Роль некодирующих РНК в патогенезе синдрома множественных эндокринных неоплазий 1 типа

Елизавета О. Мамедова; Диана А. Димитрова; Жанна E. Белая; Галина А. Мельниченко

doi:10.14341/probl12413

Роль некодирующих РНК в патогенезе синдрома множественных эндокринных неоплазий 1 типа

Елизавета О. Мамедова, Диана А. Димитрова, Жанна E. Белая, Галина А. Мельниченко

https://doi.org/10.14341/probl12413

Полный текст:

PDF (Rus) | PDF (Eng) | HTML | XML

Аннотация

Изменение экспрессии некодирующих рибонуклеиновых кислот (нкРНК) играет роль в образовании различных опухолей. Синдром множественных эндокринных неоплазий 1 типа (МЭН-1) — редкое аутосомно-доминантное заболевание, обусловленное мутациями в гене MEN1, кодирующем белок менин. Синдром предрасполагает к развитию опухолей околощитовидных желез, нейроэндокринных опухолей желудочно-кишечного тракта, аденом гипофиза, а также других эндокринных и неэндокринных опухолей. Механизмы образования МЭН-1-ассоциированных опухолей вследствие мутаций в гене MEN1 неясны. При отсутствии мутаций в гене MEN1 у пациентов с фенотипически схожими чертами данное состояние расценивается как фенокопии этого синдрома. Причина сочетания нескольких МЭН-1-ассоциированных опухолей у таких пациентов остается неизвестной. Возможно, что изменения в экспрессии нкРНК влияют на регуляцию сигнальных путей, в которых принимает участие менин, и могут способствовать развитию МЭН-1-ассоциированных опухолей. Идентификация даже незначительного количества агентов, взаимодействующих с менином, вносит существенный вклад в повышение уровня знаний о его патофизиологическом влиянии и способах развития опухолей в рамках синдрома МЭН-1 и его фенокопий.

Ключевые слова

синдром множественных эндокринных неоплазий 1 типа, менин, некодирующие РНК, микроРНК, MEN1.

Для цитирования:

Мамедова Е.О., Димитрова Д.А., Белая Ж.E., Мельниченко Г.А. Роль некодирующих РНК в патогенезе синдрома множественных эндокринных неоплазий 1 типа. Проблемы Эндокринологии. 2020;66(2):4-12. https://doi.org/10.14341/probl12413

For citation:

Mamedova E.O., Dimitrova D.A., Belaya Z.E., Melnichenko G.A. The role of non-coding RNAs in the pathogenesis of multiple endocrine neoplasia syndrome type 1. Problems of Endocrinology. 2020;66(2):4-12. https://doi.org/10.14341/probl12413

ВВЕДЕНИЕ

Синдром множественных эндокринных неоплазий 1 типа

Синдром множественных эндокринных неоплазий 1 типа (МЭН-1) — это редкое заболевание с аутосомно-доминантным типом наследования. При данном синдроме развивается сочетанное опухолевое поражение околощитовидных желез (ОЩЖ) (90%), желудочно-кишечного тракта (30–70%) и аденогипофиза (30–40%) [1]. Кроме того, в рамках синдрома могут развиваться опухоли более 20 других эндокринных и неэндокринных тканей (в том числе, около 40% случаев — опухоли надпочечников) [1, 2]. В 1988 г. исследователи из Каролинского института в Стокгольме и университетской больницы Уппсалы картировали ген MEN1 на длинном плече хромосомы 11q13 [3], герминальные мутации в котором приводят к развитию синдрома МЭН-1. Сам ген был идентифицирован в 1997 г. [4]. Ген MEN1 кодирует белок менин, функции которого будут рассмотрены ниже. В настоящее время описано более 1600 мутаций в данном гене, из них нонсенс-мутации составляют 23%, миссенс — 20%, делеции и инсерции со сдвигом рамки считывания — 41%, делеции и инсерции без сдвига рамки считывания — 6%, сплайсинговые мутации — 9%, крупные делеции — 1% [5]. Семейные формы синдрома МЭН-1 составляют около 85% случаев, а частота обнаружения спорадических форм (когда в ранее не затронутой семье выявляется один больной) наблюдаются значительно реже (около 15% случаев) [5].

Гипотеза «двойного удара» Кнудсона может объяснять, почему ген MEN1 является геном-супрессором опухолевого роста [6]. В 1971 г. А. Кнудсон предложил гипотезу, объясняющую механизм возникновения наследственной и спорадической форм ретинобластомы. Он предположил, что для возникновения опухоли в клетке должны произойти две последовательные мутации: первая мутация — в клетках зародышевой линии, а вторая мутация — соматическая. При ненаследственной форме должны возникнуть две мутации, причем в одной и той же соматической клетке. Это снижает вероятность такого совпадения, и поэтому спорадическая ретинобластома как результат двух соматических мутаций наблюдается в более зрелом возрасте [6]. У пациентов с герминальными мутациями в гене MEN1 потеря гетерозиготности (LOH) на хромосоме 11q13 обнаруживается в более чем 90% опухолей, тогда как в спорадических аналогах этих эндокринных опухолей LOH 11q13 наблюдается в 5–50% случаев [7]. Например, биаллельные соматические мутации в гене MEN1 в спорадических аденомах ОЩЖ были выявлены в 12–35% случаев [8]. Соматические мутации в гене MEN1 в спорадических опухолях поджелудочной железы (ПЖ) обнаруживаются примерно в 25–44% [9, 10]. В спорадических аденомах гипофиза процент соматических мутаций гена MEN1 низок и составляет примерно 2–5% [11, 12], в опухолях надпочечника — менее 5% [13].

В 10–30% семейных случаев МЭН-1 и 60–80% спорадических случаев синдрома мутации в гене MEN1 не выявляются, что может быть связано с крупными делециями данного гена, мутациями в промоторе или других нетранслируемых областях, которые обычно не анализируются в «рутинных» генетических тестах [5, 14]. Известно, что гиперметилирование сайтов CpG в промоторных областях генов-супрессоров опухолей может приводить к потере функции этих генов [15]. Так, в тканях аденом ОЩЖ наблюдалось гиперметилирование промоторной области гена MEN1 на участках островков CpG 24–31 у пациентов с МЭН-1, и от частоты метилирования зависела тяжесть клинических проявлений заболевания [16]. Кроме того, развитие МЭН-1-ассоциированных опухолей у таких пациентов может быть обусловлено другими причинами: мутациями в других, еще не установленных, генах, эпигенетическими изменениями, а также, вероятно, случайным сочетанием нескольких опухолей у одного пациента [1, 17, 18]. Подробная информация о фенокопиях синдрома МЭН-1 представлена в нашем обзоре [19].

Белок менин и его функции

Белок менин состоит из 610 аминокислотных остатков, последовательность которых не гомологична ни одному известному белку. Менин экспрессируется во всех органах и тканях, однако его экспрессия варьирует в зависимости от типа ткани [20]. На клеточном уровне в основном он находится в ядре, в небольшом количестве также может быть обнаружен в цитоплазме и клеточной мембране. Менин подвергается посттрансляционным изменениям, таким как фосфорилирование (по аминокислотным остаткам Ser394, Thr397, Thr399, Ser487, Ser543, Ser583), сумоилирование, пальмитирование. В структуре менина выделяют два основных сигнала ядерной локализации (nuclear localization signals, NLS) — NLS1 (аминокислотные остатки 479–497) и NLS2 (аминокислотные остатки 588–608), а также третий, дополнительный, NLS (NLSа, аминокислотные остатки 546–572) [21]. При герминальных и соматических мутациях в гене MEN1, приводящих к укорочению белка (нонсенс-мутации и мутации со сдвигом рамки считывания) и потере одного или обоих основных NLS, происходит инактивация белка. При миссенс-мутациях синтезируемый белок подвергается деградации протеасомами, что предотвращает его функциональную активность. Менин не обладает ферментативной активностью [21].

В исследованиях было показано, что менин взаимодействует со множеством белков (более 50) в составе различных белковых комплексов. В целом белки, взаимодействующие с менином, можно разделить на четыре большие группы: 1) активаторы транскрипции; 2) ингибиторы транскрипции; 3) белки, участвующие в передаче сигналов и 4) прочие белки с разнообразными функциями (например, регулирующие репарацию ДНК, клеточный цикл, поддерживающие структуру клетки и др.) [20, 22]. Белки, взаимодействующие с менином, перечислены в таблице 1.

Таблица 1. Белки, взаимодействующие с менином [20, 21].

Активаторы и ингибиторы транскрипции

c-MYB, MLL1, PEM, RUNX2, DAXX, HDACs mSIN3A, LEDGF, PRMT5, SuV39H1, DNMT1, FBP1, FOXA2, HLXB9/MNX1, JUND, c-MYC; NFkB – p50, p52, p65; ядерные рецепторы (AR, ERα, LXRα, PPARα, PPARγ, RXR, VDR); SMADs (SMAD1, SMAD3, SMAD5), SIRT1, SON, TCF3, TCF4, β-катенин; изоформы RNA-Pol-II (pSer5, pSer2); SKIP

Белки сигнальных путей

AKT1, FOXO1, NM23β, GRB2, RAS, SOS1

Другие белки

RPA2, ASK, CHES1, FANCD2, GFAP, Виментин, NMMHC-IIA, IQGAP1, ARS2, CHIP,

HSP70

Менин воздействует на некоторые сигнальные пути (табл. 2). Кроме того, регуляция самого менина осуществляется различными белками и сигнальными путями, в том числе теми, на которые воздействует и он сам (табл. 3). Взаимодействуя с различными белковыми комплексами, менин может принимать участие в эпигенетической регуляции [37, 38].

Таблица 2. Сигнальные пути, регулирующиеся менином.

Название сигнального пути	Влияние менина	Источники
TGFβ (трансформирующий фактор роста бета)	↑	[23]
BMP (костный морфогенетический белок)	↑↓	[24]
Wnt	↑	[25]
Nuclear receptor (ядерные рецепторы)	↑	[26, 27, 28]
Ras (малые G-белки)	↓	[29, 30]
PI₃K/Akt (протеин киназа В) и FOXO	↓	[31, 32]
Hedgehog	↓	[33]

Примечание: ↓ — ингибирует; ↑— активирует.

Таблица 3. Белки и сигнальные пути, регулирующие экспрессию менина.

Название сигнального пути	Влияние на менин	Источники
Пролактин и его сигнальные пути	↓	[34]
TGFβ (трансформирующий фактор роста бета)	↑	[24]
Соматостатиновый сигнальный путь	↑	[35]
PI₃K/Akt сигнальный путь	↓	[36]
K-Ras-индуцированное метилирование ДНК	↓	[29]

Примечание: ↓ — ингибирует; ↑— активирует.

Каким образом мутации в гене MEN1, приводящие, соответственно, к синтезу дефектного белка менина, приводят к образованию специфических опухолей, остается неясным.

НЕКОДИРУЮЩИЕ РНК ПРИ МЭН-1

Некодирующие РНК (нкРНК) не имеют открытых рамок считывания и поэтому, как следует из их названия, не кодируют белки. МикроРНК (miR) относятся к коротким нкРНК и состоят из 20–24 пар нуклеотидов. МикроРНК ингибируют экспрессию генов посредством двух механизмов: комплементарного связывания ДНК в хроматине, что приводит к РНК-индуцированному подавлению транскрипции генов, или комплементарного связывания матричной РНК (мРНК), что приводит к ее деградации и блокированию трансляции [38]. Гены, кодирующие микроРНК, составляют 1–5% генома человека и контролируют экспрессию тысяч матричных РНК (мРНК), причем несколько микроРНК могут принимать участие в экспрессии одной мРНК [39]. Длинные нкРНК (днкРНК) являются транскриптами длиной около 200 и более пар нуклеотидов, которые могут взаимодействовать с ДНК и белками, посредством чего они участвуют в эпигенетической регуляции [40].

Изменение экспрессии микроРНК считается важным событием в инициации и прогрессировании опухолеобразования, и уже имеется большое количество данных, свидетельствующих о его патогенетической значимости. Так, в литературе описаны различия в экспрессии микроРНК между нормальными тканями, доброкачественными и злокачественными опухолями гипофиза [41], ОЩЖ [42] и коры надпочечника [43].

На мРНК менина влияют различные микроРНК. Кроме того, имеются данные, указывающие на то, что менин как фактор транскрипции участвует в синтезе микроРНК (см. ниже раздел «Менин и микроРНК»). Таким образом, изменения в эпигенетической регуляции сигнальных путей при синдроме МЭН-1 посредством микроРНК могут способствовать развитию опухолевого процесса.

Менин и микроРНК

Предположения о том, что экспрессия микроРНК может контролироваться транскрипционным фактором/транскрипционными факторами или другими микроРНК, образуя петли обратной связи, либо же, наоборот, микроРНК совместно с транскрипционными факторами регулируют экспрессию генов-мишеней, образуя петли прямой связи, были выдвинуты достаточно давно [44]. В исследовании Luzi и соавт. было продемонстрировано, что miR-24-1 непосредственно связывается с 3’-нетранслируемой областью (3’-UTR) мРНК менина и подавляет его экспрессию [45]. При этом также было показано, что miR-24-1 экспрессируется только в LOH-отрицательных аденомах ОЩЖ пациентов с генетически подтвержденным синдромом МЭН-1 (с сохранным аллелем дикого типа) и не экспрессируется в LOH-положительных аденомах, что говорит о том, что менин необходим для экспрессии этой микроРНК. Несмотря на остаточную экспрессию мРНК в LOH-отрицательных аденомах ОЩЖ пациентов с МЭН-1 (за счет оставшегося аллеля дикого типа), по сравнению с LOH-положительными аденомами, где экспрессия мРНК гена MEN1 отсутствовала, экспрессия самого менина отсутствовала в обоих подтипах, что свидетельствовало о том, что гиперэкспрессия miR-24-1 негативно влияет на мРНК менина. Таким образом, авторы предположили наличие отрицательной обратной связи, по которой менин необходим для экспрессии miR-24-1, при этом последняя подавляет экспрессию менина в отсутствие LOH второго аллеля гена MEN1, то есть «выключает» этот аллель, что согласуется с теорией Кнудсона [45]. В дальнейшем Vijayaraghavan и соавт. установили, что miR-24 непосредственно снижает экспрессию менина в клеточных линиях MIN6 (клетки инсулиномы мыши) и βlox5 (иммортализированные β-клетки человека), а также подтвердили наличие петли отрицательной обратной связи между менином и miR-24 [46]. Кроме того, в этой работе было показано, что снижение экспрессии менина под воздействием miR-24 приводит к снижению экспрессии ингибиторов клеточного цикла p27^kip1 и p18^ink4c [46]. В работе Ehrlich и соавт. было продемонстрировано, что экспрессия miR-24 повышена в клеточных линиях холангиокарциномы человека и что данная микроРНК подавляет экспрессию менина [47]. В другом исследовании Luzi и соавт. было показано, что менин непосредственно связывается с первичной последовательностью РНК предшественника этой микроРНК (pri-miR-24-1) и способствует образованию miR-24-1 [48].

Кроме miR-24, были найдены некоторые другие микроРНК, способные подавить экспрессию менина в различных тканях. В еще одном исследовании Luzi и соавт. было показано, что менин, взаимодействуя с промотором гена miR-26a, индуцирует экспрессию этой микроРНК. «Выключение» мРНК менина приводит к снижению экспрессии miR-26a [49]. MiR-26a, в свою очередь, является регулятором SMAD1 белка, играющего важную роль в клеточном цикле и росте [49]. В работе Li и соавт. было выявлено, что по сравнению со здоровой тканью в тканях нейробластом повышена экспрессия miR-421, что способствует пролиферации, миграции и инвазии ее клеток [50]. На клеточных линиях нейробластомы SHSY5Y, SHEP и IMR-32 было показано, что менин является мишенью miR-421, которая, связываясь с 3’-UTR его мРНК, подавляет его экспрессию. При этом в клеточной линии нейробластомы человека SHSY5Y увеличение концентрации менина приводило к нивелированию эффектов сверхэкспрессии miR-421 [50]. В работе Lu и соавт. на клеточной линии MIN6 было выявлено, что miR-17, экспрессия которой повышается под воздействием высоких уровней глюкозы в β-клетках ПЖ, напрямую подавляет экспрессию менина посредством связывания с 3’-UTR его мРНК, тем самым способствуя пролиферации β-клеток ПЖ [51]. Отрицательная корреляция между miR-762 и менином была обнаружена в исследовании Hou и соавт. в тканях рака яичника. Выявлено, что miR-762 может непосредственно подавлять экспрессию менина, связываясь с 3’-UTR его мРНК, активируя сигнальный путь Wnt/β-катенин, и способствовать тем самым пролиферации и метастазированию раковых клеток яичников [52]. В исследовании Gurung и соавт. выявлено, что менин взаимодействует с белком ARS2, компонентом ядерного CAP-связывающего комплекса, имеющим решающее значение для синтеза некоторых микроРНК, и повышает процессинг pri-let-7a и pri-miR-155 в pre-let-7a и pre-miR-155 соответственно, не влияя на уровень самих предшественников [53]. Мишенью микроРНК let-7a является белок IRS2, который играет важную роль в передаче сигналов инсулина и индуцированной инсулином пролиферации клеток ПЖЖ. Эти результаты раскрывают механизм, посредством которого менин подавляет пролиферацию клеток, по крайней мере частично, путем стимулирования процессинга микроРНК let-7a [53]. В работе Ouyang и соавт. продемонстрировано, что miR-29 подавляет экспрессию менина в клеточной линии эпителия кишечника крысы [54]. Данные о взаимном влиянии различных микроРНК и менина представлены в таблице 4.

Таблица 4. Взаимное влияние менина и микроРНК.

МикроРНК, которые влияют на менин
Название микроРНК	Влияние	Характер взаимодействия	Биологический объект исследования, ссылка на источник
miR-24-1^§	↓ экспрессию	Связывается с 3’UTR мРНК менина	BON1 [45]
miR-24^§	↓ экспрессию	Связывается с 3’UTR мРНК менина	MIN6, βlox5 [46]
miR-24	↓ экспрессию	Корреляция уровней экспрессии	Mz-ChA-1, TFK-1, SG231, CCLP-1, HuCC-T1, HuH-28 [47]
miR-421	↓ экспрессию	Связывается с 3’UTR мРНК менина	SHSY5Y, SHEP и IMR-32 [50]
miR-17	↓ экспрессию	Связывается с 3’UTR мРНК менина	MIN6 [51]
miR-762	↓ экспрессию	Связывается с 3’UTR мРНК менина	SKOV3 [52]
miR-29b	↓ экспрессию	Связывается с единичным сайтом кодирующей области мРНК менина	IECs [54]
МикроРНК, на которые влияет менин
Название микроРНК	Влияние	Характер взаимодействия	Биологический объект исследования, ссылка на источник
miR-24^§	↑ экспрессию	Увеличение экспрессии при гиперэкспрессии менина	MIN6, βlox5 [46]
miR-24-1^§	↑ экспрессию	Менин связывается с РНК предшественника этой микроРНК pri-miR-24-1	BON1 [48]
miR-26a	↑ экспрессию	Снижение экспрессии этой микроРНК при «сайленсинге» мРНК менина. Менин связывается с промотором гена miR-26a и индуцирует его экспрессию	hADSCs [49]
let-7a*	↑ процессинг pri-miR в pre-miR, увеличивая количество зрелой микроРНК. Не влияет на уровень pri-miR	Уровни let-7a и miR-155 были снижены при эксцизии гена Men1 в клеточной линии	MEFs [53]
miR-155*			MEFs [53]

Перечисленные клеточные линии: BON1 – клеточная линия нейроэндокринных опухолевых клеток ПЖ человека; MIN6 – клеточная линия инсулиномы мыши; βlox5 – иммортализованные β-клетки ПЖ человека; Mz-ChA-1, TFK-1, SG231, CCLP-1, HuCC-T1, HuH-28 – клеточные линии холангиокарциномы человека; SHSY5Y, SHEP и IMR-32 – клеточные линии нейробластомы; SKOV3 – клеточная линия аденокарциномы яичника человека; IECs – клетки эпителия кишечника крысы; hADSCs – человеческие стволовые клетки, выделенные из жировой ткани (в данном случае, индуцированные по пути дифференцировки в остеобласты); MEFs – мышиные эмбриональные фибробласты.

↓ – снижает, ↑ – повышает.

– miR-24 транскрибируется с хромосомы 9 (miR-24-1) и с хромосомы 19 (miR-24-2), обе miR-24 (miR-24-1 и miR-24-2) идентичны по строению и отличаются только хромосомой происхождения [из статьи 46].

* – влияет на уровень зрелой микроРНК, но не на уровень ее предшественника (см. в тексте).

Исследования, посвященные оценке экспрессии микроРНК в опухолях при синдроме МЭН-1, немногочисленны. В работе Luzi и соавт. проводилось сравнение экспрессии микроРНК с помощью микрочипов в семи аденомах ОЩЖ пациентов с генетически подтвержденным синдромом МЭН-1 (из них в четырех аденомах была выявлена LOH в локусе 11q13, тогда как в трех аденомах аллель дикого типа был сохранен) с двумя спорадическими аденомами ОЩЖ (без соматических мутаций в MEN1) и двумя образцами тканей здоровых ОЩЖ (использовался свежезамороженный материал) [55]. Было выявлено, что экспрессия восьми микроРНК (hsa-miR-4258, hsa-miR-664, hsa-miR-299-5p, hsa-miR-625, hsa-miR-877-5p, hsa-miR-3614-5p, hsa-miR-23c, hsa-miR-3938) отличалась между LOH-отрицательными ОЩЖ и контролем, экспрессия двух микроРНК (hsa-miR-1301, hsa-miR-664) отличалась между LOH-положительными аденомами ОЩЖ и контролем. Экспрессия шести микроРНК (hsa-miR-4258, hsa-miR-1301, hsa-miR-485-5p, hsa-miR-3944, hsa-miR-135b, hsa-miR-1261) отличалась между LOH-положительными и LOH-отрицательными аденомами ОЩЖ. При этом примечательна различная экспрессия трех микроРНК (miR-4258, miR-664 и miR-1301) в LOH-положительных и LOH-отрицательных аденомах ОЩЖ пациентов с МЭН-1. Так, экспрессия miR-4258 была подавлена в LOH-положительных аденомах ОЩЖ по сравнению с LOH-отрицательными аденомами ОЩЖ, что демонстрирует необходимость наличия хотя бы одного аллеля дикого типа для экспрессии этой микроРНК. Экспрессия miR-4258 была выше в LOH-отрицательных аденомах ОЩЖ по сравнению с контролем. Экспрессия miR-664 была выше в LOH-отрицательных аденомах и ниже в LOH-положительных аденомах по сравнению с контролем. Экспрессия miR-1301 была выше в LOH-положительных аденомах ОЩЖ по сравнению с LOH-отрицательными ОЩЖ и контролем. Таким образом, авторы делают вывод, что для экспрессии некоторых микроРНК необходимо наличие хотя бы одного аллеля дикого типа, кодирующего белок менин, а также что miR-4258, miR-1301 и miR-664 являются наилучшими прогностическими и диагностическими маркерами в разграничении МЭН-1-ассоциированных аденом ОЩЖ, спорадических аденом ОЩЖ и здоровых ОЩЖ, а также в разграничении между МЭН-1-ассоциированными аденомами ОЩЖ с или без LOH в локусе 11q13 [55]. В этой же работе авторы провели поиск возможных генов-мишеней, известных в патогенезе образования опухолей ОЩЖ, для выявленных микроРНК с измененной экспрессией с помощью компьютерного алгоритма ComiR tool. В частности, miR-4258 подавляет экспрессию гена CCND1, кодирующего циклин D1 (положительный регулятор прогрессии клеточного цикла). Таким образом, снижение экспрессии miR-4258, следующее за потерей аллеля дикого типа гена MEN1, может быть ответственно за индукцию неконтролируемого роста клеток ОЩЖ. Повышенная экспрессия miR-1301 при потере аллеля дикого типа гена MEN1 подавляет экспрессию генов CDKN1B, RB1, CTNNB1 и RET. MiR-664 снижает экспрессию гена CDKN2C и гена-супрессора опухолей CDC73, кодирующего парафибромин [55].

В исследовании Grolmusz и соавт. проводилось сравнение 16 образований ОЩЖ от пациентов с генетически подтвержденным синдромом МЭН-1 и 40 спорадических образований ОЩЖ [56]. Наличие сохранного аллеля дикого типа гена MEN1 определялось с помощью иммуногистохимического (ИГХ) исследования, по результатам которого окраска ядер клеток на менин отсутствовала во всех МЭН-1-ассоциированных образованиях ОЩЖ и в 28% (11/40) спорадических образований ОЩЖ. При исследовании соматических мутаций в тканях спорадических образований ОЩЖ в 25% случаев (10/40) были выявлены мутации в гене MEN1. Таким образом, авторы рассчитали чувствительность (86%) и специфичность (87%) использования ИГХ-метода для определения соматических мутаций. Анализ экспрессии микроРНК проводился из материала, выделенного из парафиновых блоков, методом количественной ПЦР в реальном времени для следующих микроРНК: hsa-miR-24, hsa-miR-28, hsa-miR-326, hsa-miR-484, hsa-miR-637, hsa-miR-744, при этом экспрессию hsa-miR-637 не удалось обнаружить во всех образцах. По остальным микроРНК не было выявлено значимых различий в менин-положительных и менин-отрицательных тканях образований ОЩЖ, независимо от наличия или отсутствия герминальной мутации в гене MEN1. Однако экспрессия hsa-miR-24 и hsa-miR-28 была выше в спорадических образованиях ОЩЖ по сравнению с МЭН-1-ассоциированными образованиями. Кроме того, при дальнейшем делении группы спорадических образований ОЩЖ на менин-положительные и менин-отрицательные, в обеих группах экспрессия этих микроРНК была выше, чем в МЭН-1-ассоциированных образованиях [56].

В исследовании Lines и соавт. изучалась экспрессия miR-15a, miR-16-1 и let-7a в аденомах гипофиза у мышей с гетерозиготным нокаутом гена Men1 [57]. Экспрессия всех трех микроРНК была значимо подавлена по сравнению с контрольной группой (здоровые мышиные гипофизы). Также в исследовании было показано, что экспрессия мРНК гена Ccnd1 и белка циклина D1 была значимо повышена в аденомах гипофиза Men1+/- мышей по сравнению со здоровыми мышиными гипофизами. Была выявлена обратная корреляция между уровнями miR-15a и miR-16-1 и мРНК Ccnd1, что может свидетельствовать о регуляции циклина D1 этими микроРНК. Это предположение было подтверждено на клеточных культурах, когда введение антагонистов к miR-15a и miR-16-1 приводило к значимому повышению экспрессии циклина D1 [57]. Анализ экспрессии мРНК мишени микроРНК let-7a – Kras – выявил значимое повышение экспрессии Kras в аденомах гипофиза Men1+/- мышей, однако значимой обратной корреляции между экспрессией Kras и let-7a не наблюдалось. В данной работе авторы также выявили, что отсутствие экспрессии менина в клеточной культуре приводит к снижению экспрессии miR-15a, но не miR-16-1. Кроме того, miR-15a и miR-16-1 непосредственно не влияют на экспрессию менина, что говорит об отсутствии петель обратной связи в данном случае [57].

В настоящее время продолжается поиск микроРНК, влияющих на менин и его функции. В своей работе Nagy и соавт. провели анализ литературы и сравнили данные о достоверно отличающейся экспрессии микроРНК в здоровых тканях и опухолях (доброкачественных и злокачественных) гипофиза, ОЩЖ и коры надпочечников и отметили изменения в экспрессии микроРНК, которые принадлежат к одному из крупнейших кластеров микроРНК в геноме человека — DLK1-MEG3. МикроРНК этого кластера регулируют сигнальные пути, которые часто вовлечены в опухолевый генез, например, mTOR, MAPK, Wnt/β-катенин, p53, в которых также участвует белок менин. Однако экспериментальные данные о потенциальной связи между микроРНК кластера DLK1-MEG3 и MEN1 отсутствуют [58]. Другую потенциальную связь между MEN1 и микроРНК Nagy и соавт. в своей статье предположили с геном микроРНК miR-142-3p, который регулируется белком менином в тканях остеосаркомы человека [58]. Известно, что адренокортикотропный гормон индуцирует экспрессию микроРНК miR-142-3p, которая, в свою очередь, воздействует на глюкокортикоидные рецепторы в надпочечниках. Также имеются данные о том, что экспрессия глюкокортикоидного рецептора альфа повышена в адренокортикальных аденомах, продуцирующих кортизол, по сравнению с гормонально-неактивными аденомами и здоровыми тканями [59]. Таким образом, была выдвинута гипотеза о регуляторной петле, способствующей онкогенезу в тканях надпочечника при отсутствии белка менина: снижение экспрессии менина в адренокортикальных опухолях привело бы к снижению продукции микроРНК miR-142-3p и тем самым — к увеличению количества глюкокортикоидных рецепторов, вызывая образование опухолей. Для подтверждения этого потенциального пути авторы предполагают провести исследования, чтобы продемонстрировать регуляцию экспрессии miR-142-3p менином в тканях коры надпочечников [58].

Менин и днкРНК

Известно, что некоторые днкРНК содержатся в хроматин-ремоделирующих белковых комплексах, которые могут подавлять экспрессию генов [60, 61]. О взаимодействии днкРНК и менина в литературе имеются лишь скудные данные. Так, Modali и соавт. в своем исследовании охарактеризовали эпигенетическую регуляцию днкРНК Meg3 менином в β-клетках ПЖ и идентифицировали протоонкоген c-Met (рецептор фактора роста гепатоцитов) как ген-мишень Meg3 [62]. На мышиной клеточной культуре инсулиномы MIN6 было выявлено, что менин активирует днкРНК Meg3, вызывая увеличение экспрессии этой днкРНК путем триметилирования гистона Н3 по лизину 4 и гипометилирования CpG в CRE-сайте промотора гена Meg3. При отсутствии белка менина этого не происходило. Повышенная экспрессия днкРНК Meg3 вызывала снижение экспрессии протоонкогена c-Met, что приводило к подавлению активности опухолевых клеток в MIN6. Это же было доказано при сравнении клеток ПЖЖ у мышей дикого типа и мышей Men1+/- (достоверное снижение экспрессии днкРНК Meg3 в клетках опухолей у мышей Men1+/- и, соответственно, усиленное окрашивание на c-Met по сравнению с нормальными β-клетками в том же срезе ПЖ). Регуляция MEG3 и c-MET была дополнительно оценена в замороженных образцах опухолей β-клеток ПЖЖ пациентов с мутациями в MEN1 и без них: в четырех из пяти образцов с мутацией в MEN1 и во всех трех без мутации было выявлено значимое снижение экспрессии днкРНК MEG3, и, в свою очередь, во всех пяти опухолях ПЖЖ с мутацией и в двух из трех опухолей ПЖЖ без мутации отмечено значимое увеличение экспрессии белка c-MET. Интересно, что экспрессия MEG3 и c-MET также изменялась в спорадических инсулиномах человека с гиперметилированием по CRE-сайту промотора MEG3, как и у пациентов с мутацией в гене MEN1 [62].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, исследования последних лет приоткрыли механизмы, по которым развиваются опухоли при выпадении функции гена MEN1 вследствие его мутаций, а также вероятные эпигенетические механизмы «выключения» гена MEN1, что может объяснять как развитие МЭН-1-ассоциированных опухолей, так и развитие фенокопий МЭН-1 синдрома. Так, было показано, что менин регулирует экспрессию ряда нкРНК, которые, в свою очередь, регулируют транскрипцию генов, кодирующих факторы, влияющие на клеточную пролиферацию. Соответственно, это может быть одним из механизмов образования опухолей при мутациях в гене MEN1. Кроме того, есть ряд нкРНК, которые регулируют экспрессию менина, и нарушения в экспрессии этих нкРНК, в свою очередь, могут объяснять выпадение функции менина без выявленной мутации в гене MEN1. Конечно, нельзя полностью исключить то, что могут существовать еще не выявленные мутации в других генах или может иметь место случайное сочетание нескольких опухолей при развитии фенокопий МЭН-1 синдрома. Идентификация любых агентов, взаимодействующих с менином, вносит существенный вклад в повышение уровня знаний о его патофизиологическом влиянии и способах развития опухолей в рамках синдрома МЭН-1. Менин участвует в эпигенетических процессах, и его потеря может приводить к эпигенетическим изменениям, способствующим образованию опухолей. Учитывая, что эпигенетические изменения могут быть обратимы, воздействуя на них, можно вернуть эпигеном в исходное (нормальное) состояние. Поэтому в настоящее время выдвигаются предположения о создании таргетных препаратов для коррекции эпигенетических изменений. Исследования сложных сетей молекулярного пути менина будут полезны для разработки новых терапевтических методов лечения синдрома МЭН-1.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источник финансирования. Поисково-аналитическая работа и подготовка статьи проведены за счет гранта Российского научного фонда (проект № 19-15-00398).

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Участие авторов. Все авторы внесли значимый вклад в написание статьи, прочли и одобрили финальный вариант рукописи до публикации.

Список литературы

1. Thakker R, Newey P, Walls G, et al. Clinical practice guidelines for multiple endocrine neoplasia Type 1 (MEN1). J Clin Endocrinol Metab. 2012;97(9):2990–3011. doi: 10.1210/jc.2012-1230.

2. Рожинская Л.Я., Хандаева П.М., Луценко А.С., и др. Рецидив аденомы гипофиза с изменением гормональной активности у пациентки с синдромом множественной эндокринной неоплазии 1-го типа // Альманах клинической медицины. — 2018. — Т.46. — №3. — С. 270–275. [Rozhinskaya LY, Khandaeva PM, Lutsenko AS, et al. Relapse of the pituitary adenoma with a change of its hormonal activity in a female patient with multiple endocrine neoplasia syndrome type 1. Almanac of Clinical Medicine. 2018;46(3):270–275. (In Russ).] doi: 10.18786/2072-0505-2018-46-3-270-275.

3. Larsson C, Skogseid B, Oberg K, et al. Multiple endocrine neoplasia type 1 gene maps to chromosome 11 and is lost in insulinoma. Nature. 1988;332(6159):85–87. doi: 10.1038/332085a0.

4. Chandrasekharappa SC, Guru SC, Manickam P, et al. Positional cloning of the gene for multiple endocrine neoplasia-type 1. Science. 1997;276(5311):404–407. doi: 10.1126/science.276.5311.404.

5. Falchetti A. Genetics of multiple endocrine neoplasia type 1 syndrome: what’s new and what’s old. F1000Res. 2017;6(73):F1000 Faculty Rev-73. doi: 10.12688/f1000research.7230.1.

6. Knudson AG Jr. Mutation and cancer: statistical study of retinoblastoma. Proc Natl Acad Sci U S A. 1971;68(4):820–823. doi: 10.1073/pnas.68.4.820.

7. Lemos MC, Thakker RV. Multiple endocrine neoplasia type 1 (MEN1): analysis of 1336 mutations reported in the first decade following identification of the gene. Hum Mutat. 2008;29(1):22–32. doi: 10.1002/humu.20605.

8. Costa-Guda J, Arnold A. Genetic and epigenetic changes in sporadic endocrine tumors: parathyroid tumors. Mol Cell Endocrinol. 2014;386(1-2):46–54. doi: 10.1016/j.mce.2013.09.005.

9. Jiao Y, Shi C, Edil BH, et al. DAXX/ATRX, MEN1, and mTOR pathway genes are frequently altered in pancreatic neuroendocrine tumors. Science. 2011;331(6021):1199–1203. doi: 10.1126/science.1200609.

10. Corbo V, Dalai I, Scardoni M, et al. MEN1 in pancreatic endocrine tumors: analysis of gene and protein status in 169 sporadic neoplasms reveals alterations in the vast majority of cases. Endocr Relat Cancer. 2010;17(3):771–783. doi: 10.1677/ERC-10-0028.

11. Karhu A, Aaltonen LA. Susceptibility to pituitary neoplasia related to MEN-1, CDKN1B and AIP mutations: an update. Hum Mol Genet. 2007;16 Spec No 1:R73–79. doi: 10.1093/hmg/ddm036.

12. Evans CO, Brown MR, Parks JS, et al. Screening for MEN1 tumor suppressor gene mutations in sporadic pituitary tumors. J Endocrinol Invest. 2000;23(5):304–309. doi: 10.1007/BF03343727.

13. Görtz B, Roth J, Speel EJ, et al. MEN1 gene mutation analysis of sporadic adrenocortical lesions. Int J Cancer. 1999;80(3):373–379. doi: 10.1002/(sici)1097-0215(19990129)80:3<373::aid-ijc7>3.0.co;2-b.

14. Falchetti A, Brandi ML. Multiple endocrine neoplasia type I variants and phenocopies: more than a nosological issue? J Clin Endocrinol Metab. 2009;94(5):1518–1520. doi: 10.1210/jc.2009-0494.

15. Esteller M. Epigenetics in cancer. N Engl J Med. 2008;358(11):1148–1159. doi: 10.1056/NEJMra072067.

16. De Paoli-Iseppi R, Prentice L, Marthick JR, et al. Multiple endocrine neoplasia type 1: clinical correlates of MEN1 gene methylation. Pathology. 2018;50(6):622–628. doi: 10.1016/j.pathol.2018.05.006.

17. Alrezk R, Hannah-Shmouni F, Stratakis CA. MEN4 and CDKN1B mutations: the latest of the MEN syndromes. Endocr Relat Cancer. 2017;24(10):T195–T208. doi: 10.1530/ERC-17-0243.

18. Turner JJ, Christie PT, Pearce SH, et al. Diagnostic challenges due to phenocopies: lessons from Multiple Endocrine Neoplasia type1 (MEN1). Hum Mutat. 2010;31(1):E1089–1101. doi: 10.1002/humu.21170.

19. Мамедова Е.О., Мокрышева Н.Г., Пржиялковская Е.Г., и др. Варианты и фенокопии синдрома множественных эндокринных неоплазий 1 типа // Терапевтический архив. — 2014. — Т.86. — №10. — С. 87–91. [Mamedova EO, Mokrysheva NG, Przhiialkovskaia EG, et al. Multiple endocrine neoplasia type 1 variants and phenocopies. Ter Arkh. 2014;86(10):87–91. (In Russ).]

20. Matkar S, Thiel A, Hua X. Menin: a scaffold protein that controls gene expression and cell signaling. Trends Biochem Sci. 2013;38(8):394–402. doi: 10.1016/j.tibs.2013.05.005.

21. Agarwal SK. The future: genetics advances in MEN1 therapeutic approaches and management strategies. Endocr Relat Cancer. 2017;24(10):T119–T134. doi: 10.1530/ERC-17-0199.

22. Dreijerink KM, Timmers HT, Brown M. Twenty years of menin: emerging opportunities for restoration of transcriptional regulation in MEN1. Endocr Relat Cancer. 2017;24(10):T135–T145. doi: 10.1530/ERC-17-0281.

23. Kaji H, Canaff L, Lebrun JJ, et al. Inactivation of menin, a Smad3-interacting protein, blocks transforming growth factor type beta signaling. Proc Natl Acad Sci U S A. 2001;98(7):3837–3842. doi: 10.1073/pnas.061358098.

24. Kaji H. Menin and bone metabolism. J Bone Miner Metab. 2012;30(4):381–387. doi: 10.1007/s00774-012-0355-3.

25. Chen G, Wang M, Farley S, et al. Menin promotes the Wnt signaling pathway in pancreatic endocrine cells. Mol Cancer Res. 2008;6(12):1894–907. doi: 10.1158/1541-7786.MCR-07-2206.

26. Imachi H, Murao K, Dobashi H, et al. Menin, a product of the MENI gene, binds to estrogen receptor to enhance its activity in breast cancer cells: possibility of a novel predictive factor for tamoxifen resistance. Breast Cancer Res Treat. 2010;122(2):395–407. doi: 10.1007/s10549-009-0581-0.

27. Dreijerink KM, Varier RA, van Beekum O, et al. The multiple endocrine neoplasia type 1 (MEN1) tumor suppressor regulates peroxisome proliferator-activated receptor gamma-dependent adipocyte differentiation. Mol Cell Biol. 2009;29(18):5060–5069. doi: 10.1128/MCB.01001-08.

28. Dreijerink KM, Varier RA, van Nuland R, et al. Regulation of vitamin D receptor function in MEN1-related parathyroid adenomas. Mol Cell Endocrinol. 2009;313(1-2):1–8. doi: 10.1016/j.mce.2009.08.020.

29. Wu Y, Feng ZJ, Gao SB, et al. Interplay between menin and K-Ras in regulating lung adenocarcinoma. J Biol Chem. 2012;287(47):40003–40011. doi: 10.1074/jbc.M112.382416.

30. Feng ZJ, Gao SB, Wu Y, et al. Lung cancer cell migration is regulated via repressing growth factor PTN/RPTP β/ζ signaling by menin. Oncogene. 2010;29(39):5416–5426. doi: 10.1038/onc.2010.282.

31. Wang Y, Ozawa A, Zaman S, et al. The tumor suppressor protein menin inhibits AKT activation by regulating its cellular localization. Cancer Res. 2011;71(2):371–382. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-10-3221.

32. Wuescher L, Angevine K, Hinds T, et al. Insulin regulates menin expression, cytoplasmic localization, and interaction with FOXO1. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2011;301(3):E474–E483. doi: 10.1152/ajpendo.00022.2011.

33. Gurung B, Feng Z, Iwamoto DV, et al. Menin epigenetically represses Hedgehog signaling in MEN1 tumor syndrome. Cancer Res. 2013;73(8):2650–2658. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-12-3158.

34. Hughes E, Huang C. Participation of Akt, menin, and p21 in pregnancy-induced beta-cell proliferation. Endocrinology. 2011;152(3):847–855. doi: 10.1210/en.2010-1250.

35. Mensah-Osman E, Zavros Y, Merchant JL. Somatostatin stimulates menin gene expression by inhibiting protein kinase A. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2008;295(4):G843–G854. doi: 10.1152/ajpgi.00607.2007.

36. Zhang H, Li W, Wang Q, et al. Glucose-mediated repression of menin promotes pancreatic β-cell proliferation. Endocrinology. 2012;153(2):602–611. doi: 10.1210/en.2011-1460.

37. Feng Z, Ma J, Hua X. Epigenetic regulation by the menin pathway. Endocr Relat Cancer. 2017;24(10):T147–T159. doi: 10.1530/ERC-17-0298.

38. Iyer S, Agarwal SK. Epigenetic regulation in the tumorigenesis of MEN1-associated endocrine cell types. J Mol Endocrinol. 2018;61(1):R13–R24. doi: 10.1530/JME-18-0050.

39. Macfarlane LA, Murphy PR. MicroRNA: biogenesis, function and role in cancer. Curr Genomics. 2010;11(7):537–561. doi: 10.2174/138920210793175895.

40. Kung JT, Colognori D, Lee JT. Long noncoding RNAs: past, present, and future. Genetics. 2013;193(3):651–669. doi: 10.1534/genetics.112.146704.

41. Di Ieva A, Butz H, Niamah M, et al. MicroRNAs as biomarkers in pituitary tumors. Neurosurgery. 2014;75(2):181–189. doi: 10.1227/NEU.0000000000000369.

42. Corbetta S, Vaira V, Guarnieri V, et al. Differential expression of microRNAs in human parathyroid carcinomas compared with normal parathyroid tissue. Endocr Relat Cancer. 2010;17(1):135–146. doi: 10.1677/ERC-09-0134.

43. Szabó PM, Butz H, Igaz P, et al. Minireview: miRomics in endocrinology: a novel approach for modeling endocrine diseases. Mol Endocrinol. 2013;27(4):573–585. doi: 10.1210/me.2012-1220.

44. Herranz H, Cohen SM. MicroRNAs and gene regulatory networks: managing the impact of noise in biological systems. Genes Dev. 2010;24(13):1339–1344. doi: 10.1101/gad.1937010.

45. Luzi E, Marini F, Giusti F, et al. The negative feedback-loop between the oncomir Mir-24-1 and menin modulates the Men1 tumorigenesis by mimicking the «Knudson’s second hit». PLoS One. 2012;7(6):e39767. doi: 10.1371/journal.pone.0039767.

46. Vijayaraghavan J, Maggi EC, Crabtree JS. miR-24 regulates menin in the endocrine pancreas. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2014;307(1):E84–92. doi: 10.1152/ajpendo.00542.2013.

47. Ehrlich L, Hall C, Venter J, et al. MiR-24 inhibition increases menin expression and decreases cholangiocarcinoma proliferation. Am J Pathol. 2017;187(3):570–580. doi: 10.1016/j.ajpath.2016.10.021.

48. Luzi E, Marini F, Ciuffi S, et al. An autoregulatory network between menin and pri-miR-24-1 is required for the processing of its specific modulator miR-24-1 in BON1 cells. Mol BioSyst. 2016;12(6):1922–1028. doi: 10.1039/c6mb00118a.

49. Luzi E, Marini F, Tognarini I, et al. The regulatory network menin-microRNA 26a as a possible target for RNA-based therapy of bone diseases. Nucleic Acid Ther. 2012;22(2):103–108. doi: 10.1089/nat.2012.0344.

50. Li Y, Li W, Zhang JG, et al. Downregulation of tumor suppressor menin by miR-421 promotes proliferation and migration of neuroblastoma. Tumour Biol. 2014;35(10):10011–10017. doi: 10.1007/s13277-014-1921-1.

51. Lu Y, Fei XQ, Yang SF, et al. Glucose-induced microRNA-17 promotes pancreatic beta cell proliferation through down-regulation of Menin. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2015;19(4):624–629.

52. Hou R, Yang Z, Wang S, et al. miR-762 can negatively regulate menin in ovarian cancer. Onco Targets Ther. 2017;10:2127–2137. doi: 10.2147/OTT.S127872.

53. Gurung B, Muhammad AB, Hua X. Menin is required for optimal processing of the microRNA let-7a. J Biol Chem. 2014;289(14):9902–9908. doi: 10.1074/jbc.M113.520692.

54. Ouyang M, Su W, Xiao L, et al. MiR-29b modulates intestinal epithelium homeostasis by repressing menin translation. Biochem J. 2015;465(2):315–323. doi: 10.1042/BJ20141028.

55. Luzi E, Ciuffi S, Marini F, et al. Analysis of differentially expressed microRNAs in MEN1 parathyroid adenomas. Am J Transl Res. 2017;9(4):1743–1753.

56. Grolmusz VK, Borka K, Kövesdi A, et al. MEN1 mutations and potentially MEN1-targeting miRNAs are responsible for menin deficiency in sporadic and MEN1 syndrome-associated primary hyperparathyroidism. Virchows Arch. 2017;471(3):401–411. doi: 10.1007/s00428-017-2158-3.

57. Lines KE, Newey PJ, Yates CJ, et al. MiR-15a/miR-16-1 expression inversely correlates with cyclin D1 levels in Men1 pituitary NETs. J Endocrinol. 2018;240(1):41–50. doi: 10.1530/JOE-18-0278.

58. Nagy Z, Szabó PM, Grolmusz VK, et al. MEN1 and microRNAs: The link between sporadic pituitary, parathyroid and adrenocortical tumors? Med Hypotheses. 2017;99:40–44. doi: 10.1016/j.mehy.2016.12.007.

59. Boyle B, Butz H, Liko I, et al. Expression of glucocorticoid receptor isoforms in human adrenocortical adenomas. Steroids. 2010;75(10):695–700. doi: 10.1016/j.steroids.2010.04.008.

60. Kopp F, Mendell JT. Functional classification and experimental dissection of Long Noncoding RNAs. Cell. 2018;172(3):393–407. doi: 10.1016/j.cell.2018.01.011.

61. Cao J. The functional role of long non-coding RNAs and epigenetics. Biol Proced Online. 2014;16:11. doi: 10.1186/1480-9222-16-11.

62. Modali SD, Parekh VI, Kebebew E, et al. Epigenetic regulation of the lncRNA MEG3 and its target c-MET in pancreatic neuroendocrine tumors. Mol Endocrinol. 2015;29(2):224–237. doi: 10.1210/me.2014-1304.