Sự vô hoạt của protein kiểm soát phân bào UBE2Q2 để xác định chức năng của nó trong sinh ung thư và phát triển

UBE2Q2 là một enzyme liên kết ubiquitin được phát hiện lần đầu tiên trong một nghiên cứu microarray nhằm xác định các protein điều chỉnh phân bào. Vì UBE2Q2 được biểu hiện trong giai đoạn G2 và M, chúng tôi đã đánh giá nó như một người điều chỉnh khả năng vào giai đoạn phân bào hoặc quá trình phân bào. Mặc dù việc vô hiệu hóa protein bằng cách sử dụng siRNA hoặc biểu hiện protein mang tính ưu thế không gây ra sự thay đổi rõ rệt trong tiến trình chu kỳ tế bào ở các tế bào người nuôi cấy không bị nhiễu, nhưng nó gây ra sự ngừng tế bào sớm trong giai đoạn phân bào kéo dài sau khi các tế bào được xử lý bằng vincristine hoặc các chất ức chế vi sợi khác (MI). Thêm vào đó, việc ức chế UBE2Q2 gây ra sự nhạy cảm rõ rệt và đặc hiệu đối với độc tính của MI, một hiệu ứng được trung gian bởi apoptosis (Banerjee et al, Oncogene 26;6509-17). Hiệu ứng chu kỳ tế bào do sự vô hoạt của UBE2Q2 không khác biệt so với hiệu ứng gây ra bởi sự biểu hiện quá mức của protein kiểm soát CHFR, cho thấy rằng hai protein này hoạt động trong cùng một điểm kiểm soát phân bào, đó là điểm kiểm soát căng thẳng phân bào hoặc điểm kiểm soát đầu kỳ. Mặc dù UBE2Q2 và CHFR dường như hoạt động trong cùng một điểm kiểm soát, nhưng chúng thực hiện trong sự đối kháng với nhau. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã khám phá các cơ chế có thể cho sự ngừng chu kỳ tế bào do UBE2Q2 gây ra bằng cách đánh giá ảnh hưởng của sự ức chế của nó đến sự tích lũy của các sản phẩm gen ứng cử sau khi kích hoạt điểm kiểm soát. Chúng tôi đã phát hiện rằng việc kích hoạt điểm kiểm soát đầu kỳ ở các tế bào thiếu UBE2Q2 chức năng đi kèm với sự tích lũy của một số protein điều chỉnh phân bào như Securin và Aurora-A. Các nghiên cứu hiện đang được tiến hành để xác định liệu sự vô hoạt của UBE2Q2 có gây ra hiệu ứng này bằng cách ức chế ubiquitin hóa các protein này và để xác định liệu các protein được điều chỉnh bởi sự vô hoạt của UBE2Q2 có phải là những người trung gian của chức năng điểm kiểm soát. Vì CHFR hoạt động như một chất ức chế khối u (Yu et al, Nat Genet 37;401-6) và ngược lại với UBE2Q2, chúng tôi giả thuyết rằng UBE2Q2 sẽ có tính gây ung thư khi được biểu hiện quá mức liên tục in vivo. Để kiểm tra giả thuyết này, chúng tôi đã tạo ra những con chuột chuyển gen bằng cách sử dụng một hệ thống có thể kích thích cho phép biểu hiện chuỗi gen UBE2Q2 gắn nhãn FLAG sau khi tái tổ hợp do Cre thực hiện, như đã trình bày sơ đồ trong hình kèm theo. Nhiều dòng chuột chuyển gen độc lập đã được tạo ra và sàng lọc để xác định sự biểu hiện của β-galactosidase (β-gal), protein hoạt động như một dấu hiệu cho sự biểu hiện của chuỗi gen. Hệ thống này cung cấp nhiều lợi thế, cho phép chúng tôi vượt qua khả năng gây chết phôi ở các con chuột chuyển gen, tạo cơ hội cho sự biểu hiện chuỗi gen mô cụ thể và cho phép kích hoạt ở một độ tuổi hoặc giai đoạn phát triển cụ thể. Hai con chuột giống đầu tiên với sự biểu hiện β-gal dồi dào đã được phối giống với chuột biểu hiện EIIa-Cre, được biểu hiện liên tục trong tất cả các mô. Chúng tôi đã xác nhận rằng con cái Cre+-từ các sự phối giống này có sự biểu hiện UBE2Q2-FLAG ở mức cao. Chúng tôi hiện đang phối giống các con chuột với alen được kích hoạt để tạo ra một nhóm chuột chuyển gen UBE2Q2 để đánh giá. Vì chúng tôi giả thuyết rằng sự biểu hiện quá mức UBE2Q2 sẽ thúc đẩy sự phát triển của các khối u ác tính, chúng tôi sẽ đánh giá ban đầu các con chuột một cách riêng biệt cho sự phát triển của (1) các khối u ác tính tự phát và (2) các khối u trên da do chất gây ung thư (DMBA) gây ra. Một nhóm khoảng 100 con chuột chuyển gen và 100 con chuột kiểm soát cùng lứa sẽ được theo dõi sự phát triển tự phát của các khối u ác tính và sẽ được tiến hành khám nghiệm bệnh lý trong trường hợp chết hoặc xuất hiện khối u ác tính rõ rệt. Vì sự biểu hiện quá mức UBE2Q2 có thể có các ảnh hưởng khác ngoài việc thúc đẩy hình thành khối u, chúng tôi cũng sẽ theo dõi các con chuột trong những nhóm này về việc tăng cân (bằng cách cân hàng tháng), và các bất thường chuyển hóa và huyết học (bằng cách đánh giá trong phòng thí nghiệm). Để đánh giá khả năng của sự biểu hiện quá mức UBE2Q2 để thúc đẩy sự phát triển của các khối u ác tính do DMBA, chúng tôi sẽ thực hiện một lần bôi DMBA lên da của khoảng 25 con chuột chuyển gen và 25 con chuột kiểm soát cùng lứa. Sử dụng cách tiếp cận này, sẽ có tần suất thấp các khối u trên da ở các con chuột kiểm soát (Yu et al, Nat Genet 37;401-6). Ngược lại, chúng tôi kỳ vọng sẽ có tần suất khối u trên da cao hơn nhiều ở các con chuột chuyển gen UBE2Q2. Nếu sự biểu hiện quá mức UBE2Q2 thúc đẩy hình thành các khối u ác tính, chúng tôi có thể đánh giá đặc tính mô cụ thể của thuộc tính này bằng cách phối giống với các con chuột biểu hiện Cre mô cụ thể. Cuối cùng, dữ liệu của chúng tôi cho thấy rằng UBE2Q2 là một mục tiêu khả thi cho việc điều trị các khối u ác tính (Banerjee et al, Oncogene 26;6509-17). Nếu các con chuột chuyển gen của chúng tôi phát triển khối u, những con chuột này sẽ là một công cụ rất hữu ích để thử nghiệm các chất ức chế UBE2Q2 được phát triển.