Молочные железы состоят из двух эпителиальных клеточных клонов, которые формируют внутренний апико-базально поляризованный слой, обращенный в просвет и окруженный наружным или базальным слоем контрактильных миоэпителиальных клеток [1]. Субнаборы эпителиальных клеток, скорее всего, поддерживаются благодаря иерархии дифференцировки, поддерживаемой популяцией estrogen receptor (ER)-негативных стволовых клеток молочной железы, концентрирующихся в базальном компартменте [2-7]. Цитоскелетные структуры включают актиновые и промежуточные филаменты , они характеризуют дифференцированные клетки [8] и поэтому могут вносить вклад в дифференцировку. Напр., организация микротрубочек в слипчивых соединениях важна для поддержания межклеточных контактов в апикально-базальном поляризованном эпителии [9]. Это использует зависимую от центросом сборку микротрубочек, сопровождаемую высвобождением и захватом не-центросомных сайтов [10]. Следовательно, динамичная цитоскелетная реорганизация может быть критической для терминальной дифференцировки эпителия просвета молочных желез. Однако молекулярные детерминанты этого процесса и связь с канцерогенезом остаются неизвестными.
Общие патологические проявления опухоли груди, возникающие у носителей генной мутации breast cancer 1, early onset (BRCA1), включая basal-like фенотип и ER negativity [11],[12], привели к предположению, что BRCA1 функционирует, регулируя пролиферацию и дифференцировку стволовых клеток и клеток предшественников [13]. Недавние доказательства подтвердили эту гипотезу. Пролиферация и дифференцировка клеток изменяются после истощения BRCA1 в не туморогенной MCF10A линии клеток молочной железы [14] и в ex vivo культуре первичных эпителиальных клеток молочных желез, несущих мутацию BRCA1 [15]. Ксенотрансплантаты первичных эпителиальных клеток молочной железы, истощенные по BRCA1, обнаруживают экспансию стволовых клеток с нарушенной дифференцировкой просвета [16]. Увеличение популяции предшественников просветного слоя обнаруживается также в ткани груди носителей мутации BRCA1 [17] и соотв. было предположено, что эти клетки являются мишенями для трансформации, ведущей к basal-like опухолям [18]. Недавнее исследование показало увеличение клеток базальных предшественников, а также дефекты дифференцировки предшественников просвета у таких носителей [19]. Поскольку было постулировано, что стволовые и клетки предшественники могут иметь жесткие требования к репарации повреждений ДНК с высокой точностью [17], то необходимо выяснить потенциальный вклад BRCA1 в др. молекулярные события, фундаментальные для дифференцировки.
BRCA1-зависимое убиквитинирование, функционирующее как гетеродимер с BRCA1-associated RING domain 1 (BARD1), подавляет сборку микротрубочек центросомами специфическим для молочных желез способом [20],[21].
Xenopus brca1-bard1 снижает функцию ассоциированного с микротрубочками белка, наз. Xenopus receptor for hyaluronan-mediated motility (xrhamm) [22]. Xrhamm является ортологом продукта гена кандидата чувствительности к раку груди с низкой пенетрантностью (RHAMM,
HMMR ген) [23], чья избыточная экспрессия в опухолях ассоциирует с плохим прогнозом и диагнозом в раннем возрасте [23-25]. В то время как xrhamm регулирует организацию микротрубочек во время мейоза [26], RHAMM контролирует рекрутирование γ-tubulin (TUBG1) [27] и динамику интерфазных микротрубочек [28]. Вместе эти наблюдения подтверждают, что BRCA1 может участвовать в эпителиальной дифференцировке путем подавления сборки центросомных микротрубочек посредством RHAMM и TUBG1, и способствовать реорганизации цитоскелета, необходимого для апикально-базальной поляризации. Напротив, потеря функции BRCA1 может нарушать структурные характеристики терминальной дифференцировки и соотв. увеличивать риск рака груди basal-like опухолевого типа. Проведенный нами анализ продемонстрировал генетические, молекулярные и функциональные взаимодействия между BRCA1/BRCA1, HMMR/RHAMM и дополнительными центросомными компонентами, которые регулируют реорганизацию цитоскелета, критическую для апикально-базальной полярности.
Discussion
Мы исследовали взаимодействия генов и белков в centrosome-cantered модуле, включая BRCA1/BRCA1 и HMMR/RHAMM, в биологических системах в пределах от подсчетов риска рака груди до клеточных фенотипов и цитоскелетных структур. Согласующиеся находки в этих системах предоставляют информацию о разнообразных процессах и условиях. Во-первых, ключевая роль этого модуля в апикально-базальной поляризации эпителия указывает на то, что генетическая изменчивость в его компонентах может влиять на риск возникновения рака груди. Соответственно, широко распространенный кандидат на роль аллеля предрасположенности к раку груди в HMMR, первоначально идентифицированный при изучении евреев Ашкенази [23], может специфически модифицировать риск рака груди среди носителей мутации BRCA1. Противоречивые для разных популяций результаты для HMMR [61],и возможно для др. компонентов этого модуля (т.e., AURKA [62]), могут быть обусловлены генетическими различиями между популяциями. Недавнее сообщение подтвердило, что широко распространенная генетическая изменчивость в генах, кодирующих компоненты центросомного пути (включая AURKA и HMMR), часто может влиять на риск рака груди и, отметим, включает варианты TACC3-предполагаемого гомолога HMMR [63]-TUBG1 и TPX2 локусы [64]. Наши результаты подчеркивают важность проведения всесторонних оценок взаимодействий между генами чувствительности к раку и их продуктами во всех системах, чтобы вычленить потенциальные взаимоотношения с канцерогенезом [65].
Комплексный механизм канцерогенеза груди, связанный с потерей функции BRCA1, д. давать исчерпывающее объяснение наблюдаемой аккумуляции стволовых клеток и просветных клеток предшественников [17-19] и для характеристики патологических признаков соотв. опухолей [11],[12]. Результаты нашего исследования указывают, что BRCA1 способствует поляризации, необходимой для дифференцировки просветных клеток, частично, путем контроля динамического перехода к сборке микротрубочек в местах вне центросом (т.e., местах межклеточных контктов). Переход к закреплению микротрубочек в слипчивых соединениях регулирует эпителиальные межклеточные контакты [9] это, в свою очередь, инструктирует выбор судьбы и дифференцировки стволовыми клетками молочных желез [66]. Т.о., переключение на независимую от центросом сборку микротрубочек может быть важным для дискриминации между пролиферирующими и дифференцирующимися клетками, что наблюдалось также недавно в миобластах [67] и нейронах [68]. Функция(и) BRCA1 должны способствовать этому переходу в стволовых клетках и клетках предшественниках молочных желез, нарушая дифференцировку просвета у носителей мутации BRCA1 и поэтому следует ожидать увеличения склонности к формированию basal-like опухолей с повышенной пролиферативной способностью.
Пролиферации способствует активированная AURKA, но, как это происходит при тонко синхронизированных событиях клеточного цикла [69], возможно регулируется с помощью петли негативной обратной связи, как это было показано в данной работе. При подготовке к сборке митотического веретена, AURKA способствует сборке зависимых от центросом микротрубочек путем супрессии BRCA1-зависимого убиквитинирования [52], которое использует фосфорилирование BRCA1 по S308 [70]. В дальнейшем терминальная дифференцировка, как полагают, обеспечивается с помощью активации BRCA1 и деградации RHAMM. Соответственно, истощение BRCA1 усиливает клоногенный потенциал эпителия молочных желез [14-16], поскольку BRCA1 мутация S308A изменяет дифференцировку эмбриональных стволовых клеток [71]. Более того, изобилие RHAMM может быть центральным в балансе между активностями AURKA-TPX2 и BRCA1-BARD1 во время поляризации; соотв., истощение RHAMM также нарушает дифференцировку ресничек респираторных эпителиальных клеток человека [72]. Однако ключевые компоненты изображенной молекулярной схемы коммутаций возможно отсутствуют, такие как фосфатазы, которые регулируют AURKA-обусловленные модификации BRCA1 и RHAMM. Кроме того, потеря функции BRCA1 , скорее всего, будет менять комплементарные пути, такие как регуляция эпителиально-мезенхимного перехода [19] и передача сигналов андрогенного рецептора [73].
Остается ключевой вопрос относительно значения функции BRCA1 в дифференцировке стволовых клеток и клеток предшественников и гаплонедостаточности BRCA1. Гистологические исследования ткани нормальных молочных желез у носителей мутации BRCA1 выявили клеточные фокусы, экспрессирующие маркеры стволовых клеток и лишенные цитоскелетных структур, характерных для просветного эпителия [16]. Мы полагаем, что существуют альтерации поляризации при preneoplastic повреждениях. Ни одна из этих презентаций не служит в качестве тех, наблюдаемых в эпителиальной ткани молочных желез мыши, реконструированных из клеток человека, истощенных по BRCA1 [19]. Т.о., доза BRCA1 или тип мутации могут по-разному влиять на архитектуру и функцию ткани, приводя к различиям в накоплении стволовых клеток или клеток предшественников, и в конечном итоге приводя к опухолевому типу [74]. Более детальное исследование гистологии и функции молочных желез может выявить специфические особенности у носителей мутаций BRCA1 , отражающие градиент нарушений дифференцировки просвета. Итак, даное исследование описывает механистическую модель, в которой гены чувствительности к раку груди высокой и низкой пенетрантности и их продукты связаны посредством серии генетических, молекулярных и функциональных взаимодействий, которые если нарушены, изменяют собственно апикально-базальную поляризацию эпителия и могут приводить к повышенному риску рак груди.
Сайт создан в системе
uCoz