БИОХИМИЯ, 2021, том 86, вып. 4, с. 496–510

УДК 576.385.5

Эпигенетическая модификация микроРНК-219-1 и ее ассоциация с мультиформной глиобластомой

© 2021 А. Гасеми 1, А. Мохаммади 2, C. Фаллах 2*

Department of Clinical Biochemistry, School of Medicine, Tehran University of Medical Sciences (TUMS), 14176-13151 Tehran, Iran

Department of Clinical Biochemistry, School of Medicine, Iran University of Medical Sciences (IUMS), 14496-14535 Tehran, Iran; e-mail: fallah.s@iums.ac.ir

Поступила в редакцию 05.08.2020
После доработки 08.12.2020
Принята к публикации 29.12.2020

DOI: 10.31857/S0320972521040047

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: miR-219-1, эпигенетика, GBM, мультиформная глиобластома.

Аннотация

МикроРНК-219-1 (miR-219-1) известна как опухолевый супрессор, характерный для различных типов рака, однако до сих пор не изучен эпигенетический механизм, регулирующий экспрессию генов. Используя полимеразную цепную реакцию в реальном времени (ПЦР-РВ) и технологию бисульфитного секвенирования генома, были определены уровни метилирования промоторного участка гена miR-219-1 и уровни экспрессии генов miR-219-5p и miR-219-1-3p в ткани мультиформной глиобластомы (GBM) (n = 31) и близлежащих нормальных тканях (n = 31), а также в линии клеток GBM U87 соответственно. После обработки клеток U87 мультиформной глиобластомы препаратом 5-аза-2′-дезоксицитидина (5-aza-dC) в них были определены уровни метилирования промоторного участка гена miR-219-1, соответствующих целевых mRNA, и белков с помощью модификации генома бисульфитом, ПЦР-РВ и методики ELISA соответственно. Наши результаты показали, что уровни экспрессии генов miR-219-5p и miR-219-1-3p были значительно ниже у пациентов с GBM по сравнению с соседними нормальными тканями (p < 0,01). Промотор miR-219-1 имел высокий уровень метилирования в тканях GBM (p < 0,01). Также в тканях GBM наблюдалась отрицательная корреляция между экспрессией генов miRNA и уровнями метилирования (p < 0,01). Обработка клеток GBM U87 препаратом 5-aza-dC приводила к снижению уровня метилирования miR-219-1, целевых mRNA и белков циклина A2 и муцина 4 (MUC4) и повышению уровня экспрессии miR-219-5p и miR-219-1-3p (p < 0,01). Введение miR-219-5p и miR-219-1-3p приводило к подавлению экспрессии циклина A2 и MUC4, в результате чего наблюдалось снижение уровня пролиферации линии клеток GBM U87 (p < 0,01). Эти результаты говорят о том, что метилирование DNA играет важную роль в регуляции гена miR-219-1, а гиперметилированная miR-219-1 может участвовать в патогенезе мультиформной глиобластомы.

Сноски

* Адресат для корреспонденции.

Финансирование

Выполнение данной работы было поддержано IUMS (IRNA University of Medical Sciences) (проект № 24756).

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Соблюдение этических норм

Все процедуры, выполненные в исследованиях с участием людей, соответствовали этическим стандартам институционального и/или национального исследовательского комитета, а также Хельсинкской декларации 1964 года и более поздним поправкам к ней или сопоставимым этическим стандартам. От каждого из включённых в исследование участников было получено информированное добровольное согласие.

Список литературы

1. International Agency for Research on Cancer (IARC). GLOBOCAN 2008. Estimated Incidence, Mortality and 5-Year Prevalence: Both Sexes. Available online: http://globocan.iarc.fr (accessed on 16 October 2013).

2. Dolecek, T. A., Propp, J. M., Stroup, N. E., and Kruchko, C. (2012) CBTRUS statistical report: primary brain and central nervous system tumors diagnosed in the United States in 2005-2009, Neuro Oncol., 14, v1-v49.

3. Louis, D. N., Ohgaki, H., Wiestler, O. D., Cavenee, W. K., Burger, P. C., et al. (2007) The 2007 WHO classification of tumours of the central nervous system, Acta. Neuropathol., 114, 97-109.

4. Wen, P. Y., and Kesari, S. (2008) Malignant gliomas in adults, N. Engl. J. Med., 359, 492-507.

5. Bartel, D. (2004) MicroRNAs: genomics, biogenesis, mechanism, and function, Cell, 116, 281-297.

6. Vidigal, J. A., and Ventura, A. (2015) The biological functions of miRNAs: lessons from in vivo studies, Trends Cell. Biol., 25, 137-147.

7. Reddy, K. B. (2015) MicroRNA (miRNA) in cancer, Cancer Cell Int., 15, 38.

8. Liu, X., Chen, X., Yu, X., Tao, Y., Bode, A. M., et al. (2013) Regulation of microRNAs by epigenetics and their interplay involved in cancer, J. Exp. Clin. Cancer. Res., 32, 96.

9. Konno, M., Koseki, J., Asai, A., Yamagata, A., Shimamura, T., et al. (2019) Distinct methylation levels of mature microRNAs in gastrointestinal cancers, Nat. Commun., 10, 3888.

10. Jiang, B., Li, M., Ji, F., and Nie, Y. (2017) MicroRNA-219 exerts a tumor suppressive role in glioma via targeting Sal-like protein 4, Exp. Ther. Med., 14, 6213-6221.

11. Ma, Q. (2019) MiR-219-5p suppresses cell proliferation and cell cycle progression in esophageal squamous cell carcinoma by targeting CCNA2, Cell. Mol. Biol. Lett., 24, 4.

12. Lahdaoui, F., Delpu, Y., Vincent, A., Renaud, F., Messager, M., et al. (2015) miR-219-1-3p is a negative regulator of the mucin MUC4 expression and is a tumor suppressor in pancreatic cancer, Oncogene, 34, 780-788.

13. Lee, R. S., Sohn, S., Shin, K. H., Kang, M. K., Park, N. H., and Kim, R. H. (2017) Bisphosphonate inhibits the expression of cyclin A2 at the transcriptional level in normal human oral keratinocytes, Int. J. Mol. Med., 40, 623-630.

14. Piwecka, M., Rolle, K., Belter, A., Barciszewska, A. M., Żywicki, M., et al. (2015) Comprehensive analysis of microRNA expression profile in malignant glioma tissues, Mol. Oncol., 9, 1324-1340.

15. Ondracek, J., Fadrus, P., Sana, J., Besse, A., Loja, T., et al. (2017) Global microRNA expression profiling identifies unique microRNA pattern of radioresistant glioblastoma cells, Anticancer Res., 37, 1099-1104.

16. Rao, S. A. M., Arimappamagan, A., Pandey, P., Santosh, V., Hegde, A. S., et al. (2013) miR-219-5p inhibits receptor tyrosine kinase pathway by targeting EGFR in glioblastoma, PLoS One, 8, e63164, doi: 10.1371/journal.pone.0063164.

17. Guo, M., Peng, Y., Gao, A., Du, C., and Herman, J. G. (2019) Epigenetic heterogeneity in cancer, Biomark Res., 7, 23.

18. Ghasemi, A., Fallah, S., and Ansari, M. (2016) MiR-153 as a tumor suppressor in glioblastoma multiforme is downregulated by DNA methylation, Clin. Lab., 62, 573-580.

19. Wang, L. Q., and Chim, C. S. (2015) DNA methylation of tumor-suppressor miRNA genes in chronic lymphocytic leukemia, Epigenomics, 7, 461-473.

20. Serra, P. L., and Esteller, M. (2012) DNA methylation-associated silencing of tumor-suppressor microRNAs in cancer, Oncogene, 31, 1609-1622.

21. Pan, Z., Zhu, L. J., Li, Y. Q., Hao, L. Y., Yin, C., et al. (2014) Epigenetic modification of spinal miR-219 expression regulates chronic inflammation pain by targeting CaMKIIγ, J. Neurosci., 16, 9476-9483.

22. Shi, F., Chen, X., Fu, A., Hansen, J., Stevens, R., et al. (2013) Aberrant DNA methylation of miR-219 promoter in long-term night shiftworkers, Environ. Mol. Mutagen, 54, 406-413.

23. Malumbres, M., and Barbacid, M. (2009) Cell cycle, CDKs and cancer: a changing paradigm, Nat. Rev. Cancer, 9, 153-166.

24. Xia, P., Choi, A. H., Deng, Z., Yang, Y., Zhao, J., and Wang, Y. (2017) Cell membrane-anchored MUC4 promotes tumorigenicity in epithelial carcinomas, Oncotarget, 8, 14147-14157.

25. Egger, G., Liang, G., Aparicio, A., and Jones, P. A. (2004) Epigenetics in human disease and prospects epigenetic therapy, Nature, 429, 457-463.

26. De, Sousa, Abreu, R., Penalva, L. O., Marcotte, E., and Vogel, C. (2009) Global signatures of protein and mRNA expression levels, Mol. Biosyst., 5, 1512-1526.

27. Svoronos, A. A., Engelman, D. M., and Slack, F. J. (2016) OncomiR or tumor suppressor? The duplicity of MicroRNAs in cancer, Cancer Res., 76, 3666-3670.