Экспрессия генов системы репарации и контроля клеточного цикла при ВПЧ-инфекции
https://doi.org/10.18699/vjgb-25-46
Аннотация
Одним из основных этиологических факторов развития рака шейки матки является инфицирование вирусом папилломы человека (ВПЧ). При этом риск развития злокачественного процесса увеличивается с ростом вирусной нагрузки. Целью данного исследования было изучение уровня транскрипции генов репарации ДНК и контроля клеточного цикла в эпителиальных клетках цервикального канала женщин с клинически значимой вирусной нагрузкой при ВПЧ-инфекции. Материалом для исследования послужили образцы ДНК и РНК, выделенные из эпителиальных клеток. Всего было проанализировано 107 образцов: 55 женщин были ВПЧ-положительными (с клинически значимой вирусной нагрузкой – более 103 геномов ВПЧ на 100 тыс. клеток человека), контрольную группу составили 52 ВПЧ-отрицательные женщины. Все женщины были старше 30 лет. Уровень транскрипции генов APEX1, ERCC2, CHEK2, TP53, TP73, CDKN2A, SIRT1 определяли с помощью ОТ-ПЦР. Показано, что частота обнаружения транскриптов генов APEX1 и ERCC2 была повышена в группе женщин с клинически значимой вирусной нагрузкой. Уровень транскрипции всех исследованных генов не различался между контрольной группой и группой ВПЧ-инфицированных женщин. Однако установлено, что уровень транскрипции генов TP53 и TP73 снижается с ростом вирусной нагрузки. В контроле выявлена корреляция между уровнями транскрипции генов, участвующих в обеспечении функционирования белка p53. Увеличение вирусной нагрузки при инфицировании ВПЧ связано с изменением коэкспрессии генов репарации ДНК и контроля клеточного цикла.
Об авторах
Е. В. МашкинаРоссия
Ростов-на-Дону
В. В. Вольчик
Россия
Ростов-на-Дону
Е. С. Музлаева
Россия
Ростов-на-Дону
Е. Г. Деревянчук
Россия
Ростов-на-Дону
Список литературы
1. AlBosale A., Mashkina E. Association between ТР53, MDM2 and NQO1 gene polymorphisms and viral load among women with human papillomavirus. Vavilov J Genet Breed. 2022;26(1):59-64. doi 10.18699/VJGB-22-09
2. Allison S., Jiang M., Milner J. Oncogenic viral protein HPV E7 upregulates the SIRT1 longevity protein in human cervical cancer cells. Aging (Albany NY). 2009;1(3):316-227. doi 10.18632/aging.100028
3. AmpliSens HPV HCR screen-titre-FRT PCR kit Instruction Manual. 2018. URL: https://www.pcrdiagnostics.eu/data/machines/hpv-hcrscreen-titre-frt-250321.pdf
4. Bajpai D., Banerjee A., Pathak S., Jain S.K., Singh N. Decreased expression of DNA repair genes (XRCC1, ERCC1, ERCC2, and ERCC4) in squamous intraepithelial lesion and invasive squamous cell carcinoma of the cervix. Mol Cell Biochem. 2013;377(1-2): 45-53. doi 10.1007/s11010-013-1569-y
5. Bartek J., Falck J., Lukas J. Chk2 kinase – a busy messenger. Nat Rev Mol Cell Biol. 2001;2(12):877-886. doi 10.1038/35103059
6. Bava S., Thulasidasan A., Sreekanth C., Anto R. Cervical cancer: a comprehensive approach towards extermination. Ann Med. 2016; 48(3):149-161. doi 10.3109/07853890.2016.1145796
7. Bieging K., Mello S., Attardi L. Unravelling mechanisms of p53-mediated tumour suppression. Nat Rev Cancer. 2014;14(5):359-370. doi 10.1038/nrc3711
8. Bruyere D., Roncarati P., Lebeau A., Lerho T., Poulain F., Hendrick E., Pilard C., … Hubert P., McBride A., Gillet N., Masson M., Herfs M. Human papillomavirus E6/E7 oncoproteins promote radiotherapy-mediated tumor suppression by globally hijacking host DNA damage repair. Theranostics. 2023;13(3):1130-1149. doi 10.7150/thno.78091
9. Chan S., Chiang J., Ngeow J. CDKN2A germline alterations and the relevance of genotype-phenotype associations in cancer predisposition. Hered Cancer Clin Pract. 2021;19(1):21. doi 10.1186/s13053-021-00178-x
10. Chansaenroj J., Theamboonlers A., Junyangdikul P., Swangvaree S., Karalak A., Chinchai T., Poovorawan Y. Polymorphisms in TP53 (rs1042522), p16 (rs11515 and rs3088440) and NQO1 (rs1800566) genes in Thai cervical cancer patients with HPV 16 infection. Asian Pac J Cancer Prev. 2013;14(1):341-346. doi 10.7314/apjcp.2013.14.1.341
11. Chellappan S., Kraus V., Kroger B., Munger K., Howley P., Phelps W., Nevins J. Adenovirus E1A, simian virus 40 tumor antigen, and human papillomavirus E7 protein share the capacity to disrupt the interaction between transcription factor E2F and the retinoblastoma gene product. Proc Natl Acad Sci USA. 1992;89(10):4549-4553. doi 10.1073/pnas.89.10.4549
12. Chen J., Chen H., Pan L. SIRT1 and gynecological malignancies ( Review). Oncol Rep. 2021;45(4):43. doi 10.3892/or.2021.7994
13. Choi Y., Bae S., Kim Y., Lee H., Kim Y., Park T., Ro D., Shin J., Shin S., Seo J.-S., Ahn W. Gene expression profiles in squamous cell cervical carcinoma using array-based comparative genomic hybridization analysis. Int J Gynecol Cancer. 2007;17(3):687-696. doi 10.1111/j.1525-1438.2007.00834.x
14. Das D., Bristol M., Smith N., James C., Wang X., Pichierri P., Morgan I. Werner helicase control of Human papillomavirus 16 E1-E2 DNA replication is regulated by SIRT1 deacetylation. mBio. 2019; 10(2):e00263-19. doi 10.1128/mBio.00263-19
15. Flores E., Tsai K., Crowley D., Sengupta S., Yang A., McKeon F., Jacks T. p63 and p73 are required for p53-dependent apoptosis in response to DNA damage. Nature. 2002;416(6880):560-564. doi 10.1038/416560a
16. Giacinti C., Giordano A. RB and cell cycle progression. Oncogene. 2006;25(38):5220-5227. doi 10.1038/sj.onc.1209615
17. Gillespie K., Mehta K., Laimins L., Moody C. Human papillomaviruses recruit cellular DNA repair and homologous recombination factors to viral replication centers. J Virol. 2012;86(17):9520-9526. doi 10.1128/JVI.00247-12
18. Guo C., Qu X., Tang X., Song Y., Wang J., Hua K., Qiu J. Spatiotemporally deciphering the mysterious mechanism of persistent HPVinduced malignant transition and immune remodelling from HPVinfected normal cervix, precancer to cervical cancer: integrating single-cell RNA-sequencing and spatial transcriptome. Clin Transl Med. 2023;13(3):e1219. doi 10.1002/ctm2.1219
19. Hafkamp H., Mooren J., Claessen S., Klingenberg B., Voogd A., Bot F., Klussmsnn J., Hopman A., Manni J., Kremer B., Ramaekers F., Speel E. P21Cip1/WAF1 expression is strongly associated with HPVpositive tonsillar carcinoma and a favorable prognosis. Mod Pathol. 2009;22(5):686-698. doi 10.1038/modpathol.2009.23 Kim J., Song S., Jin C., Lee J., Lee N., Lee K. Factors affecting the clearance of high-risk human papillomavirus infection and the progression of cervical intraepithelial neoplasia. J Int Med Res. 2012; 40(2):486-496. doi 10.1177/147323001204000210
20. Klaes R., Friedrich T., Spitkovsky D., Ridder R., Rudy W., Petry U., Dallenbach-Hellweg G., Schmidt D., Doeberitz M. Overexpression of p16INK4A as a specific marker for dysplastic and neoplastic epithelial cells of the cervix uteri. Int J Cancer. 2001;92(2):276-284. doi 10.1002/ijc.1174
21. Kulaeva E., Muzlaeva E., Mashkina E. mRNA-lncRNA gene expression signature in HPV-associated neoplasia and cervical cancer. Vavilov J Genet Breed. 2024;28(3):342-350. doi 10.18699/vjgb-24-39
22. Kushwah A., Srivastava K., Banerjee M. Differential expression of DNA repair genes and treatment outcome of chemoradiotherapy (CRT) in cervical cancer. Gene. 2023;868:147389. doi 10.1016/j.gene.2023.147389
23. Langsfeld E., Bodily J., Laimins L. The deacetylase Sirtuin 1 regulates Human papillomavirus replication by modulating histone acetylation and recruitment of DNA damage factors NBS1 and Rad51 to viral genomes. PLoS Pathog. 2015;11(9):e1005181. doi 10.1371/ journal.ppat.1005181
24. Li Q., Zhou Z., Duan W., Qian C., Wang S., Deng M., Zi D., Wang J.- M., Mao C.-Y., Song G., Wang D., Westover K., Xu C.-X. Inhibiting the redox function of APE1 suppresses cervical cancer metastasis via disengagement of ZEB1 from E-cadherin, in EMT. J Exp Clin Cancer Res. 2021;40(1):220. doi 10.1186/s13046-021-02006-5
25. Liu S., Leung R., Chan K., Chiu P., Cheung A., Tam K., Ng T.-Y., Wong L.-C., Ngan H. p73 expression is associated with the cellular radiosensitivity in cervical cancer after radiotherapy. Clin Cancer
26. Res. 2004;10(10):3309-3316. doi 10.1158/1078-0432.CCR-03-0119
27. Livak K., Schmittgen T. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2–ΔΔCT Method. Methods. 2001; 25(4):402-408. doi 10.1006/meth.2001.1262
28. Longworth M., Laimins L. Pathogenesis of human papillomaviruses in differentiating epithelia. Microbiol Mol Biol Rev. 2004;68(2):362372. doi 10.1128/MMBR.68.2.362-372.2004
29. Luan Y., Zhang W., Xie J., Mao J. CDKN2A inhibits cell proliferation and invasion in cervical cancer through LDHA-mediated AKT/ mTOR pathway. Clin Transl Oncol. 2021;23(2):222-228. doi 10.1007/s12094-020-02409-4
30. Magni M., Ruscica V., Buscemi G., Kim J., Nachimuthu B., Fontanella E., Delia D., Zannini L. Chk2 and REGγ-dependent DBC1 regulation in DNA damage induced apoptosis. Nucleic Acids Res. 2014;42(21):13150-13160. doi 10.1093/nar/gku1065
31. Mashkina E., Muzlaeva E., Volchik V., Shulga A., Derevyanchuk E. Association of SIRT1, CDKN2A, TP73 genes polymorphisms with the risk of viral load increase in women infected with human papillomavirus. Russ J Genet. 2023;59(Suppl.2):S184-S190. doi 10.1134/S1022795423140089
32. Münger K., Baldwin A., Edwards K., Hayakawa H., Nguyen C., Owens M., Grace M., Huh K. Mechanisms of human papillomavirus-induced oncogenesis. J Virol. 2004;78(21):11451-11460. doi 10.1128/JVI.78.21.11451-11460.2004
33. Ngan H., Cheung A., Liu S., Cheng D., Ng T., Wong L. Abnormal expression of pan-ras, c-myc and tp53 in squamous cell carcinoma of cervix: correlation with HPV and prognosis. Oncol Rep. 2001;8(3): 557-561. doi 10.3892/or.8.3.557
34. Park J., Kim E., Lee J., Sin H., Namkoong S., Um S. Functional inactivation of p73, a homolog of p53 tumor suppressor protein, by human papillomavirus E6 proteins. Int J Cancer. 2001;91(6):822-827. doi 10.1002/1097-0215(200002)9999:9999<::aid-ijc1130>3.0.co;2-0
35. Templeton C., Laimins L. HPV induced R-loop formation represses innate immune gene expression while activating DNA damage repair pathways. PLoS Pathog. 2024;20(8):e1012454. doi 10.1371/journal.ppat.1012454
36. Thomas M., Kalita A., Labrecque S., Pim D., Banks L., Matlashewski G. Two polymorphic variants of wild-type p53 differ biochemically and biologically. Mol Cell Biol. 1999;19(2):1092-1100. doi 10.1128/MCB.19.2.1092
37. van der Weele P., van Logchem E., Wolffs P., van den Broek I., Feltkamp M., de Melker H., Meijer C., Boot H., King A. Correlation between viral load, multiplicity of infection, and persistence of HPV16 and HPV18 infection in a Dutch cohort of young women. J Clin Virol. 2016;83:6-11. doi 10.1016/j.jcv.2016.07.020
38. Vaziri H., Dessain S., Eaton N., Imai S., Frye R., Pandita T., Guarente L., Weinberg R. hSIR2SIRT1 functions as an NAD-dependent p53 deacetylase. Cell. 2001;107(2):149-159. doi 10.1016/s0092-8674(01)00527-x
39. Yang H., Bi Y., Xue L., Wang J., Lu Y., Zhang Z., Chen X., Chu Y., Yang R., Wang R., Liu G. Multifaceted modulation of SIRT1 in cancer and inflammation. Crit Rev Oncog. 2015;20(1-2):49-64. doi 10.1615/critrevoncog.2014012374
40. Ye F., Jiao J., Zhou C., Cheng Q., Chen H. Nucleotide excision repair gene subunit XPD is highly expressed in cervical squamous cell carcinoma. Pathol Oncol Res. 2012;18(4):969-975. doi 10.1007/s12253-012-9527-7
41. Ylitalo N., Sørensen P., Josefsson A., Magnusson P., Andersen P., Pontén J., Adami H., Gyllensten U., Melbye M. Consistent high viral load of human papillomavirus 16 and risk of cervical carcinoma in situ: a nested case-control study. Lancet. 2000;355(9222):2194- 2198. doi 10.1016/S0140-6736(00)02402-8
42. Zannini L., Delia D., Buscemi G. CHK2 kinase in the DNA damage response and beyond. J Mol Cell Biol. 2014;6(6):442-457. doi 10.1093/jmcb/mju045
43. Zhang Q., Yang L., Gao H., Kuang X., Xiao H., Yang C., Cheng Y., Zhang L., Guo X., Zhong Y., Li M. APE1 promotes non-homologous end joining by initiating DNA double-strand break formation and decreasing ubiquitination of artemis following oxidative genotoxic stress. J Transl Med. 2023;21(1):183. doi 10.1186/s12967-02304022-9
44. Zhao L., Zhang Z., Lou H., Liang J., Yan X., Li W., Xu Y., Ou R. Exploration of the molecular mechanisms of cervical cancer based on mRNA expression profiles and predicted microRNA interactions. Oncol Lett. 2018;15(6):8965-8972. doi 10.3892/ol.2018.8494
45. Zhou R., Wei C., Liu J., Luo Y., Tang W. The prognostic value of p53 expression for patients with cervical cancer: a meta analysis. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol. 2015;195:210-213. doi 10.1016/j.ejogrb.2015.10.006