H19 (Gen) - H19 (gene)

H19
Bezeichner
Aliase	H19 , ASM, ASM1, BWS, D11S813E, LINC00008, NCRNA00008, PRO2605, WT2, geprägtes maternal exprimiertes Transkript (nicht proteinkodierend), geprägtes maternal exprimiertes Transkript, MIR675HG, H19 geprägtes maternal exprimiertes Transkript
Externe IDs	OMIM : 103280 Genecards : H19
Genort ( Mensch )
Chr.	Chromosom 11 (Mensch)
Ende	2.001.470 bp
RNA - Expressionsmuster
	Weitere Referenzausdrucksdaten
Orthologe
	283120
	n / A
	ENSG00000130600 ; ENSG00000288237
	n / A
	n ; a
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Mensch anzeigen/bearbeiten

H19 ist ein Gen für eine lange nicht kodierende RNA , die beim Menschen und anderswo vorkommt. H19 spielt eine Rolle bei der negativen Regulierung (oder Begrenzung) des Körpergewichts und der Zellproliferation . Dieses Gen spielt auch eine Rolle bei der Entstehung einiger Krebsarten und bei der Regulation der Genexpression . .

Das H19-Gen wird ausschließlich auf einem elterlichen Allel in einem als Imprinting bekannten Phänomen exprimiert . H19 wird nur vom maternal vererbten Allel transkribiert ; das väterliche H19-Allel wird nicht exprimiert. H19 wurde zuerst ASM (für Adult Skeletal Muscle) wegen seiner Expression im adulten Skelettmuskel ("ASM") bei Ratten genannt. H19 wird auch als BWS bezeichnet, da eine abweichende H19-Expression am Beckwith-Wiedemann-Syndrom ("BWS") sowie am Silver-Russell-Syndrom beteiligt sein kann . Epigenetische Deregulierungen des H19-geprägten Gens in Spermien wurden im Zusammenhang mit männlicher Unfruchtbarkeit beobachtet .

Gencharakterisierung

Das H19-Gen enthält 3 Sp1- Bindungsstellen, jedoch sind diese 3 Stellen in einem Teil der Sequenz vorhanden, der in Deletionsassays keine transkriptionelle Aktivität gezeigt hat. Als Ergebnis wird nicht erwartet, dass diese Sp1-Bindungsstellen viel zur Regulation der H19-Gen-Transkription beitragen. Die H19-Gensequenz enthält auch Bindungsstellen für die C/EBP- Familie von Transkriptionsfaktoren. Eine dieser C/EBP-Transkriptionsfaktor-Bindungsstellen enthält auch eine CpG-Stelle. In vitro-Methylierung dieser CpG-Stelle auf einem DNA-Konstrukt hemmte stark die Transkription des H19-Gens.

In Zelllinien, die von humanen Choriokarzinomen abgeleitet sind, haben Kopf et al. fanden, dass die Transkription von H19 unter der gleichzeitigen Kontrolle sowohl einer 5'-stromaufwärts- als auch einer 3'-stromabwärts gelegenen Region stand. Kopfet al. haben vorgeschlagen, dass an dieser simultanen und bidirektionalen Regulation von H19 ein Mitglied der AP2- Transkriptionsfaktorfamilie beteiligt sein könnte.

Es wurde auch gezeigt, dass die H19-Gentranskription durch die Anwesenheit des E2F1- Transkriptionsfaktors aktiviert wird .

RNA-Produkt

Das H19-Gen kodiert für ein 2,3 kb RNA-Produkt. Es wird von RNA-Polymerase II transkribiert, gespleißt und polyadenyliert, aber es scheint nicht translatiert zu werden.

Nach vielen Studien kamen die Forscher schließlich aus folgenden Gründen zu dem Schluss, dass das Endprodukt des H19-Gens ein RNA-Strang ist:

Das H19-RNA-Produkt ist bei Menschen und Nagetieren evolutionär auf Nukleotidebene konserviert
Es ist kein offener Leserahmen bekannt; die H19-mRNA enthält Stopcodons in allen 3 Leserahmen
Die cDNA-Version des humanen H19 enthält nicht die kurzen Introns, die für geprägte Gene charakteristisch sind
Obwohl die RNA-Sequenz evolutionär hochkonserviert war, gab es auf Aminosäureebene ein völliges Fehlen der Konservierung
Die Analyse der freien Energie (Thermodynamik) der H19-RNA-Sequenz ergab eine Vielzahl möglicher sekundärer RNA-Strukturen, darunter 16 Helices und verschiedene Haarnadelschleifen
In-situ-Hybridisierung der H19-RNA zeigte, dass sie sich in einem zytoplasmatischen Ribonukleoprotein-Partikel lokalisiert, was einige vermuten lässt, dass die H19-RNA als Riboregulator fungiert .

Funktionsverlust- und Überexpressionsexperimente mit H19 haben zwei Dinge ergeben:

Der Verlust von H19 ist bei Mäusen nicht tödlich
Die Überexpression von H19 ist eine dominante und tödliche Mutation

Mäuse mit einem Verlust der H19-Funktion exprimieren einen Überwucherungs-Phänotyp ähnlich wie Babys mit BWS . Dies hat Forscher zu der Annahme veranlasst, dass die vielleicht einzige Funktion der H19-RNA-Expression darin besteht, die Expression von IGF2 (Insulin Growth Factor 2) zu regulieren . Eine Überexpression von IGF2 kann für das Überwachsen verantwortlich sein, und im Allgemeinen wird IGF2 in Abwesenheit von H19 exprimiert. Mausembryonen, die H19 überexprimieren, sterben in der Regel zwischen dem 14. Tag des Embryos und der Geburt. Brunkowet al. haben zwei Gründe für die Letalität der H19-Überexpression bei embryonalen Mäusen vorgeschlagen:

Die Überexpression von H19 in Geweben, in denen es normalerweise exprimiert wird (z. B. Leber und Darm) verursachte seine tödlichen Wirkungen
- Dies impliziert, dass die Dosierung des H19-Gens im Fötus einer strengen Kontrolle unterliegt
Die Expression von H19 in Geweben, in denen es normalerweise nicht exprimiert wird (z. B. im Gehirn), verursachte seine tödlichen Wirkungen

Ausdruckszeitachse

In der frühen Plazenta (6–8 SSW) werden beide elterlichen H19-Allele (mütterlicherseits und väterlicherseits) exprimiert.

Nach 10 Schwangerschaftswochen und bei voll ausgetragenen Plazenten wird H19 ausschließlich vom mütterlichen Chromosom exprimiert. Im Embryo ist die mütterliche Expression von H19 in endodermalen und mesodermalen Geweben vorhanden. Die regulierte Expression von H19, von biallelisch bis monoallelisch, während der Embryonalentwicklung legt nahe, dass die Regulation für das Wachstum embryonaler und extraembryonaler Gewebe essentiell ist. Unmittelbar nach der Geburt wird die H19-Expression in allen Geweben mit Ausnahme der Skelettmuskulatur herunterreguliert.

Studien von Tanos et al. legen nahe, dass die Akkumulation von H19-RNA in Skelettmuskelzellen ausschließlich auf die Stabilisierung dieser RNA in den Muskelzellen während der Differenzierung zurückzuführen ist.

Bei Frauen wird H19 postnatal während der Pubertät und Schwangerschaft in den Brustdrüsen und während der Schwangerschaft in der Gebärmutter exprimiert.

Eine Studie von Shoshani et al. legt nahe, dass H19 nach der Geburt weiterhin in hohen Mengen in der Leber exprimiert wird, insbesondere in diploiden Hepatozyten.

Epigenetik

Es wird vermutet, dass die genomische Prägung aufgrund der widersprüchlichen Interessen von mütterlichen und väterlichen Genen innerhalb einer Schwangerschaft entstanden ist.

Während einer Schwangerschaft möchte der Vater, dass die Mutter möglichst viel ihrer Ressourcen für das Wachstum (den Nutzen) seiner Nachkommen aufwendet. Die Mutter möchte jedoch innerhalb derselben Schwangerschaft so viel wie möglich von ihren Ressourcen für zukünftige Geburten einsparen, ohne die Gesundheit des/der derzeit ausgetragenen(s) Kindes(er) zu gefährden.

H19 enthält eine unterschiedlich methylierte Region, die auch eine Prägekontrollregion ist. Diese Prägekontrollregion ist an ihren CpGs entsprechend der elterlichen Vererbung unterschiedlich methyliert. Normalerweise ist die väterliche Kopie von H19 methyliert und stumm, während die mütterliche Kopie hypomethyliert oder unmethyliert ist und in der Nachkommenzelle exprimiert wird. Die Methylierung des H19-Promotors korreliert negativ mit der H19-Expression.

Wenn die Methylierung des Promotors 100% erreicht, nähert sich die H19-Expression von diesem Promotor 0. Gleichzeitig mit der Abnahme der H19-Expression nimmt die Expression von IGF2, einem benachbarten Gen auf Chromosom 11, zu.

Mit Azad, einem Demethylierungsmittel, behandelte Zellen wachsen viel langsamer als Zellen, die ohne Azad kultiviert wurden. Gleichzeitig steigt die H19-Expression, während die IGF2-Expression in Gegenwart von Azad abnimmt. Die Reduktion der IGF2-Expression könnte ein Grund für das langsamere Wachstum von mit Azad behandelten Zellen sein. Auch in einer Maus-Blasenkarzinom-Zelllinie, bei der die Transfektion eines menschlichen H19-DNA-Konstrukts zu einer hohen Expression von H19 führt, reduziert die Methylierung des H19-Promotors die H19-Expression. Das väterliche H19-Allel, das postnatal stumm ist, zeigt mit der Gestationszeit im Fötus eine zunehmende Methylierung von CpGs in seinem Promotor. Es scheint schlüssig zu sein, dass das H19-Gen epigenetisch über Methylierung kontrolliert wird, wobei Methylierung auf oder in der Nähe eines Allels die Expression dieses Allels verhindert. Auch basierend auf den Ergebnissen von Banet et al. , scheint es, dass funktionelle H19-Imprinting während der frühen Plazentaentwicklung auftritt.

Darüber hinaus wurde ein Methylierungsverlust am H19-geprägten Gen im Zusammenhang mit der Hypermethylierung des MTHFR- Gen-Promotors in Samenproben von unfruchtbaren Männern beobachtet. In ähnlicher Weise kann die Region der CTCF-Bindungsstelle 6 von H19 auch mit MTHFR- Gen-Promotor- Hypermethylierung hypomethyliert werden .

Reproduzieren

Ein gemeinsames Merkmal geprägter Gene ist die asynchrone Replikation während der DNA-Synthesephase des mitotischen Zyklus. Die Replikation zweier Allele desselben Gens kann sich je nachdem von welchem Elternteil das Allel stammt, unterscheiden. Auf dem menschlichen Chromosom 11p15 repliziert das methylierte väterliche H19-Allel früh in der S-Phase, während das hypomethylierte mütterliche Allel später repliziert. Studien von Bergstrom et al. haben festgestellt, dass das später replizierende mütterliche H19-Allel CTCF-gebunden ist und dass diese CTCF-Bindung den Zeitpunkt der H19-Replikation bestimmt.

Als Onkogen

Nachweis für die Identifizierung von H19 als Onkogen:

Die Überexpression von H19 erscheint in der Entwicklung wichtiger sein Speiseröhre und Darmkrebs - Zellen
Zellen, die H19 exprimieren, können in verankerungsunabhängigen Wachstumsassays im Vergleich zur Kontrolle größere Kolonien in Weichagar bilden.
Die Herunterregulierung von H19 in Brust- und Lungenkrebszellen verringert deren Klonogenität und das verankerungsabhängige Wachstum
Die subkutane Injektion von H19 in Mäuse förderte die Tumorprogression
Tumoren, die durch Injektion von Blasenkarzinomzellen in Mäuse gebildet wurden, exprimieren H19; vor der Injektion exprimierten diese Blasenkarzinomzellen kein H19.
Die ektope H19-Expression in vivo verstärkt das tumorerzeugende Potenzial von Karzinomzellen
c-Myc, ein Onkogen, das als Regulator der Gentranskription fungiert, induziert die H19-Expression
Der Abbau von H19 bei hypoxischem Stress verringert die p57- Induktion

Beweise gegen die Identifizierung von H19 als Onkogen:

Die Menge an H19-RNA, die in Brustkrebszellen transfiziert wurde, hatte keinen Einfluss auf die Zellproliferation, das Timing des Zellzyklus oder das verankerungsabhängige Wachstum
Tumorigene mesenchymale Stammzellen exprimieren im Vergleich zu nicht-tumorigenen mesenchymalen Stammzellen hohe H19-Spiegel. Der Knock-down von H19 in den tumorigenen Zellen reduzierte deren Tumorbildungskapazität signifikant

Als onkofetales RNA-Gen

Definition eines onkofetalen Gens:

Ein Gen, das in Tumoren exprimiert wird, die aus Geweben stammen, die dieses Gen im fetalen Leben exprimieren

Obwohl H19 onkogene Eigenschaften besitzt, wird es am besten als onkofetales RNA-Gen definiert, weil:

Das Endprodukt des H19-Gens ist RNA
H19 wird pränatal stark exprimiert und postnatal herunterreguliert
Postnatal wird H19 in Krebszellen in hohem Maße exprimiert

Rolle bei Krebs

Erhöhte H19-Expression findet sich bei folgenden Krebsarten: Nebennierenrinden-Neoplasien, Chorionkarzinomen, hepatozellulären Karzinomen, Blasenkarzinomen, serösen Ovarial-Epithelkarzinomen, Kopf-Hals-Karzinomen, Endometriumkarzinom, Brustkrebs, akuter T-Zell-Leukämie/Lymphom, Wilms-Tumor , Hodenkeim Zellkrebs, Speiseröhrenkrebs und Lungenkrebs.

Genominstabilität

Die Integrität der zellulären DNA ist bei Krebs oft beeinträchtigt. Genominstabilität kann sich auf die Anhäufung von zusätzlichen Kopien von DNA/Chromosomen, chromosomale Translokationen, Chromosomeninversion, Chromosomendeletionen, Einzelstrangbrüche in der DNA, Doppelstrangbrüche in der DNA, die Einlagerung von Fremdsubstanzen in die DNA-Doppelhelix oder auf andere Anomalien beziehen Veränderungen in der DNA-Tertiärstruktur, die entweder zum Verlust von DNA oder zur Fehlexpression von Genen führen können. Es scheint, dass die H19-Expression eng mit der Ploidie der Zelle verbunden ist. Diploide Leberzellen exprimieren hohe Mengen an H19, wohingegen die polyploide Zellfraktion H19 nicht exprimiert. Außerdem exprimieren diploide mesenchymale Stammzellen im Vergleich zu polyploiden mesenchymalen Stammzellen hohe H19-Spiegel. Der Knock-down von H19 führte zu einer erhöhten Polyploidisierung mesenchymaler Stammzellen, und die induzierte Polyploidie führte zu einer reduzierten Expression von H19, was eine direkte Verbindung zwischen der H19-Expression und der DNA-Menge in der Zelle herstellte.

Nebennierenrindenneoplasmen

Im Gegensatz zu den meisten anderen Krebsarten scheinen Nebennierenrindenneoplasmen eine verminderte Expression von H19 aufzuweisen. Um eine mögliche Ursache für die Herunterregulierung von H19 zu ermitteln, haben Gao et al. untersuchten die Methylierung von 12 CpG-Stellen im H19-Promotor in normalen Nebennieren, Hyperplasie, Adenomen und Karzinom. Sie fanden heraus, dass bei Karzinomen eine stärkere Methylierung von CpGs auftrat als bei normalen Hyperplasien und Adenomen der Nebennieren. Folglich war eine normale H19-Expression in normalen und Hyperplasie-Nebennieren nachweisbar, aber in Karzinomen und überraschenderweise in Adenomen gab es eine niedrigere H19-Expression, die mit einer nachweisbaren (erhöhten) IGF2-Expression gekoppelt war.

Das Vorhandensein von IGF2-RNA-Expression, wenn H19-RNA herunterreguliert wurde, liefert einen weiteren Beweis dafür, dass die IGF2-Expression eng an die Abwesenheit von H19-Expression gekoppelt und von dieser abhängig ist. Ebenso kann der Verlust von H19 bei Nebennierenkrebs ein Hinweis auf die Tumorsuppressoraktivität von H19 sein, was Gao et al. , um darauf hinzuweisen , dass der Verlust von H19 und die anschließende Zunahme von IGF2 an der Induktion von Nebennierenkrebs beteiligt sein könnten . Obwohl Gao et al. fanden, dass es keine CpG-Methylierungsstelle gab, die bei der Herunterregulierung der H19-Expression wichtiger war als die anderen, fanden sie, dass die Zunahme der CpG-Methylierung bei Nebennierenkarzinomen dem Methylierungsmuster der normalen, Hyperplasie und Adenomanrenniere folgte. Die mittlere prozentuale Methylierung von H19-CpGs erreichte an den Stellen 9 und 10 bei normalen Hyperplasie, Adenomen und Karzinom Nebennieren ihren Höhepunkt und die niedrigste mittlere prozentuale Methylierung von H19-CpGs tauchte an Stelle 7 bei normalen Hyperplasien, Adenomen und Karzinom Nebennieren auf.

Die mittlere prozentuale Methylierung von H19-CpGs an den Stellen 13 und 14 nach der Transkriptionsstartstelle ist zwischen normalen, Hyperplasie-, Adenom- und Karzinom-Nebennieren unbedeutend. Dies liegt daran, dass angenommen wird, dass die Methylierung von CpGs nach der Transkriptionsstartstelle die RNA-Polymerase II während der Transkription stört. Ein weiterer interessanter Punkt ist der signifikante Unterschied in der CpG-Methylierung an Stelle 11 zwischen normalen und hyperplasie Nebennieren. Die mittlere prozentuale CpG-Methylierung an Stelle 11 für Hyperplasie und Adenomnebennieren unterscheidet sich signifikant von der von normalen Nebennieren und Karzinomnebennieren, was dazu führte, dass Gao et al. um darauf hinzuweisen, dass Stelle 11 das anfängliche methylierte CpG ist, das schließlich zu einer weit verbreiteten Methylierung des H19-Promotors führt.

Chorionkarzinome

Chorionkarzinome weisen im Gegensatz zu Nebennierenkarzinomen eine hochregulierte H19- und eine herunterregulierte IGF2-Expression auf. Die hochregulierte H19-Expression stammte jedoch von Allelen, die vollständig methyliert waren. Chirurgisch entfernte Chorionkarzinome von menschlichen Patienten zeigten auch einen stark methylierten H19-Promotor mit erhöhter H19-Expression. Dies führte dazu, dass die Forscher Arima et al. um darauf hinzuweisen, dass in Fällen von Chorionkarzinomen der H19-Promotor mutiert war, wodurch er die transkriptionelle Repression der Promotor-CpG-Methylierung überwinden konnte.

Leberzellkarzinom

Beim hepatozellulären Karzinom ändert sich die Expression von H19 und IGF2 normalerweise von monoallelisch zu biallelisch. In In-vitro- Studien führte die Kultivierung von hepatozellulären Karzinomzelllinien in hypoxischem Zustand zu einer hochregulierten H19-Expression. Ob der Imprinting-Verlust des H19-Promotors ein Merkmal des hepatozellulären Karzinoms ist oder nicht, ist nicht bekannt, da einige Zelllinien einen Imprinting-Verlust aufweisen, andere nicht.

Blasenkrebs

Die Blasenschleimhaut gehört zu den Geweben, die pränatal hohe Mengen an H19-RNA exprimieren. Bei Blasenkrebs ist H19 ebenfalls hochreguliert und in den meisten Stadien vorhanden. Das Vorhandensein von H19-RNA war am stärksten bei Blasenkarzinomen (in situ entnommen), die dazu neigen, schnell zu invasivem Krebs sowie zu invasiven Übergangszellkarzinomen fortzuschreiten.

In Proben von Blasenkarzinomen wurde ein Verlust der Prägung an den H19-Loci beobachtet. Verhaughet al. untersuchten verschiedene Polymorphismen im H19-Gen und fanden heraus, dass einige heterozygote SNP-Polymorphismen, wie z. jedoch verschwand diese Assoziation für Homozygoten (CC).

Endometrium-/Ovarialkarzinom

In normalem Endometriumgewebe gibt es keine H19-Expression; bei Endometriumkarzinom wird jedoch H19 exprimiert. Das Expressionsniveau der H19-RNA in den Epithelzellen des Endometriums steigt mit dem Verlust der Gewebedifferenzierung bei Endometriumkrebs.

Bei Eierstockkrebs sind 75 % der Tumoren geringer Malignität und 65 % der invasiven Ovarialkarzinome H19-RNA-positiv.

Brustkrebs

Normales Brustgewebe exprimiert keine H19-RNA, außer während der Pubertät und Schwangerschaft in den Brustdrüsen.

Bei Brustkrebs wurden jedoch 72,5% der von Adriaenssens et al. zeigte eine erhöhte H19-Expression im Vergleich zu normalem Brustgewebe. Von den Geweben mit hochreguliertem H19 sind 92,2% Stromazellen und nur 2,9% Epithelzellen . Studien von Berteaux et al. haben auch festgestellt, dass die Überexpression von H19 in Brustkrebszellen die Proliferation fördert. Die Expression von H19 in diesen Zellen ist auch unabhängig vom Tumorsuppressorprotein p53 und dem Zellzyklusmarker Ki-67 . Die Anwesenheit des Tumorsuppressorproteins pRb und des Transkriptionsfaktors E2F 6 ist jedoch ausreichend, um die H19-Expression in Brustkrebszellen zu unterdrücken.

In Experimenten von Doyle et al. wurde gefunden, dass MCF-7, eine Brust-Adenomakarzinom-Zelllinie, das H19-Gen nicht exprimierte; eine Unterlinie von MCF-7 mit einem Phänotyp mit Mehrfachresistenz, MCF-7/AdrVp, wies jedoch eine Hochregulierung von H19 auf. Seltsamerweise , mutierte revertant MCF-7 / AdrVp Zellen , die ihre multidrug resistance verloren und wurde drogenempfindlichen auch Ausdruck verloren H19. Arzneimittelresistente MCF-AdrVp-Zellen überexprimieren kein P-Glykoprotein , eine Zellmembran-Effluxpumpe, die häufig in mehrfach arzneimittelresistenten Zellen vorkommt; stattdessen überexprimieren sie ein 95 kD-Membranglykoprotein p95. p95 oder NCA-90 ist mit karzinoembryonalen Antigenen verwandt , von denen festgestellt wurde, dass sie die Arzneimitteltoxizität von Kawaharata et al.

NCI-H1688, eine humane Lungenkarzinomzelllinie, die eine Mehrfachresistenz aufweist, überexprimiert auch p95 (NCA-90) und H19. Es wurde festgestellt, dass keine anderen Zelllinien mit dem Phänotyp der Mehrfacharzneimittelresistenz p95 (NCA-90) in Verbindung mit H19 überexprimieren.

Kehlkopfkrebs

H19 wird in Plattenepithelkarzinomen des Kehlkopfes, die rezidivieren, im Vergleich zu solchen, die nicht rezidivieren, überexprimiert. In einer Pilotstudie zur Entwicklung eines prognostischen Klassifikators für diese Krebsart war H19 der stärkste Prädiktor für einen Rückfall. Es wurde bei Krebsarten überexprimiert, die später ein Lokal- oder Fernrezidiv entwickelten. Seine Expression korrelierte nicht mit der Expression von IGF2 und die Überexpression von H19 ist unwahrscheinlich, dass sie eine einfache Folge des Verlusts des Imprintings des Locus ist, der H19 und IGF2 . enthält

Wilms-Tumor

Der Wilms-Tumor ist ein Nierenkrebs, der am häufigsten im Kindesalter auftritt. Ein Zusammenhang mit H19 wurde berichtet.

Teilnahme an Signalwegen

Die genaue Rolle der H19-RNA innerhalb der Zelle ist derzeit nicht bekannt. Es gibt verschiedene bekannte Substanzen und Zustände, von denen bekannt ist, dass sie die H19-Transkription aktivieren, und es gibt verschiedene bekannte Wirkungen von H19-RNA auf die Aktivität/den Status des Zellzyklus, obwohl genau noch unbekannt ist, wie H19-RNA diese Wirkungen ausübt.

Upstream-Effektoren – hormonelle Regulation

Eine frühere Studie von Adriaenssens et al. auf H19 korrelierte eine Überexpression von H19 mit dem Vorhandensein von Steroidrezeptoren.

Weitere Studien ergaben , dass 17-β-Östradiol , die dominante Form von Östrogen, und Corticosteron die H19-Transkription in der Gebärmutter individuell stimulieren konnten, während die Anwesenheit von Progesteron diese Wirkung hemmte. Tamoxifen ist ein kompetitiver Binder des Östrogenrezeptors und wird häufig in der Chemotherapie von Brustkrebs eingesetzt. Während 17-β-Östradiol allein die H19-Transkription in MCF-7-Zellen stimulierte, hemmte die Zugabe von Tamoxifen die H19-Transkription, was zeigt, dass Hormone eine mutmaßliche Rolle bei der H19-Transkription spielen.

Downstream-Effekte – Angiogenese, Stoffwechsel, Gewebeinvasion und Migration

Wenn eine Krebsblasenzelllinie, T24P, die kein H19 exprimiert, mit einem DNA-Konstrukt transfiziert wurde, das das H19-Gen unter der Kontrolle des Cytomegalovirus- Promotors exprimiert, wurden viele Veränderungen in den resultierenden Zellen im Vergleich sowohl zur ursprünglichen T24P-Zelllinie als auch . beobachtet eine mit H19-Antisense-DNA-Konstrukt transfizierte T24P-Zelllinie. Während bei 10 % FCS (normaler Zustand) kein Unterschied in der Proliferation zwischen den 3 Zelllinien bestand, behielten die H19-transfizierten Zellen bei Kultivierung in 0,1 % FCS (ausgehungertes Serum) ihre Wachstumsrate bei, während sowohl die Kontroll- als auch die Antisense-H19 transfizierte Zellen verringerten ihre Proliferationsrate um ungefähr 50%.

Als die p57-Induktion in 0,1% FCS-Medium in den 3 Zelllinien gemessen wurde, hatten sowohl die Kontroll- als auch die Antisense-H19-transfizierten Zellen p57 signifikant hochreguliert; jedoch zeigten die H19-transfizierten Zellen eine signifikante Herunterregulierung von p57 bei 0,1% FCS im Vergleich zu 10% FCS. Während die Expression von PCNA , die für das Fortschreiten des Zellzyklus über die S-Phase hinaus erforderlich ist , in allen 3 Zelllinien signifikant herunterreguliert war, betrug die Reduktion in den Kontroll- und Antisense-H19-transfizierten Zellen ungefähr 80-90% und nur 30 % in den H19-transfizierten Zellen.

Eine Untersuchung der Unterschiede in den Genen, die zwischen den H19-transfizierten Zellen und den Antisense-H19-transfizierten Zellen exprimiert wurden, zeigte, dass die folgenden Gene hochreguliert waren: uPar , c-src-Kinase, Tyrosinkinase 2 Mitogen-aktivierte Proteinkinase, Tyrosinkinase 2 , c- jun , JNK1, Janus-Kinase 1 , TNF-a , Interleukin-6 , Heparin-bindender Wachstumsfaktor-ähnlicher Wachstumsfaktor, intrazelluläres Adhäsionsmolekül 1, NF-& kgr ; B , Ephrin A4 und Ezrin . Es wird auch vorgeschlagen, dass Angiogenin und FGF18 potenzielle Transkriptionsziele der H19-RNA sein könnten. Aufgrund der Funktionen und Signalwege, an denen H19-RNA-hochregulierte Gene beteiligt sind, wurde vorgeschlagen, dass H19-RNA eine entscheidende Rolle bei der Gewebeinvasion, Migration und Angiogenese bei der Tumorentstehung spielt.

Lottinet al. fanden auch heraus, dass die Überexpression von H19 posttranskriptionell Thioredoxin positiv reguliert . Thioredoxin ist ein Protein, das entscheidend für die Reduktions-Oxidations-Reaktionen ist, die am Stoffwechsel innerhalb einer Zelle beteiligt sind, und wird oft in hohen Konzentrationen in Krebsgeweben gefunden, die auch H19-RNA überexprimieren.

IGF2

Die Expression von H19 und IGF2 ist eng verknüpft, da sie während der fetalen Entwicklung in denselben Geweben exprimiert werden, wenn auch von unterschiedlichen elterlichen Allelen.

Diese gekoppelte Expression geht nur bei Verlust des Imprintings (vererbtes CpG methyliert) oder Promotormutation verloren.

Die Hypermethylierung des H19-Promotors auf dem väterlichen Allel spielt eine entscheidende Rolle bei der Ermöglichung der Expression des väterlichen Allels von IGF2. Bei DNMT-null- Mäusen wird auch das väterliche Allel von IGF2 zum Schweigen gebracht, da der väterliche H19-Promotor nicht mehr methyliert und reprimiert wird. Ein Grund für die enge Kopplung von H19- und IGF2-Expression kann sein, dass sie denselben 3'-Gen-Enhancer teilen. Als dieser 3'-Enhancer deletiert wurde, haben die Forscher Leighton et al. fanden eine verminderte H19- und IGF2-RNA-Expression in Darm, Leber und Niere; der Methylierungsstatus dieser Gene wurde jedoch durch den deletierten Enhancer nicht beeinflusst. Vorschläge, warum H19 bevorzugt durch den 3'-Enhancer anstelle von IGF2 aktiviert wird, sind, dass H19 einen stärkeren Promotor hat als IGF2 und dass das H19-Gen den 3'-Enhancern physisch näher ist als das IGF2-Gen.

Es ist von Interesse, anzumerken, dass Mäuse, die ein deletiertes mütterliches H19- und ein deletiertes väterliches IGF2-Gen erbten, in Bezug auf Geburtsgewicht und postnatales Wachstum nicht von Wildtyp-Mäusen zu unterscheiden waren. Mäuse, die nur ein deletiertes mütterliches H19-Gen erbten, zeigten jedoch ein somatisches Überwachsen, während Mäuse, die nur ein deletiertes väterliches IGF2-Gen erbten, im Vergleich zu Wildtyp-Mäusen somatisches Unterholz aufwiesen. Dies weist darauf hin, dass der Verlust von H19 nicht tödlich ist, die H19-Expression die IGF2-Repression steuert und die Überexpression von IGF2 für den Überwuchs-Phänotyp verantwortlich ist, der bei der mütterlichen Vererbung eines deletierten H19-Gens beobachtet wird.

Krebstherapie

Während die Funktionen der H19-RNA in der Zelle noch unklar sind, legt ihr Vorkommen in den vielen Arten von Karzinomzellen nahe, dass sie als Tumormarker für die Erstdiagnose, das Wiederauftreten von Krebs und das maligne Potenzial verwendet werden kann.

Gentherapie

Die Aktivierung des H19-Promotors in Krebszellen (und seine Stille in normalen Geweben) hat zu dem Vorschlag geführt, den H19-Promotor in der Gentherapie zu verwenden, um die Expression zytotoxischer Gene in tumorigenen Zellen voranzutreiben. Gentherapie-Studien, bei denen der H19-Promotor verwendet wird, um die Expression zytotoxischer Gene voranzutreiben, werden derzeit an Mäusen getestet.

Wirkstoffforschung

Ein Plasmid, das aus den regulatorischen Sequenzen des H19-Gens besteht, die die Expression des "A"-Strangs von Diphtherie-Toxin (DT-A) steuern, wird derzeit zur Behandlung von oberflächlichem Blasenkrebs, Eierstockkrebs und Bauchspeicheldrüsenkrebs klinisch getestet. Das Plasmid mit der Bezeichnung BC-819 (oder DTA-H19) verkörpert einen zielgerichteten Therapieansatz, bei dem das Plasmid in alle sich teilenden Zellen eindringt, die DT-A-Expression jedoch durch die Anwesenheit von H19-Transkriptionsfaktoren ausgelöst wird, die nur in Tumorzellen vorkommen. Dadurch wird der Tumor zerstört, ohne normale Zellen zu beeinträchtigen.

In einer doppelzentrischen klinischen Phase-I/IIa-Studie mit Dosiseskalation von BC-819 zur Behandlung von oberflächlichem Blasenkrebs wurden keine schwerwiegenden Nebenwirkungen im Zusammenhang mit dem Plasmid festgestellt und bei mehr als 70 % der Patienten ein Tumoransprechen beobachtet. einschließlich solcher mit einer noch nicht optimierten therapeutischen Dosis und Therapie.

BC-819 wurde zuvor im humanen „compassionate use“ zur Behandlung von oberflächlichem Blasenkrebs, Eierstockkrebs und metastasierendem Leberkrebs getestet. Der Blasenkrebspatient, der bei seiner Behandlung im Jahr 2004 ein Kandidat für eine radikale Zystektomie war, berichtete über kein Wiederauftreten von Krebs und keine Nebenwirkungen. Die Patientin mit Eierstockkrebs erfuhr eine 50%ige Abnahme der Menge des Eierstockkrebs-Markerproteins CA-125 in ihrem Blut sowie eine signifikante Abnahme der Anzahl von Krebszellen in ihrer Aszitesflüssigkeit. Der Patient, der an metastasierendem Leberkrebs litt, wurde mit einer direkten Injektion von BC-819 in den Tumor behandelt, wobei eine beträchtliche Tumornekrose beobachtet wurde.

Pharmakogenomik

Während das Expressionsprofil von H19 bei den meisten Krebsarten bekannt ist, ist die Rolle der H19-RNA bei der Beeinflussung der Reaktion von Krebszellen auf eine medikamentöse Behandlung noch unbekannt. Neuere Studien haben jedoch die Expression von Thioredoxin und p95 (NCA-90) in Krebszellen entdeckt, wenn H19-RNA in hohen Mengen vorhanden ist. Dieses Wissen kann zu einem personalisierteren Krebsbehandlungsplan führen; zum Beispiel kann die Expression von p95 in einer H19-überexprimierenden Krebszelle eine höhere Toleranz gegenüber Arzneimitteltoxizität anzeigen, so dass sich die Krebsbehandlung für ein Individuum mit hohen H19- (und p95-)Spiegeln eher auf Strahlentherapie oder Immuntherapie statt auf Chemotherapie konzentrieren kann.

Immuntherapie

Es ist derzeit nicht bekannt, ob die H19-Expression verwendet werden kann, um eine Anti-Krebs-Antwort in Immunzellen zu induzieren.

Verweise

Externe Links

Online Mendelsche Vererbung beim Menschen (OMIM): H19-Gen - 103280

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