Клеточный геном и иммунопатологические состояния
реклама
КЛЕТОЧНЫЙ ГЕНОМ И ИММУНОПАТОЛОГИЧЕСК ИЕ СОСТОЯНИЯ В.А. КОЗЛОВ С СОТРУДНИКАМИ ГУ НИИ КЛИНИЧЕСКОЙ ИММУНОЛОГИИ СО РАМН Г. НОВОСИБИРСК РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ДНК–ГЛАВНАЯ МИШЕНЬ В ТЕРАПИИ ОСНОВНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ СОВРЕМЕННОГО ЧЕЛОВЕКА (КЛЕТОЧНЫЙ ГЕНОМ И ИММУНОПАТОЛОГИЧЕСКИЕ СОСТОЯНИЯ) В.А. КОЗЛОВ С СОТРУДНИКАМИ УРАМН НИИ КЛИНИЧЕСКОЙ ИММУНОЛОГИИ СО РАМН Г. НОВОСИБИРСК РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ЭПИГЕНЕТИКА, ИЛИ БИОЛОГИЯ РАЗВИТИЯ, ФОРМУЛИРУЕТ, ЧТО ФЕНОТИП, ИЛИ МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ОРГАНИЗМА ФОРМИРУЕТСЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО, ЗАПРОГРПАМИРОВАННО ГЕНОМОМ ПОД НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ВЛИЯНИЕМ ОКРУЖЕНИЯ ОРГАНИЗМА (C.H. Waddington) ЭПИГЕНЕТИКА ЯВЛЯЕТСЯ МОДИФИКАЦИЕЙ ДНК ИЛИ АССОЦИИРОВАННЫХ БЕЛКОВ, НО НЕ ВАРИАЦИИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ДНК, КОТОРАЯ НЕСЕТ СОДЕРЖАТЕЛЬНУЮ ИНФОРМАЦИЮ В ТЕЧЕНИЕ КЛЕТОЧНОГО ДЕЛЕНИЯ. (Современная определение) ЭПИГЕНЕТИКА - ЭПИЦЕНТР СОВРЕМЕННОЙ МЕДИЦИНЫ! ЭПИГЕНЕТИКА - СЕРДЦЕ БИОЛОГИИ РАЗВИТИЯ! ВАРИАНТЫ ИСХОДА ЖИЗНИ ОТДЕЛЬНО ВЗЯТОЙ КЛЕТКИ, НЕ ЗАВИСИМО ОТ ЕЕ ИЗНАЧАЛЬНОЙ ПРОЛИФЕРАТИВНОЙ АКТИВНОСТИ АПОПТОЗ, НЕКРОЗ, АПОНЕКРОЗ, ТРАНСФОРМАЦИЯ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЕ ПРОЦЕССЫ, ИНДУЦИРУЮЩИЕ РАЗВИТИЕ АПОПТОЗА И ТРАНСФОРМАЦИИ МЕТИЛИРОВАНИЕ И ДЕМЕТИЛИРОВАНИЕ ДНК, АЦЕТИЛИРОВАНИЕ И ДЕАЦЕТИЛИРОВАНИЕ ГИСТОНОВ, УМЕНЬШЕНИЕ РАЗМЕРОВ ТЕЛОМЕР, МУТАЦИИ БОЛЕЗНИ, СВЯЗАННЫЕ С НАРУШЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ: РАК, АТЕРОСКЛЕРОЗ, АУТОИММУННЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ КОМПОНЕНТНЫЕ СИСТЕМЫ РЕГУЛЯЦИИ ЭКСПРЕССИИ ГЕНА 1. Непосредственный контроль со стороны активаторов и репрессоров транскрипции, которые характеризуются различными ядерными концентрациями, ковалентными модификаторами и ассоциациями субъединиц. Здесь влияние на экспрессию гена осуществляется через процесс транскрипции и стабильность мРНК, связанными с геномной последовательностью ДНК и с возможными изменениями в ней. Геном идентичен в клетках разных типов на протяжении всей жизни. 2. Эпигенетическая регуляция экспрессии гена, обусловленная изменениями в структуре хроматина путем ковалентной модификации ДНК и гистонов с существенным влиянием метилирования ДНК на структуру хроматина, являющегося главным составляющим эпигенома. Метилирование ДНК и деацетилирование гистонов (инактивация хроматина) обуславливают подавление экспрессии гена. Деметилирование ДНК и ацетилирование гистонов (активация хроматина) индуцируют экспрессию гена Эпигеном динамичен и варьирует от клеток одного типа к другому и от одной временной точки жизни организма к другой. ВИДЫ ЭПИГЕНЕТИЧЕСКОЙ РЕГУЛЯЦИИ 1. МОДИФИКАЦИЯ СТРУКТУРЫ ХРОМАТИНА: БОЛЕЕ ВЫСОКАЯ СТЕПЕНЬ СТРУКТУРЫ ПЕТЛИ; ПЛОТНОСТЬ НУКЛЕОСОМНОЙ УПАКОВКИ 2. ФАКТОРЫ ХРОМАТИНА: БЕЛКИ TRITHORAX (способствуют экспрессии ряда генов); БЕЛКИ ГРУППЫ POLYCOMB (подавляют экспрессию ряда генов). 3. МОДИФИКАЦИЯ ГИСТОНОВ: МЕТИЛИРОВАНИЕ (аргинин или лизин); АЦЕТИЛИРОВАНИЕ (лизин); УБИКВИТИНИЛИРОВАНИЕ (лизин); ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ (серин). 4. МЕТИЛИРОВАНИЕ ДНК (цитозин) И ДЕМЕТИЛИРОВАНИЕ 5. РЕГУЛЯЦИЯ НЕКОДИРУЮЩИМИ miРНК Mechanism of DNA methylation. DNA methylation involves the addition of a methyl group onto the 5 position of a cytosine residue, mediated by the enzymes DNMTs. DNA methylation happens almost exclusively on cytosines in front of a guanine in a CpG dinycleotide CpG sites in the genome are highly unevenly distributed. CpG islands can be found in the promoter regions of roughly half of the genes and normally remain unmethylated. When they become aberrantly hypermethylated, as can happen in many cancers, they lead to the silencing of downstream genes. H H N C H CH2 Ацетилирование остатков лизина (присоединение радикала ацетила (СН3С=О) в N-концевых “хвостиках” гистонов Н2А, Н2В, Н3 и Н4 нейтрализует их положительный заряд и, O соответственно, блокирует ассоциацию с витками нуклеосомной ДНК. Это, в свою очередь, декомпактизует структуру как самой нуклеосомы, так и хроматина в целом и, кроме того, освобождает C внешнюю поверхность витков ДНК для взаимодействий с регуляторными факторами, что указывает на транскрипциональную OH активность. Степень ацетилирования гистонов определяется активностью двух типов ферментов: гистон ацетилтрансфераз (НАТ) и гистон деацетилаз (НDАС). СH2 CH2 CH2 NH2 ЛИЗИН Таким образом: ацетилирование гистонов – экспрессия генов деацетилирование гистонов – репрессия генов Всё гениальное – всё очень просто: “залезла” на CpG островок в ДНК метильная СН3 группа, “слез” с лизина в гистоне радикал ацетила – ген умолк; “сняли” с CpG островка в ДНК метильную СН3 группу, “повесили” на лизин в гистоне радикал ацетила – ген заговорил БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК В общебиологическом плане феномен метилирования ДНК является элементом системы распознавания, выполняющим защитную функцию, направленную на предохранение организма от чужеродной ДНК и избытка эндогенных повторяющихся последовательностей. Возможно, здесь мы имеем дело с эволюционным прообразом иммунной системы с её механизмами распознавания чужеродного и избавлением организма от генетически чужеродного материала. Чем в общебиологическом плане является феномен тотального гипометилирования ДНК, какова его функциональная направленность, если он (феномен) проявляется ….??? ХАРАКТЕРИСТИКА CpG ОСТРОВКОВ - до 40% генов у человека не содержат истинных CpG островков - не-CpG последовательности могут также подвергаться метилированию, но со значительно более низкой частотой - процесс метилирования изначально касается более чем 70% всех CpG островков генома - всего CpG островки составляют 1-2% генома и локализуются они в основном в 5’ регуляторной области всех генов домашнего хозяйства и до 40% в генах тканевой специфичности ФИЗИОЛОГИЯ И ПАТОФИЗИОЛОГИЯ АКТИВНОСТИ СМЕМЕЙСТВА МЕТИЛТРАНСФЕРАЗ (DNMT). - СЕМЕЙСТВО СОСТОИТ из DNMT1, DNMT2, DNMT3A, DNMT3B - РАЗЛИЧНЫЕ DNMT ВЗАИМОДЕЙСТВУЮТ В ПРОЦЕССЕ ЭПИГЕНОМНОЙ (метилирование генов в опухолевых клетках нарушается при совместном нокаутировании DNMT1 DNMT3B, но не при раздельном нокаутировании одного из них) - ПРЕДОЛАГАЕТСЯ, ЧТО DNMT1 НЕОБХОДИМА ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ КОПИРОВАНИЯ РЕГУЛЯЦИИ, ПОДАВЛЕНИЕ ЭКСПРЕССИИ ГЕНА ОБРАЗЦА МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК ОТ РОДИТЕЛЬСКОЙ ЦЕПОЧКИ ВО ВНОВЬ РЕПЛИЦИРУЕМУЮ ЦЕПОЧКУ В ТЕЧЕНИЕ КЛЕТОЧНОГО ДЕЛЕНИЯ (ПЕРЕДАЧА МЕТИЛЬНОЙ ГРУППЫ); DNMT3A DNMT3B ХАРАКТЕРИЗУЮТСЯ КАК de novo МЕТИЛТРАНСФЕРАЗЫ, К-РЫЕ ИНДУЦИРУЮТ МЕТИЛИТРОВАНИЕ В ПРЕЖДЕ НЕМЕТИЛИРОВАННЫХ УЧАСТКАХ; ФУНКЦИЯ DNMT2 НЕ ЯСНА - DNMT ИСПОЛЬЗУЮТ МОЛЕКУЛЫ S-adenosylmethionine (SAM) В КАЧЕСТВЕ ИСТОЧНИКА МЕТИЛЬНЫХ ГРУПП. SAM ОБРАЗУЕТСЯ ЧЕРЕЗ ФОЛАТНЫЙ И МЕТИОНИНОВЫЙ ПУТИ, ИСПОЛЬЗУЯ МЕТИОНИН, ХОЛИН, ФОЛИЕВАЯ К-ТУ И ВИТАМИН В12 ИЗ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ - DNMT ИНГИБИРУЮТСЯ S-adenosylhomocesteine (SAH), К-РЫЙ ВМЕСТЕ С ГОМОЦИСТЕИНОМ ЯВЛЯЮТСЯ ПРОДУКТАМИ МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК - МЕТИЛИРОВАНИЕ ДНК ПОЗИТИВНО КОРРЕЛИРУЕТ С ФОЛАТНЫМ СТАТУСОМ И НЕГАТИВНО С ГОМОЦИСТЕИНОВЫМ СТАТУСОМ ВОЗМОЖНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ВЛИЯНИЯ МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК НА ТРАНСКРИПЦИЮ ГЕНА ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ - Предотвращается связывание факторов транскрипции с CG содержащими последовательностям - Предотвращается транскрипциональная активация путем формирования препятствий для распространения активных хроматиновых меток. Метилирование CG динуклеотидов предотвращает связывание некоторых гистоновых метилтрансфераз, тем самым снимая эффект этих метилтрансфераз на транскрипциональную активацию со стороны гистонов. - Ингибируется включение гистоновых метилтрансфераз в эписомы, чем гарантируется молчащее состояние гена В МВР ( б ) ПРЕНАТАЛЬНЫЕ, НАТАЛЬНЫЕ И ПОСТНАТАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ ОКРУЖЕНИЯ ОБУСЛАВЛИВАЮТ ИЗМЕНЕНИЯ В НАПРАВЛЕННОСТИ В МЕХАНИЗМАХ ЭПИГЕНЕТИЧЕСКОЙ РЕГУЛЯЦИИ: ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ - ПИТАНИЕ (СОСТАВ, ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ И ДР.) - КСЕНОБИОТИКИ - ПОВЕДЕНЧЕСКИЕ СИГНАЛЫ - ФАКТОРЫ РЕПРОДУКЦИИ - РАДИАЦИЯ В НИЗКИХ ДОЗАХ Genotype + Enviroment Epigenotype Phenotype The phenotype of an organism is directly influenced by in genotype and its environment. In addition, these two factors indirectly influence phenotype via the epigenotype В ПРОЦЕССЕ РАЗВИТИЯ ОРГАНИЗМА ИЗМЕНЕНИЯ В ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ Th1/Th2 ОПРЕДЕЛЯЮТСЯ ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИ И ДОПОЛНИТЕЛЬНО ОКРУЖАЮЩИМИ УСЛОВИЯМИ. Th2 активация (ацетиляция гистонов) Th1 умолкание (гиперметиляция промотора IFNy) Экспрессия генов Th2 важно для эмбрионального развития in utero ΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩΩ Postnatal Th2 гены умолкают: активация Th1 требуется для адаптации к постнатальному окружению Th2 умолкание (деацетиляция гистонов) Th1/Treg активация (деметиляция) Оптимальная эпигенетиченская регуляция может зависеть от окружения: если сигналы из окружения субоптимальны→ненормальная персистенция экспрессии перинатальных генов, НИИ биохимии СО РАМН Деметилирование ДНК крыс на третьи сутки после частичной гепатэктомии 1- Контрольная ДНК из печени крысы, гидролизованная рестриктазой Fsp4HI 2- ДНК из печени крысы после 3х суток регенерации, гидролизованная рестриктазой Fsp4HI ДНК, выделенная из регенерирующей печени, полнее гидролизуется рестриктазой Fsp4HI, по сравнению с контрольной. ЭПИГЕНОМНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ СОВРЕМЕННОГО ЧЕЛОВЕКА (РАК, АТЕРОСКЛЕРОЗ, АУТОИММУННЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ) ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ - ТОТАЛЬНАЯ ГИПОМЕТИЛЯЦИИ ДНК НА ФОНЕ ВОЗВРАТНОЙ ГИПЕРМЕТИЛЯЦИИ ОТДЕЛЬНЫХ ГЕНОВ - РАЗНОНАПРАВЛЕННОЕ ВЛИЯНИЕ НА ЭКСПРЕССИЮ ГЕНОВ ПРОЦЕССОВ АЦЕТИЛИРОВАНИЯ И ДЕАЦЕТИЛИРОВАНИЯ ГИСТОНОВ - УМЕНЬШЕНИЕ ДЛИНЫ ТЕЛОМЕР В КЛЕТКАХ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ ИСХОДЯ ИЗ ЭТИХ ОБЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ЭПИГЕНОМНОГО ПАТОГЕНЕЗА СЛЕДУЕТ РАЗРАБАТЫВАТЬ МЕТОДЫ БАЗОВОЙ ТЕРАПИИ, ОБЩИЕ ДЛЯ ЭТИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ, НА ОСНОВЕ ИНГИБИТОРОВ МЕТИЛТРАНСФЕРАЗЫ, ИНГИБИТОРОВ ГИСТОНОВОЙ ДЕАЦЕТИЛАЗЫ И ДР. НА ОСНОВЕ СТИМУЛЯЦИИ ТЕЛОМЕРАЗЫ. ИМЕЕТСЯ И ДРУГОЙ, ОПОСРЕДОВАННЫЙ ПОДХОД. В ТЕРАПИИ ОПРЕДЕЛЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ, АТЕРОСКЛЕРОЗА И РЕВМАТОИДНОГО АРТРИТА АКТИВНО ИСПОЛЬЗУЮТСЯ СТАТИНЫ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ ОБ ИНДУЦИРУЮЩЕМ ЭФФЕКТЕ ЛИПОПРОТЕИНОВ ИНЗКОЙ ПЛОТНОСТИ НА ПРОЦЕСС ТОТАЛЬНОГО ГИПОМЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК. ПРОЦЕССЫ МЕТИЛИРОВАНИЯ И ДЕМЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК В ПАТОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА (1) ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ Тотальное гипометилирование обуславливает дерепрессию генов: Опухоль – онкогены (c-myc,h-ras и др.), опухолевые антигены (mage,sage,cage), гены ретровирусного генома, гены метастазирования, “избыточная” пролиферация опухолевых клеток Атеросклероз – в гладкомышечных клетках прото-онкогены, гены 15-липоксигеназы и внеклеточной супероксид дисмутазы избыточная пролиферация гладкомышечных клеток Аутоиммунные заболевания – повышенная экспрессия на Т-клетках адгезивных молекул, CD70 (избыточная стимуляция В-клеток). Тотально гипометилированные Т-клетки способны индуцировать развития СКВ-подобного синдрома (ставится под сомнение роль аутоантигенов), ретровирусный геном при СКВ, избыточная пролиферация синовиальных фибробластов В конце концов, тотальное гипометилирование приводит к нестабильности генома и реанжировки хромосом ПРОЦЕССЫ МЕТИЛИРОВАНИЯ И ДЕМЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК В ПАТОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА (2) ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ Гиперметилирование отдельных генов обуславливает подавление их экспрессии: Опухоль – гены супрессоры опухолевого роста, гены, регулирующие клеточный цикл, гены апоптоза, гены теплового шока 47 и CD44, гены рецептора ПГЕ Атеросклероз – ген эстрогенового рецептора α с последующей стимуляцией гладкомышечных клеток Аутоиммунные заболевания – гена IL-10 у больных РА с его мощпротивовоспалительным эффектом ГЕНЫ НАИБОЛЕЕ ЧАСТО МЕТИЛИРОВАННЫЕ И ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИ МОЛЧАЩИЕ В ОПУХОЛЕВЫХ КЛЕТКАХ ОПУХОЛЬ-АССОЦИИРОВАННЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ Клеточный цикл Сигналы трансдукции Апоптоз Восстановление ДНК Метаболизм канцерогена Гормональный ответ Старение Инвазия/Метастазы ГЕНЫ Ген ретинобластомы (Rb) p16(INK4a); p15(INK4b); 14-3-3σ;p14ARF RASSF1;LKB1/STK11;APC Ассоциированный с гибелью ген протеин киназы (DAPK) Ген О6-метилгуанин ДНК метилтрансферазы (MGMT); MLH1; BRCA1 Ген глутатион S-трансферазы Р1 Ген эстрогенового рецептора; Ген прогестеронового рецептора Ген рецептора β2 ретиноевой к-ты TERT; TERC Ген тканевого ингибитора металлопротеиназы 3 Ген Е-cadherin Ген von Hippel-Lindau (VHL) МЕТИЛИРОВАНИЕ ДНК В ИММУНОКОМПЕТЕНТНЫХ КЛЕТКАХ ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ - в процессе дифференцировки Т-клеток сначала деметилируется ген IFN-y, ген IL4 метилирован. При последующей дифференцировки в Тх2 ген IFN-y метилируется, ген IL-4 деметилируется. Деметилирование с помощью 5-azacytidine в Тх2 клетках наблюдается увеличение синтеза IFN-y. Демeтилирование гена IFN-y обуславливается деметилирование генов факторов транскрипции T-bet и Stat4 - метилирование генаIL-4 у мышей обуславливает резистентность к Leishmania major (работают Тх1 с IFN-y); метилирование гена IFN-y обуславливает резистентность к Trichuris muris (работают Тх2 с IL-4) - интенсивность экспрессии в CD4+ клетках гена IL7Rα напрямую связана со степенью метилирования гена - снижение метилирования ДНК обуславливает уменьшение накопления активных антиген-специфических эффекторных CD8+ клеток на высоте ответа к вирусу лимфоцитарного хориоменингита у мышей на фоне диспропорционально высоким накоплением CD8+ клеток памяти - стимулирующий эффект CD4 клеток на процессы дифференцировки CD8 эффекторе о о ео е а а е реа з е с а фо е е е ро а е о К МЕХАНИЗМАМ ДЕЙСТВИЯ ИНГИБИТОРОВ МЕТИЛТРАНСФЕРАЗЫ ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ -При включении ингибиторов DNMT в ДНК ферменты узнают модифицированные основания как естественные субстраты, но они на распадаются на промежуточные вещества ковалентных реакций, к-рые приводят к деградации ковалентно связаннных ферментов. Метилирование ДНК является прямым следствием связывания ферментов из-за продолжающейся репликации ДНК в присутствии уменьшенного уровня ДНК метилтрансферазы. По сле нескольких циклов репликации ДНК это становится определяемым как существенное уменьшение уровня геномного метилирования. РЯД ИНГИБИТОРОВ И АКТИВАТОРОВ ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИХ МОДИФИКАЦИЙ - Индуцируют метиляцию - Cisplatin, Budesonide - Ингибируют ДНК метилтрансферазу - 5-azacytidine, 2-deoxy-5-azacytdine, procainamide (антиаритмическое средство), procaine(анастетическое средство) - Ингибируют гистоновую деацетилазу - trichostatin A, valproic acid (антиэпилептическое средство), resveratrol, butyric acid - Мышьяк и алкоголь обуславливают истощение в органиме пула доноров метильной группы - Метилированные олигонуклеотиды, комплементарные к областям промотора индуцируют метилирование ДНК в локусе - siРНК, нацеленные на промотор, могут индуцировать метилирование ДНК в регионе Overview of DNA methyltransferase inhibitors Compound Proposed Inhibitory Mechanism azanucleoside derivates 5-azacytidine (Vidaza) 5-aza-2’-deoxycytidine (Decitabine, Dacogen) Covalent enzyme trapping Zebularine Covalent enzyme trapping small-molecule compounds Hydralazine noncovalent enzyme trapping Procaine (procainamide) binding to CpG-rich, competitive inhibition of DNMT1 RG108 noncovalent enzyme trapping (-)-epigallocatechin-3-gallate (EGCG) noncovalent enzyme trapping Classification of epigenetic drugs according to potential therapeutic uses and developmental phase DRUG USE DEVELOPMENT PHASE DNMT inhibitors 5 – Azacytidine MDS Solid tumours Leukemia FDA approved for clinical use Phase II Phase II Decitabine MDS Leukaemia Phase II Preclinical Zebularine Urinary bladder cancer Preclinical Procainamide Prostate cancer Preclinical Procaine Breast cancer Preclinical EGCG Photocarcinogenesis Cancer of cervix Preclinical Preclinical DNMTI ASO Solid tumours Phase I Classification of epigenetic drugs according to potential therapeutic uses and developmental phase DRUG USE DEVELOPMENT PHASE HDAC Inhibitors: Trichostatin A Breast cancer Ovarian cancer Preclinical Preclinical SAHA Solid tumors Leukaemias Phase I/II Phase I/II Depsipeptide Leukaemias Melanoma Colon cancer Phase I/II Preclinical Preclinical Apicidin Leukaemias Preclinical Valproic Acid Bipolar disorder In routine use (exact mechanism unclear) Preclinical Breast and ovarian cancer Phenyl butyrate MDS: Leukaemia Phase I MS – 275 Solid tumours Phase I CI – 994 Solid tumours Phase I Trifluoromethyl ketones Cancer Preclinical α-Ketoamides Cancer Preclinical Tumor-associated proteins whose expression is altered by HDACI treatment Upregulation of gene expression Cell cycle inhibitory gene p21, p16, p27 Tumor suppression gene p23, VHL, p107, gelsolin, IGFBP-3 Differentiation game RARα, TGFβ1 Apoptotic gene CD95, CD951, TRAIL, DR4, DR5, Bak, Bax, Bim Immune Activation MHC-1, MHC-II, CD86 Downregulation of gene expression Cell cycle gene Cyclin D1, Cyclin A, TS Antiapoptopic gene bcl 2, bcl-XL Angiogenic factor HIF1α, VEGF, IL2, IL10 Downregulation of protein expression EGFR Flt-3 Erbβ2 Akt Abl Raf-1 Strategies for epigenetic therapy PRIMARY TREATMENT HDACi DNMTi DNMTi + HDACi OUTCOME SECONDARY TREATMENT p21 ↑ p16/p15 ↑ MLH1 ↑ Tumor antigen ↑ TUMOR STASIS CHEMOTHERAPY IMMUNOTHERAP Y APOPTOSIS ↑ ONCOGENES ↓ Act synergistically Micro RNAs↑ CHEMOTHERAP DEBULK Y TUMOR OUTCOME DNMTi CANCER STEM CELLS DIFFERNTIATE DNMTi- DNA metilation inhibitors HDACi – histone deacetylases inhibitors НАПРАВЛЕНИЯ В ТЕРАПИИ НАРУШЕНИЙ МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ I. ИНГИБИЦИЯ МЕТИЛИРОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ ИНГИБИТОРОВ МЕТИЛТРАНСФЕРАЗЫ И ГИСТОНОВОЙ ДЕАЦЕТИЛАЗЫ II. ПРОФИЛАКТИКА И КОРРЕКЦИЯ СОСТОЯНИЯ ГИПОМЕТИЛИРОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ ДИЕТЫ, ОБОГАЩЕННОЙ МЕТИЛОМ (S-АДЕНОЗИЛ-МЕТИОРИН-КОФАКТОР РЕАКЦИИ МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК; МЕТИОНИН-ДОНОР МЕТИЛЬНОЙ ГРУППЫ; ФОЛАТ-ОБОГАЩЕННАЯ ДИЕТА) ЭПИГЕНОМНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АЛЛЕРГИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ - Снижение метилирования ДНК в локусе Тx2 клеток в течение дифференцировки из наивных Т-клеток коррелирует с увеличением ацетиляцией гистонов и повышением экспрессии IL-4, IL-5 и IL-13. Ингибиция экспрессии Th2 локуса в Th1 клетках было связано с репрессивной метиляцией гистонов. - Th1 продуцируют IFN-y, к-рый индуцирует синтез IgG2 в В-клетках - Th2 продуцируют IL-4, к-рый индуцирует синтез IgG4 и IgE в В-клетк. - IL-4 локус гиперметилирован в Th1 и наивных Т-клетках, по сравнению с Th2 клетками; IFN-y локус гиперметилирован в Th2 клетках - Дифференцировка Th2 регулируется GATA3, к-рый активируется GATA6, к-рый активируется через IL-4R в наивных CD4+ клетках. Предполагается, что GATA3 индуцирует все те эпигенетические модификации, к-рые обуславливают поляризацию наивных Т-клеток в Th2 клетки Специфический полиморфизм гена GATA3 связан с увеличенным риском возникновения астмы, атопической экземы, аллергического ренита МОЛЕКУЛЯРНОЕ ЛЕЧЕНИЕ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМЫ И ДРУГИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ АЛЛЕРГОГЕНЕЗА. - Ингибиция гистоновой деацетилазы (ГДАЦ) (индукция экспрессии генов) приводит (на модели бронхиальной астмы у мышей, вводили в течение 21 дня) к уменьшению: на 30-40% содержание эозинофилов и лимфоцитов в бронхоальвеолярном лаваже; на 24% - содержание мукозальных воспалительных клеток; приводит к снижению содержания IL-4 и IL-5 - При кортикостероид резистентной астме у человека снижена активность ГДАЦ 2, а повышение ее (индукция экспрессии генов) с помощью теофиллина способствует восстановлению чувствительности к гидрокортизону. Необходимы селективные ингибиторы ГДАЦ, т.к. неспецифичес – кие ингибиторы могут действовать не только на гистоны, но и на факторы транскрипции и чапероны. - ГДАЦ (подавление экспрессии генов) поддерживает равновесие Тh1 Тх2 клеток. Ингибиция ГДАЦ (индукция экспрессии генов) обуславливает повышение экспрессии IL-13 и IL-15, но уменьшает экспрессию IFN-y, IL-2 и IL-10, способствуя увеличению пропорцию Th1/T2 клеток в сторону Th2 МОЛЕКУЛЯРНОЕ ЛЕЧЕНИЕ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМЫ И ДРУГИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ АЛЛЕРГОГЕНЕЗА. ИНГИБИТОРЫ МЕТИЛТРАНСФЕРАЗЫ ( ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ) - 5-Azacytidine - Decitabine (Dacogen) - Zebularine - Procaine - EGCG - DNMTI ASO ИНГИБИТОРЫ ГИСТОНОВОЙ ДЕАЦЕТИЛАЗЫ (ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ) - Trichostatin A - SAHA - Apicidin - Valproic Acid - Phenyl buturate - MS-275; CI-994: Trifluoromethyl ketones: a-Ketoamides Все они проходят или прошли различные стадии преклинических и клинических испытаний при различных солидных опухолях, лейкемиях, миэлодиспластическом синдроме. Показано, что Trichostatin A уменьшает воспаление при экспериментальной астме у мышей Схематические и электоронномикроскопические изображения теломер Центромер а Теломе ра TTAGGG TTAGGG TTAGGG TTAGGG AATGGG AATCCC AATCCC AATCCC ТЕЛОМЕРЫ В КЛЕТКАХ И В ПАТОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ (1) ТЕЛОМЕРЫ – НУКЛЕОПРОТЕИНОВЫЕ СТРУКТУРЫ, КОТОРЫЕ ЗАЩИЩАЮТ КОНЦЫ ХРОМОСОМ ОТ ВОСПОЛНЕНИЯ И ДЕГРАДАЦИИ. ТЕЛОМЕРЫ ТРЕБУЮТСЯ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ СЛИЯНИЯ ХРОМОСОМ КОНЕЦ В КОНЕЦ. САМИ ТЕЛОМЕРЫ НЕ СОДЕРЖАТ ГЕНОВ, НО ОНИ ЗАЩИЩАЮТ ГЕНЫ, ЛОКАЛИЗОВАННЫЕ В СУБТЕЛОМЕРНЫХ ОБЛАСТЯХ, ОБОГАЩЕННЫХ ГЕНАМИ , ЖИЗНЕННО ВАЖНЫХ ДЛЯ КЛЕТОЧНЫХ ФУНКЦИЙ. ДЛИНА ТЕЛОМЕР ВАРЬИРУЕТ НЕ ТОЛЬКО СРЕДИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ КЛЕТОК, НО И ТАКЖЕ СРЕДИ ОТДЕЛЬНЫХ ХРОМОСОМ. ИСТОЩЕНИЕ ТЕЛОМЕРЫ ПОЭТОМУ ВЛИЯЕТ НА ФУНКЦИЮ ГЕНОВ, РАСПОЛОЖЕННЫХ В ОТДЕЛЬНЫХ ХРОМОСОМАХ, ЗАДОЛГО ДО ДОСТИЖЕНИЯ КРИТИЧЕСКИХ ЗНАЧЕНИЙ ПО СРЕДНЕЙ ДЛИНЕ ТЕЛОМЕР И ПОВРЕЖДЕНИЯ РЕПЛИКАТИВНОЙ СПОСОБНОСТИ. В СРЕДНЕМ ТЕЛОМЕРЫ УКОРАЧИВАЮТСЯ НА 20-60 ОСНОВАНИЙ В ГОД В КЛЕТКАХ РАЗЛИЧНЫХ ТКАНЕЙ И ОРГАНОВ. УМЕНЬШЕНИЕ ДЛИНЫ ТЕЛОМЕР В ПРОЦЕССЕ ПРОЛИФЕРАТИВНОЙ ЖИЗНЕДЕЯЯТЕЛЬНОСТИ КЛЕТКИ, ПРИ ДОСТИЖЕНИИ КРИТИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ, ОБУСЛАВЛИВАЕТ В КЛЕТКЕ ИНДУКЦИЮ МЕХАНИЗМОВ АПОПТОЗА С РЕАЛИЗАЦИЕЙ ЭФФЕКТА РЕПЛИКАТИВНОГО СТАРЕНИЯ, ОДНОВРЕМЕННО ЯВЛЯЯСЬ ПРОТЕКТИВНЫМ МЕХАНИЗМОМ ОПУХОЛЕВОГО ПЕРЕРОЖДЕНИЯ КЛЕТКИ ЗА СЧЕТ АКТИВАЦИИ БЕЛКА ОПУХОЛЕВОЙ СУПРЕССИИ р53 ТЕЛОМЕРЫ В КЛЕТКАХ И В ПАТОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ (2) - СУЩЕСТВУЕТ ОБРАТНАЯ КОРРЕЛЯЦИЯ МЕЖДУ СКОРОСТЬЮ УКОРОЧЕНИЯ ТЕЛОМЕР И АНТИОКСИДАЗНОЙ АКТИВНОСТЬЮ В ФИБРОБЛАСТАХ ЧЕЛОВЕКА. АНТИОКСИДАНТЫ НЕ ТОЛЬКО ОСТАНАВЛИВАЮТ УСКОРЕННОЕ УКОРОЧЕНИЕ ТЕЛОМЕР, ВЫЗВАННОЕ ОКИСЛИТЕЛЬНЫМ СТРЕССОМ, НО И УВЕЛИЧИВАЮТ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ РЕПЛИКАТИВНОЙ ЖИЗНИ КЛЕТОК. - ТЕЛОМЕРАЗА ЯВЛЯЕТСЯ ГЛАВНОЙ КЛЕТОЧНОЙ АКТИВНОСТЬЮ, ОТВЕТСТВЕННОЙ ЗА ПОДДЕРЖАНИЕ ДЛИНЫ ТЕЛОМЕР. ТЕЛОМЕРАЗА ЯВЛЯЕТСЯ РИБОНУКЛЕОПРОТЕИНОМ С АКТИВНОСТЬЮ ДНК ПОЛИМЕРАЗЫ (ОБРАТНАЯ ТРАНСКРИПТАЗА), К-РАЯ УДЛИНЯЕТ ТЕЛОМЕРЫ, СИНТЕЗИРУЯ ТЕЛОМЕРНЫЕ ПОВТОРЫ de novo И ДОБАВЛЯЯ ИХ К ХРОМОСОМНЫМ КОНЦАМ, ИСПОЛЬЗУЯ КОМПОНЕНТЫ РНК КАК ШАБЛОНЫ. УРОВЕНЬ АКТИВНОСТИ ТЕЛОМЕРАЗЫ В КЛЕТКАХ БОЛЬШИНСТВА ТКАНЕЙ НЕ ДОСТАТОЧЕН ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ПРОГРЕССИВНОГО ИЗНАШИВАНИЯ ТЕЛОМЕР, К-РОЕ ПРОИСХОДИТ В ПРОЦЕССЕ СТАРЕНИЯ. - В ОТСУТСТВИЕ ТЕЛОМЕРАЗЫ ДЛИНА ТЕЛОМЕР МОЖЕТ ПОДДЕРЖИВАТЬСЯ С ПОМОЩЬЮ МЕХАНИЗМОВ АЛЬТЕРНАТИВНОГО УДЛИНЕНИЯ ТЕЛОМЕР ЗА СЧЕТ ВКЛЮЧЕНИЯ ГОМОЛОГИЧНОЙ РЕКОМБИНАЦИИ МЕЖДУ ТЕЛОМЕРНЫМИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЯМИ, ЧТО СВЯЗАНО С ОБРАЗОВАНИЕМ ВНЕХРОМОСОМНЫХ КОЛЕЦ - С АКТИВНОСТЬЮ ТЕЛОМЕРАЗЫ МОГУТ БЫТЬ СВЯЗАНЫ ДИФФЕРЕНЦИРОВОЧНЫЕ ПОТЕНЦИИ КЛЕТОК. ЭКТОПИЧЕСКАЯ ПОДСАДКА КАТАЛИТИЧЕСКОЙ СУБЪЕДИНИЦЫ ТЕЛОМЕРАЗЫ hTERT С АКТИВНОСТЬЮ ОБРАТНОЙ ТРАНСКРИПТАЗЫ В СТРОМАЛЬНЫЕ КЛЕТКИ ИЗ ЖИРОВАОЙ ТКАНИ ОБУСЛАВЛИВАЕТ УВЕЛИЧЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЖИЗНИ КЛЕТОК В УСЛОВИЯХ in vitro И БОЛЕЕ УСИЛЕННУЮ ОСТЕОГЕННУЮ ДИФФЕРЕНЦИРОВКУ ПРИ СОХРАННОСТИ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ В ДРУГИХ НАПРАВЛЕНИЯХ: НЕЙРОГЕННУЮ, АДИПОЗОГЕННУЮ, ХОНДРИОГЕННУЮ ТЕЛОМЕРЫ В КЛЕТКАХ И В ПАТОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ (3) - Все опухоли человека имеют механизм поддержания длины основном через экспрессию теломеразы на теломер в высоком уровне ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ДЛИНЫ ТЕЛОМЕР - Уменьшение метилирования ДНК как глобальное, так и только в субтеломерных областях сопровождается дратическим увеличением длины теломер. В свою очередь, увеличение метилирования ДНК в субтеломерных доменах у мышей связано с укорочением теломер. - Снижение активности ДНК метилтрансферазы и изменение модификации гистонов напрямую коррелирует с уменьшением длины теломер, что свидетельствует об участии эпигенома в механизмах регуляции размеров теломер - Метилирование ДНК существенно подавляет рекомбинацию между теломерными последовательностями, ингибируя тем самым теломераза-независимый механизм – альтернативное удлинение теломер.Укорочение теломер на фоне снижения метилирования ДНК в субтеломерных областях связано с увеличением рекомбинации теломер Укорочение теломер в иммунокомпетентных клетках при отдельных заболеваниях Заболевание Популяции клеток Предполагаемые причины Миело(лимфо)пролифератив ные заболевания Т-Лимфоциты B-лимфоциты Гранулоциты Массивная пролиферация опухолевых клеток клеток Апластическая Анемия Гранулоциты Усиленная пролиферация гемопоэтических стволовых клеток Остеопороз Лейкоциты ? Стресс Мононуклеары Оксидативный стресс, повреждение ДНК и теломер в том числе. Инфаркт миокарда Атеросклероз Мононуклеары ? Аутоиммунный диабет Лейкоциты ? Синдром делеции по 22q11.2 хромосоме Лимфоциты CD4CD45RA, CD4CD45RO Гомеостатическая пролиферация «Пищевод» Баррета Мононуклеары ? Укорочение теломер в иммунокомпетентных Заболевание клетках при иммунопатологии Популяции клеток Предполагаемые причины Ревматоидный артрит Т-лимфоциты (CD4 и Гомеостатическая пролиферация CD8, CD45RA, CD45RO), Моноциты, Гранулоциты Бронхиальная астма Т-лимфоциты (CD4 и Усиленное Т-клеточное обновление в результате CD8) хронической антигенной стимуляции. Атопический дерматит Т-лимфоциты: CD4 и Усиленное Т-клеточное обновление в результате CD8, CD45RA, хронической антигенной CD45RO, CD28 стимуляции. Псориаз Т-лимфоциты: CD4 и Усиленное Т-клеточное обновление в результате CD8, CD45RA, хронической антигенной CD45RO, CD28 стимуляции. ВИЧ-инфекция Т-лимфоциты (CD4 и Гомеостатическая CD8), моноциты пролиферация УКОРОЧЕНИЕ ТЕЛОМЕР В ИММУНОКОМПЕТЕНТНЫХ КЛЕТКАХ ПРИ ИММУНОПАТОЛОГИИ ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ - При СКВ, по сравнению с контролем, длина теломер в ПМЯЛ и МНК была ко роче, а в МНК короче, чем в ПМЯЛ у одних и тех же больных с лейкопенией и лимфопенией; теломеры у больных были короче и в CD8+ и CD4+. Однако в субпопуляции CD8+CD28lo Т клетках длина теломер не изменялась на фоне достаточно высокой активности теломеразы Genotype + Enviroment Epigenotype Phenotype The phenotype of an organism is directly influenced by in genotype and its environment. In addition, these two factors indirectly influence phenotype via the epigenotype СЛЕДУЕТ ДУМАТЬ О ТОМ, ЧТО эпигеномная терапия ДНК, терапия отдельно взятого гена должна стать базовой терапией основных заболеваний современного человека (рак, атеросклероз, аутоиммунные и аллергические заболевания). По всей вероятности, наиболее полное, полностью законченное деметилирование с последующей дерепрессией гена возможно при комбинированном использовании ингибиторов ДНК метилтрансферазы, гистоновой метилтрансферазы и гистоной деацетилазы с реверсией хроматинового статуса. При этом должны быть решена проблема одномоментности или по-очередности введения ингибиторов, т.к. показано, например, что последовательное применение ингибиторов ДНК метилтрансферазы и гистоновой деацетилазы обуславливают дерепрессии гена в более выражен- ной степени, чем при их одновременном использовании ЭПИГЕНЕТИКА ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ КАК НАСЛЕДУЕМЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ (ЭПИМУТАЦИИ), КОТОРЫЕ НЕ СОПРОВОЖДАЮТСЯ ИЗМЕНЕНИЯМИ В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ДНК (ГЕННЫЕ МУТАЦИИ) ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ “Эпигеном отвечает за регуляцию генома. В противоположность геному, который идентичен в различных типах клеток и не изменяется на протяжении жизни, эпигеном динамичен по своей сути и варьирует от одного типа клеток к другому и от одной возрастной точки отсчета к другой” M.Szyf “Можно думать, следует полагать, постепенно переходя к убеждению, что в основе патогенеза самых распространенных заболеваний современного человека (рак, атеросклероз, аутоиммунные и аллергические заболевания, инфекции) лежат нарушения в эпигеномных механизмах регуляции генома, неоднозначный спектр которых в разных тканях обеспечивает весь диапазон синдромов каждого из отдельно взятого заболевания при полной тождественности биохимических процессов, составляющих скелет данных нарушений” V.Kozlov БЛАГОДАРЮ ЗА ВАШЕ ТЕРПЕНИЕ!!! ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИЙ СИНДРОМАЛЬНЫЙ ДИАГНОЗ ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ - Тотальное гипометилирование генов провоспалительных цитокинов на фоне гиперметилирования отдельных антивоспалительных цитокинов - Тотальное гипометилирование различных “генов роскоши” ( с возможным включением генов лекарственной резистентности) на фоне гиперметилирования генов опухолевой супрессии - Разбалансировка экспрессии генов, индуцированная нарушением функционирования гистонов - Тканевая или субпопуляционная дисфункция теломер с признаками репликативного старения клеток СИНТРОПИЯ представляет собой сочетание двух и бо- лее патологических состояний (болезней, синдромов) у одного индивидуума, встречающихся у его ближайших родственников чаще, чем в популяции, а также такие патологические состояния, к-рые имеют общий патогенез. ….. Сл-но, логично предположение, что СИНТРОПИЯ – это природно-видовое явление, неслучайное и имеющее Эволюционно-генетическую основу, а гены, составляющие наследственную основу синтропии, можно назвать синтропными генами или генами синтропии. ЭПИГЕНОМНАЯ ПАНТРОПИЯ означает, что в основе па – тогенеза всех основных заболеваний современного человека (рак, атеросклероз, аутоиммунные и аллергические заболевания) лежат одни те же биохимические процессы с использованием CH3 и CH3C=0 радикалов в реакциях метилирования (деметилирования)и ацетилирования (деацетилирования) ДНК и гистонов, обуславливающие репрессию или дерепрессию генов. Принципиально важными представляются те факты, что как подавление экспрессии гена (умолкание), опосредование метилированием (подобно мутациям) может заканчиваться индукцией абберантной активности клетки, так и тотальное деметилирование может быть причиной индукции абберантной активности, опосредованной нестабильностью хромосом и “ложной” экспрессией генов ВОЗМОЖНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ВЛИЯНИЯ МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК НА ТРАНСКРИПЦИЮ ГЕНА ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ - Предотвращается связывание факторов транскрипции с CG содержащими последовательностям - Предотвращается транскрипциональная активация путем формирования препятствий для распространения активных хроматиновых меток. Метилирование CG динуклеотидов предотвращает связывание некоторых гистоновых метилтрансфераз, тем самым снимая эффект этих метилтрансфераз на транскрипциональную активацию со стороны гистонов. - Ингибируется включение гистоновых метилтрансфераз в эписомы, чем гарантируется молчащее состояние гена - Вовлекаются МВР (метил-связывающие белки), к-рые специфически связываются с метилированными CpG, к-рые, возможно, связывают репрессоры и гистоновые деацетилазы, способствуя инактивации хроматиновой структуры - Привлекаются, возможно, нуклеосомы к промоторным участкам генов, блокируя доступ к генам факторов транскрипции КОМПОНЕНТНЫЕ СИСТЕМЫ РЕГУЛЯЦИИ ЭКСПРЕССИИ ГЕНА ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ 1. Непосредственный контроль со стороны активаторов и репрессоров транскрипции, которые характеризуются различными ядерными кон– центрациями, ковалентными модификаторами и ассоциациями субъединиц. Здесь влияние на экспрессию гена осуществляется через процесс транскрипции и стабильность мРНК, связанными с геномной последовательностью ДНК и с возможными изменениями в ней. Геном идентичен в клетках разных типов на протяжении всей жизни. 2. Эпигенетическая регуляция экспрессии гена, обусловленная изменениями в структуре хроматина путем ковалентной модификации ДНК и гистонов с существенным влиянием метилирования ДНК на структуру хроматина, являющегося главным составляющим эпигенома. Метилирование ДНК и деацетилирование гистонов (инактивация хроматина) обуславливают подавление экспрессии гена. Деметилирование ДНК и ацетилирование гистонов (активация хрома тина) индуцируют экспрессию гена Эпигеном динамичен и варьирует от клеток одного типа к другому и от одной временной точки жизни организма к другой. Schematic representation of the various epigenetic mechanisms. A: Methylation of DNA leading to silencing of a gene. B: Acetylation of histones is leading to activation. C: RNAmediated transcriptional and post-transcriptional gene silencing. D: Interrelationships of the 3 epigenetic DNMTs DNA methylation Gene silencing HDACs HMTs NURF s Nucleoso Histone me modificati remodeli on Gene Silencing in Normal Cells ng Heritable gene silencing involves, among other processes, the interplay between DNA methylation, histone covalent modifications, and nucleosomal remodeling. Some of the enzymes that contribute to these modificationse (DNMTs), histone deacetylases (HDACs), histone methyltranaferases (HMTs), and complex nucleosomal remodeling factors (NURFs). The interplay between these processes establishes a heritable repressive state at the start site of genes resulting in gene silencing. Physiologically, silencing is critical for development and differentiation. Pathologically, silencing leads to diseases such as cancer. Recent evidence suggests global changes in all three processes in cancer, perhaps reflecting their interrelationships. ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ - Эпигенетическая мутация – изменение фенотипа без изменения последовательности аминокислот в ДНК - Метастабильные эпиаллели – формирование эпигенетического статуса является вероятностным и как результат они показывают пеструю раскраску, т.е. клетки одного и того же типа не все экспрессируют этот ген Они также показывают вариабельную экспрессивность в контексте изогенности, т.е. мыши одного и того же генотипа не все экспрессируют ген в той же степени (описаны у мышей и людей). - Трансгенерациональное эпигенетическое наследование – эпигенетический б й ПРЕНАТАЛЬНЫЕ, НАТАЛЬНЫЕ И ПОСТНАТАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ ОКРУЖЕНИЯ ОБУСЛАВЛИВАЮТ ИЗМЕНЕНИЯ В НАПРАВЛЕННОСТИ В МЕХАНИЗМАХ ЭПИГЕНЕТИЧЕСКОЙ РЕГУЛЯЦИИ: ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ - ПИТАНИЕ (СОСТАВ, ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ И ДР.) - КСЕНОБИОТИКИ - ПОВЕДЕНЧЕСКИЕ СИГНАЛЫ - ФАКТОРЫ РЕПРОДУКЦИИ - РАДИАЦИЯ В НИЗКИХ ДОЗАХ ПРОЦЕССЫ МЕТИЛИРОВАНИЯ И ДЕМЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК В ПАТОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА (1) ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ Тотальное гипометилирование обуславливает дерепрессию генов: Опухоль – онкогены (c-myc,h-ras и др.), опухолевые антигены (mage,sage,cage), гены ретровирусного генома, гены метастазирования, “избыточная” пролиферация опухолевых клеток Атеросклероз – в гладкомышечных клетках прото-онкогены, гены 15-липоксигеназы и внеклеточной супероксид дисмутазы избыточная пролиферация гладкомышечных клеток Аутоиммунные заболевания – повышенная экспрессия на Т-клетках адгезивных молекул, CD70 (избыточная стимуляция В-клеток). Тотально гипометилированные Т-клетки способны индуцировать развития СКВ-подобного синдрома (ставится под сомнение роль аутоантигенов), ретровирусный геном при СКВ, избыточная пролиферация синовиальных фибробластов В конце концов, тотальное гипометилирование приводит к нестабильности генома и реанжировки хромосом ПРОЦЕССЫ МЕТИЛИРОВАНИЯ И ДЕМЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК В ПАТОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА (2) ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ Гиперметилирование отдельных генов обуславливает подавление их экспрессии: Опухоль – гены супрессоры опухолевого роста, гены, регулирующие клеточный цикл, гены апоптоза, гены теплового шока 47 и CD44, гены рецептора ПГЕ Атеросклероз – ген эстрогенового рецептора α с последующей стимуляцией гладкомышечных клеток Аутоиммунные заболевания – гена IL-10 у больных РА с его мощпротивовоспалительным эффектом МЕТИЛИРОВАНИЕ ДНК В ИММУНОКОМПЕТЕНТНЫХ КЛЕТКАХ ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ - в процессе дифференцировки Т-клеток сначала деметилируется ген IFN-y, ген IL-4 метилирован. При последующей дифференцировки в Тх2 ген IFN-y метилируется, ген IL-4 деметилируется. Деметилирование с помощью 5azacytidine в Тх2 клетках наблюдается увеличение синтеза IFN-y. Демeтилирование гена IFN-y обуславливается деметилирование генов факторов транскрипции T-bet и Stat4 - метилирование генаIL-4 у мышей обуславливает резистентность к Leishmania major (работают Тх1 с IFN-y); метилирование гена IFN-y обуславливает резистентность к Trichuris muris (работают Тх2 с IL-4) - интенсивность экспрессии в CD4+ клетках гена IL7Rα НАПРАВЛЕНИЯ В ТЕРАПИИ НАРУШЕНИЙ МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ I. ИНГИБИЦИЯ МЕТИЛИРОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ ИНГИБИТОРОВ МЕТИЛТРАНСФЕРАЗЫ И ГИСТОНОВОЙ ДЕАЦЕТИЛАЗЫ II. ПРОФИЛАКТИКА И КОРРЕКЦИЯ СОСТОЯНИЯ ГИПОМЕТИЛИРОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ ДИЕТЫ, ОБОГАЩЕННОЙ МЕТИЛОМ (SАДЕНОЗИЛ-МЕТИОРИН-КОФАКТОР РЕАКЦИИ МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК; МЕТИОНИН-ДОНОР МЕТИЛЬНОЙ ГРУППЫ; ФОЛАТ-ОБОГАЩЕННАЯ ДИЕТА) Classification of epigenetic drugs according to potential therapeutic uses and developmental phase DRUG USE DEVELOPMENT PHASE HDAC Inhibitors: Trichostatin A Breast cancer Ovarian cancer Preclinical Preclinical SAHA Solid tumors Leukaemias Phase I/II Phase I/II Depsipeptide Leukaemias Melanoma Colon cancer Phase I/II Preclinical Preclinical Apicidin Leukaemias Preclinical Valproic Acid Bipolar disorder In routine use (exact mechanism unclear) Preclinical Breast and ovarian cancer Phenyl butyrate MDS: Leukaemia Phase I MS – 275 Solid tumours Phase I CI – 994 Solid tumours Phase I Trifluoromethyl ketones Cancer Preclinical α-Ketoamides Cancer Preclinical ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ДЛИНЫ ТЕЛОМЕР ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ - Уменьшение метилирования ДНК как глобальное, так и только в субтеломерных областях, сопровождается драматически увеличением длины теломер. В свою очередь, уменьшение метилирования ДНК в субтеломерных доменах у мышей связано с укорочением теломер. - Снижение активности метилтрансферазы ДНК и изменение модификации гистонов напрямую коррелирует с уменьшением длины теломер, что свидетельстует об участии механизмов эпигеномной регуляции размеров теломер - Метилирование ДНК существенно подавляет рекомбинацию между теломерными последовательностями ингибируя тем самым ЭПИГЕНЕТИКА ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ КАК НАСЛЕДУЕМЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ (ЭПИМУТАЦИИ), КОТОРЫЕ НЕ СОПРОВОЖДАЮТСЯ ИЗМЕНЕНИЯМИ В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ДНК (ГЕННЫЕ МУТАЦИИ) ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ “Эпигеном отвечает за регуляцию генома. В противоположность геному, который идентичен в различных типах клеток и не изменяется на протяжении жизни, эпигеном динамичен по своей сути и варьирует от одного типа клеток к другому и от одной возрастной точки отсчета к другой” M.Szyf “Можно думать, следует полагать, постепенно переходя к убеждению, что в основе патогенеза самых ПРЕНАТАЛЬНЫЕ, НАТАЛЬНЫЕ И ПОСТНАТАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ ОКРУЖЕНИЯ ОБУСЛАВЛИВАЮТ ИЗМЕНЕНИЯ В НАПРАВЛЕННОСТИ В МЕХАНИЗМАХ ЭПИГЕНЕТИЧЕСКОЙ РЕГУЛЯЦИИ: ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ - ПИТАНИЕ (СОСТАВ, ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ И ДР.) - КСЕНОБИОТИКИ - ПОВЕДЕНЧЕСКИЕ СИГНАЛЫ - ФАКТОРЫ РЕПРОДУКЦИИ - РАДИАЦИЯ В НИЗКИХ ДОЗАХ ФИЗИОЛОГИЯ И ПАТОФИЗИОЛОГИЯ АКТИВНОСТИ СМЕМЕЙСТВА МЕТИЛТРАНСФЕРАЗ (DNMT). - СЕМЕЙСТВО СОСТОИТ из DNMT1, DNMT2, DNMT3A, DNMT3B - РАЗЛИЧНЫЕ DNMT ВЗАИМОДЕЙСТВУЮТ В ПРОЦЕССЕ ЭПИГЕНОМНОЙ (метилирование генов в опухолевых клетках нарушается при совместном нокаутировании DNMT1 DNMT3B, но не при раздельном нокаутировании одного из них) - ПРЕДОЛАГАЕТСЯ, ЧТО DNMT1 НЕОБХОДИМА ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ КОПИРОВАНИЯ РЕГУЛЯЦИИ, ПОДАВЛЕНИЕ ЭКСПРЕССИИ ГЕНА ОБРАЗЦА МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК ОТ РОДИТЕЛЬСКОЙ ЦЕПОЧКИ ВО ВНОВЬ РЕПЛИЦИРУЕМУЮ ЦЕПОЧКУ В ТЕЧЕНИЕ КЛЕТОЧНОГО ДЕЛЕНИЯ (ПЕРЕДАЧА МЕТИЛЬНОЙ ГРУППЫ); DNMT3A DNMT3B ХАРАКТЕРИЗУЮТСЯ КАК de novo МЕТИЛТРАНСФЕРАЗЫ, К-РЫЕ ИНДУЦИРУЮТ МЕТИЛИТРОВАНИЕ В ПРЕЖДЕ НЕМЕТИЛИРОВАННЫХ УЧАСТКАХ; ФУНКЦИЯ DNMT2 НЕ ЯСНА - DNMT ИСПОЛЬЗУЮТ МОЛЕКУЛЫ S-adenosylmethionine (SAM) В КАЧЕСТВЕ ИСТОЧНИКА МЕТИЛЬНЫХ ГРУПП. SAM ОБРАЗУЕТСЯ ЧЕРЕЗ ФОЛАТНЫЙ И МЕТИОНИНОВЫЙ ПУТИ, ИСПОЛЬЗУЯ МЕТИОНИН, ХОЛИН, ФОЛИЕВАЯ К-ТУ И ВИТАМИН В12 ИЗ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ - DNMT ИНГИБИРУЮТСЯ S-adenosylhomocesteine (SAH), К-РЫЙ ВМЕСТЕ С ГОМОЦИСТЕИНОМ ЯВЛЯЮТСЯ ПРОДУКТАМИ МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК - МЕТИЛИРОВАНИЕ ДНК ПОЗИТИВНО КОРРЕЛИРУЕТ С ФОЛАТНЫМ СТАТУСОМ И НЕГАТИВНО С ГОМОЦИСТЕИНОВЫМ СТАТУСОМ ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ - Эпигенетическая мутация – изменение фенотипа без изменения последовательности аминокислот в ДНК - Метастабильные эпиаллели – формирование эпигенетического статуса является вероятностным и как результат они показывают пеструю раскраску, т.е. клетки одного и того же типа не все экспрессируют этот ген Они также показывают вариабельную экспрессивность в контексте изогенности, т.е. мыши одного и того же генотипа не все экспрессируют ген в той же степени (описаны у мышей и людей). - Трансгенерациональное эпигенетическое наследование – эпигенетический б й ЭПИГЕНОМНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ СОВРЕМЕННОГО ЧЕЛОВЕКА (РАК, АТЕРОСКЛЕРОЗ, АУТОИММУННЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ) ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ - ТОТАЛЬНАЯ ГИПОМЕТИЛЯЦИИ ДНК НА ФОНЕ ВОЗВРАТНОЙ ГИПЕРМЕТИЛЯЦИИ ОТДЕЛЬНЫХ ГЕНОВ - РАЗНОНАПРАВЛЕННОЕ ВЛИЯНИЕ НА ЭКСПРЕССИЮ ГЕНОВ ПРОЦЕССОВ АЦЕТИЛИРОВАНИЯ И ДЕАЦЕТИЛИРОВАНИЯ ГИСТОНОВ - УМЕНЬШЕНИЕ ДЛИНЫ ТЕЛОМЕР В КЛЕТКАХ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ ИСХОДЯ ИЗ ЭТИХ ОБЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ЭПИГЕНОМНОГО ПАТОГЕНЕЗА СЛЕДУЕТ РАЗРАБАТЫВАТЬ МЕТОДЫ БАЗОВОЙ ТЕРАПИИ, ОБЩИЕ ДЛЯ ЭТИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ НА ОСНОВЕ МЕТИЛИРОВАНИЕ ДНК В ИММУНОКОМПЕТЕНТНЫХ КЛЕТКАХ ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ - в процессе дифференцировки Т-клеток сначала деметилируется ген IFN-y, ген IL-4 метилирован. При последующей дифференцировки в Тх2 ген IFN-y метилируется, ген IL-4 деметилируется. Деметилирование с помощью 5azacytidine в Тх2 клетках наблюдается увеличение синтеза IFN-y. Демeтилирование гена IFN-y обуславливается деметилирование генов факторов транскрипции T-bet и Stat4 - метилирование генаIL-4 у мышей обуславливает резистентность к Leishmania major (работают Тх1 с IFN-y); метилирование гена IFN-y обуславливает резистентность к Trichuris muris (работают Тх2 с IL-4) - интенсивность экспрессии в CD4+ клетках гена IL7Rα Classification of epigenetic drugs according to potential therapeutic uses and developmental phase DRUG USE DNMT inhibitors DEVELOPMENT PHASE 5 – Azacytidine MDS Solid tumours Leukemia FDA approved for clinical use Phase II Phase II Decitabine MDS Leukaemia Phase II Preclinical Zebularine Urinary bladder cancer Preclinical Procainamide Prostate cancer Preclinical Procaine Breast cancer Preclinical EGCG Photocarcinogenesis Cancer of cervix Preclinical Preclinical DNMTI ASO Solid tumours Phase I К МЕХАНИЗМАМ ДЕЙСТВИЯ ИНГИБИТОРОВ МЕТИЛТРАНСФЕРАЗЫ ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ - При включении ингибиторов DNMT в ДНК ферменты узнают м ванные основания как естественные субстраты, но они на рас промежуточные вещества ковалентных реакций, к-рые привод ции ковалентно связаннных ферментов. Метилирование ДНК мым следствием связывания ферментов из-за продолжающе ции ДНК в присутствии уменьшенного уровня ДНК метилтранс сле нескольких циклов репликации ДНК это становится опред существенное уменьшение уровня геномного метилирования НАПРАВЛЕНИЯ В ТЕРАПИИ НАРУШЕНИЙ МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ I. ИНГИБИЦИЯ МЕТИЛИРОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ ИНГИБИТОРОВ МЕТИЛТРАНСФЕРАЗЫ И ГИСТОНОВОЙ ДЕАЦЕТИЛАЗЫ I. ПРОФИЛАКТИКА И КОРРЕКЦИЯ СОСТОЯНИЯ ГИПОМЕТИЛИРОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ ДИЕТЫ, ОБОГАЩЕННОЙ МЕТИЛОМ (SАДЕНОЗИЛ-МЕТИОРИН-КОФАКТОР РЕАКЦИИ МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК; МЕТИОНИН-ДОНОР МЕТИЛЬНОЙ ГРУППЫ; ФОЛАТ-ОБОГАЩЕННАЯ ДИЕТА) ЧТО ДАЛЬШЕ? - ВОЗМОЖНО, НАДО ДУМАТЬ ОБ ОЦЕНКЕ ОТСУТСТВИЯ ИМ ДЕЛЬНЫХ ГЕНОВ, СКОРЕЕ ВСЕГО ГЕНОВ ТКАНЕВОЙ СП ПРИ АТЕРОСКЛЕРОЗЕ, ПРИ АУТОИММУННЫХ ЗАБОЛЕВА НАПРИМЕР, ОТСУТСТВИЕ ИМПРИТИНГА ГЕНА ИНСУЛИН КТОРА РОСТА ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО В ПО ОНАЛЬНЫХ ОПУХОЛЕЙ ВСЕХ ТИПОВ, ЧТО В 5 РАЗ БОЛЕ ВЗРОСЛЫХ ПАЦИЕНТОВ С РАКОМ ПРЯМОЙ КИШКИ, ЧТО РЕДЬ, МОЖЕТ СВИДЕТЕЛЬСТВОВАТЬ О ЗНАЧИТЕЛЬНОИ БОЛЕВАНИЯ РАКОМ ПРЯМОЙ КИШКИ В УСЛОВИЯХ ОТСУ ТИНГА ДАННОГО ГЕНА. ДАЖЕ ПРИ НЕПОЛНОЙ РЕАЛИЗА ОТСУТСТВИЕ ИМПРИТИНГА У ВСЕХ БОЛЬНЫХ РАКОМ, У ТОВ С ДАННЫМ НАРУШЕНИЕМ ИМПРИТИНГА ОПРЕДЕЛЯ ХОЛЕВЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ В ПОЧКАХ, НАЗВАННЫХ НЕФР СКОЙ ПАУЗОЙ ТЕЛОМЕРЫ В КЛЕТКАХ И В ПАТОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ (1) ТЕЛОМЕРЫ – НУКЛЕОПРОТЕИНОВЫЕ СТРУКТУРЫ, КОТОРЫЕ ЗАЩИЩАЮТ КОНЦЫ ХРОМОСОМ ОТ ВОСПОЛНЕНИЯ И ДЕГРАДАЦИИ. ТЕЛОМЕРЫ ТРЕБУЮТСЯ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ СЛИЯНИЯ ХРОМОСОМ КОНЕЦ В КОНЕЦ. САМИ ТЕЛОМЕРЫ НЕ СОДЕРЖАТ ГЕНОВ, НО ОНИ ЗАЩИЩАЮТ ГЕНЫ, ЛОКАЛИЗОВАННЫЕ В СУБТЕЛОМЕРНЫХ ОБЛАСТЯХ, ОБОГАЩЕННЫХ ГЕНАМИ , ЖИЗНЕННО ВАЖНЫХ ДЛЯ КЛЕТОЧНЫХ ФУНКЦИЙ. ДЛИНА ТЕЛОМЕР ВАРЬИРУЕТ НЕ ТОЛЬКО СРЕДИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ КЛЕТОК, НО И ТАКЖЕ СРЕДИ ОТДЕЛЬНЫХ ХРОМОСОМ. ИСТОЩЕНИЕ ТЕЛОМЕРЫ ПОЭТОМУ ВЛИЯЕТ НА ФУНКЦИЮ ГЕНОВ, РАСПОЛОЖЕННЫХ В ОТДЕЛЬНЫХ ХРОМОСОМАХ, ЗАДОЛГО ДО ДОСТИЖЕНИЯ ТЕЛОМЕРЫ В КЛЕТКАХ И В ПАТОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ (2) - СУЩЕСТВУЕТ ОБРАТНАЯ КОРРЕЛЯЦИЯ МЕЖДУ СКОРОСТЬЮ УКОРОЧЕНИЯ ТЕЛОМЕР И АНТИОКСИДАЗНОЙ АКТИВНОСТЬЮ В ФИБРОБЛАСТАХ ЧЕЛОВЕКА. АНТИОКСИДАНТЫ НЕ ТОЛЬКО ОСТАНАВЛИВАЮТ УСКОРЕННОЕ УКОРОЧЕНИЕ ТЕЛОМЕР, ВЫЗВАННОЕ ОКИСЛИТЕЛЬНЫМ СТРЕССОМ, НО И УВЕЛИЧИВАЮТ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ РЕПЛИКАТИВНОЙ ЖИЗНИ КЛЕТОК. - ТЕЛОМЕРАЗА ЯВЛЯЕТСЯ ГЛАВНОЙ КЛЕТОЧНОЙ АКТИВНОСТЬЮ, ОТВЕТСТВЕННОЙ ЗА ПОДДЕРЖАНИЕ ДЛИНЫ ТЕЛОМЕР. ТЕЛОМЕРАЗА ЯВЛЯЕТСЯ РИБОНУКЛЕОПРОТЕИНОМ С АКТИВНОСТЬЮ ДНК ПОЛИМЕРАЗЫ (ОБРАТНАЯ ТРАНСКРИПТАЗА), К-РАЯ УДЛИНЯЕТ ТЕЛОМЕРЫ, СИНТЕЗИРУЯ ТЕЛОМЕРНЫЕ ПОВТОРЫ de novo И ДОБАВЛЯЯ ИХ К ХРОМОСОМНЫМ КОНЦАМ, ИСПОЛЬЗУЯ КОМПОНЕНТЫ РНК КАК ШАБЛОНЫ. УРОВЕНЬ АКТИВНОСТИ ТЕЛОМЕРАЗЫ В КЛЕТКАХ БОЛЬШИНСТВА ТКАНЕЙ НЕ ДОСТАТОЧЕН ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ПРОГРЕССИВНОГО ИЗНАШИВАНИЯ ТЕЛОМЕР, К-РОЕ ПРОИСХОДИТ В ПРОЦЕССЕ СТАРЕНИЯ. - В ОТСУТСТВИЕ ТЕЛОМЕРАЗЫ ДЛИНА ТЕЛОМЕР МОЖЕТ ПОДДЕРЖИВАТЬСЯ С ПОМОЩЬЮ МЕХАНИЗМОВ АЛЬТЕРНАТИВНОГО УДЛИНЕНИЯ ТЕЛОМЕР ЗА СЧЕТ ВКЛЮЧЕНИЯ ГОМОЛОГИЧНОЙ РЕКОМБИНАЦИИ МЕЖДУ ТЕЛОМЕРНЫМИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЯМИ, ЧТО СВЯЗАНО С ОБРАЗОВАНИЕМ ВНЕХРОМОСОМНЫХ КОЛЕЦ - С АКТИВНОСТЬЮ ТЕЛОМЕРАЗЫ МОГУТ БЫТЬ СВЯЗАНЫ ДИФФЕРЕНЦИРОВОЧНЫЕ ПОТЕНЦИИ КЛЕТОК. ЭКТОПИЧЕСКАЯ ПОДСАДКА КАТАЛИТИЧЕСКОЙ СУБЪЕДИНИЦЫ ТЕЛОМЕРАЗЫ hTERT С АКТИВНОСТЬЮ ОБРАТНОЙ ТРАНСКРИПТАЗЫ В СТРОМАЛЬНЫЕ КЛЕТКИ ИЗ ЖИРОВАОЙ ТКАНИ ОБУСЛАВЛИВАЕТ УВЕЛИЧЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЖИЗНИ КЛЕТОК В УСЛОВИЯХ in vitro И БОЛЕЕ УСИЛЕННУЮ ОСТЕОГЕННУЮ ДИФФЕРЕНЦИРОВКУ ПРИ СОХРАННОСТИ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ В ДРУГИХ НАПРАВЛЕНИЯХ: НЕЙРОГЕННУЮ, АДИПОЗОГЕННУЮ, ХОНДРИОГЕННУЮ ТЕЛОМЕРЫ В КЛЕТКАХ И В ПАТОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ (3) - Все опухоли человека имеют механизм поддержания длины теломер в с основном через экспрессию теломеразы на высоком уровне ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ДЛИНЫ ТЕЛОМЕР ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ - Уменьшение метилирования ДНК как глобальное, так и только в субтеломерных областях, сопровождается драматически увеличением длины теломер. В свою очередь, уменьшение метилирования ДНК в субтеломерных доменах у мышей связано с укорочением теломер. - Снижение активности метилтрансферазы ДНК и изменение модификации гистонов напрямую коррелирует с уменьшением длины теломер, что свидетельстует об участии механизмов эпигеномной регуляции размеров теломер - Метилирование ДНК существенно подавляет рекомбинацию между теломерными последовательностями ингибируя тем самым Укорочение теломер в иммунокомпетентных Заболевание клетках при иммунопатологии Популяции клеток Предполагаемые причины Ревматоидный артрит Т-лимфоциты (CD4 и Гомеостатическая пролиферация CD8, CD45RA, CD45RO), Моноциты, Гранулоциты Бронхиальная астма Т-лимфоциты (CD4 и Усиленное Т-клеточное обновление в результате CD8) хронической антигенной стимуляции. Атопический дерматит Т-лимфоциты: CD4 и Усиленное Т-клеточное обновление в результате CD8, CD45RA, хронической антигенной CD45RO, CD28 стимуляции. Псориаз Т-лимфоциты: CD4 и Усиленное Т-клеточное обновление в результате CD8, CD45RA, хронической антигенной CD45RO, CD28 стимуляции. ВИЧ-инфекция Т-лимфоциты (CD4 и Гомеостатическая CD8), моноциты пролиферация УКОРОЧЕНИЕ ТЕЛОМЕР В ИММУНОКОМПЕТЕНТНЫХ КЛЕТКАХ ПРИ ИММУНОПАТОЛОГИИ ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ - При СКВ, по сравнению с контролем, длина теломер в ПМЯЛ и МНК была ко роче, а в МНК короче, чем в ПМЯЛ у одних и тех же больных с лейкопенией и лимфопенией; теломеры у больных были короче и в CD8+ и CD4+. Однако в субпопуляции CD8+CD28lo Т клетках длина теломер не изменялась на фоне достаточно высокой активности теломеразы Укорочение теломер в иммунокомпетентных клетках при отдельных заболеваниях Заболевание Популяции клеток Предполагаемые причины Миело(лимфо)пролифератив ные заболевания Т-Лимфоциты B-лимфоциты Гранулоциты Массивная пролиферация опухолевых клеток клеток Апластическая Анемия Гранулоциты Усиленная пролиферация гемопоэтических стволовых клеток Остеопороз Лейкоциты ? Стресс Мононуклеары Оксидативный стресс, повреждение ДНК и теломер в том числе. Инфаркт миокарда Атеросклероз Мононуклеары ? Аутоиммунный диабет Лейкоциты ? Синдром делеции по 22q11.2 хромосоме Лимфоциты CD4CD45RA, CD4CD45RO Гомеостатическая пролиферация «Пищевод» Баррета Мононуклеары ? Различия показателей процентного содержания клеток в S-M фазах клеточного цикла у больных гемобластозами с разными исходами до АТПСКК содержание CD4+клеток CD4+S,G2/M ремиссия CD34+S,G2/M рецидив 0% содержание наивных CD4+-клеток 20% 40% 60% 80% 100% Представлены средние величины, достоверно отличающиеся с P<0,01 HIC1 X ↑SIRT 1 X и -5 GATA-4 SFRP X s X Inhibina X X TFFs Dab2 ↓Differentiatio ↓p n 53 Additional gene silencing ↑W nt p16 X ↑ Genomic instability and additional gene silencing Stem/precursor cell stress survival Networks of Gene-Silencing Events Such networks help to foster early and later steps during neoplastic progression. Examples of early gene silencing (red X) occur at multiple points in key tumor control pathways to allow abnormal cell survival afte stress and early clonal expansion. These epigenetic events are shown as provoking disruptive crosstalk between the pathways facilitating this expansion. Examples of gene-silencing events that foster subsequen silencing events(green arrows linking SIRT1 to silencing of GATA-4 and -5 and SFRPs) are depicted. Tumor-associated proteins whose expression is altered by HDACI treatment Upregulation of gene expression Cell cycle inhibitory gene p21, p16, p27 Tumor suppression gene p23, VHL, p107, gelsolin, IGFBP-3 Differentiation game RARα, TGFβ1 Apoptotic gene CD95, CD951, TRAIL, DR4, DR5, Bak, Bax, Bim Immune Activation MHC-1, MHC-II, CD86 Downregulation of gene expression Cell cycle gene Cyclin D1, Cyclin A, TS Antiapoptopic gene bcl 2, bcl-XL Angiogenic factor HIF1α, VEGF, IL2, IL10 Downregulation of protein expression EGFR Flt-3 Erbβ2 Akt Abl Raf-1 Overview of DNA methyltransferase inhibitors Compound azanucleoside derivates Proposed Inhibitory Mechanism Zebularine Covalent enzyme trapping 5-azacytidine (Vidaza) 5-aza-2’-deoxycytidine (Decitabine, Dacogen) Covalent enzyme trapping small-molecule compounds Hydralazine noncovalent enzyme trapping Procaine (procainamide) binding to CpG-rich, competitive inhibition of DNMT1 RG108 noncovalent enzyme trapping (-)-epigallocatechin-3-gallate (EGCG) noncovalent enzyme trapping ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИЙ СИНДРОМАЛЬНЫЙ ДИАГНОЗ ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ - Тотальное гипометилирование генов провоспалительных цитокинов на фоне гиперметилирования отдельных антивоспалительных цитокинов - Тотальное гипометилирование различных “генов роскоши” ( с возможным включением генов лекарственной резистентности) на фоне гиперметилирования генов опухолевой супрессии - Разбалансировка экспрессии генов, индуцированная нарушением функционирования гистонов - Тканевая или субпопуляционная дисфункция теломер с признаками репликативного старения клеток Частота синдромов ТКМ у больных: БА Поражение легких ветром и холодом. Пустота Ци легких и Пустота Инь почек 24,8±8 РА Би – синдром ветра, холода, сырости. Недостаток Ци и Инь в организме - 61±9 Параллелизм представлений ТКМ и иммунологии об органах иммунитета ТКМ – за защитные силы организма в большей степени отвечают: - селезенка - почки - легкие Современная иммунология селезенка – вторичный лимфоидный орган почки – место синтеза эритропоэтина, обладающего широким спектром иммуномодулирующей активности ВАРИАНТЫ ИСХОДА ЖИЗНИ ОТДЕЛЬНО ВЗЯТОЙ КЛЕТКИ, НЕ ЗАВИСИМО ОТ ЕЕ ИЗНАЧАЛЬНОЙ ПРОЛИФЕРАТИВНОЙ АКТИВНОСТИ АПОПТОЗ, НЕКРОЗ, АПОНЕКРОЗ, ТРАНСФОРМАЦИЯ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЕ ПРОЦЕССЫ, ИНДУЦИРУЮЩИЕ РАЗВИТИЕ АПОПТОЗА И ТРАНСФОРМАЦИИ МЕТИЛИРОВАНИЕ И ДЕМЕТИЛИРОВАНИЕ ДНК, АЦЕТИЛИРОВАНИЕ И ДЕАЦЕТИЛИРОВАНИЕ ГИСТОНОВ, УМЕНЬШЕНИЕ РАЗМЕРОВ ТЕЛОМЕР, МУТАЦИИ БОЛЕЗНИ, СВЯЗАННЫЕ С НАРУШЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ РАК, АТЕРОСКЛЕРОЗ, АУТОИММУННЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ ЭПИГЕНОМНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ СОВРЕМЕННОГО ЧЕЛОВЕКА (РАК, АТЕРОСКЛЕРОЗ, АУТОИММУННЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ) ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ - ТОТАЛЬНАЯ ГИПОМЕТИЛЯЦИИ ДНК НА ФОНЕ ВОЗВРАТНОЙ ГИПЕРМЕТИЛЯЦИИ ОТДЕЛЬНЫХ ГЕНОВ - РАЗНОНАПРАВЛЕННОЕ ВЛИЯНИЕ НА ЭКСПРЕССИЮ ГЕНОВ ПРОЦЕССОВ АЦЕТИЛИРОВАНИЯ И ДЕАЦЕТИЛИРОВАНИЯ ГИСТОНОВ - УМЕНЬШЕНИЕ ДЛИНЫ ТЕЛОМЕР В КЛЕТКАХ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ ИСХОДЯ ИЗ ЭТИХ ОБЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ЭПИГЕНОМНОГО ПАТОГЕНЕЗА СЛЕДУЕТ РАЗРАБАТЫВАТЬ МЕТОДЫ БАЗОВОЙ ТЕРАПИИ, ОБЩИЕ ДЛЯ ЭТИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ НА ОСНОВЕ ПРОЦЕССЫ МЕТИЛИРОВАНИЯ И ДЕМЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК В ПАТОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА (1) ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ Тотальное гипометилирование обуславливает дерепрессию генов: Опухоль – онкогены (c-myc,h-ras и др.), опухолевые антигены (mage,sage,cage), гены ретровирусного генома, гены метастазирования, “избыточная” пролиферация опухолевых клеток Атеросклероз – в гладкомышечных клетках прото-онкогены, гены 15-липоксигеназы и внеклеточной супероксид дисмутазы избыточная пролиферация гладкомышечных клеток Аутоиммунные заболевания – повышенная экспрессия на Т-клетках адгезивных молекул, CD70 (избыточная стимуляция В-клеток). Тотально гипометилированные Т-клетки способны индуцировать развития СКВ-подобного синдрома (ставится под сомнение роль аутоантигенов), ретровирусный геном при СКВ, избыточная пролиферация синовиальных фибробластов В конце концов, тотальное гипометилирование приводит к нестабильности генома и реанжировки хромосом ПРОЦЕССЫ МЕТИЛИРОВАНИЯ И ДЕМЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК В ПАТОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА (2) ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ Гиперметилирование отдельных генов обуславливает подавление их экспрессии: Опухоль – гены супрессоры опухолевого роста, гены, регулирующие клеточный цикл, гены апоптоза, гены теплового шока 47 и CD44, гены рецептора ПГЕ Атеросклероз – ген эстрогенового рецептора α с последующей стимуляцией гладкомышечных клеток Аутоиммунные заболевания – гена IL-10 у больных РА с его мощпротивовоспалительным эффектом МЕТИЛИРОВАНИЕ ДНК В ИММУНОКОМПЕТЕНТНЫХ КЛЕТКАХ ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ - в процессе дифференцировки Т-клеток сначала деметилируется ген IFN-y, ген IL-4 метилирован. При последующей дифференцировки в Тх2 ген IFN-y метилируется, ген IL-4 деметилируется. Деметилирование с помощью 5azacytidine в Тх2 клетках наблюдается увеличение синтеза IFN-y. Демeтилирование гена IFN-y обуславливается деметилирование генов факторов транскрипции T-bet и Stat4 - метилирование генаIL-4 у мышей обуславливает резистентность к Leishmania major (работают Тх1 с IFN-y); метилирование гена IFN-y обуславливает резистентность к Trichuris muris (работают Тх2 с IL-4) - интенсивность экспрессии в CD4+ клетках гена IL7Rα НАПРАВЛЕНИЯ В ТЕРАПИИ НАРУШЕНИЙ МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ I. ИНГИБИЦИЯ МЕТИЛИРОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ ИНГИБИТОРОВ МЕТИЛТРАНСФЕРАЗЫ И ГИСТОНОВОЙ ДЕАЦЕТИЛАЗЫ II. ПРОФИЛАКТИКА И КОРРЕКЦИЯ СОСТОЯНИЯ ГИПОМЕТИЛИРОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ ДИЕТЫ, ОБОГАЩЕННОЙ МЕТИЛОМ (SАДЕНОЗИЛ-МЕТИОРИН-КОФАКТОР РЕАКЦИИ МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК; МЕТИОНИН-ДОНОР МЕТИЛЬНОЙ ГРУППЫ; ФОЛАТ-ОБОГАЩЕННАЯ ДИЕТА) ЭПИГЕНОМНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АЛЛЕРГИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ - Снижение метилирования ДНК в локусе Тx2 клеток в течение дифференцировки из наивных Т-клеток коррелирует с увеличением ацетиляцией гистонов и повышением экспрессии IL-4, IL-5 и IL-13. Ингибиция экспрессии Th2 локуса в Th1 клетках было связано с репрессивной метиляцией гистонов. - Th1 продуцируют IFN-y, к-рый индуцирует синтез IgG2 в В-клетках - Th2 продуцируют IL-4, к-рый индуцирует синтез IgG4 и IgE в В-клетк. - IL-4 локус гиперметилирован в Th1 и наивных Т-клетках, по сравнению с Th2 клетками; IFN-y локус гиперметилирован в Th2 клетках - Дифференцировка Th2 регулируется GATA3, к-рый активируется GATA6, к-рый активируется через IL-4R в наивных CD4+ клетках. Предполагается, что GATA3 индуцирует все те эпигенетические модификации, к-рые обуславливают поляризацию наивных Т-клеток в Th2 клетки Специфический полиморфизм гена GATA3 связан с увеличенным риском возникновения астмы, атопической экземы, аллергического ренита МОЛЕКУЛЯРНОЕ ЛЕЧЕНИЕ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМЫ И ДРУГИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ АЛЛЕРГОГЕНЕЗА. ИНГИБИТОРЫ МЕТИЛТРАНСФЕРАЗЫ ( ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ) - 5-Azacytidine - Decitabine (Dacogen) - Zebularine - Procaine - EGCG - DNMTI ASO ИНГИБИТОРЫ ГИСТОНОВОЙ ДЕАЦЕТИЛАЗЫ (ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ) - Trichostatin A - SAHA - Apicidin - Valproic Acid - Phenyl buturate - MS-275; CI-994: Trifluoromethyl ketones: a-Ketoamides Все они проходят или прошли различные стадии преклинических и клинических испытаний при различных солидных опухолях, лейкемиях, миэлодиспластическом синдроме. Показано, что Trichostatin A уменьшает воспаление при экспериментальной астме у мышей МОЛЕКУЛЯРНОЕ ЛЕЧЕНИЕ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМЫ И ДРУГИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ АЛЛЕРГОГЕНЕЗА. - Ингибиция гистоновой деацетилазы (ГДАЦ) (индукция экспрессии генов) приводит (на модели бронхиальной астмы у мышей, вводили в течение 21 дня) к уменьшению: на 30-40% содержание эозинофилов и лимфоцитов в бронхоальвеолярном лаваже; на 24% - содержание мукозальных воспалительных клеток; приводит к снижению содержания IL-4 и IL-5 - При кортикостероид резистентной астме у человека снижена активность ГДАЦ 2, а повышение ее (индукция экспрессии генов) с помощью теофиллина способствует восстановлению чувствительности к гидрокортизону. Необходимы селективные ингибиторы ГДАЦ, т.к. неспецифичес – кие ингибиторы могут действовать не только на гистоны, но и на факторы транскрипции и чапероны. - ГДАЦ (подавление экспрессии генов) поддерживает равновесие Тh1 Тх2 клеток. Ингибиция ГДАЦ (индукция экспрессии генов) обуславливает повышение экспрессии IL-13 и IL-15, но уменьшает экспрессию IFN-y, IL-2 и IL-10, способствуя увеличению пропорцию Th1/T2 клеток в сторону Th2 ЧТО ДАЛЬШЕ? - ВОЗМОЖНО, НАДО ДУМАТЬ ОБ ОЦЕНКЕ ОТСУТСТВИЯ ИМ ДЕЛЬНЫХ ГЕНОВ, СКОРЕЕ ВСЕГО ГЕНОВ ТКАНЕВОЙ СП ПРИ АТЕРОСКЛЕРОЗЕ, ПРИ АУТОИММУННЫХ ЗАБОЛЕВА НАПРИМЕР, ОТСУТСТВИЕ ИМПРИТИНГА ГЕНА ИНСУЛИН КТОРА РОСТА ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО В ПОЛ ОНАЛЬНЫХ ОПУХОЛЕЙ ВСЕХ ТИПОВ, ЧТО В 5 РАЗ БОЛЕЕ ВЗРОСЛЫХ ПАЦИЕНТОВ С РАКОМ ПРЯМОЙ КИШКИ, ЧТО, РЕДЬ, МОЖЕТ СВИДЕТЕЛЬСТВОВАТЬ О ЗНАЧИТЕЛЬНОИ БОЛЕВАНИЯ РАКОМ ПРЯМОЙ КИШКИ В УСЛОВИЯХ ОТСУ ТИНГА ДАННОГО ГЕНА. ДАЖЕ ПРИ НЕПОЛНОЙ РЕАЛИЗА ОТСУТСТВИЕ ИМПРИТИНГА У ВСЕХ БОЛЬНЫХ РАКОМ, У ТОВ С ДАННЫМ НАРУШЕНИЕМ ИМПРИТИНГА ОПРЕДЕЛЯ ХОЛЕВЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ В ПОЧКАХ, НАЗВАННЫХ НЕФР СКОЙ ПАУЗОЙ ФИЗИОЛОГИЯ И ПАТОФИЗИОЛОГИЯ АКТИВНОСТИ СМЕМЕЙСТВА МЕТИЛТРАНСФЕРАЗ (DNMT). - СЕМЕЙСТВО СОСТОИТ из DNMT1, DNMT2, DNMT3A, DNMT3B - РАЗЛИЧНЫЕ DNMT ВЗАИМОДЕЙСТВУЮТ В ПРОЦЕССЕ ЭПИГЕНОМНОЙ (метилирование генов в опухолевых клетках нарушается при совместном нокаутировании DNMT1 DNMT3B, но не при раздельном нокаутировании одного из них) - ПРЕДОЛАГАЕТСЯ, ЧТО DNMT1 НЕОБХОДИМА ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ КОПИРОВАНИЯ РЕГУЛЯЦИИ, ПОДАВЛЕНИЕ ЭКСПРЕССИИ ГЕНА ОБРАЗЦА МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК ОТ РОДИТЕЛЬСКОЙ ЦЕПОЧКИ ВО ВНОВЬ РЕПЛИЦИРУЕМУЮ ЦЕПОЧКУ В ТЕЧЕНИЕ КЛЕТОЧНОГО ДЕЛЕНИЯ (ПЕРЕДАЧА МЕТИЛЬНОЙ ГРУППЫ); DNMT3A DNMT3B ХАРАКТЕРИЗУЮТСЯ КАК de novo МЕТИЛТРАНСФЕРАЗЫ, К-РЫЕ ИНДУЦИРУЮТ МЕТИЛИТРОВАНИЕ В ПРЕЖДЕ НЕМЕТИЛИРОВАННЫХ УЧАСТКАХ; ФУНКЦИЯ DNMT2 НЕ ЯСНА - DNMT ИСПОЛЬЗУЮТ МОЛЕКУЛЫ S-adenosylmethionine (SAM) В КАЧЕСТВЕ ИСТОЧНИКА МЕТИЛЬНЫХ ГРУПП. SAM ОБРАЗУЕТСЯ ЧЕРЕЗ ФОЛАТНЫЙ И МЕТИОНИНОВЫЙ ПУТИ, ИСПОЛЬЗУЯ МЕТИОНИН, ХОЛИН, ФОЛИЕВАЯ К-ТУ И ВИТАМИН В12 ИЗ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ - DNMT ИНГИБИРУЮТСЯ S-adenosylhomocesteine (SAH), К-РЫЙ ВМЕСТЕ С ГОМОЦИСТЕИНОМ ЯВЛЯЮТСЯ ПРОДУКТАМИ МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК - МЕТИЛИРОВАНИЕ ДНК ПОЗИТИВНО КОРРЕЛИРУЕТ С ФОЛАТНЫМ СТАТУСОМ И НЕГАТИВНО С ГОМОЦИСТЕИНОВЫМ СТАТУСОМ
