierung des zytoplasmatischen Pools von Syp in den NBs verfeinern. Ansteigende Syp-Spiegel wurden vorgeschlagen, um unterschiedliche zeitliche Fenster zu bestimmen, in denen verschiedene INPs und letztendlich Neuronen mit verschiedenen Morphologien nacheinander geboren werden. Daher kann nicht ausgeschlossen werden, dass Veränderungen der Syp-Spiegel zu subtilen Veränderungen in der Anzahl bestimmter Neuronenklassen führen, die von NBIIs produziert werden, die sich nur bei pathologischen Zuständen wie der Tumorentstehung zeigen (Landskron, 2018).

    Diese Studie zeigt, wie eine lncRNA die subzelluläre Lokalisation zeitlicher Faktoren kontrollieren kann. Neben der zeitlichen NB-Identität reguliert Syp die synaptische Übertragung und die mütterliche RNA-Lokalisierung. Während Cherub nicht in Eierstöcken oder erwachsenen Köpfen exprimiert wird, wurde Staufen an diesen Prozessen beteiligt, was darauf hindeutet, dass andere RNAs ähnlich wie Cherub. Interessanterweise bindet das Syp-Homolog hnRNP Q aus Säugetieren die nicht-kodierende RNA BC200, deren Hochregulierung als Biomarker bei Eierstock-, Speiseröhren-, Brust- und Hirnkrebs verwendet wird. Zukünftig wird es interessant sein zu untersuchen, ob der in Drosophila ist auch an der Tumorentstehung bei Säugetieren beteiligt (Landskron, 2018).

    Das Drosophila-Tumorsuppressorgen verhindert die tonische TNF-Signalgebung durch Rezeptor-N-Glykosylierung

    Drosophila-Tumorsuppressorgene haben molekulare Wege aufgedeckt, die das Gewebewachstum steuern, aber Mechanismen, die mitogene Signalübertragung regulieren, sind noch lange nicht verstanden. Diese Studie berichtet, dass die Drosophila TSG tumoröse Imaginalscheiben (tid), deren Phänotypen zuvor Mutationen in einem DnaJ-ähnlichen Chaperon zugeschrieben wurden, werden tatsächlich durch den Verlust der N-verknüpften Glykosylierungswegkomponente ALG3 angetrieben. tid/alg3 Imaginalscheiben weisen Gewebewachstums- und Architekturdefekte auf, die Eigenschaften von sowohl neoplastischen als auch hyperplastischen Mutanten aufweisen. Das tumoröse Wachstum wird durch eine gehemmte Hippo-Signalgebung angetrieben, die durch eine übermäßige Jun N-terminale Kinase (JNK)-Aktivität induziert wird. Die ektopische JNK-Aktivierung wird durch eine abweichende Glykosylierung eines einzelnen Proteins, des Fliegentumornekrosefaktor-(TNF)-Rezeptorhomologen Grindelwald verursacht, was zu einer erhöhten Bindung an das kontinuierlich zirkulierende TNF führt. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die N-gebundene Glykosylierung die Schwelle der TNF-Rezeptor-Signalgebung durch Modifizieren von Ligand-Rezeptor-Wechselwirkungen festlegt und dass Zellen diese Modifikation ändern können, um angemessen auf physiologische Hinweise zu reagieren (de Vreede, 2018).

    Die Tumorentstehung wird letztendlich durch eine fehlregulierte zelluläre Signalübertragung angetrieben, die eine unkontrollierte Proliferation fördert. Proliferationsregulierende Signalwege bei Tieren stehen daher normalerweise unter strenger Kontrolle, um abnormales Wachstum zu verhindern. Der primäre Mechanismus der Signalregulation ist die begrenzte Verfügbarkeit des Liganden, obwohl auch die Rezeptorspiegel reguliert werden können, ebenso wie die Rezeptorverfügbarkeit auf der Plasmamembran oder sogar seine polarisierte Lokalisierung. Ein umfassendes Verständnis der Mechanismen, die die mitogene Signalübertragung einschränken, ist ein wichtiges Ziel sowohl der Grundlagenbiologie als auch der Krebsforschung (de Vreede, 2018).

    Wichtige Erkenntnisse zur Wachstumsregulation sind aus der Forschung an Modellorganismen wie Drosophila melanogaster gewonnen worden. Drosophila-Studien zeigten beispielsweise wichtige Schritte der Rezeptor-Tyrosin-Kinase-Signalgebung und deckten das Phänomen der Zellkonkurrenz auf. Weitere Einblicke in wachstumsregulierende Mechanismen sind aus der Analyse von Fliegentumorsuppressorgenen (TSGs) gewonnen worden. Das Aufbrechen eines einzelnen Fliegen-TSG reicht aus, um eine Überwucherung in den Epithelorganen der Larve, den sogenannten Imaginalscheiben, zu verursachen. Erste genetische Screens identifizierten mehrere Klassen von Fliegen-TSGs. Die neoplastischen TSGs (Scheiben große, tödliche Riesenlarven, und kritzeln) zeigte eine enge Verbindung zwischen der Zellpolarität und der Kontrolle der Zellproliferation, ein Prinzip, das auch für Krebserkrankungen beim Menschen relevant ist. Die hyperplastischen TSGs, einschließlich Nilpferd, Warzen, und salvador, entdeckte den neuartigen Hippo (Hpo)-Signaltransduktionsweg, der heute als konservierter Wachstumskontrollmechanismus anerkannt ist. Noch weniger prominente Drosophila-TSGs wie tödliche Riesenscheiben haben wichtige biologische Konzepte demonstriert (de Vreede, 2018).

    Ein klassisches Drosophila-TSG, das noch wenig erforscht ist, ist tumoröse Imaginalscheiben (tid). Imaginäre Scheiben von Gezeiten homozygote Larven entwickeln sich zu überwachsenen Massen. Genetische Kartierung und zytogenetische Analysen führten diesen Phänotyp dem Verlust eines konservierten molekularen Chaperons der DnaJ-Familie zu. Es wurden Beweise für eine tumorsuppressive Rolle für ein Säugetierhomolog, hTid-1, vorgelegt. Der genaue molekulare Mechanismus, durch den Gezeiten Zell- und Gewebeproliferation regulieren könnte, bleibt mysteriös (de Vreede, 2018 und Referenzen darin).

    Diese Studie berichtet, dass die Gezeiten Gen wurde falsch geklont. Aberrante Zellproliferation in der Drosophila-Mutante entsteht nicht durch Unterbrechungen des DnaJ-Homologs, sondern eher durch ein benachbartes Gen, das die Mannosyltransferase ALG3 kodiert, die an der N-verknüpften Glykosylierung beteiligt ist. Überwucherung in Gezeiten/ALG3-Mutanten wird durch eine Fehlglykosylierung eines einzelnen Transmembranproteins, des Drosophila-Tumornekrosefaktor-(TNF)-Rezeptor-Homologs Grindelwald verursacht, was zu einer nachgeschalteten Aktivierung der Jun-N-terminalen Kinase (JNK) und einer Inaktivierung des wachstumsunterdrückenden Hpo-Signalwegs führt . Die Ergebnisse legen nahe, dass diese posttranslationale Modifikation die Ligand-Rezeptor-Affinität im TNF-Rezeptor (TNFR)-Weg moduliert und somit einen regulatorischen Mechanismus bereitstellt, der einen dynamischen Schwellenwert für die JNK-vermittelte Stresssignalisierung und Wachstumskontrolle festlegt (de Vreede, 2018).

    Diese Studie hat gezeigt, dass Mutationen in den klassischen tumorösen Imaginalscheiben von Drosophila TSG (Gezeiten) zerstören das ALG3-Homolog CG4084 und verändern den Lipid-gebundenen Biosyntheseweg, der Oligosaccharide für die Protein-N-gebundene Glykosylierung erzeugt. Obwohl eine veränderte Glykosylierung viele Proteine ​​beeinflusst und eine ungefaltete Proteinantwort (UPR) induzieren kann, zeigt diese Studie, dass der Wachstumskontrollphänotyp von Alg3 einem einzigen Ziel und einem einzigen Mechanismus zugeschrieben werden kann. Dieses Ziel ist das Drosophila TNFR-Homolog, dessen richtige Modifikation an einer einzelnen extrazellulären Stelle erforderlich ist, um eine unangemessene TNF-Bindung, eine anschließende JNK-Aktivierung und eine nachgelagerte Yki-getriebene Überproliferation zu verhindern. Es wird postuliert, dass die N-Glykosylierung als Mechanismus zur Modulation der JNK-Signalgebung als Reaktion auf zellulären Stress dienen kann (de Vreede, 2018).

    Die alg3 Mutationen wurden ursprünglich für ihren Überwucherungs-Phänotyp in Imaginalscheiben identifiziert. Wie die meisten anderen Drosophila-TSGs wird dieser Phänotyp durch Veränderungen der Hpo-regulierten Yki-Aktivierung verursacht, aber alg3 Mutanten unterscheiden sich sowohl in der Upstream-Regulierung als auch in den Downstream-Zielen. Mutationen in zentralen Hpo-Signalkomponenten führen zu einer schnellen Proliferation von Bandscheibenzellen, während das langsame Wachstum von alg3 mutiertes Gewebe ähnelt dem der neoplastischen TSGs. Nichtsdestotrotz ist der STAT-Signalweg, der ein wichtiger mitogener Effektor bei neoplastischen Mutanten ist, nicht erhöht in alg3 Gewebe. Stromaufwärts wird in beiden Fällen eine JNK-abhängige Yki-Aktivität beobachtet alg3 und neoplastische Mutanten. Es wurde jedoch vorgeschlagen, dass die JNK-Aktivierung in neoplastischen Mutanten entweder durch eine ligandenunabhängige Grnd-Aktivierung, die durch eine Änderung der apicobasalen Polarität verursacht wird, oder durch Grnd-unabhängige Mechanismen erfolgt. In alg3 Mutanten ist die Polarität intakt und das Überwachsen hängt vollständig von einer Grnd-Egr-Achse ab, insbesondere der erhöhten Empfindlichkeit von fehlglykosyliertem Grnd für endokrine Egr. Somit scheint die durch veränderte N-Glykosylierung induzierte TNFR-Signalgebung deutliche Konsequenzen für die nachgeschaltete Hpo-vermittelte Wachstumskontrolle zu definieren (de Vreede, 2018).

    Obwohl diese Studie biochemische Affinitäten nicht direkt getestet hat, stimmen die Daten mit einem Modell überein, bei dem die TNF-Bindungseigenschaften direkt durch die Glykosylierung von TNFR reguliert werden. Die teilweise oder vollständige Entfernung des Glykans an N63 innerhalb der Ligandenbindungsdomäne von Grnd führt zu einem Anstieg des gebundenen Egr, was darauf hinweist, dass die N-Glykosylierung normalerweise das Engagement von Grnd und die nachgeschaltete Signalübertragung einschränkt. In Drosophila-Larven wird Egr kontinuierlich im Fettkörper zur Sekretion in die Hämolymphe transkribiert und badet Grnd-exprimierendes Gewebe, einschließlich Imaginalscheiben und IPCs, in Liganden. Die Ergebnisse legen nahe, dass die richtige N-Glykosylierung von Grnd einen Schwellenwert festlegt, der die tonische Signalgebung in diesen und anderen Geweben unter normalen Umständen verhindert. Dies wirft die faszinierende Möglichkeit auf, dass zellautonome Veränderungen der N-Glykosylierung, möglicherweise durch Stress-Inputs induziert, die Ligandenaffinität modulieren könnten, was eine schnelle und lokale Reaktion auf dieses endokrine Signal unter verschiedenen physiologischen Bedingungen ermöglicht (de Vreede, 2018).

    Die hier vorgeschlagene Modulation der Bindung des Grnd-Liganden spiegelt die Regulation von Notch durch den Glycosyltransferase-Fringe wider. Die obligate Rolle von Alg3 in der gesamten N-Glykan-Synthese unterscheidet sich jedoch grundlegend von Fringes substratspezifischer Ausarbeitung eines bestimmten O-Glykans. Im Fall von Notch verändern die von Fringe hinzugefügten spezifischen Zuckerreste die Rezeptorselektivität für einen Liganden gegenüber einem anderen. Da entweder eine abweichende oder fehlende Grnd-N-Glykosylierung zu einer erhöhten Ligandenbindung und ektopischen Signalgebung führt, gibt es derzeit keine Hinweise auf spezifische Glykanstrukturen bei der Modulation der Ligand-Rezeptor-Schnittstelle. Ob das Glykan ein einfaches sterisches Hindernis für die Ligandenbindung darstellen oder diese durch komplexere Wechselwirkungen regulieren könnte, wird strukturelle Studien abwarten (de Vreede, 2018).

    Grnd zeigt in seiner extrazellulären TNF-Bindungsdomäne eine starke Homologie zu Mitgliedern der Vertebraten-TNFR-Familie, obwohl die stromabwärts gerichtete Signalübertragung in der Fliege hauptsächlich über JNK wirkt, im Gegensatz zu Säugetierhomologen, die auch über den nuklearen Faktor &kappaB (NF-&kappaB), p38 und Caspasen signal signalisieren . Unter den 29 Mitgliedern der Säugetier-TNFR-Superfamilie haben mindestens sieben vorhergesagte N-Glykosylierungsstellen in ihren extrazellulären Domänen. Mehrere dieser Stellen wurden untersucht, und ihre vorgeschlagenen Rollen variieren von der Förderung der Signalübertragung bis zur Hemmung dieser oder funktionell neutral. Die aktuellen Ergebnisse motivieren zu Analysen der Rezeptoren BCMA und DR4, die eng mit Grnd verwandt sind und deren vorhergesagte N-Glykosylierungsstellen jeweils an einer analogen Stelle innerhalb der Ligandenbindungsdomäne liegen (de Vreede, 2018 und Referenzen darin).

    Die oben präsentierten Daten, die einen neuen Mechanismus zur Einschränkung der TNF-Signalgebung hervorheben, weisen auf pathogene Mechanismen für mehrere menschliche Krankheiten hin. Eine veränderte Glykosylierung entwickelt sich zu einem häufigen Kennzeichen von Krebs, an dem die JNK-Signalgebung zunehmend beteiligt ist. Darüber hinaus können Mutationen in der extrazellulären Domäne von humanem TNFR1, einschließlich vorhergesagter N-Glykosylierungsstellen, die autoinflammatorische Erkrankung TRAPS (TNFR-assoziiertes periodisches Syndrom) verursachen. Da die fehlerhafte Aktivierung von Grnd in alg3 Mutanten einer autoinflammatorischen Reaktion ähnelt, könnte eine defekte N-Glykosylierung ein zusätzlicher Mechanismus für die hyperaktive TNFR1-Signalgebung sein. Schließlich führen Mutationen in Enzymen des N-Glykosylierungswegs, einschließlich Alg3, zu rezessiven genetischen Erkrankungen, die als kongenitale Glykosylierungsstörungen vom Typ I (CDG-I) bezeichnet werden. CDG-Patienten weisen eine Vielzahl von schlecht charakterisierten Symptomen auf, die mit mehreren Organen verbunden sind, und die Ätiologie der CDG ist weitgehend unbekannt. Der Befund einer veränderten inflammatorischen TNFR/JNK-Signalgebung bei analogen Fliegenmutanten bietet einen neuen Untersuchungsweg (de Vreede, 2018).

    Der Warburg-Effekt-Stoffwechsel treibt die Neoplasie in einem Drosophila-Genmodell von Epithelkrebs an

    Krebse entwickeln sich in einer komplexen Mutationslandschaft. Genetische Modelle der Tumorbildung wurden verwendet, um zu untersuchen, wie Kombinationen von Mutationen zusammenarbeiten, um die Tumorbildung in vivo zu fördern. Diese Studie identifizierte Laktatdehydrogenase (LDH), ein Schlüsselenzym im Warburg-Effekt-Stoffwechsel, als einen kooperierenden Faktor, der sowohl notwendig als auch ausreichend für die epidermale Wachstumsfaktor-Rezeptor (EGFR)-getriebene epitheliale Neoplasie und Metastasierung in einem Drosophila-Modell ist. LDH wird während des Übergangs von Hyperplasie zu Neoplasie hochreguliert, und Neoplasie wird durch LDH-Verarmung verhindert. Erhöhte LDH reicht aus, um diesen Übergang voranzutreiben.Bemerkenswerterweise reichen auch genetische Veränderungen, die den Glukosefluss erhöhen, oder eine zuckerreiche Ernährung aus, um eine EGFR-getriebene Neoplasie zu fördern, und dies hängt von der LDH-Aktivität ab. Diese Studie liefert den Beweis, dass eine erhöhte LDHA-Expression einen transformierten Phänotyp in einem humanen primären Brustzellkulturmodell fördert. Darüber hinaus ergab die Analyse öffentlich zugänglicher Krebsdaten Hinweise auf eine Synergie zwischen erhöhter EGFR- und LDHA-Aktivität in Verbindung mit einem schlechten klinischen Ergebnis bei einer Reihe von Krebserkrankungen beim Menschen. Es wird allgemein angenommen, dass ein veränderter Stoffwechsel ein ermöglichendes Merkmal ist, das die Proliferation von Krebszellen beschleunigt. Diese Ergebnisse belegen, dass der Zuckerstoffwechsel eine tiefergreifende Rolle bei der Entstehung von Neoplasien spielen könnte als bisher angenommen (Eichenlaub, 2018).

    Krebse entwickeln sich in einer komplexen Mutationslandschaft. Einzelne Tumoren tragen Hunderte, sogar Tausende von Mutationen. Bestimmte Tumorarten haben identifizierbare Signaturen, die aus einer kleinen Anzahl relativ häufiger „Treiber“-Mutationen bestehen. Das Mutationsspektrum kann in verschiedenen Regionen eines beliebigen Tumors variieren, was auf klonale Heterogenität hinweist. Diese Heterogenität stellt eine Herausforderung dar, zu identifizieren, welche der vielen Mutationsänderungen zur Krankheit beitragen (Eichenlaub, 2018).

    Genetische Modelle der Tumorbildung wurden verwendet, um zu untersuchen, wie Kombinationen von Mutationen zusammenarbeiten können, um Neoplasien zu fördern. Eine übermäßige Aktivität des epidermalen Wachstumsfaktors (EGF) ist ursächlich mit vielen epithelialen Krebsarten, einschließlich Brustkrebs, verbunden. In Drosophila-Tumormodellen fördert die Überexpression des EGF-Rezeptors (EGFR) das hyperplastische Wachstum, aber das Gewebe schreitet normalerweise nicht zu einer Neoplasie fort. In Kombination mit zusätzlichen genetischen Veränderungen kann das hyperplastische imaginale Bandscheibengewebe eine neoplastische Transformation und Metastasierung durchlaufen. Interessanterweise produzieren spezifische genetische Kombinationen Tumore mit unterschiedlichen phänotypischen Eigenschaften, was darauf hindeutet, dass diese Modelle die Möglichkeit bieten, spezifische Krebsphänotypen zu erforschen (Eichenlaub, 2018).

    Immer mehr Beweise deuten auf einen Zusammenhang zwischen einem veränderten Zuckerstoffwechsel und dem Krebsrisiko hin. In Krebszellen verlagert sich der Glukosestoffwechsel weg von der Verwendung von Pyruvat zur Förderung der oxidativen Phosphorylierung hin zur Verwendung von Laktat bei der aeroben Glykolyse (Warburg-Effekt). Das Enzym Lactatdehydrogenase spielt eine Schlüsselrolle bei der Umstellung auf den Warburg-Stoffwechsel. Es wird angenommen, dass ein veränderter Stoffwechsel das Wachstumspotenzial von Krebszellen erhöht, indem Glukose umgeleitet wird, um Bausteine ​​für eine erhöhte Biomasse in Form von Aminosäuren zu produzieren, auf Kosten der Effizienz bei der ATP-Produktion über den Tricarbonsäure-(TCA-)Zyklus. Ein Mangel an Laktatdehydrogenase (LDH) kann die Tumorentstehung bei EGFR (Neu)-abhängigem Brustkrebs sowie die c-Myc-vermittelte Transformation reduzieren, was auf eine wichtige Rolle für diese metabolische Verschiebung hinweist. In einem Drosophila-Tumormodell wurde festgestellt, dass LDH durch Überexpression des aktivierten vaskulären endothelialen Wachstumsfaktors (VEGF) oder des Thrombozyten-derived-Wachstumsfaktor-(PDGF)-Rezeptors, Pvr, hochreguliert wird, aber sein Beitrag zur Tumorbildung wurde nicht bewertet. Dieser Bericht hat LDH als einen kooperierenden Faktor identifiziert, der für EGFR-getriebene epitheliale Neoplasien in vivo sowohl notwendig als auch ausreichend ist. Genetische Veränderungen, die den Glukosefluss erhöhen, oder eine zuckerreiche Ernährung waren ausreichend, um eine EGFR-getriebene Neoplasie zu fördern, und dies hängt von LDH ab. Diese Ergebnisse belegen, dass der Warburg-Effekt-Stoffwechsel eine grundlegendere Rolle bei der Förderung von Neoplasien spielen könnte, als bisher angenommen (Eichenlaub, 2018).

    Diese Studie zeigt, dass eine LDH-Überexpression ausreicht, um eine Neoplasie in Kombination mit einer EGFR-Expression voranzutreiben. Die Überexpression von LDHA in einem menschlichen primären Brustkrebszellmodell förderte einen stärker transformierten zellulären Phänotyp. Die mögliche Bedeutung der Synergie zwischen hohem LDH vor dem Hintergrund hoher EGFR-Aktivität bei Krebs beim Menschen wird durch die Analyse der Datensätze des Krebsgenomatlas (TCGA) gestützt: Beweise dafür, dass Patientinnen mit höherer LDHA-Aktivität und höherer EGFR-Aktivität bei Brustkrebs eine frühere Krankheitsprogression zeigen , Sarkome und Gliome niedrigeren Grades. Diese Effekte wurden nur beobachtet, wenn die beiden Faktoren zusammen auftraten, was auf eine Synergie zwischen der EGFR-Aktivität und der metabolischen Verschiebung hin zur aeroben Glykolyse hindeutet (Eichenlaub, 2018).

    Eine andere Studie hat berichtet, dass ein Anstieg von LDHA in der Lage war, EMT und Invasivität bei klarzelligem Nierenkarzinom (ccRCC) zu fördern und dass die Blockierung der LDH-Aktivität diese Phänotypen sowie die Metastasierung von ccRCC in Xenotransplantaten unterdrücken könnte. Obwohl in den TCGA-ccRCC-Daten keine Evidenz für eine Wirkung von LDHA allein oder einer LDHA/EGFR-Synergie gefunden wurde, verdienen diese Ergebnisse weitere Aufmerksamkeit (Eichenlaub, 2018).

    Die in dieser Studie berichteten Beobachtungen belegen, dass ein erhöhter Zuckerfluss, sei es durch die Nahrung oder aufgrund einer erhöhten Absorption, die neoplastische Transformation von EGFR-exprimierendem Epithelgewebe fördern kann. Die zugrunde liegenden metabolischen Veränderungen scheinen diese Effekte über den Laktat-Shunt hervorzurufen, da die Effekte von hohem Zucker durch die Senkung der LDH-Expression im Gewebe aufgehoben wurden. Eine Reihe neuerer Studien hat begonnen, einen erhöhten Zuckerfluss mit dem metastatischen Phänotyp in Verbindung zu bringen. Zusammen mit den aktuellen Erkenntnissen können diese Studien einen molekularen Rahmen bieten, um die Zusammenhänge zwischen Ernährung, Fettleibigkeit und Krebs besser zu verstehen, und können helfen, Patientenpopulationen auszuwählen, die von zukünftigen Therapeutika profitieren könnten, die auf die Laktatdehydrogenase-Aktivität abzielen (Eichenlaub, 2018).

    Der Ligand Sas und sein Rezeptor PTP10D treiben die tumorsuppressive Zellkonkurrenz an

    Normale Epithelzellen üben oft Anti-Tumor-Wirkungen gegen benachbarte onkogene Zellen aus. In dem Drosophila imaginales Epithel, Klone onkogener Zellen mit Funktionsverlust-Mutationen in den apikobasalen Polaritätsgenen kritzeln oder Scheiben groß werden aktiv durch Zellkonkurrenz eliminiert, wenn sie von Wildtyp-Zellen umgeben sind. Obwohl die c-Jun N-terminale Kinase (JNK)-Signalgebung eine entscheidende Rolle bei dieser Zellelimination spielt, wurde das anfängliche Ereignis, das an der Grenzfläche zwischen normalen Zellen und polaritätsdefizienten Zellen auftritt, bisher nicht identifiziert. Durch ein genetisches Screening in Drosophila, identifiziert diese Studie den Liganden Sas und die Tyrosinphosphatase PTP10D vom Rezeptortyp als das Zelloberflächen-Ligand-Rezeptor-System, das die tumorsuppressive Zellkonkurrenz antreibt. An der Schnittstelle zwischen den Wildtyp-"Gewinner"- und den polaritätsdefizienten "Verlierer"-Klonen relokalisieren Gewinnerzellen Sas an die laterale Zelloberfläche, wohingegen Verliererzellen PTP10D dort relokalisieren. Dies führt zur Transaktivierung der Sas-PTP10D-Signalgebung in Verliererzellen, die die EGFR-Signalgebung hemmt und dadurch eine erhöhte JNK-Signalgebung in Verliererzellen ermöglicht, was die Zellelimination auslöst. In Abwesenheit von Sas-PTP10D schaltet die erhöhte EGFR-Signalgebung in Verliererzellen die Rolle von JNK von pro-apoptotisch zu pro-proliferativ, indem der Hippo-Signalweg inaktiviert wird, wodurch das übermäßige Wachstum polaritätsdefizienter Zellen vorangetrieben wird. Diese Ergebnisse decken den Mechanismus auf, durch den normale Epithelzellen onkogene polaritätsdefiziente Nachbarn erkennen, um die Zellkonkurrenz voranzutreiben (Yamamoto, 2017).

    Normale Epithelzellen besitzen einen intrinsischen Tumorsuppressionsmechanismus gegen onkogene Nachbarn. Beispielsweise werden in Nierenzellkulturen von Hunden und Zebrafischembryonen onkogene Zellen, die Ras oder Src aktivieren, aus einer epithelialen Monoschicht eliminiert, wenn sie von normalen Zellen umgeben ist. In ähnlicher Weise sind im Drosophila-Imaginalepithel onkogene, polaritätsdefiziente Zellen mutiert für kritzeln (kritzeln) oder Scheiben groß (dlg1 Jenseits dlg) werden aus dem Gewebe eliminiert, wenn sie von Wildtyp-Zellen umgeben sind. Die Entfernung dieser umgebenden Wildtypzellen verhindert die Zellelimination und ermöglicht schreibe - Funktionsverlust mutierte Zellen, die diese kontextabhängige Zellelimination überproliferieren, wird daher als Zellkonkurrenz angesehen. Genetische Studien an Drosophila haben gezeigt, dass diese tumorsuppressive Zellkonkurrenz durch den JNK-abhängigen Zelltod angetrieben wird, ausgelöst durch den Drosophila-Tumornekrosefaktor (TNF) Eiger. Der anfängliche Mechanismus, durch den normale Epithelzellen benachbarte Zellen mit Polaritätsmangel erkennen, um die Zellkonkurrenz anzutreiben, blieb jedoch unbekannt (Yamamoto, 2017).

    Um das anfängliche Ereignis zu untersuchen, das an der Schnittstelle zwischen normalen Zellen und Zellen mit onkogenem Polaritätsmangel auftritt, wurde in Drosophila ein genetisches Screening auf Ethylmethansulfonat (EMS)-Basis nach Genen durchgeführt, die für Wildtyp-„Gewinner“ erforderlich sind, um benachbarte Polaritäten zu eliminieren. mangelhafte „Verlierer“. Im Imaginalepithel des Auges, Klone homozygoter Mutanten schreibe -/- werden eliminiert, wenn sie von Wildtyp-Gewebe umgeben sind. Die Beseitigung von schreibe -/- Klone ist auch in erwachsenen Augen sichtbar. Mit der FLP/FRT-vermittelten genetischen Mosaiktechnik wurden EMS-induzierte homozygote Mutationen nur bei Wildtyp-Gewinnern induziert und auf Mutationen gescreent, die eine Beseitigung-defekt (eld) Phänotyp in benachbarten schreibe - Verlierer. Unter 7490 erzeugten Mutantenstämmen wurden vier Mutanten mit Eliminationsdefekt (eld-4, eld-6, eld-7, und alt-8), die in die gleiche letale Komplementierungsgruppe fielen, erzeugt wurden. Klone von schreibe - Zellen umgeben von alt-4 Klone wurden nicht mehr eliminiert, sondern wuchsen robust in der Augenscheibe und überlebten in adultes Gewebe, was zu einem charakteristischen Melanisierungsphänotyp führte. Insbesondere Klone von eld-4, eld-6, eld-7, oder alt-8 Zellen zeigten weder einen eigenen Wachstumsnachteil noch eine unterdrückende Wirkung auf das Wachstum benachbarter Wildtyp-Gewebe. Somit ist die Komplementationsgruppe alt-4/6/7/8 besitzt Mutationen in einem Gen, das für die Eliminierung benachbarter schreibe - Klone (Yamamoto, 2017).

    Unter Verwendung einer Reihe von Chromosomenmangellinien und anschließender cDNA-Sequenzierung wurde eine Nonsense-Mutation in der kodierenden Region des Gens im zweiten gestrandet (sas) wurde im . identifiziert alt-4 mutierten Stamm. Codiert von sas ist ein Zelloberflächen-Ligandenprotein, das zwei extrazelluläre Domänen – von Willebrand Faktor Typ C (VWC) und Fibronectin Typ 3 (FN3) Domänen – sowie eine Transmembrandomäne aufweist. Sas ist für die richtige Axonführung im Nervensystem erforderlich, aber seine physiologische Rolle in Epithelien ist unbekannt. Der Ausdruck von Sas ging in der Tat verloren alt-4 Klone, aber ektopische Expression von Sas innerhalb alt-4 Klone umgeben schreibe -/- Klone kehrten den Eliminationsdefekt-Phänotyp um. Darüber hinaus ist der Knockdown von Sas in den umgebenden Zellen schreiben -/- Klone phänokopierten den Eliminationsdefekt-Phänotyp ein ähnlicher Eliminationsdefekt-Phänotyp trat auch beim Sas-Knockdown in Zellen auf, die dlg umgeben -/- mutierte Augen-Scheiben-Klone. Diese Daten zeigen, dass der Zelloberflächenligand Sas für normale Epithelzellen erforderlich ist, um benachbarte polaritätsdefiziente Zellen zu eliminieren (Yamamoto, 2017).

    Als nächstes wurden Versuche unternommen, den Mechanismus zu verstehen, durch den Sas die Eliminierung benachbarter Zellen antreibt. Sas ist normalerweise an der apikalen Oberfläche von Epithelzellen lokalisiert. Bemerkenswerterweise fand diese Studie jedoch heraus, dass Sas speziell an der Grenzfläche zwischen Wildtyp und . an die laterale Zelloberfläche relokalisiert wurde schreibe -/- oder dlg -/- Klone. Diese Relokalisierung von Sas an der Klonschnittstelle wurde auch zwischen Wildtyp und . beobachtet schreiben -/- sas -/- doppelmutierte Klone, was darauf hinweist, dass das Sas-Protein, das sich an der Klonschnittstelle ansammelt, von umgebenden Wildtypzellen stammt (Yamamoto, 2017).

    Die Tatsache, dass normale Epithelzellen Sas seitlich relokalisieren, um benachbarte onkogene Zellen zu eliminieren, legt nahe, dass normale Zellen ein Signal an diese Zellen durch einen Zelloberflächenrezeptor für Sas übertragen. Es wurden Versuche unternommen, den in polaritätsdefizienten Zellen exprimierten Sas-Rezeptor zu identifizieren. Es wurde berichtet, dass PTP10D, eine Tyrosinphosphatase vom Rezeptortyp (RPTP), während der longitudinalen Axonführung im Drosophila-Nervensystem mit Sas interagiert und mit ihm funktioniert, und dass die Sas-PTP10D-Trans-Signalübertragung durch gliale-neuronale Kommunikation erfolgt. Es wurde daher angenommen, dass PTP10D und/oder andere RPTPs starke Kandidaten für den Sas-Rezeptor im Imaginalepithel sind. Angesichts der Tatsache, dass zwei extrazelluläre Domänen von Sas, VWC und FN3, homophile Wechselwirkungen mit denselben Domänen anderer Proteine ​​eingehen können und dass FN3 eine Domäne ist, die häufig von RPTPs geteilt wird, wurden 32 RNA-Interferenz-(RNAi)-Fliegenstämme gescreent, die auf die Expression von Drosophila-Transmembranproteine, die entweder VWC- oder FN3-Domänen tragen. Nur eine RNAi-Linie, die auf PTP10D abzielte, kopierte die schweren Eliminationsdefekt- und Melanisierungs-Phänotypen, wenn sie innerhalb von schreibe -/- oder dlg -/- mutierte Klone. PTP10D wurde wie Sas an die Schnittstelle zwischen schreibe -/- und Wildtyp-Klone, während es normalerweise an der apikalen Oberfläche von Epithelzellen lokalisiert ist. Diese laterale Akkumulation von PTP10D wurde fast eliminiert, wenn PTP10D-RNAi innerhalb von exprimiert wurde schreiben -/- Klone, was darauf hinweist, dass das an der Klonschnittstelle akkumulierende PTP10D von schreiben -/- mutierte Zellen. Darüber hinaus ist die Immunfärbungsanalyse von schreibe -/- sas -/- Doppelmutante Klone zeigten, dass Sas und PTP10D in benachbarten Zellen nebeneinander lokalisiert sind. Bemerkenswerterweise wurde die laterale Relokalisierung von Sas und PTP10D an der Klonschnittstelle auch bei den neoplastischen nicht-funktionellen Tumorsuppressormutanten beobachtet vps25 -/- , ausgebrochen -/- , oder Rab5DN-exprimierende Zellen, die alle als Verlierer der Zellkompetition eliminiert werden, wenn sie von Wildtyp-Zellen umgeben sind, jedoch wurde eine solche Relokalisierung bei nicht-neoplastischer Polarität nicht beobachtet Sternenstaub -/- oder Krümel -/- Mutanten. Diese Daten legen nahe, dass benachbarte normale Zellen als Reaktion auf das Auftreten neoplastischer polaritätsdefizienter Zellen Sas seitlich relokalisieren, während benachbarte polaritätsdefiziente Zellen PTP10D seitlich relokalisieren, wodurch die Eliminierung polaritätsdefizienter Zellen durch trans-aktivierte Sas-PTP10D-Signalgebung vorangetrieben wird (Yamamoto , 2017).

    Als nächstes wurde der Mechanismus untersucht, durch den die Sas-PTP10D-Signalgebung die Eliminierung von polaritätsdefizienten Zellen antreibt. Es wurde bereits gezeigt, dass die Aktivierung des Eiger-JNK-Signalwegs in polaritätsdefizienten Zellen für deren Eliminierung essentiell ist. Daher ist ein möglicher Mechanismus, durch den PTP10D Knockdown in schreiben -/- Klone führt zu einem Eliminations-defekten Phänotyp durch Hemmung der JNK-Signalgebung. Allerdings war die JNK-Signalgebung in noch immer stark aktiviert schreiben -/- Klone, die PTP10D-RNAi exprimieren, wie durch das JNK-Ziel MMP1 bewertet. Dies weist darauf hin, dass der Verlust von PTP10D ein oder mehrere intrazelluläre Signalereignisse auslöst, die in Gegenwart einer JNK-Aktivierung einen Eliminationsdefekt-Phänotyp verursachen. Ein starker Kandidat für dieses Signalisierungsereignis ist die Aktivierung der Ras-Signalisierung, da JNK in Gegenwart von Ras-Aktivierung von pro-apoptotisch in wachstumsfördernd umgewandelt wird. Insbesondere wurde berichtet, dass PTP10D und sein Säugerortholog PTPRJ (auch bekannt als DEP1/CD148/SCC1/RPTPeta) die Signalübertragung des epidermalen Wachstumsfaktorrezeptors (EGFR) negativ regulieren, indem sie die intrazelluläre Tyrosinkinasedomäne von EGFR direkt dephosphorylieren. Diese Studie ergab, dass sich EGFR in Wildtypzellen normalerweise apikal lokalisiert, aber zusammen mit PTP10D an den Grenzen zwischen schreibe -/- und Wildtyp-Klone. Genauer gesagt war die EGFR-Ras-Signalgebung stark erhöht in schreibe -/- Klone, die PTP10D-RNAi exprimieren, wie durch Herunterregulierung des Transkriptionsfaktors Capicua bestimmt. Darüber hinaus ist die Co-Knockdown von EGFR und PTP10D in schreibe -/- Klone kehrten den Eliminationsdefekt-Phänotyp vollständig um, wobei EGFR-RNAi allein nur eine geringe Wirkung auf das Wachstum von normalem Gewebe hatte. Darüber hinaus verursachte die Expression einer konstitutiv aktiven Form von EGFR oder Ras ein übermäßiges Wachstum von schreiben -/- Klone, während die Expression der dominant-negativen Form von Ras in schreiben -/- PTP10D-RNAi-Klone unterdrückten ihr Wachstum stark. Daher, Schreiber Klone in Abwesenheit der PTP10D-Signalgebung aktivieren sowohl die JNK- als auch die Ras-Signalgebung und überwuchern in Abhängigkeit von der EGFR-Signalgebung. Die Co-Aktivierung der EGFR-Ras- und Eiger-JNK-Signalgebung führt zu einer Hyperakkumulation von intrazellulärem F-Aktin, wodurch der tumorsuppressorische Hippo-Signalweg inaktiviert wird. Die Inaktivierung des Hippo-Signalwegs löst die Kerntranslokation und die Aktivierung des stromabwärts gelegenen transkriptionalen Co-Aktivators Yorkie (Yki) aus, der die Hochregulierung verschiedener wachstumsfördernder und anti-apoptotischer Gene induziert. In der Tat, schreibe -/- Klone, die PTP10D-RNAi exprimierten, akkumulierten stark intrazelluläres F-Aktin und zeigten eine starke Hochregulation des Yki-Zielgens erweitert (ex), sowie ein erhöhtes Kernsignal des Yki-Proteins jedoch, Schreiber Mutation allein nur leicht hochreguliertes F-Aktin und Ex Ausdruck. Darüber hinaus unterdrückte die Hemmung der Yki-Aktivität durch die Yki-Kinase Warts (Wts) oder Yki-RNAi signifikant das Wachstum von schreiben -/- Klone in Abwesenheit von PTP10D, während Wts-Überexpression oder Yki-RNAi allein eine geringe Wirkung auf das Gewebewachstum hatten. Ähnliche Hochregulationen des EGFR-Signalwegs und der Yki-Aktivität wurden in beobachtet schreibe -/- Klone, wenn sie von umgeben sind sas -/- alt-4 Klone. Schließlich die Zahl der sterbenden Zellen an den Grenzen zwischen schreiben -/- und Wildtyp-Klone wurden durch PTP10D-Knockdown signifikant reduziert, während die Zellproliferation in signifikant erhöht war schreibe -/- Klone, die PTP10D-RNAi exprimieren. Zusammen weisen diese Daten darauf hin, dass, wenn neoplastische polaritätsdefiziente Zellen im Epithel auftauchen, benachbarte nicht-neoplastische Zellen die EGFR-Signalgebung benachbarter polaritätsdefizienter Zellen durch eine Sas-PTP10D-Trans-Interaktion hemmen, wodurch die JNK-Signalgebung in polaritätsdefizienten Zellen aktiviert wird um die Zellelimination voranzutreiben. In Abwesenheit von Sas-PTP10D kooperiert eine erhöhte EGFR-Ras-Signalgebung in polaritätsdefizienten Zellen mit der JNK-Signalgebung, um eine Yki-Aktivierung zu verursachen, was zu einem Eliminationsdefekt und einem übermäßigen Wachstum von polaritätsdefizienten Zellen führt (Yamamoto, 2017).

    Diese Daten weisen darauf hin, dass sich Sas und PTP10D als Reaktion auf das Auftreten onkogener polaritätsdefizienter Zellen spezifisch an der Klongrenzfläche zu den jeweiligen Seitenflächen normaler oder polaritätsdefizienter Zellen relokalisieren, wodurch Ligand und Rezeptor in trans . miteinander interagieren können . Somit fungiert Sas-PTP10D als ausfallsicheres System für Epithelgewebe, ein System, das vor neoplastischer Entwicklung schützt und normalerweise latent ist, aber beim Auftauchen von onkogenen Zellen aktiviert wird. Insbesondere war das Sas-PTP10D-System für andere Arten von Zellkonkurrenz, die durch Minute, Mahjong, Myc oder Yki ausgelöst wurden, nicht erforderlich. Obwohl der Mechanismus, durch den Sas und PTP10D an die Klonschnittstelle relokalisieren, derzeit unbekannt ist, fand diese Studie heraus, dass die apikalen Proteine ​​Bazooka, Patj und aPKC sowie das subapikale Protein E-Cadherin auch an der lateralen Oberfläche der Klongrenze relokalisieren. Dies deutet darauf hin, dass sich die apikale Zelloberfläche an der Klongrenze zur lateralen Region ausdehnt, was bedeutet, dass Sas und PTP10D an der Klonschnittstelle in trans aufeinandertreffen (Yamamoto, 2017).

    Die genetischen Daten zeigen, dass Sas und PTP10D während der Zellkonkurrenz zusammen als Tumorsuppressoren wirken.Frühere Studien haben berichtet, dass PTPRJ, das Säugetierhomologe von PTP10D, auch als Tumorsuppressor wirkt und die EGFR-Signalgebung negativ reguliert. Obwohl keine offensichtlichen Homologe von Sas in Säugern identifiziert wurden, wurde berichtet, dass Thrombospondin-1 und Syndecan-2 als Liganden für PTPRJ wirken. Da die Eliminierung von Schreiber-defiziente Zellen durch Zellkonkurrenz auch in Säugersystemen auftritt und dass die in Drosophila identifizierten Signalmechanismen evolutionär konserviert sind, können ähnliche Zell-Zell-Erkennungsmechanismen dazu beitragen, menschliches Gewebe vor Tumorentstehung zu schützen (Yamamoto, 2017).

    Strukturelle Grundlage für die Aktivierung der Deubiquitinase Calypso durch das Polycomb-Protein ASX

    Ubiquitin C-terminale Hydrolase Deubiquitinase BAP1 ist ein essentieller Tumorsuppressor, der an der Kontrolle des Zellwachstums, der Reaktion auf DNA-Schäden und der Transkriptionsregulation beteiligt ist. Als Teil der Polycomb-Repressionsmaschinerie wird BAP1 durch die Deubiquitinase-Adapterdomäne von ASXL1 aktiviert, die die Genrepression durch Abspaltung von Ubiquitin (Ub) von Histon H2A in Nukleosomen vermittelt. Der molekulare Mechanismus der BAP1-Aktivierung durch ASXL1 bleibt unklar, da weder für BAP1 noch für ASXL1 Strukturen verfügbar sind. Diese Studie präsentiert die Kristallstruktur des BAP1-Orthologen von Drosophila melanogaster, genannt Calypso, gebunden an seinen Aktivator, ASX, Homolog von ASXL1. Basierend auf vergleichenden Struktur- und Funktionsanalysen, einem Modell für die Ub-Bindung durch Calypso/ASX, decken entscheidende Strukturelemente auf, die für die ASX-vermittelte Calypso-Aktivierung verantwortlich sind, und charakterisieren die Interaktion mit ubiquitinierten Nukleosomen. Die Ergebnisse geben molekulare Einblicke in die Calypso-Funktion und ihre Regulation durch ASX und bieten die Möglichkeit für das rationale Design mechanismusbasierter Therapeutika zur Behandlung von humanen BAP1/ASXL1-bezogenen Tumoren (De, 2018).

    Mutationen im trizellulären Verbindungsprotein M6 von Drosophila wirken mit Ras(V12) zusammen, um eine Delamination und Invasion von apikalen Zellen zu induzieren

    Komplikationen durch Metastasen sind für die Mehrheit der krebsbedingten Todesfälle verantwortlich. Trotz der übergroßen medizinischen Bedeutung der Metastasierung ist bemerkenswert wenig über einen der wichtigsten frühen Schritte der Metastasierung bekannt: das Verlassen einer Tumorzelle aus ihrem Ursprungsgewebe. Es ist gut dokumentiert, dass zelluläre Delamination in basaler Richtung invasives Verhalten induzieren kann, aber es bleibt unbekannt, ob apikale Zelldelamination Migration und Invasion in einem Krebskontext induzieren kann. Um dieses Merkmal der Krebsprogression zu untersuchen, wurde ein genetisches Screening in Drosophila durchgeführt, und es wurde festgestellt, dass Mutationen im Protein M6 mit onkogenem Ras synergetisch wirken, um die Invasion nach apikaler Delamination zu fördern, ohne eine Basalmembran zu durchqueren. Mechanistisch wurde beobachtet, dass M6-defiziente Ras(V12)-Klone als Folge von Veränderungen in einer Kanu-RhoA-Myosin-II-Achse, die sowohl für den Delaminations- als auch den Invasionsphänotyp notwendig ist, delaminieren. Um die zelluläre Rolle von M6 aufzudecken, zeigte diese Studie, dass es an trizellulären Verbindungen in Epithelgeweben lokalisiert ist, wo es für die strukturelle Integrität multizellulärer Kontakte notwendig ist. Diese Arbeit liefert Beweise dafür, dass eine apikale Delamination der Invasion vorausgehen kann und unterstreicht die wichtige Rolle, die die Integrität der trizellulären Verbindung in diesem Prozess spielen kann (Dunn, 2018).

    Es ist bekannt, dass sich Zellen während der Entwicklung und bei Krankheitszuständen sowohl in apikaler als auch in basaler Richtung von ihren Geweben ablösen. Wichtig ist, dass die Zelldelamination eine entscheidende Rolle bei der Krebsprogression spielt, da sie eine Möglichkeit darstellt, wie eine Krebszelle ihrem Ursprungsgewebe entkommen kann, bevor sie sich an entferntere Stellen ausbreitet. Während der Tumorprogression haben verschiedene Modelle gezeigt, dass eine Zelldelamination in apikaler Richtung entweder zur Eliminierung der delaminierten Zellen oder zum Überwachsen dieser Zellen führen kann. Es wurde jedoch nicht beobachtet, dass invasives Verhalten einer apikalen Delamination folgt, sondern nur durch eine basale Delamination auftritt (Dunn, 2018).

    Während der basalen Delamination-induzierten Invasion kann in fixierten Geweben ein Abbau der Basalmembran und eine Zellinvasion in das darunter liegende Gewebe beobachtet werden. Wenn Krebszellen andererseits das Gewebe durch Migration und Invasion nach apikaler Delamination verlassen, würde die Invasion keine histologisch sichtbare Spur hinterlassen, da diese Invasion ohne Durchqueren der Basalmembran, sondern durch Migration entlang verbundener Gewebe erfolgen könnte. Daher wären alternative Verfahren in einem geeigneten System erforderlich, um zu erkennen, ob eine apikale Delamination eine Invasion induzieren kann. Obwohl frühere Arbeiten eine direkte basale Delamination und Invasion während der Metastasierung in Tiermodellen und menschlichen Patienten dokumentiert haben, schließt sie die Möglichkeit nicht aus, dass die Invasion auch durch apikale Delamination initiiert werden kann. Drosophila-Krebsmodelle sind aufgrund ihrer einfachen Gewebearchitektur, die die einfache Identifizierung eines apikalen Delaminationsereignisses ermöglicht, sowie etablierter Techniken zur Abbildung von intaktem lebendem Gewebe im Laufe der Zeit gut geeignet, um die Rolle der apikalen Delamination bei der Induktion invasiven Verhaltens zu untersuchen, um die Schicksale apikal delaminierter Zellen. Diese Studie dokumentiert, dass Zellmigration und -invasion durch apikale Delamination durch die Charakterisierung eines Tumorsuppressors, M6, in Drosophila (Dunn, 2018) induziert werden können.

    Während bizelluläre Verbindungen gut auf ihre Rolle bei der Gewebeintegrität und Signalübertragung untersucht wurden, hat sich die Bedeutung von TCJs in den letzten Jahren allmählich herausgestellt, da sie sich als Schlüsselakteure bei der Bildung und Aufrechterhaltung der Ionenbarriere, der Ausbreitung von Krankheitserregern und der Orientierung erwiesen haben der Zellteilung. Diese Studie zeigt, dass die Inaktivierung eines TCJ-Proteins, M6, die strukturelle Integrität multizellulärer Kontakte stört und eine apikale Delamination und Invasion ansonsten gutartiger RasV12-Tumoren in Abhängigkeit von einer Cno-RhoA-MyoII-Achse induziert. Diese Studie bietet somit eine ursächliche Rolle für TCJ-Mutationen bei der Förderung von Delamination und Invasion in vivo und unterstreicht die Bedeutung dieser Verbindungen für die Gewebeintegrität und die Krebsbiologie (Dunn, 2018).

    Diese Studie zeigt eine funktionelle Verbindung zwischen trizellulären Verbindungen und RhoA, einem bekannten Regulator des Zytoskeletts. Dieses Ergebnis ergänzt neuere Arbeiten, die darauf hindeuten, dass TCJs als Zentren für die Organisation des Zytoskeletts fungieren. Es wird interessant sein, die Mechanismen und Konsequenzen der funktionellen Verknüpfung von RhoA- und Zytoskelett-Komponenten mit TCJs weiter zu lernen. Darüber hinaus ist bekannt, dass RhoA neben Sqh eine Vielzahl von Proteinen und zellulären Prozessen beeinflusst. Daher ist es sehr wahrscheinlich, dass RhoA zusätzlich zu seinen Auswirkungen auf die apikale Delamination und Invasion über mehrere Wege induziert wird sqh. Da sich Cno an den Adhärens-Übergängen lokalisiert, die apikal zu M6 sind, ist es außerdem plausibel, dass M6 Cno und damit RhoA nur indirekt durch Veränderungen der epithelialen Integrität und nicht durch direkte Mittel beeinflusst (Dunn, 2018).

    Schließlich wurde bisher angenommen, dass die Invasion von Krebszellen in umgebendes Gewebe nur durch direkte basale Delamination und anschließende Invasion erfolgt. Diese Arbeit zeigt, dass eine apikale Delamination auch der Migration und Invasion in entfernte Gewebe vorausgehen kann. Da bei invasiven RasV12 M6-/--Klonen kein Abbau der Basalmembran beobachtet wurde, erfolgt die Invasion höchstwahrscheinlich entlang verbundener Gewebe und nicht über eine apikale Delamination zum basalen Penetrationsweg, aber weitere Experimente sind erforderlich, um diese Hypothese zu bestätigen. Obwohl sich die Anatomie von Säugetieren deutlich von der einfachen Architektur der Drosophila-Imaginalscheiben unterscheidet, ist es interessant zu erfahren, ob eine apikale Delamination, wie sie beim menschlichen Brustkrebs im Frühstadium beobachtet wird, auch in Säugetiermodellen der Invasion vorausgehen kann. Weitere Untersuchungen zu diesem Paradigma der apikalen Delamination-induzierten Invasion könnten zum Verständnis der Mechanismen beitragen, die der Krebsprogression und Metastasierung zugrunde liegen (Dunn, 2018).

    Die Verbreitung von Ras(V12)-transformierten Zellen erfordert den mechanosensitiven Kanal Piezo

    Die Verbreitung transformierter Zellen ist ein Schlüsselprozess bei der Metastasierung. Trotz ihrer Bedeutung ist die Art und Weise, wie sich transformierte Zellen aus einem intakten Gewebe ausbreiten und in den Kreislauf gelangen, kaum bekannt. Diese Studie verwendete ein voll entwickeltes Gewebe, Drosophila middarm, und beschreibt die morphologisch unterschiedlichen Schritte und die zellulären Ereignisse, die im Verlauf der Ras(V12)-transformierten Zellverbreitung auftreten. Bemerkenswerterweise bildeten Ras(V12)-transformierte Zellen die Actin- und Cortactin-reichen invasiven Vorsprünge, die für das Durchbrechen der extrazellulären Matrix (ECM) und des viszeralen Muskels wichtig waren. Darüber hinaus wurde die wesentliche Rolle des mechanosensorischen Kanals Piezo bei der Orchestrierung der Verbreitung von Ras(V12)-transformierten Zellen aufgedeckt. Zusammenfassend etabliert unsere Studie ein In-vivo-Modell, um zu untersuchen, wie transformierte Zellen aus einem komplexen Gewebe herauswandern, und bietet einzigartige Einblicke in die Rolle von Piezo beim invasiven Zellverhalten (Lee, 2020).

    Beweise für eine neuartige Funktion von Awd bei der Aufrechterhaltung der genomischen Stabilität

    Die anormale Flügelscheiben (awd) Gen kodiert für das Drosophila-Homolog der NME1/NME2-Metastasensuppressorgene. Awd wirkt in mehreren Geweben, wo seine Funktion für die Etablierung und Aufrechterhaltung der epithelialen Integrität entscheidend ist. Diese Studie analysiert awd Genfunktion in Epithelzellen von Drosophila unter Verwendung von Transgen-vermittelter RNA-Interferenz und genetischer Mosaikanalyse. awd Knockdown im Flügelscheibenepithel der Larven führt zu chromosomaler Instabilität (CIN) und induziert Apoptose, die durch die Aktivierung der c-Jun N-terminalen Kinase vermittelt wird. Die erzwungene Erhaltung von Awd-depletierten Zellen durch Expression des Zelltod-Inhibitors p35 reguliert die atypische Proteinkinase C und DE-Cadherin herunter. In Übereinstimmung mit ihrem Verlust der Zellpolarität und dem erhöhten Spiegel der Matrix-Metalloproteinase 1 delaminieren die Zellen vom Flügelscheibenepithel. Darüber hinaus weist das DNA-Gehaltsprofil dieser Zellen darauf hin, dass sie aneuploid sind. Insgesamt zeigen diese Daten eine neuartige Funktion für awd bei der Erhaltung der genomischen Stabilität. Diese Ergebnisse stimmen mit anderen Studien überein, die berichten, dass die Herunterregulierung von NME1 CIN in menschlichen Zelllinien induziert, und legen nahe, dass das Drosophila-Modell erfolgreich verwendet werden könnte, um in vivo den Einfluss der NME/Awd-induzierten genomischen Instabilität auf die Tumorentwicklung und die Metastasenbildung zu untersuchen (Romani, 2017).

    Die genomische Stabilität ist entscheidend für das Überleben und die Entwicklung von Zellen, und mehrere zelluläre Mechanismen wirken, um die genomische Integrität aufrechtzuerhalten. Das Versagen dieser Mechanismen liegt dem Altern zugrunde und kann zu Malignomen wie Krebs und altersbedingten neurodegenerativen Erkrankungen führen. Chromosomale Instabilität (CIN) ist eine Form der genomischen Instabilität, die häufig zu Aneuploidie führt, einem schädlichen Zustand, der durch Änderungen der Kopienzahl gekennzeichnet ist, die Teile oder ganze Chromosomen betreffen. Mehrere Funktionsstörungen können zu CIN führen. Eine defekte Aktivität des Spindel-Assembly-Checkpoints (SAC), einem Signalweg, der den Beginn der Anaphase als Reaktion auf eine falsche Anbringung von Chromosomen an der mitotischen Spindel blockiert, führt zu CIN und Aneuploidie. Die Arbeit an Drosophila zeigte, dass der Funktionsverlust von SAC-Genen sowie der Funktionsverlust von Genen, die an der Spindelmontage, der Chromatinkondensation und der Zytokinese beteiligt sind, CIN induzieren. Neuere Arbeiten zu larvalen Scheibenepithelien haben gezeigt, dass die Herunterregulierung dieser Gene durch Aktivierung des c-Jun N-terminalen Kinase (JNK)-Signalwegs zum apoptotischen Zelltod führt. Interessanterweise induziert die Blockierung des CIN-induzierten apoptotischen Zelltods tumorigenes Verhalten, einschließlich Basalmembranabbau, Zelldelamination, Gewebeüberwucherung und Aneuploidie (Romani, 2017).

    Die anormale Flügelscheiben (awd) Gen kodiert für das Drosophila-Homolog der NME1/2-Metastasensuppressorgene. Awd ist ein bekannter endozytischer Mediator, dessen Funktion während der Entwicklung in mehreren Geweben benötigt wird. Genetische Studien zeigten, dass die endozytische Awd-Funktion eine angemessene Internalisierung von chemotaktischen Signalrezeptoren wie dem Platelet-derived Growth Factor/VEGF-Rezeptor (PVR) und dem Fibroblasten-Wachstumsfaktor-Rezeptor (FGFR) gewährleistet und somit die Invasion und die Zellmotilität reguliert. Darüber hinaus reguliert diese endozytische Funktion den Transport des Notch-Rezeptors und ist für die Aufrechterhaltung der epithelialen Integrität erforderlich, da sie den Umsatz von Komponenten der Adhärens-Verbindungsstelle in somatischen Follikelzellen der Eierstöcke steuert. In Übereinstimmung mit dem hohen Grad an funktioneller Konservierung zwischen Awd und seinen Gegenstücken bei Säugetieren haben neuere Studien eine Rolle der NME1/2-Proteine ​​beim vesikulären Transport gezeigt (Romani, 2017).

    Diese Arbeit hat eine Analyse der funktionellen Konservierung zwischen Awd- und NME1/2-Proteinen erweitert. Da der Verlust der NME1-Genfunktion in menschlichen Zellkulturen zu Polyploidie führt, wurde in dieser Studie die Rolle von Awd bei der Aufrechterhaltung der genomischen Stabilität untersucht. Die Daten zeigen, dass der Knockdown von awd in Flügelscheibenzellen führt zu CIN und zu den CIN-induzierten biologischen Reaktionen, die durch die JNK-Aktivierung vermittelt werden. Darüber hinaus kann in Kombination mit einer Apoptoseblockade eine Herunterregulierung von awd führt zu Zelldelamination und Aneuploidie. Somit zeigen die Ergebnisse dieser in vivo-Analyse eine neue Funktion für awd bei der Erhaltung der genomischen Stabilität (Romani, 2017).

    Die Erschöpfung von Awd löst den JNK-vermittelten Zelltod von Flügelscheibenzellen aus und die Blockierung der Zelltodmaschinerie führt zu Aneuploidie und Zelldelamination ohne offenkundige hyperproliferative Wirkung. Das übermäßige Wachstum der Flügelscheibe, die aneuploide Zellen beherbergt, ist auf die Aktivierung des JNK-Signalwegs zurückzuführen, der die Expression von Wingless (Wg) bei Blockierung des apoptotischen Zelltods fördert. Wg ist ein mitogenes Molekül, das in den Imaginalscheiben für Wachstum und Musterbildung benötigt wird, und seine Expression in den aneuploiden, delaminierenden CIN-Zellen löst das Wachstum benachbarter nicht delaminierender Zellen aus. Jedoch, awd J2A4 mutierte Flügelscheibenzellen exprimieren kein Wg als Folge eines fehlerhaften Notch-Signals, daher können diese Zellen die Hyperplasie des umgebenden Gewebes nicht fördern. Darüber hinaus wird ein Mangel an Hyperproliferation auch beobachtet, wenn ein aneuploider Zustand aus einer beeinträchtigten Aktivität von Genen hervorgeht, die die Karyokinese kontrollieren. Die durchsichtig Gen (dia) kodiert für ein Aktin-regulierendes Molekül, das während der Aktomyosin-getriebenen Kontraktion von Metaphasenfurchen benötigt wird. Gleichzeitige Erschöpfung von dia Genexpression und Blockierung der Apoptose führen wahrscheinlich aufgrund einer defekten Karyokinese nicht zu hyperplastischem Wachstum. Interessanterweise ist Awd eine Mikrotubuli-assoziierte Nukleosiddiphosphatkinase, die GDP in GTP umwandelt und die Analyse von awd Das mutierte Larvengehirn zeigte mitotische Defekte, die mit einer defekten Mikrotubuli-Polymerisation korrelierten. Dies lässt die Möglichkeit aufkommen, dass die Awd-Kinase-Funktion eine Rolle bei der GTP-Versorgung von Proteinen wie Orbit spielt, die für die Stabilisierung von Spindelmikrotubuli erforderlich sind (Romani, 2017).

    Zwei Beweislinien unterstützen die Hypothese, dass Awd an der Karyokinese beteiligt sein könnte. Die erste stammt aus Studien, die zeigen, dass der Transport von Endosomen und der Transport zu den interzellulären Brücken sich teilender Zellen während der Abszission, dem letzten Schritt der Karyokinese, eine entscheidende Rolle spielen. Darüber hinaus erfordert der Umbau der Plasmamembran, die der Kernteilung im synzytialen Embryo und der Zellularisierung zugrunde liegt, auch eine Endozytose. Die embryonale Zellularisierung erfordert das durch die kodierte Dynamin schiber (schi) Locus- und Rab5-GTPase-Funktion, da der Funktionsverlust eines der beiden Gene das Eindringen von Metaphasenfurchen verhindert. Awd interagiert funktional mit schi locus und Awd sind auch für die Rab5-Funktion in frühen Endosomen erforderlich. Daher sollte eine mögliche Rolle von Awd bei der Zytokinese in Betracht gezogen werden (Romani, 2017).

    Die zweite Beweislinie stammt aus Studien zu NME1, dem menschlichen Homolog von awd Gen. Dieses Metastasensuppressorgen teilt etwa 78% der Aminosäureidentität mit dem awd Gen. Die Herunterregulierung der NME1-Genexpression in diploiden Zellen führt zum Versagen der Zytokinese und führt zu Tetraploidie. Die in vivo-Ergebnisse zeigen, dass Awd eine Rolle bei der Aufrechterhaltung der genomischen Stabilität spielt, was den hohen Konservierungsgrad zwischen NME1- und Awd-Proteinen bestätigt. Drosophila-Studien waren bereits entscheidend für die Identifizierung der NME1-Funktion bei der epithelialen Morphogenese, und die vorliegende Arbeit zeigt, dass diese Funktion ein nützliches Modell für den Einfluss auf die Tumorentwicklung und -progression sein kann (Romani, 2017).

    Der Transkriptionsfaktor Ets21C treibt das Tumorwachstum an, indem er mit AP-1 . kooperiert

    Die Tumorentstehung wird durch genetische Veränderungen angetrieben, die die Signalnetzwerke stören, die die Proliferation oder den Zelltod regulieren. Um das Tumorwachstum zu blockieren, muss man genau wissen, wie diese Signalwege funktionieren und zusammenspielen. Diese Studie hat den Transkriptionsfaktor Ets21C als zentralen Regulator des Tumorwachstums identifiziert und ein neues Modell vorgeschlagen, wie Ets21C diesen Prozess beeinflussen könnte. Eine Depletion von Ets21C unterdrückte das Tumorwachstum stark, während die ektopische Expression von Ets21C die Tumorgröße weiter erhöhte. Es wurde bestätigt, dass die Ets21C-Expression durch den JNK-Signalweg reguliert wird, und es wurde gezeigt, dass Ets21C über einen positiven Feed-Forward-Mechanismus wirkt, um einen spezifischen Satz von Zielgenen zu induzieren, die für das Tumorwachstum entscheidend sind. Diese Gene sind bekannte nachgelagerte Ziele des JNK-Signalwegs, und ihre Expression hängt nicht nur vom Transkriptionsfaktor AP-1, sondern auch von Ets21C ab, was auf einen kooperativen transkriptionellen Aktivierungsmechanismus schließen lässt. Zusammenfassend zeigt diese Studie, dass Ets21C ein entscheidender Akteur bei der Regulierung des Transkriptionsprogramms des JNK-Signalwegs ist und das Verständnis der Mechanismen verbessert, die das neoplastische Wachstum steuern (Toggweiler, 2016).

    Diese Studie hat den Transkriptionsfaktor Ets21C als entscheidenden Regulator des Tumorwachstums identifiziert und zeigt, dass seine Expression durch den JNK-Signalweg aktiviert wird. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass Ets21C die Expression spezifischer Zielgene reguliert, die das Wachstum und die Invasivität von induzieren und aufrechterhalten Ras V12 dlg RNAi Tumoren, möglicherweise über eine Kooperation mit AP-1 (Toggweiler, 2016).

    Die nächsten menschlichen Orthologe von Ets21C ETS-bezogenes Gen (ERG) und Freundleukämievirus-induzierte Erythroleukämie 1 (FLI-1), wurden auch mit der Tumorgenese in Verbindung gebracht. ERG wird bei akuter myeloischer Leukämie (AML) überexprimiert und ist mit einer schlechten Prognose verbunden, während eine höhere FLI-1-Expression bei dreifach negativem Brustkrebs oder metastasiertem Melanom nachgewiesen wurde. Diese Studie zeigt, dass Ets21C nicht nur ausreicht, um eine Tumorentstehung zu induzieren, sondern auch für das Tumorwachstum erforderlich ist, da eine Verarmung von Ets21C die Tumorgröße stark reduziert. Die geringere Tumorgröße wurde von einer verringerten Konzentration von Zielgenen begleitet, von denen bekannt ist, dass sie das Tumorwachstum und die Malignität antreiben, was die Bedeutung von Ets21C weiter unterstreicht. Die Feststellung, dass ein Ets21C Funktionsverlust das Tumorwachstum so effizient blockiert, lässt eine grundlegendere Rolle von Ets21C beim Tumorwachstum vermuten als bisher angenommen. Kulshammer (2015) testete auch ein Ets21C RNAi in Ras V12 , schreibe −/− Tumoren, konnte aber außer einer teilweisen Rettung der Verpuppungsverzögerung, die üblicherweise mit neoplastischem Tumorwachstum bei Fliegen verbunden ist, keine bemerkenswerten Effekte beobachten.Eine Erklärung für diese Diskrepanz könnten einfach unterschiedliche Stärken der verwendeten RNAi-Linien sein (Toggweiler, 2016).

    Verlust der epithelialen Polarität durch eine Erschöpfung von dlg aktiviert den JNK-Signalweg, der das Tumorwachstum entscheidend beeinflusst. In Übereinstimmung mit früheren Studien fand diese Studie erhöhte Ets21C Transkript-Ebenen in Ras V12 dlg RNAi Tumoren und zeigte, dass die JNK-Signalgebung für die Hochregulation erforderlich ist. Der JNK-Weg aktiviert den Transkriptionsfaktor AP-1, der in seiner prototypischen Form ein Dimer aus Jun- und Fos-Proteinen ist. In dem Ras V12 , schreibe −/− In diesem Zusammenhang wurde Fos als Haupteffektor des JNK-Signalwegs beschrieben, da eine Depletion das Tumorwachstum verringert und die Induktion von Zielgenen aufhebt, während für Jun kein solcher Effekt beobachtet wurde. Die aktuellen Daten deuten jedoch auf eine zumindest teilweise Rolle hin für Jun-aktivierende Zielgene, da ein Knockdown von Jun die Expression von Ets21C und Mmp1 (Toggweiler, 2016).

    Angesichts der starken Effekte, die Ets21C auf das Tumorwachstum ausübt, wurde versucht, Ets21C-abhängige Zielgene zu identifizieren, die dieses Phänomen erklären könnten. Transkriptionsprofile zeigten eine Hochregulierung von Mmp1, Pvf1 und upd1 in Tumoren, die Ets21C überexprimierten und in Tumoren mit einem Mangel an Ets21C herunterreguliert wurden. Mmp1, Pvf1 und upd1 Es wurde zuvor gezeigt, dass sie durch den JNK-Weg induziert werden und für das Tumorwachstum und die Tumorinvasion essentiell sind. Außerdem upd1, Auch upd2 und upd3 Es wurde berichtet, dass sie in neoplastischen Tumoren in Abhängigkeit vom JNK-Signalweg induziert werden. In Übereinstimmung mit diesen Berichten wurde eine Induktion von upd2 und upd3 in Ras V12 dlg RNAi Ets21C Tumoren, aber in geringerem Maße als upd1. Dies kann einerseits von der Verwendung von dlg Anstatt von Schreiber eine stärkere Aktivierung von Upd-Zytokinen wurde gefunden in Schreiber mutierte Flügelscheiben im Vergleich zu dlg Mutanten. Andererseits könnten zusätzliche Faktoren die Transkriptionsaktivierung beeinflussen, wie das Vorhandensein von Ras V12 , den genauen Zeitpunkt der Probenentnahme oder das verwendete genetische System. Darüber hinaus muss die Stärke der Induktion nicht unbedingt mit der Wirkung auf das Tumorwachstum korrelieren. Obwohl upd3 die stärkste Hochregulation in neoplastischen Tumoren zeigt, wurde gezeigt, dass die Koexpression von Upd1 und Upd2 zusammen mit Ras V12 zu viel größeren Tumoren führt als die Kombination von Ras V12 und Upd3 (Toggweiler, 2016).

    Während Ets21C in der Lage ist, die Expression der JNK-Downstream-Targets zu stimulieren Mmp1, Pvf1 und upd1, wurde keine offensichtliche Regulierung von Zielen des kanonischen JNK-Signalwegs wie der Phosphatase beobachtet puc oder die Apoptose-Induktoren versteckte oder rpr, was darauf hindeutet, dass Ets21C nur einen bestimmten Satz von JNK-Signalweg-Zielen reguliert. Im Gegensatz dazu hat eine frühere Studie eine leichte Hochregulierung von beschrieben puc in Ras V12 Ets21C Tumoren. Triviale Unterschiede wie der Zeitpunkt der Probenentnahme, die Transgenstärke oder der genetische Hintergrund könnten für diesen Unterschied verantwortlich sein. Zum Beispiel eine Höhe von puc Die Expression könnte auch von einer indirekten Zunahme der JNK-Aktivität aufgrund von Stress in einem älteren, größeren Tumor herrühren. Diese Ergebnisse stimmen vollständig mit dem Modell überein, dass Ets21C bestimmte JNK-Ziele kontextabhängig aktivieren kann (Toggweiler, 2016).

    Schließlich wurde gefragt, ob und wie Ets21C transkriptionelle Outputs des JNK-Signalwegs reguliert. (1) Ets21C könnte mit Jun und/oder Fos interagieren. (2) Ets21C könnte einen unbekannten Faktor aktivieren oder mit ihm interagieren, der auf den JNK-Weg rückkoppelt. (3) Ets21C könnte eine Kombination aus (1) und (2) verwenden. Diese Studie zeigte genetisch, dass in Ras V12 dlg RNAi Bei Tumoren hängt die Wirkung von Ets21C sowohl phänotypisch als auch auf Zielgenebene vollständig von einem aktiven JNK-Signalweg ab. Wenn letzteres blockiert wird, zum Beispiel durch Coexpression von Bsk DN mit Ras V12 dlg RNAi und Ets21C HA , Tumoren bleiben klein und es gibt keine Induktion von Mmp1, Pvf1 oder upd1. Diese Ergebnisse unterstützen alle Möglichkeiten (1)-(3), schließen jedoch eine autonome Funktion von Ets21C aus. Eine physikalische Wechselwirkung zwischen Ets21C und Jun und Fos wurde zuvor basierend auf Massenspektroskopiedaten in großem Maßstab vorgeschlagen. Diese Studie zeigt, dass HA-markiertes Ets21C tatsächlich FLAG-markiertes Jun oder Fos bindet, was zeigt, dass die Proteine ​​physisch interagieren könnten, um die Zielgenexpression zu regulieren. Die Bindung stimmt mit Studien in Säugetiersystemen überein, die eine physikalische Wechselwirkung zwischen AP-1 und ETS-Proteinen einschließlich ERG, dem Säugetierhomologen von Ets21C, gezeigt haben. In Übereinstimmung mit einer kooperativen Transkriptionsaktivierung wurden Ets21C- und AP-1-Bindungsstellen in den mutmaßlichen regulatorischen Regionen der analysierten Zielgene gefunden. Es wird daher angenommen, dass Ets21C wahrscheinlich über eine Kooperation mit AP-1 Zielgene aktiviert. Zusätzliche Faktoren, die durch den JNK-Weg aktiviert werden, könnten jedoch ebenfalls zur Aktivierung des Zielgens beitragen und könnten erklären, warum Ets21C bestimmte nachgelagerte JNK-Zielgene aktiviert und andere nicht (Toggweiler, 2016).

    Zusammenfassend zeigt diese Studie, dass Ets21C eine entscheidende Rolle bei der Regulation des neoplastischen Tumorwachstums spielt, da ein Funktionsverlust das Tumorwachstum kritisch reduziert, während ein Überschuss an Ets21C die Tumorgröße weiter erhöht. Während Ets21C zuvor nur eine Rolle bei der Feinabstimmung des Transkriptionsprogramms neoplastischer Tumore zugeschrieben wurde, deuten die aktuellen Ergebnisse auf eine grundlegendere Rolle als Aktivator eines bestimmten Satzes von Zielgenen hin, die das Tumorwachstum und die Tumorinvasion antreiben (Toggweiler, 2016).

    Cytonem-vermittelte Signalübertragung, die für die Tumorentstehung essentiell ist

    Die Kommunikation zwischen neoplastischen Zellen und Zellen ihrer Mikroumgebung ist entscheidend für das Fortschreiten von Krebs. Um die Rolle der Zytonem-vermittelten Signalübertragung als Mechanismus für die Verteilung von Wachstumsfaktor-Signalproteinen zwischen Tumor- und Tumor-assoziierten Zellen zu untersuchen, wurden EGFR- und RET-Drosophila-Tumormodelle analysiert und mehrere genetische Funktionsverlust-Bedingungen getestet, die Zytonem beeinträchtigen. vermittelte Signalisierung. Neuroglian, capricious, Irk2, SCAR und Diaphanous sind Gene, die Zytoneme während der normalen Entwicklung benötigen. Neuroglian und Capricious sind Zelladhäsionsproteine, Irk2 ist ein Kaliumkanal und SCAR und Diaphanous sind Aktin-bindende Proteine. Es wurde beobachtet, dass eine verminderte Funktion eines dieser Gene das Tumorwachstum unterdrückt und das Überleben des Organismus erhöht. Es wurde auch festgestellt, dass EGFR-exprimierende Tumorscheiben eine abnormal ausgedehnte Tracheation (Atemschläuche) aufweisen und ektopisch Branchless (Bnl, ein FGF) und FGFR exprimieren. Bnl ist ein bekannter Induktor der Tracheation, der in anderen Zusammenhängen durch einen Cytonem-vermittelten Prozess signalisiert, und es wurde festgestellt, dass eine exogene Überexpression von dominant negativem FGFR das Tumorwachstum unterdrückt. Diese Ergebnisse stimmen mit der Idee überein, dass Zytoneme Signalproteine ​​zwischen Tumor- und Stromazellen bewegen und dass eine Zytonem-vermittelte Signalübertragung für Tumorwachstum und Malignität erforderlich ist (Fereres, 2019).

    Eine positive Rückkopplungsschleife zwischen Myc und der aeroben Glykolyse unterstützt das Tumorwachstum in einem Drosophila-Tumormodell

    Krebszellen weisen normalerweise eine abweichende Zellsignalisierung und metabolische Reprogrammierung auf. Mechanismen des Übersprechens zwischen diesen Prozessen bleiben jedoch schwer fassbar. Diese Studie zeigt, dass Tumorzellen in einem In-vivo-Tumormodell, das die onkogene Drosophila-Homeodomäne-interagierende Proteinkinase (Hipk) exprimiert, eine erhöhte aerobe Glykolyse aufweisen. Mechanistisch treibt ein erhöhter Hipk-Wert die transkriptionelle Hochregulation von Drosophila Myc (dMyc MYC bei Wirbeltieren) an, wahrscheinlich durch die Konvergenz mehrerer gestörter Signalkaskaden. dMyc induziert eine robuste Expression von pfk2 (kodierend für 6-Phosphofructo-2-kinase/Fructose-2,6-bisphosphatase PFKFB in Vertebraten) unter anderen glykolytischen Genen. Pfk2 katalysiert die Synthese von Fructose-2,6-bisphosphat, das als potenter allosterischer Aktivator der Phosphofructokinase (Pfk) wirkt und so die Glykolyse stimuliert. Pfk2 und Pfk wiederum sind erforderlich, um die Akkumulation von dMyc-Protein nach der Transkription aufrechtzuerhalten, wodurch eine positive Rückkopplungsschleife aufgebaut wird. Eine Unterbrechung der Schleife hemmt das Tumorwachstum. Zusammen zeigt diese Studie eine reziproke Stimulation von Myc und der aeroben Glykolyse und identifiziert den Pfk2-Pfk-gesteuerten engagierten Schritt der Glykolyse als metabolische Anfälligkeit während der Tumorentstehung (Wong, 2019).

    In den 1920er Jahren entdeckte Otto Warburg erstmals, dass Krebszellen auch in Gegenwart von Sauerstoff stark Glukose aufnehmen und bevorzugt Laktat produzieren, ein Phänomen, das heute allgemein als Warburg-Effekt oder aerobe Glykolyse bezeichnet wird. Trotz seiner Pionierarbeit wurde der Warburg-Effekt in den folgenden Jahrzehnten weitgehend vernachlässigt. Nach der Entdeckung von Onkogenen und Tumorsuppressorgenen werden Krebserkrankungen im Allgemeinen eher als genetische Erkrankungen denn als metabolische betrachtet. Erst in den 1980er Jahren führte die Wiederaufnahme des Warburg-Effekts im Zusammenhang mit Onkogenen zu einer umfangreichen Erforschung des Krebsstoffwechsels und legte den Grundstein für die 2-Desoxy-2-(18F)fluor-D-glucose (18F-FDG) Positronen-Emissions-Tomographie (PET ) in der klinischen Krebsdiagnose, die Anerkennung der metabolischen Reprogrammierung als Kennzeichen von Krebs und die Entwicklung von Antikrebsmitteln, die auf die aerobe Glykolyse abzielen (Wong, 2019).

    Wie der Warburg-Effekt entsteht und zur Tumorprogression beiträgt, stand seit jeher im Zentrum des Krebsstoffwechsels. Warburg stellte die Hypothese auf, dass mitochondriale Beeinträchtigung die Ursache für aerobe Glykolyse und Krebs ist, was unter Wissenschaftlern viele Kontroversen ausgelöst hat. Im Gegensatz zu seiner Vorstellung ist die gegenwärtige, weithin akzeptierte Ansicht, dass onkogene Treiber wie RAS, MYC, Hypoxie-induzierbare Faktoren (HIFs) und Steroidrezeptor-Koaktivatoren (SRCs) die Proliferation von Krebszellen fördern und direkt die aerobe Glykolyse stimulieren, indem sie die transkriptionelle Expression regulieren oder katalytische Aktivitäten von Stoffwechselenzymen. Mehrere Erklärungen für den Warburg-Effekt wurden vorgeschlagen, darunter die schnelle Produktion von Adenosintriphosphat (ATP) und die de novo-Biosynthese von Makromolekülen. Vor kurzem werden die Warburg-Effektfunktionen neu bewertet, da immer mehr Beweise zeigen, dass die metabolische Neuverdrahtung bei Krebs die Zellsignalisierung und Epigenetik beeinflusst (Wong, 2019).

    Drosophila hat sich als leistungsfähiger genetischer Modellorganismus für die Untersuchung der Tumorentstehung in vivo erwiesen, hauptsächlich aufgrund der hohen Konservierung von Genen und Signalkaskaden zwischen Mensch und Fliegen und reduzierter genetischer Redundanz. In einer kürzlich durchgeführten Studie wurde gezeigt, dass eine Erhöhung von Drosophila Hipk ein in-vivo-Tumormodell verursacht, das durch Gewebeüberwucherung, Verlust der epithelialen Integrität und invasionsähnlichem Verhalten gekennzeichnet ist (Blaquière, 2018). Die tumorigene Rolle von Drosophila Hipk scheint bei Säugetieren konserviert zu sein, da die vier Mitglieder der HIPK-Familie (HIPK1-4) auch an bestimmten Krebsarten beteiligt sind. HIPK1 wird beispielsweise in Brustkrebszelllinien, Darmkrebsproben und onkogen transformierten Mausembryofibroblasten stark exprimiert. Außerdem ist HIPK2 bei bestimmten Krebsarten, einschließlich Gebärmutterhalskrebs, pilozytischen Astrozytomen, kolorektalen Krebszellen und bei anderen proliferativen Erkrankungen, wie z. B. Schilddrüsenfollikelhyperplasie, erhöht. Um den Krebsstoffwechsel besser zu verstehen, wurde in dieser Studie am Fly-Hipk-Tumormodell untersucht, ob und wie der Zellstoffwechsel in Tumorzellen verändert wird. Es wurde festgestellt, dass das Hipk-induzierte Tumorwachstum von einer erhöhten aeroben Glykolyse begleitet wird. Darüber hinaus wurden neue Feedback-Mechanismen identifiziert, die zu einer verlängerten dMyc-Expression und damit zur Tumorentstehung führen. Diese Studie zeigt potenzielle metabolische Schwachstellen auf, die ausgenutzt werden könnten, um das Tumorwachstum zu unterdrücken (Wong, 2019).

    Zur Messung der Glykolyse wurden mehrere Ansätze und Werkzeuge entwickelt, darunter die Messung der extrazellulären Acidifizierungsrate (ECAR), Fluoreszenzsonden, Biosensoren, fluoreszierende/kolorimetrische Assays und Massenspektrometrie. Im Hipk-Tumormodell sind die Tumorzellen von Wildtyp-Zellen umgeben. In dieser Studie wurde hauptsächlich die Fluoreszenzbildgebung verwendet, so dass es möglich war, Veränderungen der Metabolitenspiegel, der Gen- und Proteinexpression zwischen Tumorzellen und den angrenzenden Wildtypzellen zu untersuchen. Diese Arbeit skizziert die Ursachen und Bedeutung von Stoffwechselveränderungen in Tumorzellen (Wong, 2019).

    Drosophila-Tumormodelle weisen häufig metabolische Veränderungen auf, insbesondere den Warburg-Effekt. Zum Beispiel epidermale Wachstumsfaktorrezeptor (EGFR)-getriebene Tumore, Tumore mit aktiviertem Thrombozyten-Wachstumsfaktor (PDGF)/vaskulärer endothelialer Wachstumsfaktor (VEGF)-Rezeptor (Pvr) und Tumoren mit Polaritätsverlust (wie z Schreiber oder dlg mutierte Tumoren) weisen neben anderen glykolytischen Genen eine robuste Hochregulierung von Ldh auf. Es wurde gezeigt, dass die Erschöpfung von Ldh das Wachstum von EGFR-getriebenen Tumoren reduziert, jedoch nicht von Tumoren mit Polaritätsverlust. In einer anderen Studie RasV12schreibe -/- Tumoren war eine erhöhte Glukoseaufnahme offensichtlich, aber ihre Signifikanz wurde nicht bewertet. Ähnlich den zuvor beschriebenen Modellen zeigten Hipk-Tumorzellen einen erhöhten Glukosestoffwechsel. Die metabolische Reprogrammierung wurde durch die dMyc-Hochregulierung vorangetrieben. Obwohl die Transkriptspiegel eines anderen glykolytischen Induktors sima unverändert blieb, konnte nicht ausgeschlossen werden, dass der Sima-Proteinspiegel in den Tumorzellen verändert ist. Ob Sima am Tumorwachstum beteiligt ist, rechtfertigt daher weitere Studien. Die genetische Hemmung von Pfk oder Pfk2 war ausreichend, um die Hipk-induzierte Tumorentstehung zu blockieren, während die Verarmung von Pgk, Pyk oder Ldh das Tumorwachstum höchstens geringfügig reduzierte. Daher legen die Daten nahe, dass eine gezielte, aber keine generische Hemmung der Glykolyse erforderlich ist, um das Tumorwachstum zu stoppen (Wong, 2019).

    Eine Rückkopplungsschleife zwischen dMyc und der aeroben Glykolyse als metabolische Anfälligkeit in Tumorzellen Obwohl die Funktionen von MYC im Krebsstoffwechsel allgemein anerkannt sind, wird MYC im Allgemeinen aufgrund seiner nuklearen Lokalisation, des Fehlens eines enzymatischen „aktiven Zentrums“ und als unverzichtbar angesehen Rollen während der normalen Entwicklung. Daher wurden nur begrenzte therapeutische Strategien entwickelt, und die Identifizierung der „wirkstoffhaltigen“ regulatorischen Proteine ​​von MYC wird kritisch (Wong, 2019).

    Diese Studie zeigt zwei Arten der Dysregulation von endogenem dMyc, speziell während der Hipk-induzierten Tumorentstehung. Der erste Modus ist die transkriptionale Stimulation von dMyc, wahrscheinlich als Folge der Konvergenz mehrerer Signalausgaben. In einer früheren Studie wurde festgestellt, dass das genetische Targeting einzelner Signalkaskaden das Hipk-Tumorwachstum nicht hemmen konnte (Blaquière, 2018). Dies ist wahrscheinlich auf die Redundanz von Signalkaskaden bei der Induktion der dMyc-Hochregulierung zurückzuführen. Interessant ist auch, dass die dMyc-Hochregulation und das damit verbundene Tumorwachstum am auffälligsten im Flügelscharnier sind. Der Beutelbereich scheint jedoch gegenüber solchen Veränderungen widerstandsfähiger zu sein. Die niedrigsten intrazellulären Glukosespiegel und eine robuste Ldh-Hochregulierung wurden im Scharnierbereich beobachtet. Andererseits war die dMyc-abhängige Glukoseaufnahme sowohl in den Scharnier- als auch in den Pouch-Regionen erhöht, obwohl die dMyc-Proteinansammlung im Flügel-Pouch nicht nachweisbar ist, was darauf hindeutet, dass die Glukoseaufnahme besonders empfindlich auf Veränderungen der dMyc-Spiegel reagiert. Die Daten implizieren daher, dass der Warburg-Effekt und der Tumorwachstumsphänotyp mit den induzierten dMyc-Spiegeln verbunden sein können. Die regionspezifische Anfälligkeit für tumorerzeugende Stimuli wurde bereits beschrieben und die Scharnierregion wurde aufgrund ihrer einzigartigen Epithelzellarchitektur und der hohen endogenen JAK/STAT-Signalgebung als „Tumor-Hotspot“ bezeichnet. Es ist möglich, dass solche Merkmale in der Hinge-Region auch zur Sensitivität der dMyc-Hochregulierung durch erhöhte Hipk- und andere Signalwege beitragen. Weitere Studien sind erforderlich, um diese These zu verifizieren (Wong, 2019).

    Der zweite Modus der dMyc-Regulation ist die metabolische Kontrolle des dMyc-Proteinspiegels durch aerobe Glykolyse. Insbesondere ergab diese Studie, dass die geschwindigkeitsbestimmenden Enzyme Pfk2 und Pfk erforderlich sind, um den dMyc-Aufbau in Tumorzellen auf posttranskriptionelle Weise aufrechtzuerhalten. Ähnlich den Auswirkungen auf das Tumorwachstum, während pfk2/pfk Knockdown verhinderte die dMyc-Akkumulation, der Knockdown anderer glykolytischer Enzyme hatte wenig Einfluss auf die Aufrechterhaltung der dMyc-Akkumulation. Eine solche Ungleichheit könnte möglicherweise durch die Wirksamkeit der glykolytischen Enzyme bei der Kontrolle des glykolytischen Flusses erklärt werden. Während Pfk2 und Pfk den geschwindigkeitsbestimmenden, festgelegten Schritt der Glykolyse steuern, kann es sein, dass RNAi, die auf andere glykolytische Gene abzielt, die entsprechenden Schritte nicht geschwindigkeitsbestimmend macht, insbesondere bei Tumoren mit erhöhter aerober Glykolyse. Mit anderen Worten, der Knockdown anderer glykolytischer Enzyme erreicht möglicherweise nicht den Schwellenwert, der den glykolytischen Fluss so stark einschränken würde wie pfk2/pfk niederschlagen. Angesichts der Tatsache, dass Pfk2 in Tumorzellen, aber nicht in normalen Zellen fehlexprimiert wird und die dMyc-Akkumulation am empfindlichsten auf den Pfk2-Pfk-vermittelten engagierten Schritt der Glykolyse speziell in Tumorzellen reagiert, kann die gezielte Behandlung von Pfk2 eine günstige, selektive metabolische Strategie bei der Behandlung sein von Krebsarten, insbesondere solchen mit ektopischer MYC-Expression (Wong, 2019).

    Die Funktionen von Säugetier-PFK und -PFKFB bei der Kontrolle des glykolytischen Flusses sind wohldefiniert. Die allosterische Regulation von PFK durch F2,6-BP scheint bei Säugetieren und Insekten konserviert zu sein, da F2,6-BP in der Lage ist, Insekten-Pfk zu aktivieren, wahrscheinlich aufgrund der konservierten Aminosäurereste für die F2,6-BP-Bindung. Dies legt nahe, dass Pfk2 die Pfk-Aktivierung und damit den glykolytischen Fluss durch Biosynthese von F2,6-BP induzieren kann. Ein früherer Bericht zeigt, dass Fliegen fehlen pfk2 zeigten Spiegel an zirkulierender Glukose und eine verringerte Zuckertoleranz, was eine funktionelle Verbindung zwischen Pfk2 und dem Glukosestoffwechsel darstellt. Diese Studie hat den Nachweis erbracht, dass beide pfk2 und pfk Knockdown-Larven zeigten eine signifikante Abnahme des Pyruvatgehalts, was eine konservierte Rolle von Pfk2 bei der Regulierung des glykolytischen Flusses bestätigt (Wong, 2019).

    In letzter Zeit hat die Rolle von PFK und PFKFB bei der Regulation von Transkriptionsfaktoren oder Cofaktoren beträchtliche Aufmerksamkeit erregt. Zum Beispiel wurde gezeigt, dass Wirbeltier-PFK physikalisch mit TEAD-Faktoren interagiert, um die YAP/TAZ-Aktivität zu stimulieren und so die Proliferation und Malignität in Krebszellen zu fördern. PFKFB4 (eine Isoform von PFK2) phosphoryliert und aktiviert das onkogene SRC-3, um Brustkrebs zu fördern, indem es die Purinsynthese stimuliert. Diese Studien weisen darauf hin, dass die Funktionen von PFK und PFKFB nicht auf die Stoffwechselregulation beschränkt sind. Daher ist es verlockend zu spekulieren, dass Pfk2/Pfk ektopisches dMyc durch eine direkte Wechselwirkung mit oder sogar Phosphorylierung von dMyc aufrechterhalten kann. Da der Knockdown von Pfk2 oder Pfk unter normalen Bedingungen keine Auswirkungen auf den dMyc-Proteinspiegel hatte, ist es wahrscheinlich, dass eine tumorigene Umgebung mit aktiver aerober Glykolyse für die metabolische Kontrolle von dMyc insbesondere durch den von Pfk2/ Pfk.Zusammenfassend zeigt diese Studie, dass die glykolytischen Enzyme Pfk und Pfk2 wahrscheinlich durch ihre biochemische Kernrolle bei der Stimulierung des glykolytischen Flusses, glykolyseunabhängigen Wirkungen oder beidem als Schlüsselakteure bei der Kopplung des Stoffwechselbedarfs mit Wachstumssignalen fungieren, um eine Krebsprogression zu erreichen (Wong, 2019). .

    Spz/Toll-6-Signal leitet organotrope Metastasen bei Drosophila

    Gezielte Zellmigration spielt eine wichtige Rolle in der Entwicklungsbiologie und bei Krankheitsprozessen einschließlich der Metastasierung. Drosophila-Tumoren weisen Merkmale auf, die für menschliche Krebsarten charakteristisch sind, und bieten ein leistungsstarkes Modell für die Erforschung der Entwicklungs- und Krebsbiologie. Diese Studie stellt fest, dass Zellen, die aus Augenscheibentumoren von Drosophila stammen, auch organspezifische Metastasen aufweisen, um in rezeptive Organe einzudringen, aber nicht in die Flügelscheibe. Toll-Rezeptoren sind dafür bekannt, die angeborene Immunität und die entzündliche Mikroumgebung des Tumors zu beeinflussen, indem sie den NF-kappaB-Weg modulieren. RNAi-Screening und genetische Analysen zeigen, dass Toll-6 für die Migration und Invasion der Tumorzellen benötigt wird. Außerdem exprimieren rezeptive Organe Toll-Liganden, Moleküle der Spz-Familie, und eine ektope Spz-Expression macht die Flügelscheibe empfänglich für Metastasen. Schließlich fördert Toll-6 die Metastasierung durch die Aktivierung des JNK-Signalwegs, eines Schlüsselregulators der Zellmigration. Daher berichtet diese Studie über Toll-6 und Spatzle als ein neues Paar von Leitmolekülen, die organspezifisches Metastasenverhalten vermitteln, und hebt einen neuartigen Signalmechanismus für Rezeptoren der Toll-Familie hervor (Mishra-Gorur, 2019).

    Gezielte Zellmigration und -invasion spielen eine wichtige Rolle in einer Vielzahl von biologischen und Krankheitsprozessen. Dieses Phänomen wird durch organotrope Metastasen bei der Krebsprogression veranschaulicht. Tumormetastasen sind die häufigste Todesursache bei Krebspatienten. Ein grundlegendes Merkmal der Metastasierung ist die Fähigkeit unterschiedlicher Tumortypen, verschiedene Organorte zu besiedeln, die von den inhärenten Eigenschaften der Tumorzellen und ihrer Interaktion mit dem Wirtsgewebe abhängt. Der Mechanismus der organotropen Metastasierung ist jedoch nicht gut beschrieben. Die Entschlüsselung der zugrunde liegenden molekularen Mechanismen der Interaktionen zwischen Tumorzellen und sekundärem Wirtsgewebe ist für das Verständnis der Metastasierung unerlässlich (Mishra-Gorur, 2019).

    Vor fast einem Jahrhundert wurden zwei Theorien aufgestellt, um organotrope Tumormetastasen zu erklären. Die "anatomisch-mechanische Theorie" wurde vorgeschlagen, um Krebsmetastasen zu erklären. Es wurde theoretisiert, dass die Muster des Blutflusses aus dem Primärtumor die ersten metastasierten Organe vorhersagen können. Auf der anderen Seite stellte die „Samen-und-Boden“-Theorie die Hypothese auf, dass Tumorzellen in Gewebe wandern, die ihr Wachstum unterstützen. Mit anderen Worten, es wurde vorgeschlagen, dass der Ort der Metastasierung von der Affinität des Tumors für die Mikroumgebung abhing. Eine moderne Version der Seed-and-Boden-Theorie konzentriert sich auf einen „Homing-Mechanismus“, der darauf hindeutet, dass Tumorzellen aufgrund eines komplexen Signalwechsels zwischen den Tumorzellen und den Zellen des Organs zu bestimmten Organstellen angezogen werden (Fidler, 2002). In Übereinstimmung mit dieser Idee weisen neuere Studien an Säugetiersystemen darauf hin, dass Chemokine und ihre Rezeptoren an der organspezifischen Tumormetastasierung beteiligt sind (Mishra-Gorur, 2019).

    Die Stärke von vorwärtsgerichteten genetischen Screens und Mosaikanalysen bei Drosophila hat Forscher in die Lage versetzt, diesen Modellorganismus zur Identifizierung von krebsrelevanten Genen, zur Definition von Krebssignalwegen und zur Entschlüsselung der Krebsbiologie zu verwenden. Zuvor wurde ein genetisches Screening durchgeführt und ein Drosophila-Modell für Tumormetastasen entwickelt (Pagliarini, 2003). Somatische Zellen, die das onkogene Ras-Protein (RasV12) exprimieren und gleichzeitig eine Mutation zum Funktionsverlust in einem der Zellpolaritätsgene tragen, einschließlich gekritzelt (scrib), tödliche Riesenlarven (lgl) oder Scheiben groß (dlg), sich zu bösartigen Tumoren entwickeln (bekannt als RasV12/Zell-Polaritäts-Defekt-Tumoren). Dieses Fliegentumormodell zeigt die Hauptmerkmale menschlicher metastasierender Krebsarten, darunter unkontrolliertes Wachstum, Abbau der Basalmembran (BM), Verlust von E-Cadherin, Migration, Invasion und Sekundärtumorbildung in entfernten Organen. Weitere Studien haben gezeigt, dass die JNK-Signalgebung (c-Jun N-terminale Kinase) in den Tumorzellen aktiviert wird und für die Migration und Invasion von Tumorzellen erforderlich ist. Es wurde auch gelernt, dass die JNK-Signalgebung nicht-autonom oder unter Stressbedingungen aktiviert werden kann und sich ausbreiten kann, um mit RasV12-exprimierenden Zellen zusammenzuarbeiten, um die Tumorentstehung zu induzieren (Mishra-Gorur, 2019).

    Diese Studie bestand aus einer pathologischen und chronologischen Untersuchung der Tumorprogression und -invasion im Fliegentumormodell. Es wurde festgestellt, dass Tumorzellen in einem gewebespezifischen Muster in distale Organe metastasieren. Um Gene zu identifizieren, die für die organotrope Metastasierung verantwortlich sind, wurden Fliegentumorzelllinien erfolgreich aus der Imaginalscheibe einer einzelnen Larve etabliert und ein genomweites RNA-Interferenz-(RNAi)-Screening durchgeführt. Toll-6, ein Mitglied der Toll-Rezeptorfamilie, wurde als entscheidendes Gen für die Migration von Tumorzellen identifiziert. Es wurde auch gezeigt, dass Toll-6 in Tumorzellen für die organspezifische Metastasierung in vivo benötigt wird, indem es die JNK-Signalaktivierung induziert. Schließlich dient die Expression der Spötzle (Spz)-Liganden in Zielorganen als Hinweis für die gesteuerte Migration und Invasion. Das Spz/Toll-6-System bietet einen neuartigen molekularen Mechanismus für die organotrope Metastasierung (Mishra-Gorur, 2019).

    Metastasen sind die häufigste Todesursache bei Krebspatienten. Passenderweise beziehen sich sowohl die Wörter „Krebs“ (lateinisch: „Krabbe“) als auch „Metastasierung“ (griechisch: „Verdrängung“) auf die Zellbewegung: das krabbenartige Eindringen von Krebs in gesundes Gewebe und die Wanderung von Krebszellen zu sekundären Standorten . Seit Pagets erster Beobachtung vor mehr als 100 Jahren haben Pathologen erkannt, dass die Bewegung von Krebszellen nicht zufällig ist und dass verschiedene Krebsarten unterschiedliche Ziele oder organspezifische Metastasen haben. Kolonkarzinome zum Beispiel metastasieren normalerweise in Leber und Lunge, aber selten in Knochen, Haut oder Gehirn und fast nie in Nieren, Darm oder Muskeln. Im Gegensatz dazu bilden andere Tumoren, wie zum Beispiel Mammakarzinome, häufig Metastasen in den meisten dieser Organe, während Prostatakrebs-Metastasen am häufigsten im Knochen auftreten. Ein ähnliches Phänomen tritt bei der Ausbreitung bösartiger Tumoren bei Drosophila auf. Die RasV12/Zell-Polaritäts-Defekt-Tumoren weisen organspezifische Metastasen auf. Tumorzellen, die von der Augen-Antennen-Imaginalscheibe in den Larven stammen, metastasieren in fast alle Organe (Mundhaken, VNC, SG, Beinscheiben, Haltere-Scheibe, Darm, FB) außer der Flügelscheibe (Mishra-Gorur, 2019).

    In Mauskrebsmodellen und menschlichen Patienten ist bekannt, dass Tumorzellen durch vaskuläre Netzwerke wie Blut- und Lymphgefäße verbreitet werden. Das Trachealsystem von Drosophila ist ein röhrenförmiges Netzwerk zur Sauerstoffversorgung, das als Äquivalent zu menschlicher Lunge und Blutgefäßen fungiert. Interessanterweise wurde bei Fliegen auch beobachtet, dass Tumorzellen von Primärtumoren in die Trachea metastasieren können, was darauf hindeutet, dass die Trachea als wesentliches Medium zur Erleichterung der Tumormetastasierung fungieren könnte. In Übereinstimmung mit dieser Hypothese zeigte eine kürzlich durchgeführte Studie von Ross Cagan und Benjamin Levine, dass Tumorzellen aus der Luftröhre erhebliche Entfernungen wandern können (Levine, 2016). Darüber hinaus wurde gezeigt, dass RasV12/Zell-Polaritätsdefekt-Tumoren Trachealmarker exprimieren und entlang der Trachea wandern (Grifoni, 2015). Es wird interessant sein, die Rolle der Luftröhre bei der organotropen Metastasierung weiter zu untersuchen und möglicherweise zu untersuchen, ob ein ähnlich konservierter Mechanismus bei der Migration von Säugetiertumorzellen existiert (Mishra-Gorur, 2019).

    Die gezielte Zellmigration spielt eine Schlüsselrolle in der normalen Entwicklung. Studien zur neuralen Entwicklung haben mehrere Rezeptoren und ihre Liganden identifiziert, die die gesteuerte neuronale Migration regulieren (z. B. Robo/Slit, Trk-Rezeptoren/Neurotrophine). Bei organotropen Metastasen besagt die „Samen-und-Boden“-Theorie, dass sich Metastasen nur entwickeln, wenn „Samen“ (Tumorzellen) und „Boden“ (Zielorgane) kompatibel sind. Erst vor kurzem haben Studien begonnen, einige der Identitäten der „Samen- und Boden“-Moleküle aufzudecken, die die Ausbreitung von Tumorzellen regulieren. Experimente mit Brustkrebszelllinien zeigten, dass die Hemmung des Chemokinrezeptors CXCR4 durch einen neutralisierenden Antikörper deren Metastasierung in die Lunge aufhebt, die den entsprechenden Chemokinliganden CXCL12 exprimiert. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass die CXCR4/CXCL12-Wechselwirkung an der Metastasierung von Brustkrebs in die Leber beteiligt ist , 2019).

    Diese Studie berichtet, dass Toll-6, ein Neurotrophin-Rezeptor der Toll-Familie, eine wesentliche Rolle bei der Metastasierung von Tumorzellen bei Drosophila spielt. Toll-6 wird in den RasV12/Zell-Polaritäts-Defekt-Tumoren exprimiert, und die Herunterregulierung von Toll-6 in den Tumorzellen blockiert deren Migration und Invasion. Interessanterweise zeigte diese Studie auch, dass Toll-6-exprimierende Tumorzellen in Richtung der Organe wandern und in diese eindringen, die Spz oder Spz-verwandte Moleküle exprimieren. Darüber hinaus metastasieren die Toll-6-exprimierenden Tumorzellen nicht in die Flügelscheibe, ein Organ ohne nachweisbare Spz- oder Spz-verwandte Genexpression in diesem System, was stark argumentiert, dass Spz oder ein Spz-verwandtes Molekül als Hinweis dienen könnte zur Führung von Toll-6-exprimierenden Tumorzellen. Interessanterweise zeigt eine neuere Studie, dass die Flügelscheibe extrem niedrige Spz-Werte in einem streng regulierten, räumlich begrenzten Muster ohne resultierende Signalereignisse produziert. Tatsächlich wandelt die künstliche Überexpression von SpzACT in der Flügelscheibe diese in ein Gewebe um, das für die Migration und Invasion von Toll-6-exprimierenden Tumorzellen empfänglich ist. Zusammen weisen diese Daten darauf hin, dass Spz/Toll-6 als „Samen- und Boden“-Moleküle für die organotrope Metastasierung in der Fliege dienen. Zur Unterstützung dieser Schlussfolgerung haben klinische Studien eine Korrelation zwischen erhöhten Expressionswerten von Toll-like-Rezeptoren (TLRs) und der Malignität mehrerer Krebsarten gezeigt. Es wurde auch gezeigt, dass TLRs die Malignität beeinflussen, indem sie die entzündliche Mikroumgebung des Tumors verändern. Angesichts der Tatsache, dass die Rezeptoren der Toll-Familie evolutionär konserviert sind und aus neun Mitgliedern bei Drosophila und zehn TLRs bei Säugetieren bestehen, legt diese Studie die Möglichkeit nahe, dass Säugetier-TLRs eine ähnliche Rolle bei der Vermittlung organotroper Metastasen und Zellmigration spielen könnten (Mishra-Gorur, 2019). .

    Bei Drosophila reguliert Toll die dorsoventrale Musterbildung bei Embryonen und die antimykotische Abwehr bei Erwachsenen. Es wurde auch festgestellt, dass Toll eine hemmende Rolle bei der Bildung von neuromuskulären Verbindungen spielt, und kürzlich wurde festgestellt, dass 18 Wheeler, ein Toll-ähnliches Rezeptorprotein, eine Rolle bei der Grenzzellmigration spielt. Studien an Fliegen und Säugetieren zeigen, dass Rezeptoren der Toll-Familie die Aktivierung des NF-&kappaB-Signals vermitteln. Eine Studie mit biochemischen Inhibitoren legt nahe, dass Toll-Moleküle die zufällige Migration von Neutrophilen durch die Aktivierung von ERKs beeinflussen könnten. Diese Studie zeigt, dass Toll-6 die JNK-Signalisierung aktiviert, was im Einklang mit der aktuellen Studie von Foldi (2017) steht, die die Rolle von Toll-6 und JNK beim Zelltod zeigt. Die JNK-Signalgebung ist jedoch auch ein wichtiger Regulator für die Zellmigration während der Entwicklung, und frühere Arbeiten haben gezeigt, dass die JNK-Signalgebung in RasV12/Zell-Polaritätsdefekt-Tumoren aktiviert wird und für die Metastasierung essentiell ist (Igaki, 2006). Diese Studie berichtet, dass erstens der Toll-6-Knockdown in RasV12/Zell-Polaritätsdefekt-Tumoren die Metastasierung vollständig blockiert, indem er die JNK-Signalisierung effektiv reduziert. 6 Knockdown reduzierte die Migration der Tumorzellen, selbst wenn keine Bandscheiben platziert wurden, was darauf hindeutet, dass die JNK-Aktivierung durch Toll-6 für das allgemeine Zellmigrationsverhalten wichtig sein könnte. Schließlich führt die ektopische Expression von Toll-6ACT in der Flügelscheibe zur JNK-Aktivierung. Diese Daten weisen darauf hin, dass Toll-6 die Metastasierung durch die Aktivierung der JNK-Signalgebung reguliert. Vor kurzem wurde Grindelwald (Grnd) als neuartiger Tumornekrosefaktor-Rezeptor (TNFR) identifiziert, der RasV12/Schreiber -/- -induziertes Tumorwachstum und -invasion (Andersen, 2015). Die aktuellen Daten deuten darauf hin, dass Toll-6 ein zweites Signal für die Aktivierung von JNK liefern könnte. Tatsächlich unterstützen Epistase-Daten das Modell, dass Toll-6 genetisch mit dem JNK-Signalweg interagiert. Es ist möglich, dass Eingaben sowohl von Toll-6- als auch von Grnd-Signalen zu einer hohen JNK-Aktivierung führen oder dafür erforderlich sind (Mishra-Gorur, 2019).

    Neben Spz gibt es im Genom von Drosophila fünf mit Spz verwandte Gene, die als Liganden für Toll-6 dienen könnten. Von Toll-6 wurde kürzlich berichtet, dass es als Neurotrophinrezeptor bei der Regulierung des Targetings und des Überlebens von Motoneuronen fungiert, und es bindet auch physisch an Spz5. Konsequenterweise fand diese Studie, dass die Koexpression von Toll-6 und Spz5 synergistisch die kollektive Zellinvasion in den sich entwickelnden Flügel fördert, indem sie die Koexpression von Toll-6 und SpzACT phänokopiert. Obwohl sowohl SpzACT als auch Spz5 die Toll-6-vermittelte JNK-Signalgebung aktivieren können, wurde interessanterweise festgestellt, dass im Gegensatz zu Spz5 die Expression von SpzACT allein nicht ausreicht, um JNK zu aktivieren. Angesichts der aktuellen Ergebnisse wird gefolgert, dass Spz und Spz5 eine gewisse Redundanz aufweisen könnten. Tatsächlich hat eine frühere Studie von Spz2 (DNT1) und Spz5 (DNT2) die Redundanz bei der Bindung an Toll-6 gezeigt. Darüber hinaus wurde auch eine Redundanz zwischen Spz, Spz2 und Spz5 nachgewiesen, was darauf hindeutet, dass Spz-Proteine ​​unter bestimmten Umständen (z. B. bei Überexpression) als promiskuitive Liganden fungieren und mehrere Toll-Rezeptoren binden können. Es wird angenommen, dass Spz unter Überexpressionsbedingungen in der Lage ist, Toll-6 zu aktivieren (wenn auch auf niedrigeren Niveaus als Spz5). Daher stellt diese Studie fest, dass verschiedene Spz-Proteine ​​möglicherweise redundant wirken, um eine Toll-6-vermittelte JNK-Aktivierung und Zellmigration zu induzieren. Zusammenfassend zeigen diese genetischen und biochemischen Daten, dass Toll-6 und Spz ein neues Paar von Leitmolekülen zur Steuerung der Zellmigration bilden und dass ihre Interaktion organotrope Metastasen durch Aktivierung der JNK-Signalgebung vermittelt (Mishra-Gorur, 2019).

    Kontextabhängige tumorigene Wirkung des Hoden-spezifischen mitochondrialen Proteins Tiny Tim 2 in somatischen Epithelien von Drosophila

    Es wurde eine Studie durchgeführt, um die Wirkung der ektopischen Expression von Hodenproteinen im Soma von Drosophila zu verstehen. Im larvalen Neuroepithel führt die ektopische Expression der keimbahnspezifischen Komponente des inneren mitochondrialen Translokationskomplexes tiny tim 2 (ttm2) zu zellautonomer Hyperplasie und Verlängerung der G2-Phase. In den Flügelscheiben exprimieren Zellen ektopische ttm2 die Jun N-terminale Kinase (JNK)-Signalgebung hochregulieren, erweitertes G2 präsentieren, invasiv werden und eine nichtzellautonome G2-Erweiterung und ein Überwachsen des benachbarten Wildtypgewebes auslösen. Ektopisch tomboy20, ein keimbahnspezifisches Mitglied des äußeren mitochondrialen Translokationskomplexes ist auch in Flügelscheiben tumorigen. Diese Ergebnisse zeigen das tumorerzeugende Potenzial einer ungeplanten Expression dieser beiden Hodenproteine ​​im Soma. Sie zeigen auch, dass ein einzigartiges tumorerzeugendes Ereignis je nach Gewebekontext unterschiedliche Tumorwachstumswege auslösen kann (Molnar, 2020).

    Ein Drosophila-Modell oraler Peptidtherapeutika für adulte intestinale Stammzelltumoren

    Peptidtherapeutika weisen im Gegensatz zu niedermolekularen Arzneimitteln entscheidende Vorteile der Zielspezifität und der Fähigkeit auf, große interagierende Schnittstellen wie die von Transkriptionsfaktoren zu blockieren. Der Transkriptions-Cofaktor des Hippo-Signalwegs, YAP/Yki, ist an vielen Krebsarten beteiligt und hängt von seiner Interaktion mit den DNA-bindenden TEAD/Sd-Proteinen über eine große &Omega-Schleife ab. Darüber hinaus hemmt das Vestigial Like (VGLL)-Protein von Säugetieren, insbesondere seine TONDU-Domäne, kompetitiv die YAP-TEAD-Interaktion, was zu einem Stopp des Tumorwachstums führt. Diese Studie zeigt, dass entweder die Überexpression des TONDU-Peptids oder seine orale Aufnahme zur Unterdrückung von Yorkie (Yki)-getriebenen intestinalen Stammzelltumoren (ISC) im adulten Drosophila-Mitteldarm führt. Darüber hinaus zeigen vergleichende proteomische Analysen von Peptid-behandelten und unbehandelten Tumoren zusammen mit ChIP-Analysen, dass Mitglieder des Integrin-Wegs Teil des Yki-onkogenen Netzwerks sind. Zusammengenommen etablieren diese Ergebnisse Drosophila als zuverlässige In-vivo-Plattform zum Screening auf orale therapeutische Krebspeptide und zeigen eine tumorsuppressive Rolle von Integrinen in Yki-getriebenen Tumoren (Bajpai, 2020).

    Systemischer Muskelschwund und koordinierte Tumorreaktion treiben die Tumorentstehung an

    Krebszellen benötigen überschüssige Nährstoffe, um ihre Proliferation zu unterstützen, aber wie Tumore extrazelluläre Aminosäuren während systemischer Stoffwechselstörungen nutzen, bleibt unvollständig verstanden. Diese Studie verwendete ein Drosophila-Modell der durch zuckerreiche Ernährung (HSD) verstärkten Tumorgenese, um einen systemischen Wirt-Tumor-Stoffwechselkreislauf aufzudecken, der das Tumorwachstum unterstützt. Die koordinierte Induktion von systemischem Muskelschwund mit tumorautonomer Yorkie-vermittelter Aminosäuretransporter-Expression der SLC36-Familie als ein Prolin-Fängerprogramm zur Förderung der Tumorentstehung wird demonstriert. Indol-3-Propionsäure wurde als optimales Aminosäurederivat identifiziert, um die Prolinabhängigkeit des Tumorwachstums rational zu bekämpfen. Erkenntnisse aus diesem Ganztier-Drosophila-Modell bieten einen leistungsstarken Ansatz zur Identifizierung und therapeutischen Nutzung der Aminosäure-Schwachstellen der Tumorgenese im Kontext eines gestörten systemischen Stoffwechselnetzwerks (Newton, 2020).

    Krebszellen benötigen eine ständige Zufuhr von Stoffwechselzwischenprodukten, um ihre Vermehrung zu unterstützen. Um den mit der Tumorgenese verbundenen biosynthetischen Bedarf zu decken, nehmen Krebszellen aktiv Nährstoffe aus dem extrazellulären Raum auf. Krebs ist eine systemische Erkrankung, die mit einer Reihe von Stoffwechselanomalien des Wirts wie Fettleibigkeit, Insulinresistenz und Krebs-assoziierter Kachexie einhergeht, die jeweils die systemische Ernährungsumgebung des Wirts verändern. Diese Veränderungen sowohl der Nährstoffzusammensetzung als auch der Verfügbarkeit können tiefgreifende Auswirkungen auf die Entwicklung und das Fortschreiten von Krebs haben. Wie Krebszellen jedoch Ernährungsänderungen im Zusammenhang mit metabolischen Veränderungen des Organismus wahrnehmen und darauf reagieren, bleibt ein wenig erforschtes Gebiet in der Krebsbiologie (Newton, 2020).

    Krebs-assoziierte Kachexie ist ein systemisches metabolisches Syndrom des Gewichtsverlusts, das mit fortschreitendem Skelettmuskelschwund einhergeht. Der multifaktorielle und heterogene Zustand der Kachexie beinhaltet ein komplexes Zusammenspiel mehrerer Organe, das ihr umfassendes Verständnis auf molekularer Ebene erschwert hat. Eine Reihe neuer Studien mit Drosophila melanogaster hat gezeigt, dass tumorbedingte Faktoren den Wirtsstoffwechsel modulieren. Darüber hinaus fördern tumorabgeleitete Faktoren die Freisetzung von Nährstoffen aus der Tumormikroumgebung, um das Tumorwachstum zu fördern. Diese Studie hat ein Drosophila-Modell der durch zuckerreiche Ernährung (HSD) verstärkten Tumorgenese genutzt und zeigt, dass HSD-verstärkte Tumore die Expression von Transportern der SLC36-Familie als koordinierten Mechanismus induzieren, um exogenes Prolin für die Tumorgenese während des systemischen Muskelschwunds zu nutzen. Darüber hinaus wurden diese mechanistischen Erkenntnisse verwendet, um die Prolinabhängigkeit von Tumoren als Ansatz zur Hemmung des Tumorwachstums rational zu bekämpfen (Newton, 2020).

    Muskelschwund wird bei chronischen Muskelschwunderkrankungen aufgrund von Krebs (Kachexie), Alterung/Seneszenz (Sarkopenie), Myopathien und anderen Stoffwechselerkrankungen sowie bei akuten Zuständen aufgrund von Verbrennungen und Sepsis beobachtet. Diese Studie zeigt, dass die Kombination von ernährungsbedingter Fettleibigkeit und Tumorwachstum zu einem systemischen Muskelschwund führt, der mit einem funktionellen Bewegungsdefekt verbunden ist. Dieser Muskelphänotyp war nicht auf die Unfähigkeit zurückzuführen, während der Entwicklung Muskeln richtig zu bilden, die Muskeln werden im frühen Stadium der Larvenentwicklung vollständig gebildet und werden im späteren Larvenstadium fortschreitend, wenn sich die Tumore entwickeln. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass der in diesem Modell beobachtete Muskelphänotyp nicht mit einem entwicklungsbedingten Degenerationsprozess zusammenhängt (Newton, 2020).

    Diese Studie zeigt einen systemischen Kreislauf der Aminosäureverwertung, bei dem HSD-verstärkte Tumoren Muskelschwund als systemisches metabolisches Netzwerk zur Förderung der Tumorentstehung induzieren. Eine Folge von Muskelschwund in ras1 G12V csk -/- mit HSD aufgezogenen Tieren wurde eine erhöhte Freisetzung von Prolin in den Kreislauf festgestellt. Plasma-Aminosäure-Profiling von Patienten mit Sarkopenie – einem Zustand des mit dem Altern verbundenen Muskelschwunds – zeigte erhöhte Plasma-Prolinspiegel, was darauf hindeutet, dass erhöhtes frei zirkulierendes Prolin ein häufiges Merkmal von Muskelschwund ist. Diese Studie identifizierte eine Prolin-Anfälligkeit von HSD-verstärkten Tumoren Der Aminosäuretransporter Path der SLC36-Familie ist für das Tumorwachstum erforderlich und exogenes Prolin fördert die Tumorentstehung durch Path. Diese Studie hebt zwei Koordinationsebenen bei der metabolischen Reaktion von Tumoren hervor: (1) auf der Ebene des gesamten Organismus durch Förderung des Muskelschwunds und der systemischen Verfügbarkeit von Aminosäuren und (2) auf der tumorautonomen Ebene durch Veränderung des Aminosäuretransporterrepertoires (Newton , 2020).

    Path und CG1139 haben unterschiedliche Transporteigenschaften für Prolin, wobei Path im Vergleich zu CG1139 eine geringere Transportkapazität aufweist. Trotzdem zeigten Experimente zur Aufnahme von markiertem Prolin die Aufnahme von extrazellulärem Prolin in Ras/Src/Path-Tumoren, aber nicht in Ras/Src/CG1139-Tumoren, was darauf hindeutet, dass CG1139 und Path im Kontext eines onkogenen Hintergrunds unterschiedliche Aktivitäten aufweisen können. In Übereinstimmung mit einem früheren Bericht (Goberdhan, 2005) unterstützen die aktuellen Daten die Signalfunktion von Path durch die Aktivierung des Tor-S6K-Signalwegs. Es wurde gezeigt, dass der Prolinstoffwechsel die Klonogenität und Metastasierung von Krebs unterstützt. Darüber hinaus fördert Prolin das Überleben von Krebszellen in nährstoffbegrenzten oder hypoxischen Mikroumgebungen. Die aktuellen Daten erweitern diese Studien, um eine tumorfördernde Rolle von Prolin als Reaktion auf systemische metabolische Veränderungen des Wirts aufzudecken (Newton, 2020).

    Indol-3-Propionsäure (IPA) zielt spezifisch auf die Prolinabhängigkeit des Tumorwachstums bei Drosophila ab. Darüber hinaus zeigt diese Studie eine funktionelle Wirkung von IPA auf menschliche Zellen. Eine kürzlich durchgeführte Studie zeigte, dass die Prolin-Aufnahme in Ras-getriebenen Tumorzellen bei Sphäroiden in dreidimensionalen Kulturen – die die Bedingungen in vivo besser nachahmen – im Vergleich zu Monolayern in zweidimensionalen Kulturen viel höher ist, was auf eine potenziell stärkere Wirkung bei Tumoren hindeutet, die abhängig von Prolin für das Wachstum in vivo. Prolin ist eine limitierende Aminosäure für die Proteinsynthese bei Nierenkrebs. Daher kann die Reduzierung der Prolinaufnahme mit SLC36-Inhibitoren – wie hier beispielhaft durch die Verwendung von IPA – als therapeutische Strategie in Betracht gezogen werden, um den Ernährungskreislauf zwischen systemischem Muskelschwund und Tumorwachstum bei prolingefährdeten Krebsarten zu durchbrechen (Newton, 2020).

    Rolle der Phagozytose bei der Prävention der neoplastischen Transformation bei Drosophila

    Immunität gilt als an der Krebsprävention beteiligt. Obwohl sowohl humorale als auch zelluläre Immunreaktionen beteiligt sein können, müssen die zugrunde liegenden Mechanismen noch geklärt werden. Die vorliegende Studie wurde durchgeführt, um diese Frage anhand eines Drosophila-Modells zu klären, bei dem eine neoplastische Transformation durch die gleichzeitige Hemmung von Zellzyklus-Checkpoints und Apoptose induziert wurde. Zuerst wurde die Position von Hämozyten, Blutzellen von Drosophila, die eine Rolle von Immunzellen spielen, in Neoplasie-induzierten und normalen Larven bestimmt, aber es gab keinen signifikanten Unterschied zwischen den beiden Gruppen. Wenn das Genexpressionsmuster in larvalen Hämozyten bestimmt wurde, war die Expression von immunitätsbezogenen Genen einschließlich derer, die für die Phagozytose notwendig sind, im Neoplasie-Modell reduziert. Dann wurde die Beteiligung der Phagozytose bei der Prävention von Neoplasien bestimmt, wobei Tiere untersucht wurden, bei denen die Expression von Engulfment-Rezeptoren (Draper und Integrin &alphaPS3/&beta&nu) anstelle von Apoptose verzögert war. Es wurde festgestellt, dass die Hemmung der Engulfment-Rezeptor-Expression das Auftreten von Neoplasien verstärkte, die durch einen Defekt in Zellzyklus-Checkpoints induziert wurden. Dies deutete auf eine Rolle der Phagozytose bei der Prävention der neoplastischen Transformation bei Drosophila hin (Zhang, 2020).

    Kooptiertes temporales Muster bestimmt die zelluläre Hierarchie, Heterogenität und den Stoffwechsel in Drosophila-Neuroblastentumoren

    Es ist noch unklar, was das Fortschreiten von Tumoren im Kindesalter antreibt. Während der Entwicklung der Drosophila-Larven durchlaufen sich asymmetrisch teilende neurale Stammzellen, Neuroblasten genannt, durch ein intrinsisches zeitliches Musterprogramm, das eine Beendigung der Teilung vor dem Erwachsenenalter sicherstellt. Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass die zeitliche Musterung auch ein frühes Entwicklungsfenster beschreibt, in dem Neuroblasten für die Tumorinitiierung anfällig sind. Unter Verwendung von Einzelzell-Transkriptomik, klonaler Analyse und numerischer Modellierung identifiziert diese Studie nun ein Netzwerk von zwanzig larvalen temporalen Musterbildungsgenen, die innerhalb von Neuroblastentumoren neu eingesetzt werden, um ein robustes hierarchisches Teilungsschema auszulösen, das das Wachstum aufrechterhält und gleichzeitig eine vorhersagbare Zellheterogenität induziert. Entlang der Hierarchie definieren temporale Mustergene einen Differenzierungsverlauf, der Glukosestoffwechselgene reguliert, um die proliferativen Eigenschaften von Tumorzellen zu bestimmen. Somit kann eine teilweise Neuverteilung des in der Ursprungszelle codierten zeitlichen Musterungsprogramms die Hierarchie, Heterogenität und Wachstumseigenschaften von neuralen Tumoren mit entwicklungsbedingtem Ursprung bestimmen (Genovese, 2019).

    Tumoren des zentralen Nervensystems (ZNS) sind selten und machen weniger als 2 % aller Krebserkrankungen bei Erwachsenen aus. Im Gegensatz dazu machen sie mehr als 25 % der Krebsfälle bei Kindern aus (einschließlich Medulloblastom, Retinoblastom, Rhabdoidtumoren (AT/RT), Gliomen usw.), was darauf hindeutet, dass das sich entwickelnde ZNS besonders empfindlich auf maligne Transformation reagiert. Darüber hinaus sind pädiatrische Tumoren im Gegensatz zu den meisten Tumoren bei Erwachsenen oft genetisch stabil und ihre Initiierung und Progression erfordern nicht unbedingt die Anhäufung von Mutationen in mehreren Genen. Beispielsweise reicht die biallelische Inaktivierung eines einzelnen Gens manchmal aus, um malignes Wachstum auszulösen, wie durch Mutationen in den RB1- und SMARCB1-Genen in Retinoblastom- bzw. Rhabdoidtumoren veranschaulicht wird. Jüngste Studien legen nahe, dass pädiatrische ZNS-Tumoren wie Medulloblastome das fetale Transkriptionsprogramm rekapitulieren, das in der Ursprungszelle aktiv war. Es bleibt jedoch unklar, wie die Entwertung einzelner Gene während der fetalen Stadien laufende Entwicklungsprogramme stören kann, um bösartiges Wachstum auszulösen, und ob diese fetalen/Entwicklungsprogramme die Heterogenität, Zusammensetzung und proliferativen Eigenschaften von Zellen beeinflussen, aus denen ZNS-Tumoren bestehen (Genovese, 2019).

    Angesichts der Komplexität der Gehirnentwicklung und neuraler Tumoren bei Säugetieren können einfache Tiermodelle eine leistungsstarke Alternative zur Untersuchung grundlegender und evolutionär konservierter Prinzipien darstellen. Die Entwicklung des ZNS ist zweifellos bei Drosophila am besten verstanden. Das ZNS von Drosophila entsteht aus einem kleinen Pool von sich asymmetrisch teilenden neuralen Stammzellen (NSCs), die Neuroblasten (NBs) genannt werden. NBs besitzen ein begrenztes Selbsterneuerungspotenzial. Sie teilen sich während der gesamten Entwicklung (embryonales und larvales Stadium), um sich selbst zu erneuern, während sie Tochterzellen namens Ganglion Mother Cells (GMCs) erzeugen. GMCs teilen sich dann normalerweise einmal, um zwei postmitotische Neuronen oder Glia zu produzieren. NBs sind die am schnellsten zyklischen Zellen während der Entwicklung, die sich während der Larvenstadien, in denen die meisten Neuronen produziert werden, stündlich teilen können. Alle NBs enden jedoch während der Metamorphose und fehlen bei Erwachsenen. Zwei antagonistische RNA-bindende Proteine, IGF-II mRNA-bindendes Protein (Imp) und Syncrip (Syp) sind wesentlich, um diese beeindruckende Aktivitätsphase zuerst zu fördern und dann abzuschließen. Während der frühen Larvenentwicklung (L1/L2) exprimieren NBs Imp, das die NB-Selbsterneuerung fördert. Gegen Ende L2/Anfang L3 bringen NBs Imp zum Schweigen, um Syp zu exprimieren, das exprimiert bleibt, bis NB während der Metamorphose außer Betrieb genommen wird. Dieser Übergang von Imp zu Syp ist wichtig, um die NBs in die Lage zu versetzen, auf nachfolgende Puppenimpulse des Steroidhormons Ecdyson zu reagieren und eine letzte differenzierende Teilung einzuleiten. Wird der Übergang nicht ausgelöst, führt dies dazu, dass sich NBs dauerhaft in Erwachsene teilen. Der Übergang von Imp zu Syp scheint hauptsächlich durch einen intrinsischen Timing-Mechanismus von NB reguliert zu werden, der durch die sequentielle Expression von Transkriptionsfaktoren angetrieben wird. Diese Reihe von Faktoren, die auch als temporale Transkriptionsfaktoren bekannt sind, wurde zuerst aufgrund ihrer Fähigkeit identifiziert, verschiedene neuronale Schicksale zu spezifizieren, die von NBs bei ihrer Teilung produziert werden. Darüber hinaus planen zeitliche Transkriptionsfaktoren auch den Übergang von Imp zu Syp, um sicherzustellen, dass NBs bei Erwachsenen nicht weiter Rad fahren. Neuere transkriptomische Analysen deuten darauf hin, dass andere Gene in NBs während der Larvenstadien dynamisch transkribiert werden, obwohl ihre Funktion und epistatische Beziehung zu temporalen Transkriptionsfaktoren und dem Imp/Syp-Modul unklar sind. Insgesamt heben diese Studien ein komplexes, aber noch relativ unerforschtes zeitliches Mustersystem in Larven-NBs hervor (Genovese, 2019).

    Eine Störung des asymmetrischen Teilungsprozesses während der frühen Entwicklung kann zu einer exponentiellen NB-Verstärkung führen. Unter solchen Bedingungen scheint das NB-intrinsische zeitliche Programm, das die Selbsterneuerung begrenzt, wirkungslos zu werden, und es wird eine unkontrollierte NB-Amplifikation beobachtet. Serielle Transplantationen von asymmetrischen teilungsdefekten NBs haben gezeigt, dass sie sich über Monate, wenn nicht sogar Jahre, vermehren können, was tumorerzeugende Eigenschaften zeigt. Eine Störung asymmetrischer Teilungen kann durch die Inaktivierung des Transkriptionsfaktors Prospero (Pros) in Typ-I-NB-Linien (die meisten Linien im ventralen Nervenstrang (VNC) und im zentralen Gehirn (CB)) induziert werden. Während der Entwicklung wird Pros stark in GMCs exprimiert, wo es sich ansammelt, um den Zellzyklus-Exit und die neuronale oder gliale Differenzierung zu induzieren. GMCs, denen es an Profis fehlt, unterscheiden sich nicht und kehren in einen NB-ähnlichen Zustand zurück. Dies löst eine schnelle NB-Amplifikation auf Kosten der Neuronenproduktion aus. Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass die Inaktivierung von Profis in NBs und ihren nachfolgenden GMCs vor Mitte L3 (L3 ist das letzte Larvenstadium) führt zu aggressiven NB-Tumoren, die bei Erwachsenen weiter wachsen. Im Gegensatz dazu ist die Inaktivierung von Profis nach Mitte L3 führt zu einer vorübergehenden NB-Amplifikation und die meisten überzähligen NB differenzieren sich während der Metamorphose richtig, was zu einem Fehlen von wachsenden Tumoren bei Erwachsenen führt. Interessanterweise wird die Ausbreitung des NB-Tumorwachstums über normale Entwicklungsstadien hinaus durch die abweichende Aufrechterhaltung von Imp und dem Transkriptionsfaktor Chinmo aus frühgeborenen GMCs verursacht, wobei letztere die Ursprungszellen solcher aggressiver Tumoren darstellen (Narbonne-Reveau, 2016). Chinmo und Imp kreuzen sich positiv, und die Inaktivierung von beiden in NB-Tumoren stoppt das tumorigene Wachstum. Da pros-/- NB-Tumoren nur während eines frühen Entwicklungsfensters induziert werden können und durch die biallelische Inaktivierung eines einzelnen Gens verursacht werden, stellen sie ein spannendes und einfaches Modell dar, um die grundlegenden Mechanismen zu untersuchen, die das Wachstum von Tumoren mit einer frühen entwicklungsbedingten Ursprungs, wie im Fall von pädiatrischen ZNS-Krebsen (Genovese, 2019).

    NB-Tumoren können auch von Typ-II-NBs (einer kleinen Untergruppe von NBs im zentralen Gehirn) oder von Neuronen bei Inaktivierung des NHL-Domänen-Familienproteins Brat bzw. Nerfin-1 induziert werden. In beiden Fällen scheint das Tumorwachstum auf der abweichenden Expression des Chinmo/Imp-Moduls zu beruhen, was für einen allgemeinen tumortreibenden Mechanismus im sich entwickelnden Drosophila-ZNS spricht (Narbonne-Reveau, 2016). Interessanterweise werden Chinmo und Imp in den verschiedenen Arten von NB-Tumoren nur in einer Subpopulation von Zellen exprimiert, was die Heterogenität in der Population von Tumor-NBs (tNBs) demonstriert. Das vollständige Repertoire der Zellen, aus denen der Tumor besteht, die Regeln der zellulären Heterogenität und die Mechanismen, die das proliferative Potenzial jedes Zelltyps bestimmen, müssen jedoch noch untersucht werden (Genovese, 2019).

    Diese Studie verwendete Einzelzell-RNA-seq, klonale Analyse und numerische Modellierung, um diese Fragen zu untersuchen. Eine Untergruppe von Genen, die an der zeitlichen Musterung von Larven-NBs beteiligt sind, wurde identifiziert, die in Tumoren neu eingesetzt werden, um einen Differenzierungsverlauf zu erzeugen, der für die Schaffung von Tumorzellheterogenität verantwortlich ist. Diese zelluläre Heterogenität führt zu NBs mit unterschiedlichen Stoffwechseltypen und unterschiedlichen proliferativen Eigenschaften. Diese Studie entschlüsselte auch ein robustes hierarchisches Schema, das reproduzierbare Heterogenität durch den fehlregulierten, aber fein abgestimmten Übergang zwischen den beiden RNA-bindenden Proteinen Imp und Syp fördert. Diese Arbeit identifiziert somit ein zentrales zeitliches Musterbildungsprogramm der Larven, dessen Unterbrechung nicht nur unbegrenztes Wachstum verursacht, sondern eine übergreifende Rolle bei der Steuerung der zellulären Hierarchie, Heterogenität und des Stoffwechsels von NB-Tumoren spielt (Genovese, 2019).

    Diese Studie zeigt, dass zeitliche Muster nicht nur bestimmen, welche Zellen während der Entwicklung anfällig für Krebstransformationen sind (Narbonne-Reveau, 2016), sondern auch eine übergreifende Rolle bei der Steuerung verschiedener Aspekte der ZNS-Tumororganisation wie Hierarchie, Heterogenität und proliferativen Eigenschaften spielt der verschiedenen Zelltypen über die Regulation ihres Stoffwechsels (Genovese, 2019).

    Angesichts der jüngsten Entdeckung, dass die zeitliche Musterbildung im sich entwickelnden Säugetiergehirn konserviert ist (Telley, 2019), könnte diese Studie Licht auf einen angestammten Mechanismus werfen, der das Fortschreiten von ZNS-Tumoren mit entwicklungsbedingten Ursprüngen steuert (Genovese, 2019).

    Die Regeln für die Initiierung und Progression von pädiatrischen ZNS-Tumoren, die oft stabile Genome aufweisen, sind noch unklar. Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass zeitliche Muster in Drosophila-Larven-NBs ein Zeitfenster abgrenzen, in dem das onkogene Chinmo/Imp-Modul exprimiert wird, und frühe Larven-NBs anfällig für maligne Transformation machen (Narbonne-Reveau, 2016). Diese Studie zeigt, dass die zeitliche Musterung nach der Tumorinitiierung teilweise in tNBs rekapituliert wird, wo sie Differenzierungstrajektorien erzeugt, um die Zusammensetzung und das Wachstum des Tumors einzuschränken. Dies wird durch das Vorhandensein von etwa 20 Genen (Imp, Chinmo, Lin-28, E23, Oatp74D, Gapdh2, Sip1/CG10939, Pflaume/CG6490, SP1173, Chd64, CG10512, CG44325, CG5953, Syp, E93, lncRNA:noe, CG15646 und stg), die zuvor in einigen larvalen NBs als zeitlich reguliert identifiziert wurden, die entlang der Pseudozeit/Differenzierungs-Trajektorie, die aus der Einzelzell-RNA-seq-Analyse von tNBs rekonstruiert wurde, differentiell reguliert werden und/oder in Imp+ vs. Syp+-tNBs differentiell exprimiert werden. Somit identifizierte diese Studie eine scheinbare Untermenge eines zentralen temporalen Musterprogramms, das in zentralen Gehirn- und ventralen Nervenstrang-NBs kodiert ist und während der frühen Entwicklung aufgrund von asymmetrischen Teilungsdefekten dereguliert wird (Genovese, 2019).

    Bemerkenswert ist, dass die larvalen temporalen Transkriptionsfaktoren Cas und Svp, von denen bekannt ist, dass sie den Übergang von Imp zu Syp während der Entwicklung planen, in Imp+ tNBs nicht angereichert sind, was darauf hindeutet, dass sie keine Rolle bei der Regulierung des Übergangs von Imp zu Syp entlang der Trajektorie in spielen Tumoren. Während Syp in Larven-NBs transkriptionell reguliert wird, scheint es interessanterweise in tNBs eher posttranskriptionell reguliert zu sein, da Syp-RNAs in allen Clustern vorhanden sind. Dies deutet darauf hin, dass in Tumoren möglicherweise andere Mechanismen als während der Entwicklung wirken, um den Übergang von Imp zu Syp zu regulieren (Genovese, 2019).

    Diese Studie beobachtete, dass die Anteile von Imp+ und Syp+ tNBs über einige Tage hinweg systematisch ein Gleichgewicht mit einem 20/80 (+/-10) Verhältnis in . erreichen Pocken > ProfisRNAi-Tumoren. Dies legt nahe, dass die Regulierung des Übergangs von Imp zu Syp in Tumoren nicht zufällig ist und die Vorhersagbarkeit der endgültigen Proportionen möglicherweise robuste zugrunde liegende Einschränkungen impliziert. Durch die Untersuchung der Populationsdynamik von Imp+ und Syp+ tNBs in ProfisRNAi-Tumoren hat diese Studie ein fein abgestimmtes hierarchisches Aufteilungsschema entschlüsselt, das das Wachstum und die zelluläre Heterogenität des Tumors einzuschränken scheint. Es wurde gezeigt, dass Imp+ tNBs im tumorigenen Kontext einen symmetrischen selbsterneuernden Teilungsmodus begünstigen (in mehr als 60% der Teilungen), während es unwahrscheinlich ist, dass sie den Zellzyklus verlassen. Dies ermöglicht die Aufrechterhaltung einer kleinen Teilmenge von Imp+ tNBs, die durch das Imp/Chinmo-Modul mit einem scheinbar unbegrenzten Selbsterneuerungspotenzial ausgestattet sind. Imp+-tNBs können auch symmetrische und asymmetrische Teilungen vornehmen, die Syp+-tNBs erzeugen, was zur Produktion einer Population von Syp+E93+-tNBs führt, die sich durch begrenzte Selbsterneuerung ansammelt und eine hohe Neigung zum Verlassen des Zellzyklus hat. Darüber hinaus konnte diese Studie zeigen, dass Syp+E93+ tNBs keine Imp+ tNBs erzeugen können, was eine starre zelluläre Hierarchie demonstriert, die an die Entwicklung erinnert. Darüber hinaus wirkt Syp in diesem Zusammenhang als Tumorsuppressor, indem es die tNB-Proliferation begrenzt, während Imp als Onkogen wirkt, indem es die tNB-Proliferation und die Ausbreitung des Tumorwachstums fördert. Zusammengenommen sprechen diese Daten für ein Szenario, in dem die Kooption des Übergangs von Imp zu Syp für die Installation eines hierarchischen Modus des Tumorwachstums verantwortlich ist, wobei Imp+ tNBs unbegrenztes Wachstum in einer CSC-ähnlichen Weise ausbreiten, während Syp + E93+ tNBs als vorübergehend verstärkende fungieren Vorfahren mit eingeschränkter Selbsterneuerungsfähigkeit. Obwohl die Imp/Syp-RNA-bindenden Proteine ​​eine wesentliche und antagonistische Rolle bei der Steuerung der proliferativen Eigenschaften von Tumorzellen spielen, ist die Funktion der anderen neu eingesetzten temporalen Mustergene unbekannt (außer Chinmo, stromabwärts von Imp und Syp, die für das Tumorwachstum unerlässlich sind). Da viele mit dem tNB-Staat Imp+ verbunden sind, wird es in Zukunft wichtig sein, zu entschlüsseln, wie sie dazu beitragen, die CSC-ähnliche Identität zu etablieren oder zu erhalten (Genovese, 2019).

    Die Teilungsparameter, die durch klonale Analyse und Modellierungsansatz definiert wurden, könnten sowohl den hierarchischen Aspekt des Tumorwachstums als auch die globale Populationsdynamik erfassen: von einem anfänglich homogenen Pool von Imp+ tNBs der Larven bis hin zur stabilen Heterogenität, die im Erwachsenenalter beobachtet wurde. Es könnte auch die paradoxe Beobachtung auflösen, dass Chinmo + Imp + tNBs in der Minderheit sind, obwohl sie eine höhere durchschnittliche Mitoserate aufweisen.Obwohl, wie alle Modelle, nicht erwartet wird, dass dieses Modell alle Parameter, die das Tumorwachstum und die Heterogenität regulieren, perfekt rekapitulieren (zum Beispiel hat diese Studie Apoptose und neuronale Differenzierung vernachlässigt, die auf niedrigem Niveau auftreten), wird angenommen, dass dieses Modell liefert eine vernünftige und nützliche Grundlage, auf der weitere Studien für ein detaillierteres Verständnis durchgeführt werden können. In diesem Sinne liefert das Teilungsmuster, das diese Studie mit einem numerischen Modell beschrieben hat, Schätzungen der Teilungswahrscheinlichkeiten in Pocken > ProfisRNAi-Tumoren, sagt sie nichts darüber aus, wie diese Wahrscheinlichkeiten innerhalb des Tumors biologisch festgelegt sind. Ein mögliches Szenario ist, dass die Bestimmung des Zellschicksals bei der Teilung auf Signalen beruht, die von unmittelbar benachbarten Tumorzellen empfangen werden, was zu effektiven Wahrscheinlichkeiten auf der Skala des gesamten Tumors führt. Eine solche mikroumgebungsabhängige Regulation des Übergangs von Imp-zu-Syp in Tumoren würde stark von der zellintrinsischen Regulation des Übergangs von Imp-zu-Syp abweichen, die bei NBs um das frühe L3 herum systematisch auftritt. Zukünftige Studien werden darauf abzielen, die Mechanismen zu entschlüsseln, die bei asymmetrischen Teilungsdefekten die Entwicklungsprogression der zeitlichen Musterung stören, um den sich selbst erneuernden Modus der Teilungen zu begünstigen, die von den Chinmo+Imp+ tNBs durchlaufen werden, was die Aufrechterhaltung einer Population von CSC- wie Zellen (Genovese, 2019).

    Bemerkenswert, ProfisRNAi und snr1/dSmarcb1RNAi-Tumoren weisen unterschiedliche, aber reproduzierbare Verhältnisse von Imp+ und Syp+ tNBs auf. Dies deutet auf die Existenz tumorspezifischer Mechanismen hin, die den Übergang von Imp zu Syp verfeinern. Solche Mechanismen können mit der Ursprungs-Tumorzelle oder mit dem genetischen Insult zusammenhängen, der die NB-Amplifikation initiierte. Weitere Analysen werden dazu beitragen, tumorintrinsische Signale zu identifizieren, die das Gleichgewicht zwischen Chinmo+Imp+-tNBs und Syp+E93+-tNBs in verschiedenen Arten von NB-Tumoren regulieren (Genovese, 2019).

    Bis vor kurzem blieb die Existenz zeitlicher Muster in neuralen Vorläuferzellen von Säugetieren ungewiss. Elegante Einzelzell-Transkriptomstudien an embryonalen kortikalen und retinalen Vorläufern bei Mäusen haben nun gezeigt, dass sie verschiedene Transkriptionszustände durchlaufen, die an ihre Nachkommen weitergegeben werden, um neuronale Diversität zu erzeugen, ähnlich der zeitlichen Musterung bei Drosophila (Clark, 2019 Telley, 2019). Es bleibt jedoch unbekannt, ob zeitliche Muster die Ursprungszelle bestimmen und das Wachstum von ZNS-Tumoren bei Kindern steuern. In diesem Sinne ist der Befund vielversprechend, dass die Transkriptionsprogramme, die in Kleinhirn-Vorläufern während der fetalen Entwicklung operieren, bei Medulloblastomen rekapituliert werden (Vladoiu, 2019). Durch die Aufdeckung der übergreifenden Rolle des zeitlichen Musters bei der Steuerung der Tumoranfälligkeit während der ZNS-Entwicklung und bei der Einschränkung der Tumoreigenschaften während der Krebsprogression bei Drosophila bietet diese Arbeit möglicherweise einen neuen konzeptionellen Rahmen zum besseren Verständnis von ZNS-Tumoren bei Kindern (Genovese, 2019).

    Aufgrund der Schwierigkeit, den Stoffwechsel auf Einzelzellebene zu untersuchen, war es schwierig zu bestimmen, wie heterogen die Stoffwechselaktivität von Zellen in Tumoren ist und wie sie kontrolliert wird. Unter Verwendung einer Kombination von Einzelzell- und Bulk-RNA-seq-Ansätzen hat diese Studie festgestellt, dass das Fortschreiten der zeitlichen Musterbildung einen tumorintrinsischen Mechanismus bereitstellt, der Heterogenität in den proliferativen Fähigkeiten von Tumorzellen durch die fortschreitende Stilllegung von Glukose- und Glutaminstoffwechselgenen erzeugt ( Genovese, 2019).

    Folglich exprimieren Chinmo+Imp+ tNBs, die an der Spitze der Hierarchie stehen, in hohem Maße glykolytische und respiratorische/OXPHOS-Gene sowie Gdh, die durch den Übergang von Imp zu Syp herunterreguliert werden. Diese standardmäßig hohe Expression von Glutamin- und Glukosestoffwechselgenen in CSC-ähnlichen Chinmo+Imp+-tNBs begünstigt wahrscheinlich eine anhaltende Selbsterneuerung, könnte aber auch Plastizität verleihen und eine Möglichkeit zur Anpassung des Zellstoffwechsels an verschiedene Umweltbedingungen bieten, wie sie häufig bei CSCs beobachtet werden (z. Glutamin kann Glukosemangel ausgleichen) (Sancho, 2016) (Genovese, 2019).

    Diese Studie zeigte, dass Syp+E93+ tNBs eine reduzierte Größe aufweisen und dass der Knock-down von glykolytischen (Gapdh1 oder Pglym78) oder respiratorischen/OXPHOS-Genen (Cyt-c-p oder Cyt-C1) die Ausbreitung des Tumorwachstums bei Erwachsenen verhindert. Somit könnte eine Verringerung der Biosynthese und Energieproduktion durch Herunterregulierung der Glukose- und Glutaminstoffwechselgene nach dem Übergang von Imp zu Syp das Wachstum von Syp+E93+ tNB und die Selbsterneuerungsfähigkeit allmählich erschöpfen, was letztendlich zum Verlassen des Zellzyklus führt (Genovese, 2019).

    Mit dem Nachweis, dass die zeitliche Musterbildung Glykolyse-, TCA-Zyklus- und OXPHOS-Gene in NB-Tumoren reguliert, liefert diese Arbeit einen tumorintrinsischen Mechanismus, der metabolische Heterogenität erzeugt, um das proliferative Potenzial der verschiedenen Tumorzellen zu kontrollieren. Es wurde auch beobachtet, dass Syp+E93+ tNBs, die mit den niedrigsten Spiegeln von Stoffwechsel- und Zellzyklus-Genen assoziiert sind, auch Gene der E(spl)-Gene hochregulieren. Interessanterweise ist die Expression von Hes-Genen (Orthologe von Enhancer of Split Genes) in neuralen Stammzellen von Vertebraten mit der Aufrechterhaltung eines Ruhezustands bei Erwachsenen verbunden. Somit können E(spl)-Gene den ruhenden tNB-Zustand fördern, der mit der klonalen und numerischen Analyse identifiziert wurde, während sie ihre Differenzierung in Neuronen verhindern (Genovese, 2019).

    Die Herunterregulierung des mRNA-Spiegels metabolischer Gene nach dem Übergang von Imp zu Syp könnte auf die Stilllegung eines Transkriptionsaktivators oder auf einen erhöhten mRNA-Abbau zurückzuführen sein. Einerseits ist Chinmo ein wahrscheinlicher Kandidat für das erste Szenario, da seine Inaktivierung das Wachstum von NBs reduziert (Narbonne-Reveau, 2016) und diese Studie zeigte, dass es ein direktes Ziel sowohl von Imp als auch von Syp ist. Auf der anderen Seite steht das zweite Szenario im Einklang mit Imp-Orthologen beim Menschen, die in der Lage sind, OXPHOS und die Proliferation in Gliomzellen durch die posttranskriptionelle Regulation von Untereinheiten des mitochondrialen Atmungskettenkomplexes zu fördern (Genovese, 2019).

    Diese Studie hat auch eine kleine Population von tNBs identifiziert, die verschiedene Stress- oder Wachstumshemmungsfaktoren exprimieren. Einer dieser Faktoren, Xrp1, ist ein Transkriptionsziel von p53 bei der Reaktion auf Bestrahlung. Die Xrp1-Expression wurde kürzlich zusammen mit der Expression von Irbp18 und GstE6 auch mit Defekten in den Translationsraten in Verbindung gebracht. Somit können diese Faktoren eine Untergruppe von tNBs markieren, die DNA- oder Translationsstress ausgesetzt sind. Der Grund und die Folgen solcher zellulärer Belastungen bei der Tumorprogression müssen weiter untersucht werden (Genovese, 2019).

    Transkriptomische Analysen haben starke Ähnlichkeiten in den Differenzierungstrajektorien von tNBs in Tumoren und von NBs in Larven gezeigt. Es ist jedoch überraschend, dass die Herunterregulierung von Glutamin- und Glukosestoffwechselgenen in NBs während der Larvenentwicklung nach dem Übergang von Imp zu Syp nicht nachgewiesen wurde (Ren, 2017). Es ist möglich, dass die Glia-Nische, die NBs umgibt, von der bekannt ist, dass sie die NB-Wachstumseigenschaften während der Larvenstadien beeinflusst, irgendwie hohe Mengen an Glukosemetabolismus-Genen in späten Syp+E93+-NBs aufrechterhält. Da diese gliale Nische in Tumoren fehlt, sind Syp+E93+ tNBs möglicherweise nicht in der Lage, die vom Imp/Chinmo-Modul auferlegte hohe Expression metabolischer Gene aufrechtzuerhalten, was zu einem fortschreitenden Zellzyklus-Austritt führt (Genovese, 2019).

    Chinmo und Imp erinnern insofern an onkofetale Gene bei Säugetieren, als ihre Expression mit fortschreitender Entwicklung rapide abnimmt, während sie in Tumoren fehlexprimiert werden. In diesem Sinne werden die drei IMP-Orthologe beim Menschen (auch IGF2BP1-3) auch als onkofetale Gene bezeichnet. Sie erweisen sich als wichtige Regulatoren der Zellproliferation und des Zellstoffwechsels bei vielen Krebsarten, einschließlich pädiatrischem Neuralkarzinom. Im Laufe der Evolution wurde das angestammte Syncrip-Gen mehreren Duplizierungsrunden unterzogen und hat sich bei Säugetieren in fünf Paraloge aufgespalten, von denen einige als Tumorsuppressoren mit einer wichtigen Rolle bei der Tumorprogression auftraten (Genovese, 2019).

    Somit scheinen die jeweiligen onkogenen und Tumorsuppressor-Rollen der IMP- und SYNCRIP-Genfamilien beim Menschen konserviert worden zu sein, und sie sind möglicherweise nicht auf Tumoren neuralen Ursprungs beschränkt. Diese Studie wirft daher die spannende Möglichkeit auf, dass diese beiden Familien von RNA-bindenden Proteinen ein Mastermodul an der Spitze der Selbsterneuerungs-/Differenzierungskaskaden bilden, das die CSC-Populationen und die Hierarchie in einem Spektrum menschlicher Krebsarten reguliert (Genovese, 2019).

    Der Transkriptionsfaktor spalt und das humane Homolog SALL4 induzieren die Zellinvasion über den dMyc-JNK-Weg in Drosophila

    Krebszellmetastasen sind eine der häufigsten Todesursachen bei Krebspatienten. Daher ist die Aufklärung des molekularen Mechanismus der Invasion von Krebszellen von großer Bedeutung für die Behandlung von Krebs. Beim Menschen reicht die Hyperaktivität des Transkriptionsfaktors Spalt-like 4 (SALL4) aus, um eine maligne Tumorentstehung und Metastasierung zu induzieren. Diese Studie ergab, dass bei ektopischer Expression des Drosophila-Homologs spalt (sal) oder humane SALL4 in Drosophila, basal delaminierte Epithelzellen mit Penetration der Basallamina und Abbau der extrazellulären Matrix, die wesentliche Eigenschaften der Zellinvasion sind. Ein weiterer Test ergab, dass sal/SALL4 förderte die Zellinvasion über den dMyc-JNK-Signalweg. Hemmung des c-Jun N-terminale Kinase (JNK) Signalwegs durch Suppression Matrixmetalloprotease 1 oder Korb kann eine Unterdrückung der Zellinvasion erreichen. Darüber hinaus Ausdruck von dMyc, ein Suppressor des JNK-Signalwegs, blockierte dramatisch die durch sal/SALL4 in der Flügelscheibe. Diese Ergebnisse zeigen eine konservierte Rolle von sal/SALL4 bei der invasiven Zellbewegung und verbinden den entscheidenden Mediator der Tumorinvasion, den JNK-Weg, mit der SALL4-vermittelten Krebsprogression (So, 2020).

    Notch vermittelt die Kommunikation zwischen den Geweben, um die Tumorentstehung zu fördern

    Die Krankheitsprogression bei vielen Tumorarten beinhaltet die Interaktion genetisch abnormaler Krebszellen mit normalen Stromazellen. Die neoplastische Transformation in einem Drosophila-Genmodell der durch den Epidermalen Wachstumsfaktor-Rezeptor (EGFR) getriebenen Tumorentstehung beruht in ähnlicher Weise auf der Interaktion zwischen Epithel- und Mesenchymzellen und bietet ein einfaches System zur Untersuchung von Mechanismen, die für das Übersprechen verwendet werden. Anhand des Drosophila-Modells zeigt diese Studie, dass das transformierte Epithel die mesenchymalen Zellen durch Notch-Signale entführt, was ihre Differenzierung verhindert und die Proliferation fördert. Ein wichtiges nachgelagertes Ziel im Mesenchym ist Zfh1/ZEB. Wann Einkerbung oder zfh1 in den mesenchymalen Zellen erschöpft sind, wird das Tumorwachstum beeinträchtigt. Der Ligand Delta ist in den Epithelzellen stark hochreguliert, wo er an langen Zellfortsätzen zu finden ist. Durch die Verwendung eines Live-Transkriptionsassays in kultivierten Zellen und durch die Depletion aktinreicher Prozesse im Tumorepithel liefert diese Studie den Beweis, dass die Signalübertragung durch Zytoneme von Delta-exprimierenden Zellen vermittelt werden kann. Es wird daher vorgeschlagen, dass eine hohe Notch-Aktivität in den unmodifizierten mesenchymalen Zellen von Liganden angetrieben wird, die vom Krebsepithel produziert werden. Dieser weitreichende Notch-Signalweg integriert die beiden Gewebe, um die Tumorentstehung zu fördern, indem ein normaler Regulationsmechanismus aktiviert wird, der die Differenzierung der mesenchymalen Zellen verhindert (Boukhatmi, 2020).

    Es wird angenommen, dass Mesenchymzellen aus normalem Gewebe eine wichtige Rolle bei der Förderung des Wachstums und der Metastasierung vieler Tumoren spielen. Dazu müssen sie von den aberranten Krebszellen erzogen werden, um die Eigenschaften zu erwerben, die zur Aufrechterhaltung der Tumorentstehung erforderlich sind. Unter Verwendung eines Drosophila-Modells der EGFR/Ras-getriebenen Tumorentstehung zeigt diese Studie, dass die Notch-Aktivität in den unmodifizierten mesenchymalen Zellen für das Tumorwachstum essentiell ist. Das Herunterregulieren von Notch spezifisch in mesenchymalen Zellen reduzierte ihre Proliferationsraten, förderte ihre Differenzierung und beeinträchtigte signifikant die Größe der sich entwickelnden Tumore. Bemerkenswerterweise scheint die Aktivierung von Notch in diesen unterstützenden Zellen auf der direkten Kommunikation von den Krebsepithelzellen zu beruhen, was zeigt, dass dieser Signalweg in der Fernsignalübertragung zwischen Gewebeschichten funktionieren kann (Boukhatmi, 2020).

    Die Schlussfolgerung, dass Notch-Rezeptoren in den mesenchymalen Zellen durch Liganden aktiviert werden, die von nahegelegenen Epithelzellen präsentiert werden, ist unerwartet, da die meisten Beispiele für Notch-Signalgebung zwischen Zellen innerhalb einer Epithelzellschicht auftreten. Die Tatsache, dass es sich bei den Liganden um Transmembranproteine ​​handelt, bedeutet, dass direkte Zell-Zell-Kontakte erforderlich sind, um eine Signalübertragung hervorzurufen, und dass die Signalübertragung normalerweise zwischen benachbarten Zellen stattfindet. In jüngerer Zeit sind Beispiele aufgetaucht, bei denen die Signalübertragung über längere Distanzen erfolgt, bei denen es sich anscheinend um Kontakte handelt, die durch Zellprotusionen wie Filopodien oder Zytoneme vermittelt werden. Es gibt Hinweise darauf, dass ein ähnlicher Mechanismus in den Tumoren funktioniert. Delta wird in den Epithelzellen produziert und kann in feinen Fortsätzen nachgewiesen werden, die sich durch die nahegelegenen Mesenchymzellen erstrecken, was mit einem kürzlich erschienenen Bericht übereinstimmt, der Zytoneme in diesen EGFR-psqRNAi-Tumoren beschreibt. In einem heterologen System wurde festgestellt, dass ein Notch-Zielgen schnell aktiviert wurde, nachdem Liganden-exprimierende Zellen durch Zellprozesse Kontakt hergestellt hatten. Ebenso führten ektope Delta-Patches im Scheibenepithel zur Expression des Notch-regulierten m6-GFP im darunterliegenden Mesenchym. Daher wird vermutet, dass die weit verbreitete Hochregulierung von Delta im Epithelkompartiment der tumorösen Flügelscheiben wiederum den Notch-Weg in den benachbarten mesenchymalen Zellen durch lange zelluläre Prozesse aktiviert. Als Folge werden die mesenchymalen Zellen mit den Krebsepithelzellen koordiniert und in einem undifferenzierten Zustand gehalten (Boukhatmi, 2020).

    Obwohl die Daten zeigen, dass Delta-Notch-vermittelte Inter-Gewebe-Signalgebung für die Aufrechterhaltung des Tumorwachstums wichtig ist, ist es offensichtlich, dass auch andere Signale erforderlich sind. Zunächst wurde bereits gezeigt, dass Dpp aus dem Krebsepithel für das Wachstum dieser Tumoren essentiell ist. Da der Dpp-Weg im Mesenchym noch aktiviert war, als Notch erschöpft war, wird vorgeschlagen, dass Dpp und Notch parallel arbeiten. Dies könnte erklären, warum die apicobasale Polarität nicht vollständig wiederhergestellt wurde, wenn die Notch-Aktivität beeinträchtigt war, und unterstreicht die Wahrscheinlichkeit, dass mehrere verschiedene Signalwege kooptiert werden, um die Tumorentstehung voranzutreiben. Zweitens argumentiert die Tatsache, dass die Tumorgenese durch die Störung des Notch- oder Dpp-Signalwegs im Mesenchym gerettet wird, dass es ein reziprokes Signal zum Epithel geben muss. Bemerkenswerterweise scheint das relative Wachstum der beiden Populationen in den Tumoren stark koordiniert zu sein, im Gegensatz zum Wildtyp, bei dem das Epithelwachstum vorherrscht. Ein plausibles Modell ist, dass kombinierte Eingaben von Notch und Dpp erforderlich sind, um reziproke Signale zu erzeugen, und es wird interessant sein herauszufinden, ob die reziproke Signalgebung auch über Zytoneme funktioniert, da die mesenchymalen Zellen Prozesse aussenden (Boukhatmi, 2020).

    Einer der Schlüsseleffektoren der Notch-Aktivität im Tumormesenchym ist Zfh1/ZEB, das für die Erhaltung der Muskelvorläufer unter normalen Bedingungen wichtig ist. In ähnlicher Weise wird seine Expression im Tumormesenchym aufgrund der Notch-Aktivität hoch gehalten, wo es hilft, ihre Differenzierung zu verhindern. Herunterregulieren zfh1 in mesenchymalen Zellen induziert deren vorzeitige Differenzierung und verhindert das Tumorwachstum. Die Rolle von Zfh1/ZEB bei der Förderung von Vorläuferzellen und der Stammzellproliferation scheint weit verbreitet zu sein. Darüber hinaus ist ZEB1 bei vielen Krebsarten hochreguliert, wo es die Expansion von Krebsstammzellen verursachen kann und häufig den Übergang von Epithel zu Mesechym antreibt, um die Metastasierung zu fördern. Ob seine Aktivierung unter diesen Bedingungen auch eine Notch-Aktivierung und eine Signalübertragung zwischen Gewebe beinhaltet, muss noch geklärt werden (Boukhatmi, 2020).

    Genom Wide Screen für kontextabhängige Tumorsuppressoren identifiziert unter Verwendung von in vivo-Modellen für Neoplasien bei Drosophila

    Diese Studie berichtet über groß angelegte RNAi-basierte Screenings zur Identifizierung potenzieller Tumorsuppressorgene, die mit bekannten Krebstreibern interagieren: dem epidermalen Wachstumsfaktorrezeptor und dem transkriptionellen Cofaktor Yorkie des Hippo-Signalwegs. Diese Screens wurden entwickelt, um Gene zu identifizieren, deren Verarmung Gewebe, das EGFR oder Yki exprimiert, aus einem Zustand gutartiger Überwucherung in eine neoplastische Transformation in vivo trieb. Ein unabhängiges Screening zielte darauf ab, Gene zu identifizieren, deren Depletion die Bildung neoplastischer Tumore in einem bestehenden EGFR-abhängigen Neoplasiemodell unterdrückte. Von vielen der hier identifizierten positiven Substanzen ist bekannt, dass sie in Wachstumskontrollwegen funktionell sind. Es wurden eine Reihe neuer Verbindungen zu Yki- und EGFR-getriebenem Gewebewachstum identifiziert, die meistens nur bei einer der beiden vorkommen. Somit wären die in dieser Studie bereitgestellten Ressourcen für alle Forscher nützlich, die negative Wachstumsregulatoren während der Entwicklung und Krebs im Zusammenhang mit aktiviertem EGFR und/oder Yki und positive Wachstumsregulatoren im Zusammenhang mit aktiviertem EGFR untersuchen. Die hier gemeldeten Ressourcen stehen jedem frei zur Verfügung (Groth, 2020).

    Eine genetische Analyse der Tumorprogression bei Drosophila identifiziert den Cohesin-Komplex als Unterdrücker der individuellen und kollektiven Zellinvasion

    Metastasen sind die häufigste Todesursache bei Krebspatienten. Folglich ist es unerlässlich, die molekularen Mechanismen zu verstehen, die dem Fortschreiten des Tumorwachstums in Richtung Malignität zugrunde liegen. Fortschritte in den Technologien zur Genomcharakterisierung waren sehr erfolgreich bei der Identifizierung häufig mutierter oder fehlregulierter Gene bei einer Vielzahl von menschlichen Krebsarten. Die Schwierigkeit zu beurteilen, ob diese Kandidaten die Tumorprogression antreiben, bleibt jedoch eine große Herausforderung. Unter Verwendung der genetischen Eignung von Drosophila melanogaster generierte diese Studie Tumore mit spezifischen Genotypen im lebenden Tier und führte eine detaillierte systematische Funktionsverlustanalyse durch, um konservierte Gene zu identifizieren, die die epitheliale Tumorprogression verstärken oder unterdrücken. Dies ermöglichte die Entdeckung funktioneller kooperativer Invasionsregulatoren und die Etablierung eines Netzwerks konservierter Invasionssuppressoren. Dazu gehören Bestandteile des Cohesin-Komplexes (siehe Rad21). deren Funktionsverlust entweder die individuelle oder kollektive Zellinvasion fördert, je nach Schwere der Wirkung auf die Funktion des Cohesinkomplexes (Canales Coutino, 2020).

    NatB reguliert den Zelltod und das Tumorwachstum von Rb-Mutanten, indem es die EGFR/MAPK-Signalgebung durch die N-Ende-Regelwege moduliert

    Die Inaktivierung des Rb-Tumorsuppressors verursacht kontextabhängige Zunahmen der Zellproliferation oder des Zelltods. In einem genetischen Screening nach Faktoren, die den Zelltod von Rb-Mutanten in Drosophila förderten, identifizierte diese Studie Psid, eine regulatorische Untereinheit der N-terminalen Acetyltransferase B (NatB). NatB-Untereinheiten waren für eine erhöhte EGFR/MAPK-Signalgebung und das Überleben von Rb-Mutantenzellen erforderlich. NatB reguliert die posttranskriptionellen Spiegel der hochkonservierten Stoffwechselwegkomponenten Grb2/Drk, MAPK und PP2AC, jedoch nicht die des weniger konservierten Sprouty.Interessanterweise erhöhte NatB die Spiegel der positiven Stoffwechselwegkomponenten Grb2/Drk und MAPK, während die Spiegel der negativen Stoffwechselwegkomponente PP2AC verringert wurden, die durch die unterschiedlichen N-Ende-Regelzweige E3-Ubiquitinligasen Ubr4 bzw. Cnot4 vermittelt wurden. Diese Ergebnisse legen einen neuen Mechanismus nahe, durch den NatB- und N-End-Regelwege die EGFR/MAPK-Signalgebung modulieren, indem sie die Spiegel von mehreren konservierten positiven und negativen Wegkomponenten invers regulieren. Da die Inaktivierung von Psid das von der EGFR-Signalgebung abhängige Tumorwachstum blockiert, legt diese Studie die Möglichkeit nahe, dass NatB möglicherweise ein neues therapeutisches Ziel für Krebserkrankungen ist, die von der deregulierten EGFR/Ras-Signalgebung abhängig sind (Sheng, 2020).

    Ein vorwärtsgerichteter genetischer Ansatz zur Kartierung einer P-Element-Zweiten-Stellen-Mutation identifiziert DCP2 als neuen Tumorsuppressor in Drosophila melanogaster

    Die Verwendung von Transposons zur Erzeugung von Mutationen war in den letzten Jahrzehnten der Eckpfeiler der Drosophila-Genetik. Durch Transpositionen verursachte Second-Site-Mutationen sind oft frei von Transposonen und beeinflussen dadurch nachfolgende Analysen. In einem P-Element-Mutagenese-Screening wurde eine zweite Mutation auf Chromosom 3 identifiziert, wobei die homozygoten Mutanten klassische Kennzeichen von Tumorsuppressormutanten aufweisen, einschließlich Hirntumor und Letalität, daher wurde die Mutantenlinie ursprünglich als bezeichnet tödliches (3) tumoröses Gehirn [l(3)tb]. Klassische genetische Ansätze, die auf meiotischer Rekombination und anschließender Komplementierung mit chromosomalen Deletionen und Genmutationen beruhen, kartierten die Mutation auf CG6169, das mRNA-Decapping-Protein 2 (DCP2), auf dem linken Arm des dritten Chromosoms (3L). Daher wurde die Mutation in DCP2(l(3)tb) umbenannt. Eine Feinkartierung der Mutation identifizierte weiter das Vorhandensein einer Gypsy-LTR-ähnlichen Sequenz in der 5'UTR-kodierenden Region von DCP2, zusammen mit der Expansion der angrenzenden stromaufwärts gelegenen intergenen AT-reiche Sequenz. Die mutierten Phänotypen werden durch die Einführung einer funktionellen Kopie von DCP2 in den mutierten Hintergrund gerettet, wodurch die kausale Rolle der Mutation festgestellt und eine genetische Validierung des Allelismus bereitgestellt wird. Angesichts des zunehmenden Repertoires von Genen, die mit der Tumorbiologie in Verbindung gebracht werden, ist dies der erste Fall, dass mRNA-Decapping-Protein an der Tumorgenese von Drosophila beteiligt ist. Diese Ergebnisse implizieren daher eine plausible Rolle für den mRNA-Abbauweg bei der Tumorentstehung und identifizieren DCP2 als einen potenziellen Kandidaten für zukünftige Untersuchungen zu regulatorischen Mechanismen des Zellzyklus (Mishra, 2020).

    Die transkriptionelle Repression von Myc liegt der Tumorsuppressorfunktion von AGO1 in Drosophila . zugrunde

    Diese Studie berichtet über eine neuartige Tumorsuppressoraktivität für das RNA-bindende Protein AGO1 der Drosophila Argonaute Familie, eine Komponente des miRNA-abhängigen RNA-induzierten Silencing-Komplexes (RISC). Der Mechanismus der Wachstumshemmung beinhaltet jedoch keine kanonischen Rollen als Teil des RISC, sondern AGO1 kontrolliert das Zell- und Gewebewachstum, indem es als direkter transkriptionaler Repressor des Hauptregulators des Wachstums, Myc, fungiert. Die AGO1-Depletion in den Imaginalscheiben der Flügel führt zu einer signifikanten Zunahme der Ribosomenbiogenese, der nukleolären Expansion und des Zellwachstums in Abhängigkeit von der Myc-Häufigkeit. Darüber hinaus erfordern eine erhöhte Myc-Promotoraktivität und eine erhöhte Myc-mRNA in AGO1-depletierten Tieren eine RNA-Polymerase-II-Transkription. Eine weitere Unterstützung der transkriptionellen AGO1-Funktionen wird durch die physikalische Interaktion mit der RNA-Polymerase II-Transkriptionsmaschinerie (Chromatin-Remodeling-Faktoren und Mediator-Komplex), die punktförmige Kernlokalisation in euchromatischen Regionen und die Überlappung mit den Transkriptions-Silencing-Loci der Polycomb-Gruppe bereitgestellt. Darüber hinaus wird eine signifikante AGO1-Anreicherung am Myc-Promotor beobachtet und AGO1 interagiert mit dem Myc-Transkriptionsaktivator Psi. Zusammen zeigen diese Daten, dass Drosophila AGO1 außerhalb des RISC funktioniert, um die Myc-Transkription zu unterdrücken und das Zell- und Gewebewachstum in der Entwicklung zu hemmen (Zaytseva, 2020).

    Eine eng koordinierte Regulierung des Zell- und Gewebewachstums ist für die Tierentwicklung unerlässlich. Vermindertes Wachstum führt zu kleinen Organen und verringerter Körpergröße, während ein erhöhtes proliferatives Wachstum mit genomischer Instabilität und Krebs verbunden ist. Der Transkriptionsfaktor und Wachstumsregulator von MYC wurde seit seiner Identifizierung als Onkogen in den frühen 1980er Jahren intensiv untersucht, als festgestellt wurde, dass die durch chromosomale Translokation verursachte MYC-Überexpression die maligne Transformation beim Burkitt-Lymphom vorantreibt. Die Forschung in den folgenden Jahrzehnten implizierte eine erhöhte MYC bei der Progression der meisten Tumoren. In normalen adulten Geweben ist die MYC-Expression relativ gering und im Allgemeinen auf Zellen mit regenerativem und proliferativem Potenzial beschränkt. Selbst geringe Zunahmen der MYC-Häufigkeit reichen aus, um das proliferative Zellwachstum zu fördern, daher kann das Verständnis der molekularen Kontrolle der MYC-Expression entscheidende Einblicke in die Mechanismen der MYC-Fehlregulation bei Krebs geben (Zaytseva, 2020).

    In normalen Zellen wird MYC durch Signaleingänge von einer Vielzahl von Entwicklungs- und Wachstumssignalwegen reguliert. Die vielen zellulären Signaleingänge, die bei der MYC-Transkription konvergieren, werden von FUBP1 integriert, einem KH-Domänenprotein, das einzelsträngige DNA bindet und mit dem allgemeinen Transkriptionsfaktorkomplex TFIIH interagiert, um den MYC-Promotor-Output zu modulieren. Die Säugetier-FUBP-Familie umfasst drei Proteine ​​(FUBP1-3), die durch ein Ortholog in Drosophila repräsentiert werden, P-Element somatischer Inhibitor (Psi). Wie FUBP1 interagiert Psi auch mit der Transkriptionsmaschinerie der RNA-Polymerase II (RNA Pol II), insbesondere dem Transkriptionsmediator (MED)-Komplex, um die Myc-Transkription und das Zell- und Gewebewachstum im Flügelepithel von Drosophila zu strukturieren (Guo, 2016). Zusätzlich zu seinen Rollen bei der Transkription bindet Psi RNA über die KH-Domänen und interagiert mit dem Spleißosom, um das mRNA-Spleißen zu regulieren. Obwohl die Co-Immunpräzipitation (co-IP)-Massenspektrometrie Psi im Komplex mit dem Argonaute-Protein AGO1 nachgewiesen hat, ist die potenzielle Bedeutung dieser Interaktion unbekannt (Zaytseva, 2020).

    Argonaute-Proteine ​​bilden den Kern des RNA-induzierten Silencing-Komplexes (RISC), der nichtkodierende RNA als Leitfaden für die Ziel-mRNAs für die posttranskriptionelle Gen-Silencing verwendet. Drosophila AGO2 ist am besten als Teil des siRNA-induzierten Silencing-Komplexes (siRISC) charakterisiert, während AGO1 hauptsächlich in microRNA-induzierten Silencing-Komplexen (miRISCs) und posttranskriptionaler mRNA-Silencing funktioniert. Von Bedeutung für diese Studie wurde das AGO1-vermittelte mRNA-Silencing mit der Transkriptdestabilisierung und der translationalen Repression von Myc bei Fliegen und Menschen in Verbindung gebracht. Diese Studie berichtet über eine neue Rolle für AGO1 als direkter Myc-Transkriptionsrepressor und zeigt, dass dies der Hemmung des Zellwachstums zugrunde liegt. Die AGO1-Depletion erhöht nicht nur die Myc-Promotoraktivität, die mRNA- und Proteinhäufigkeit, sondern die erhöhte Myc-Expression erfordert auch die Transkriptionsaktivität von RNA Pol II. Die Lokalisierung im Zellkern, zusammen mit der Interaktion mit der Transkriptionsmaschinerie und einer signifikanten AGO1-Anreicherung am Myc-Promotor legt nahe, dass AGO1 zusätzlich zu den etablierten Rollen bei der miRNA-Stummschaltung im Zytoplasma die Myc-Transkription einschränkt, um das Zell- und Gewebewachstum während der Drosophila-Entwicklung zu kontrollieren (Zaytseva, 2020).

    Diese Studie zeigt eine neue Rolle für AGO1 als Wachstumshemmer bei Drosophila. Die AGO1-Depletion war ausreichend, um Myc (mRNA und Protein) zu erhöhen, um die Ribosomenbiogenese, die nukleoläre Expansion und das Zellwachstum in einer Myc- und Psi-abhängigen Weise voranzutreiben. Die erhöhte Myc-Promotoraktivität in den AGO1-Knockdown-Flügelscheiben, zusammen mit der α-Amanitin-abhängigen Zunahme der Myc-prä-mRNA-Häufigkeit, legt nahe, dass AGO1 Myc auf Transkriptionsebene unterdrückt. In Übereinstimmung mit der beobachteten wachstumshemmenden Kapazität von AGO1 waren die erhöhte Myc-mRNA und Proteinhäufigkeit in AGO1-Knockdown-Flügeln mit einer erhöhten Myc-Funktion (d. h. Aktivierung etablierter Myc-Targets) verbunden. Obwohl Psi-Co-Knockdown die Myc-mRNA-Spiegel in AGO1-verarmten Flügeln nur mäßig verringerte, reduzierte die Psi-Co-Depletion die Expression von Myc-Targets stark. Diese Beobachtung legt nahe, dass Psi nicht nur für die Myc-Transkription erforderlich ist, sondern auch für die Aktivierung von Myc-Wachstumszielen im Zusammenhang mit der AGO1-Verarmung erforderlich sein kann. Daher sind zukünftige Studien erforderlich, um zu bestimmen, ob Psi und Myc gemeinsame Ziele binden und ob Psi für die transkriptionelle Aktivierung von Myc-Zielgenen erforderlich ist (Zaytseva, 2020).

    Neuere genomweite funktionelle RNAi-Screenings in Drosophila S2-Zellen, die AGO1 als Modifikator von Polycomb-Foci identifizierten, legten Extra-miRNA-Funktionen für AGO1 nahe. PcG vermittelt die epigenetische Repression wichtiger Entwicklungsgene, um das Zellschicksal zu kontrollieren, und die PcG-Repression wird durch die Aggregation von PcG-Herden im Zellkern stabilisiert. Die Depletion von AGO1 störte die nukleare Organisation und reduzierte die Intensität der Pc-Foci, was darauf hindeutet, dass AGO1 die PcG-vermittelte Stilllegung negativ reguliert. Der Drosophila-PcG-Komplex wurde für seine Rolle bei der Stilllegung homöotischer Gene durch die Bindung von PcG-Response-Elementen (PREs), einschließlich des Fab-7 PRE-enthaltenden regulatorischen Elements aus dem Hox-Gen, Abdominal-B, charakterisiert. Komponenten der RNAi-Maschinerie, einschließlich AGO1 und Dicer-2, sind an der PcG-abhängigen Stummschaltung zwischen entfernten Kopien des Fab-7-Elements beteiligt, die im gesamten Genom entwickelt wurden, um Genkontakte über große Entfernungen zu überwachen. Interaktionen zwischen Hox-Genen, die durch PcG-Proteine ​​stummgeschaltet wurden, waren bei AGO1-Mutanten verringert, was darauf hindeutet, dass AGO1 die Kernorganisation zumindest teilweise durch die Stabilisierung der PcG-Protein-Rekrutierung an Chromatin reguliert (Zaytseva, 2020).

    Die transkriptionelle Autorepression von Myc, die im Drosophila-Embryo über die Überexpression von Myc von einem exogenen Promotor modelliert wurde, führt in einer Pc-abhängigen Weise zu einer Repression des endogenen Myc-Locus. Dies, zusammen mit der teilweisen Überlappung zwischen AGO1 und PcG in imaginalen Flügelscheibenzellen, legt nahe, dass Pc die transkriptionelle Autorepression von Myc über AGO1 vermittelt. Im Gegensatz zu den aktuellen Studien, in denen AGO1-Depletionsphänotypen mit einem moderaten (>drei- bis fünffachen) Anstieg von Myc assoziiert sind, wurde die Autoregulation im Embryo als Reaktion auf unphysiologische Myc-Erhöhungen (über das 100-fache der endogenen Spiegel) untersucht. Somit legen die aktuellen Daten nahe, dass AGO1 den Myc-Promotor unter normalen Bedingungen bindet und für die Repression der endogenen Myc-Transkription erforderlich ist, aber ob AGO1 für die Pc-abhängige Myc-Autorepression erforderlich ist, erfordert weitere Untersuchungen. In ähnlicher Weise kontrollieren Super-Enhancer die menschliche MYC-Transkription über CTCF im Zusammenhang mit Krebserkrankungen mit hohem MYC-Gehalt. Somit könnte eine fehlgeschlagene Pc-abhängige Autorepression und/oder eine defekte Repression von Super-Enhancern über CTCF die MYC weiter erhöhen, um die Krebsprogression zu fördern. Angesichts der beobachteten Überlappung zwischen AGO1 und Pc/CTCF im Drosophila-Flügel werden zukünftige Studien, die bestimmen, ob AGO1 mit Pc und/oder CTCF interagiert, um autoregulatorisches Feedback auf die Myc-Transkription im Kontext der Tumorentstehung zu kontrollieren, von großem Interesse sein (Zaytseva, 2020).

    Es bleibt die Frage, wie AGO1 auf die Myc-Transkription abzielt. Die physikalische und genetische Interaktion zwischen Psi und AGO1 und die Beobachtung, dass AGO1-Mutanten mit Funktionsverlust das Zell- und Gewebewachstum im Psi-Knockdown-Flügel wiederherstellen, legt nahe, dass AGO1 das Wachstum hemmt, das von diesem Myc-Transkriptionsregulator abhängig ist. AGO2 wurde durch die Assoziation mit CTCF-Bindungsstellen in Drosophila an isolatorabhängigen Schleifeninteraktionen beteiligt, die 3D-Transkriptionsdomänen (TADs) definieren. Obwohl nicht über ähnliche Rollen für AGO1 berichtet wurde, liegen die krebsbezogenen Superverstärker für das MYC-Onkogen innerhalb des 2,8 Mb TAD und kontrollieren die MYC-Transkription über eine gemeinsame und konservierte CTCF-Bindungsstelle, die sich 2 kb stromaufwärts des MYC-Promotors befindet, d.h. in der Nähe der von FUBP1 gebundenen FUSE (1,7 kb stromaufwärts). Darüber hinaus reduziert die Genunterbrechung der Enhancer-Docking-Stelle die CTCF-Bindung und die Super-Enhancer-Interaktion, was zu einer reduzierten MYC-Expression und einem proliferativen Zellwachstum führt. AGO1 ChIP zeigte eine signifikante Anreicherung am Myc-Promotor, was darauf hindeutet, dass AGO1 wahrscheinlich mit Psi und der RNA Pol II-Maschinerie interagiert, um die Myc-Transkription direkt zu regulieren. Angesichts des hohen Konservierungsgrads zwischen AGO- und CTCF-Proteinen während der gesamten Evolution ist es von großem Interesse zu bestimmen, ob menschliches AGO1 auch mit FUBP1 interagiert, um die Transkription des MYC-Onkogens zu regulieren (Zaytseva, 2020).

    Diese Studie hat gezeigt, dass sich AGO1 während der Entwicklung von Drosophila als Wachstumshemmer verhält, indem es die Myc-Transkription, die Ribosomenbiogenese und das Zellwachstum im Flügelscheibenepithel unterdrückt. In Übereinstimmung mit der Tumorsuppressoraktivität von AGO1 bei einem breiten Spektrum menschlicher Krebsarten identifizierten groß angelegte Genomdaten im cBioPortal AGO1 als häufig mutiert oder deletiert in einer Vielzahl von Tumoren (z. B. Fortpflanzungs-, Brust-, Darm-, Blasen- und Hautkrebs). Die Region 1p34-35 des Chromosoms 1, die AGO1 einschließt, wird häufig in Wilms-Tumoren und neuroektodermalen Tumoren deletiert. In Neuroblastom-Zelllinien verhält sich AGO1 als Tumorsuppressor, wobei die Überexpression die Checkpoint-Sensitivität erhöht und die Zellzyklusprogression verringert. Die Mikroarray-Daten des GEO-Profils korrelieren die AGO1-Expression invers mit dem proliferativen Index, d. h., die AGO1-Spiegel sind in tumorigenen Zellen signifikant niedriger als in differenzierten Zellen. Im Zusammenhang mit Krebs ist es wichtig zu bestimmen, ob der AGO1-Funktionsverlust die MYC-abhängige Krebsprogression verändert und umgekehrt. Da eine erhöhte Menge des MYC-Onkoproteins mit der Pathogenese der meisten menschlichen Tumoren verbunden ist, ist die Entschlüsselung solcher neuartiger Mechanismen der MYC-Repression von grundlegender Bedeutung für das Verständnis der MYC-abhängigen Krebsentstehung und -progression (Zaytseva, 2020).

    Sequentielle Ras/MAPK- und PI3K/AKT/mTOR-Rekrutierung fördert die basale Extrusion in der Prostata-ähnlichen Drüse von Drosophila

    Einer der wichtigsten, aber weniger verstandenen Schritte der epithelialen Tumorentstehung tritt auf, wenn Zellen die Fähigkeit erlangen, ihr epitheliales Kompartiment zu verlassen. Dieses als basale Epithelzellextrusion (basale Extrusion) beschriebene Phänomen stellt den ersten Schritt der Tumorinvasion dar. Aufgrund des Fehlens eines geeigneten In-vivo-Modells, Implikation von emblematischen Signalwegen wie Ras/Mitogen-aktivierte Proteinkinase (MAPK) und Phosphoinositid-3-Kinase (PI3K)/Proteinkinase B (AKT)/Säugetier-Target von Rapamycin (mTOR) Signalwege, ist in diesem Phänomen kaum beschrieben. Dieses Papier berichtet über ein einzigartiges Modell der basalen Extrusion in der Drosophila-Zusatzdrüse. Dort wurde gezeigt, dass sowohl der Ras/MAPK- als auch der PI3K/AKT/mTOR-Weg für die basale Extrusion notwendig sind. Darüber hinaus zeigt diese Studie, wie bei Prostatakrebs, dass diese Signalwege koaktiviert werden. Dies geschieht durch den Aufbau von vom Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) und Insulin Receptor (InR) abhängigen autokrinen Schleifen, ein Phänomen, das unter Berücksichtigung menschlicher Daten für Prostatakrebs relevant sein könnte (Rambur, 2020).

    Weltweit geht die große Mehrheit der Krebserkrankungen von Epithelgeweben wie Lunge, Brust und Prostata aus1. Trotz verstärkter Prävention werden die meisten Tumoren erst spät erkannt und die Patientenversorgung konzentriert sich auf invasive Adenokarzinome, resistente Formen dieser Karzinome und metastasierende Karzinome. Da die späten Stadien der Krebsprogression in den letzten Jahrzehnten intensiv untersucht wurden, sind die molekularen Mechanismen, die mit einer solchen Progression verbunden sind, weitgehend beschrieben, was beispielsweise die Hauptrolle der Rezeptor-Tyrosin-Kinase (RTK)-abhängigen Signalwege in diesen Mechanismen zeigt. Typischerweise sind beim Prostata-Adenokarzinom, der zweithäufigsten Krebsart bei Männern, sowohl der PI3K/AKT/mTOR-Weg als auch der Ras/MAPK-Weg mit der Tumorprogression verbunden. Beim Prostata-Adenokarzinom zeigen Ras/MAPK- und PI3K/AKT/mTOR-Signalwege aktivierende genetische Veränderungen in mehr als 40 % der Primärtumoren und in praktisch allen metastasierten Prostatatumoren, und phosphoproteomische Studien bestätigten eine starke Korrelation in der Aktivierung dieser beiden Signalwege. Darüber hinaus zeigen präklinische Mausmodelle, die Veränderungen des einen oder anderen Signalwegs im Prostataepithel reproduzieren, eine Tumorgenese, die histopathologische Merkmale des menschlichen Adenokarzinoms nachahmt. Darüber hinaus wird eine fortgeschrittene Tumorprogression erreicht, wenn Veränderungen in beiden Signalwegen kombiniert werden. Diese unterschiedlichen Daten unterstreichen, dass einerseits Ras/MAPK- oder PI3K/AKT/mTOR-Signalwege die Prostatatumorentwicklung initiieren können und andererseits diese Signalwege an späten Phasen der Tumorprogression beteiligt sind. Sie erklären jedoch weder ihre jeweilige oder kombinierte Rolle bei der tatsächlichen Bildung von Adenokarzinomen noch die molekularen Mechanismen, die diese beiden Wege koppeln könnten, um dieses Phänomen in vivo zu fördern (Rambur, 2020).

    Die Bildung von Adenokarzinomen tritt auf, wenn präinvasive Epithelzellen die Fähigkeit erlangen, ihr Epithelkompartiment zu verlassen. Dies impliziert, dass diese Zellen in der Lage sind, aus dem normalen Epithel zu extrudieren und die Basalmembran zu durchqueren, die die Grenze des Epithelkompartiments darstellt. Diese Phänomene können als basale Extrusion beschrieben werden und führen zu einer frühen Invasion im Gegensatz zu einer späten Invasion, die mit dem metastatischen Prozess verbunden ist. Aufgrund der Schwierigkeit, die basale Extrusion bei Tieren genau zu visualisieren, wurde der mit diesem Phänomen verbundene Mechanismus im Wesentlichen in Zellmodellen oder in sich entwickelnden Geweben wie der Drosophila-Imaginalscheibe von Zebrafischembryonen beschrieben, obwohl die Rolle von P120-Catenin bei der basalen Extrusion gezeigt wurde in einem Mausmodell der Pankreasneoplasie. Die Rolle des Ras/MAPK-Signalwegs bei der basalen Extrusion wurde nur durch die Verwendung von RasV12 als onkogene Wirkung beschrieben, und die Rolle des PI3K/AKT/mTOR-Signalwegs wurde nie untersucht (Rambur, 2020).

    Um die Rolle der Ras/MAPK- und PI3K/AKT/mTOR-Signalwege bei der basalen Extrusion zu bestimmen und die zugrunde liegenden Mechanismen zu verstehen, die ihre Hyperaktivierung bei Prostatakrebs koordinieren können, wurde in dieser Studie ein neues Modell des frühen invasiven In-vivo-Adenokarzinoms in der Prostata von Drosophila entwickelt. wie Zubehörverschraubung. Drosophila ist ein leistungsfähiges genetisches Modell, bei dem mehr als 70 % der Gene, die an menschlichen Krankheiten beteiligt sind, Orthologe aufweisen und bei dem die Ras/MAPK- und PI3K/AKT/mTOR-Signalwege gut konserviert sind. Drosophila hat sich bereits als Krebsmodell für Gehirn, Lunge und Dickdarm bewährt. Die Drosophila akzessorische Drüse ist ein funktionelles Äquivalent zur Prostata und spielt durch die Sekretion von Samenflüssigkeit eine Rolle bei der Fruchtbarkeit. Sekrete stammen aus einer Monoschicht von Epithelzellen, die im Erwachsenenalter gut differenziert und ruhend sind, und es gibt keine Hinweise auf Stammzellen in diesem Gewebe. In Anbetracht der Tatsache, dass angenommen wird, dass ein Großteil des Prostataadenokarzinoms von luminalen Zellen stammt, stellen Epithelzellen der akzessorischen Drüse ein wertvolles Modell zur Untersuchung der Mechanismen der epithelialen Prostatatumourigenese dar (Rambur, 2020).

    Diese Studie beschreibt dieses einzigartige Modell der basalen Extrusion und Tumorbildung in der akzessorischen Drüse, das die meisten Aspekte der Krebsentwicklung rekapituliert. Sowohl der Ras/MAPK- als auch der PI3K/Akt/TOR-Weg sind in den produzierten Tumoren überaktiviert, und diese Wege wirken zusammen, um eine basale Extrusion und nachfolgende Tumorbildung zu induzieren. Darüber hinaus wird der Mechanismus beschrieben, der die Koaktivierung dieser Signalwege ermöglicht, die auf der sequentiellen Rekrutierung einer doppelten autokrinen Rückkopplungsschleife in Abhängigkeit von epidermalen (EGF/Spitz) und insulinähnlichen (IGF/Ilp6) Wachstumsfaktoren und ihren jeweiligen Rezeptoren beruht. Schließlich wird unter Verwendung öffentlich zugänglicher Daten von Prostatakrebsproben und Migrationsassays in der menschlichen prätumoralen Prostataepithelzelllinie die mögliche Rolle dieser Ergebnisse in der tatsächlichen menschlichen Pathologie bewertet (Rambur, 2020).

    Um getreu zu reproduzieren, was in den frühesten Stadien der Tumorbildung bei Patienten vermutet wird, wurde eine einzige genetische Veränderung in wenigen Klonen zufällig ausgewählter und meist differenzierter Zellen erzeugt. Darüber hinaus ist das Epithel der akzessorischen Drüse, das an eine Basalmembran angrenzt, von einer stromalen Schicht aus Muskelfasern umgeben, und onkogeninduzierte Epithelzellen können beide Schichten durchqueren, um externe Tumore zu bilden. Dies rekapituliert das Phänomen der Extrusion von basalen Epithelzellen, von dem angenommen wird, dass es für die Zellinvasion zentral ist. Basale Extrusion wurde in Zellkulturen, in Drosophila-Imaginalscheiben, in Zebrafischembryonen und in Mäusen beschrieben. Allerdings wurde die Implikation von Ras/MAPK- und PI3K/AKT/mTOR-Signalwegen bei diesem Phänomen nie untersucht, obwohl diese Signalwege bei Krebsarten und insbesondere bei epithelialen Krebsarten wie dem Prostata-Adenokarzinom zu den am stärksten deregulierten gehören. Diese Studie zeigt in einem neuen Modell der Tumorgenese akzessorischer Drüsen, dass beide Wege an der basalen Extrusion beteiligt sind, was darauf hinweist, dass dieser Schritt einen bestimmten Aktivierungszustand für die Zelle erfordert, die dieser basalen Extrusion unterzogen wird. Darüber hinaus korreliert dieser Befund damit, dass die beiden betrachteten Signalwege bei Primärtumoren bereits häufig co-dereguliert sind. Aus diesen Experimenten, bei denen die Onkogenexpression auf wenige Zellen beschränkt ist und die intratumorale Hemmung der Wege die Invasion verringert, wird gefolgert, dass die Mechanismen der Basalzellextrusion zellautonom sind, wie zuvor in Zelllinien gezeigt. Tatsächlich zeigt diese Studie, dass dieser zellautonome Mechanismus auf der Produktion von zwei Wachstumsfaktoren und der anschließenden Aktivierung von zwei autokrinen Schleifen beruht. Die Rolle autokriner Schleifen wurde in der späten Tumorentstehung vermutet, da höhere Konzentrationen von Wachstumsfaktoren in Tumorgeweben gefunden wurden, und wurde in Zellmodellen untersucht, in denen die Hemmung dieser Schleifen tumorigene Merkmale wie Migration oder Proliferationskapazität verringert, da ihre Aktivierung mit der Transformation verschiedener Epithelzellen verbunden. Eine Rolle autokriner Schleifen für die basale Extrusion in vivo wurde jedoch nie gezeigt. Wenn diese Schleifen an der späten Tumorprogression beteiligt zu sein scheinen, könnten sie auch für die frühe menschliche Tumorentwicklung wichtiger sein. Tatsächlich wurden viele Strategien zur Behandlung von Krebspatienten versucht, insbesondere durch Blockieren der autokrinen EGF/EGFR-Schleife. Bei fortgeschrittenem Prostatakrebs haben diese Strategien jedoch sowohl bei Monotherapien als auch bei kombinierten Behandlungen mit klassischen Anti-Prostata-Krebsmitteln schlechte Ergebnisse gezeigt. Es könnte logisch sein, wenn autokrine Schleifen weniger an späten Krebsstadien beteiligt sind, sondern mehr an der Fähigkeit von Tumorzellen, das Epithelkompartiment zu verlassen. In späteren Stadien könnten höhere Raten aktivierender Mutationen in den Ras/MAPK- und PI3K/AKT/mTOR-Signalwegen die Notwendigkeit einer RTK-gesteuerten Aktivierung unterdrücken. Im Gegensatz dazu muss bei der frühen Tumorentstehung, da weniger genetische Veränderungen vorliegen, die Aktivierung von Signalwegen auf anderen Mechanismen beruhen. Wie in der akzessorischen Drüse gezeigt, könnte diese Rekrutierung in Tumorzellen durch autokrine Produktion von Wachstumsfaktoren, autokrine Aktivierung ihrer RTK und anschließende Aktivierung der für die Tumorentwicklung notwendigen Signalwege effizient erfolgen. In einer menschlichen Kohorte von Prostatakrebsproben wurde festgestellt, dass EGF in Primärtumoren stärker exprimiert wird als entweder in normalem Gewebe oder in Metastasen. Dies könnte mit einem frühen Bedarf an einem solchen Wachstumsfaktor bei der Bildung von Adenokarzinomen korrelieren. Im Gegensatz zu den Beobachtungen bei Drosophila kann in humanen Proben keine frühe Überexpression von IGFs nachgewiesen werden. Beim Menschen ist EGFR jedoch in der Lage, sowohl den Ras/MAPK- als auch den PI3K/AKT/mTOR-Signalweg zu rekrutieren, und die EGF-Überexpression könnte ihre Aktivierung vorantreiben und auf die gleiche Weise wirken wie EGF/Spitz und IGF/Ilp6 bei Drosophila (Rambur, 2020). .

    Frühe Phasen der Tumorentstehung in vivo zu untersuchen, bleibt schwierig, insbesondere für Epithelzellen, die sich zu benignen Tumoren noch im Epithelkompartiment entwickeln können, wie z. Das in der Drosophila-Zusatzdrüse entwickelte Modell stellt ein einzigartiges In-vivo-Modell dar, um die basale Extrusion und die frühe Invasion zu untersuchen. An dieser basalen Extrusion sind zwei Hauptwege der Krebsprogression beteiligt, und diese beiden Wege werden von autokrinen Schleifen mitrekrutiert. Weitere Untersuchungen werden erforderlich sein, um zu testen, ob andere Signalwege, die an der späten Tumorentstehung beteiligt sind, für dieses Phänomen von Bedeutung sind. Darüber hinaus wird es auch wichtig sein festzustellen, welche Gene durch diese Signalwege aktiviert oder gehemmt werden und welche Mechanismen rekrutiert werden, um die eigentliche Extrusion zu fördern (Rambur, 2020).

    Hyperinsulinämie fördert die epitheliale Tumorentstehung durch Aufhebung der Zellkonkurrenz

    Stoffwechselerkrankungen wie Typ-2-Diabetes gehen mit einer erhöhten Krebsinzidenz einher. Diese Studie zeigt, dass Hyperinsulinämie die epitheliale Tumorgenese fördert, indem sie die Zellkonkurrenz aufhebt. Bei Drosophila-Augen-Imaginalepithel, onkogen kritzeln (kritzeln) mutierte Zellen werden durch Zellkonkurrenz eliminiert, wenn sie von Wildtyp-Zellen umgeben sind. Durch ein genetisches Screening fand diese Studie heraus, dass Fliegen heterozygot für das Insulinrezeptorsubstrat sind chico ermöglichen Schreiber Zellen, um der Zellkonkurrenz zu entgehen und sich zu Tumoren zu entwickeln. Faszinierend, chico wird in den insulinproduzierenden Zellen (IPCs) des Gehirns benötigt, um die Zellkonkurrenz aus der Ferne auszuführen. Mechanisch, chico Herunterregulierung in IPCs verursacht Hyperinsulinämie durch Hochregulierung eines Drosophila-Insulins Dilp2, das die Insulin-mTOR-Signalübertragung aktiviert und somit die Proteinsynthese in Schreiber Zellen. Auch ein ernährungsbedingter Anstieg des Insulinspiegels löst Schreiber Tumorgenese und pharmakologische Unterdrückung der Proteinsynthese verhindert eine Hyperinsulinämie-induzierte Schreiber Überwucherung. Diese Ergebnisse stellen eine mechanistische In-vivo-Verbindung zwischen Stoffwechselerkrankungen und Krebsrisiko über die systemische Regulierung der Zellkonkurrenz her (Sanaki, 2020).

    Stoffwechselerkrankungen wie Typ-2-Diabetes und Fettleibigkeit gehen oft mit einer Hyperinsulinämie einher, die durch einen hohen Insulinspiegel im Kreislauf gekennzeichnet ist. In der Epidemiologie wird Hyperinsulinämie mit einer erhöhten Krebsinzidenz in Verbindung gebracht. Beispielsweise steigt das Risiko für Leber-, Bauchspeicheldrüsen-, Endometrium-, Nieren- und Blasenkrebs bei Menschen mit Hyperinsulinämie um das 1,5- bis 2-Fache. Obwohl frühere Studien an Drosophila und Nagetieren einige Aspekte des Mechanismus enthüllten, durch den Hyperinsulinämie das Tumorwachstum und die Malignität fördert, sind die zugrunde liegenden Mechanismen noch weitgehend unbekannt (Sanaki, 2020).

    Die meisten Krebsarten stammen von Epithelzellen, die während der Tumorprogression häufig die apicobasale Polarität verlieren. Im Imaginalepithel von Drosophila treten Mutationen mit Funktionsverlust in evolutionär konservierten apicobasalen Polaritätsgenen auf, wie z Schreiber oder Scheiben groß (dlg), stören die epitheliale Integrität und führen zu tumorösem Wachstum. Interessanterweise proliferieren solche onkogenen, polaritätsdefizienten Zellen nicht über, sondern werden aus dem Gewebe eliminiert, wenn sie von Wildtyp-Zellen umgeben sind, ein Phänomen, das als tumorsuppressive Zellkonkurrenz bezeichnet wird. Frühere Arbeiten fanden mehrere Mechanismen, die diese Zellelimination über die Zell-Zell-Interaktion zwischen Schreiber und Wildtyp-Zellen, die Sas-PTP10D-Ligand-Rezeptor-Interaktion umfassen, Slit-Robo2-Ena/VASP-vermittelt Schreiber Zellextrusion und Verschlingung von Schreiber Zellen durch Wildtypzellen. Durch ein genetisches Screening bei Drosophila fand diese Studie einen unerwarteten neuen Regulationsmechanismus, bei dem Hyperinsulinämie die tumorsuppressive Zellkonkurrenz systemisch aufhebt und somit die Tumorentstehung im Epithel verursacht. Diese Daten könnten eine mechanistische Erklärung für die epidemiologischen Beweise liefern, die Hyperinsulinämie und Krebsinzidenz in Verbindung bringen, und so zu einem besseren Verständnis der Krebsbiologie in vivo beitragen (Sanaki, 2020).

    Diese Studie ergab, dass die Hyperinsulinämie bei Fliegen die Zellkonkurrenz im Augenepithel systemisch unterdrückt, was zu einer tumorösen Überwucherung von polaritätsdefizienten Zellen führt, die normalerweise eliminiert werden, wenn sie von Wildtypzellen umgeben sind. Es wurde berichtet, dass eine zuckerreiche Ernährung das Tumorwachstum und die Metastasierung von Fliegentumoren mit erhöhten Ras- und Src-Signalen fördert, was ein Modell dafür liefert, wie eine abnormale Physiologie die Tumorprogression fördert. Darüber hinaus haben Studien an Mäusen gezeigt, dass durch fettreiche Ernährung induzierte Fettleibigkeit die Extrusion onkogener RasV12-exprimierender Zellen aus dem Darm von Mäusen unterdrückt und dass endogene Hyperinsulinämie zum duktalen Adenokarzinom des Pankreas beiträgt. Somit hat eine abnorme Physiologie, insbesondere Hyperinsulinämie, eine fördernde Wirkung auf die Tumorentwicklung und das Fortschreiten, jedoch war der Mechanismus, durch den Hyperinsulinämie den Anfangsschritt der Tumorentstehung steuert, unklar. Die aktuellen Beobachtungen zeigen, dass chico heterozygote Mutante oder IPCs-spezifisch chico-Knockdown-Larven können als Drosophila-Modell für Hyperinsulinämie verwendet werden. Konsequent, obwohl chico homozygote Mutantenfliegen nehmen ihr Körpergewicht drastisch ab, chico heterozygote mutierte Fliegen weisen ein erhöhtes Körpergewicht auf, was auf ein phänotypisches Ergebnis einer Hyperinsulinämie hindeutet (Sanaki, 2020).

    Die Erkenntnisse, dass Hyperinsulinämie die tumorsuppressive Zellkonkurrenz systemisch aufhebt, indem sie die InR-TOR-vermittelte Proteinsynthese in prämalignen Zellen steigert, könnte eine mechanistische In-vivo-Verbindung zwischen Stoffwechselerkrankungen und Krebsrisiko darstellen. Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass die Sas-PTP10D-Signalisierung in Schreiber Zellen fördern ihre Elimination, indem sie die Signalübertragung des epidermalen Wachstumsfaktorrezeptors (EGFR) unterdrücken. Fehler in der Sas-PTP10D-Signalisierung werden abgeschwächt Schreiber Zellelimination durch Kooperation zwischen EGFR-Ras- und TNF-JNK-Signalgebung, was zur Aktivierung des Hippo-Signalweg-Effektors Yorkie (Yki) führt. Auf der anderen Seite fand diese Studie heraus, dass Hyperinsulinämie die Schreiber Zellelimination durch die Förderung der Insulin-mTor-Signalgebung. Angesichts der Tatsache, dass diese beiden Signalwege unabhängig sind, würde es keinen direkten Cross-Talk zwischen Sas-PTP10D-Signalweg und Hyperinsulinämie-getriebener Tumorentstehung geben. Vielmehr ist es möglich, dass sowohl die Sas-PTP10D-Inaktivierung (Yki-Aktivierung) als auch die Insulinsignalisierungsaktivierung (Tor-Aktivierung) zu demselben biologischen Ergebnis führen, nämlich einer Erhöhung der Proteinsynthese, was erklären könnte, wie die Insulinsignalisierung die Sas-PTP10D-Signalisierung außer Kraft setzt (Sanaki , 2020).

    Bemerkenswerterweise werden unterschiedliche Niveaus der Proteinsynthese zwischen Zellen seit langem mit der Regulierung der klassischen Minute-Zell-Konkurrenz in Verbindung gebracht, die eine kompetitive Eliminierung von Zellen mit einer heterozygoten Mutation für ein ribosomales Proteingen ist. Darüber hinaus haben neuere Arbeiten ergeben, dass Verlierer der Zellkonkurrenz, die durch verschiedene Mutationen wie Minute, Myc, Mahjong und Hel25E ausgelöst werden, im Allgemeinen niedrigere Proteinsyntheseniveaus aufweisen als benachbarte Gewinner (Nagata, 2019). Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die Insulin-TOR-Signalgebung die Zellkonkurrenz während der embryonalen Entwicklung der Maus kontrolliert. Diese Beobachtungen legen nahe, dass unterschiedliche Niveaus der Insulin-TOR-Signalgebung und Proteinsynthese zwischen Zellen der Schlüssel für die Zellkonkurrenz sind. Unterstützend für diese Vorstellung kann die scrib-induzierte Zellkonkurrenz entweder durch die Einführung einer Minute-Mutation in Wildtyp-Gewinner oder durch die Überexpression von Myc in . kompromittiert werden Schreiber Verlierer. Diese Daten zeigen, dass Schreiber Zellen sind gegenüber Umweltinsulin unempfindlich und haben daher im Vergleich zu den Nachbarzellen niedrigere Insulin-TOR-Signalübertragungs- und Proteinsynthesewerte, und Hyperinsulinämie kehrt dieses Gleichgewicht um und verursacht Schreiber Tumorgenese. Angesichts der Tatsache, dass eine medikamentöse Behandlung, die auf den Zellstoffwechsel abzielt, die durch Hyperinsulinämie verursachte Tumorentstehung verhindern könnte, könnte das Krebsrisiko, das durch Stoffwechselerkrankungen erhöht wird, in Zukunft kontrollierbar werden (Sanaki, 2020).

    Schneckeninduziertes Claudin-11 führt zur kollektiven Migration zur Tumorprogression

    Der epithelial-mesenchymale Übergang (EMT) ist ein zentraler Mechanismus für die Krebsausbreitung. Allerdings ist die EMT-regulierte individuelle Krebszellinvasion in klinischen Proben schwer nachzuweisen. Neue Beweise deuten darauf hin, dass EMT mit der kollektiven Zellmigration und Invasion mit unbekannten Mechanismen korreliert ist. Diese Studie zeigt, dass der EMT-Transkriptionsfaktor Snail eine kollektive Migration in Plattenepithelkarzinomen auslöst, indem er die Expression eines Tight-Junctional-Proteins, Claudin-11, induziert. Mechanistisch aktiviert Tyrosin-phosphoryliertes Claudin-11 Src, das die RhoA-Aktivität an interzellulären Verbindungen durch p190RhoGAP (siehe Drosophila RhoGAPp190) unterdrückt und stabile Zell-Zell-Kontakte aufrechterhält. Bei Patienten mit Kopf-Hals-Tumoren führt die Snail-Claudin-11-Achse (siehe Drosophila-Schnecke) zur Bildung von zirkulierenden Tumorzellclustern, die mit der Tumorprogression korrelieren. Überexpression von Schnecke korreliert mit erhöhtem Claudin-11, und beide sind mit einem schlechteren Outcome verbunden. Dieses Ergebnis erweitert das derzeitige Verständnis der EMT-vermittelten Zellmigration über eine nicht-individuelle Art der Bewegung, um die Krebsprogression zu fördern (Li, 2019).

    Die Expression und der funktionelle Einfluss verschiedener Claudins sind bei verschiedenen Krebsarten unterschiedlich. Schnecke beeinflusste die Expression anderer Claudine im 2,5D-System des Plattenepithelkarzinoms (SCC) nicht. Schneckenreguliertes Claudin-11 beeinträchtigte weder die Zelllebensfähigkeit noch die Einzelzellmigration, modulierte jedoch die kollektive Migration und Invasion, Lymphknotenmetastasen und die Bildung von Clustern zirkulierender Tumorzellen (CTC). Es wird vermutet, dass Claudin-11 während der Tumormetastasierung zur Aufrechterhaltung von Zell-Zell-Kontakten beiträgt, um die Metastasierungseffizienz zu erhöhen. Interessanterweise fungierte Claudin-11 nicht nur als adhäsives Protein, sondern rekrutierte vor allem Src-phosphoryliertes p190RhoGAP, um RhoA an interzellulären Verbindungen zu inaktivieren. Es wird auch angemerkt, dass das auslösende Ereignis für die Claudin-11-vermittelte kollektive Migration die Phosphorylierung von Tyrosinresten im C-Terminus von Claudin-11 ist. Obwohl angemerkt wird, dass die Suppression von FAK die Claudin-11-Phosphorylierung reduziert, bedarf es weiterer Bestätigung, ob FAK tatsächlich für die Claudin-11-Tyr 191/Tyr 192-Phosphorylierung unverzichtbar ist (Li, 2019).

    Jüngste Studien legen nahe, dass ein Bruchteil der CTCs als Cluster wandern und ein größeres Metastasierungspotenzial aufweisen als einzelne CTCs. Diese Studie zeigte, dass die Snail-Claudin-11-Achse mit der Anzahl der CTC-Cluster in einer prospektiven HNSCC-Kohorte korreliert. Die derzeit verfügbaren Methoden der CTC-Auszählung sind jedoch bedenklich, dass die meisten von ihnen Antikörper-abhängig sind und eine unspezifische Bindung nicht vollständig ausgeschlossen werden kann. Obwohl berichtet wurde, dass die verwendete Mikrofluidik-Plattform in der aktuellen Serie eine höhere Sensitivität bei der Erfassung von CTCs aufweist, sollte beachtet werden, dass die Auszählungsergebnisse nur als Assoziationsstudie vor der genomischen Validierung aller erfassten CTCs angesehen werden konnten. Die Validierung genomischer Veränderungen in erfassten CTCs in allen Fällen wird jedoch für die klinische Routinepraxis im Allgemeinen nicht erschwinglich sein. Ein weiteres Problem ist, dass die Korrelation zwischen der Expression von Snail/Claudin-11 in Primärtumoren und der Anzahl der Cluster-CTCs in diesen Fällen schwach war. Eine mögliche Erklärung für diese Diskrepanz ist, dass es bei diesen Patienten eine Verzögerung zwischen den Probenahmedaten des Primärtumors und den CTCs gab, was darauf hindeutet, dass die Pathobiologie der Primärtumore, die zu einem anderen Zeitpunkt als die CTCs erhoben wurden, möglicherweise nicht die Merkmale der CTCs (Li, 2019).

    Zusammenfassend zeigte diese Studie den Mechanismus der kollektiven Migration und Bildung von CTC-Clustern bei SCC, der nicht nur das Verständnis der Mechanismen und Wege der EMT-vermittelten Krebsausbreitung erweitert, sondern auch potenzielle Ziele zur Verhinderung der Ausbreitung von SCC bietet (Li, 2019 ).

    Speziesübergreifende Identifizierung von PIP5K1-, Splicing- und Ubiquitin-bezogenen Signalwegen als potenzielle Ziele für RB1-defiziente Zellen

    Der RB1-Tumorsuppressor wird bei einer Vielzahl von Krebsarten, einschließlich Retinoblastomen, kleinzelligem Lungenkrebs, dreifach negativem Brustkrebs, Prostatakrebs und Osteosarkomen, rezidivierend mutiert. Die Entdeckung neuer synthetischer letaler (SL) Wechselwirkungen mit RB1 könnte zu neuen Ansätzen zur Behandlung von Krebs mit inaktiviertem RB1 führen. Diese Studie identifizierte 95 SL-Partner von RB1 basierend auf einem Drosophila-Screening auf genetische Modifikatoren des Augen-Phänotyps, die durch Defekte im RB1-Orthologen Rbf1 verursacht wurden. 38 Säuger-Orthologe von Rbf1-Modifikatoren wurden als RB1-SL-Partner in menschlichen Krebszelllinien mit defekten RB1-Allelen bewertet. Es wurde ferner gezeigt, dass für viele der RB1-SL-Gene, die in menschlichen Krebszelllinien validiert wurden, eine geringe Aktivität des SL-Gens in menschlichen Tumoren bei gleichzeitigem niedrigem RB1-Spiegel mit einem verbesserten Überleben der Patienten verbunden war. kombinatorische Geninteraktionen höherer Ordnung wurden untersucht, indem ein neuartiges Drosophila-Krebsmodell mit gleichzeitig auftretenden Rbf1-, Pten- und Ras-Mutationen, die auf RB1 SL-Gene abzielen, vor diesem Hintergrund das dramatische Tumorwachstum unterdrückt und das Überleben der Fliegen gerettet wurde, während es minimale Auswirkungen auf Wildtypzellen hatte. Schließlich wurde festgestellt, dass Medikamente, die auf die identifizierten RB1-wechselwirkenden Gene/Wege abzielen, wie UNC3230, PYR-41, TAK-243, Isoginkgetin, Madrasin und Celastrol auch SL in menschlichen Krebszelllinien auslösen. Zusammenfassend wurden in dieser Studie mehrere evolutionär konservierte neue Ziele mit hohem Vertrauen für RB1-defiziente Zellen identifiziert, die für die Behandlung von menschlichem Krebs weiter angepasst werden können (Parkhitko, 2021).

    Dong, Y.L., Vadla, G.P., Lu, J.J., Ahmad, V., Klein, T.J., Liu, L.F., Glazer, P.M., Xu, T. und Chabu, C.Y. (2021). Die Kooperation zwischen onkogenem Ras und Wildtyp-p53 stimuliert STAT-Nicht-Zellen autonom, um die Tumor-Radioresistenz zu fördern. Commun Biol 4(1): 374.PubMed-ID: 33742110

    Kooperation zwischen onkogenem Ras und Wildtyp-p53 stimuliert STAT-Nicht-Zellen autonom, um die Tumor-Radioresistenz zu fördern

    Onkogene RAS-Mutationen sind mit einer Tumorresistenz gegenüber einer Strahlentherapie verbunden. Zell-Zell-Interaktionen in der Tumor-Mikroumgebung (TME) beeinflussen die Therapieergebnisse nachhaltig. Die Natur dieser Wechselwirkungen und ihre Rolle bei der Strahlenresistenz des Ras-Tumors bleiben jedoch unklar. In dieser Studie wurden onkogene Ras-Gewebe von Drosophila und Bestrahlungsmodelle von menschlichen Ras-Krebszellen verwendet, um diese Fragen zu beantworten. Es wurde entdeckt, dass die zelluläre Reaktion auf genotoxischen Stress mit onkogenem Ras zusammenarbeitet, um JAK/STAT-Nicht-Zell-Zellen autonom in der TME zu aktivieren. Insbesondere wird p53 in Ras-Tumorgeweben als Reaktion auf Bestrahlung heterogen aktiviert. Dieser Mosaikismus ermöglicht es stark p53-exprimierenden Ras-Klonen, JAK/STAT-Zytokine zu stimulieren, die JAK/STAT in den nahegelegenen niedrig p53-exprimierenden überlebenden Ras-Klonen aktivieren, was zu einer robusten Tumorwiederherstellung führt. Das Blockieren eines beliebigen Teils dieser Zell-Zell-Kommunikationsschleife sensibilisiert Ras-Tumorzellen für die Bestrahlung. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Kopplung von STAT-Inhibitoren an eine Strahlentherapie die klinischen Ergebnisse bei Patienten mit Ras-Krebs verbessern könnte (Dong, 2021).

    Andersen, DS, Colombani, J., Palmerini, V., Chakrabandhu, K., Boone, E., Rothlisberger, M., Toggweiler, J., Basler, K., Mapelli, M., Hueber, AO und Leopold, S. (2015). Der Drosophila-TNF-Rezeptor Grindelwald koppelt den Verlust der Zellpolarität und das neoplastische Wachstum. Natur 522 (7557): 482-486. PubMed-ID: 25874673

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    Eine genetische Analyse der Tumorprogression bei Drosophila identifiziert den Cohesin-Komplex als Unterdrücker der individuellen und kollektiven Zellinvasion

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