Preview

Успехи молекулярной онкологии

Расширенный поиск

РОЛЬ БЕЛКОВ NOTCH В ПРОЦЕССАХ КАНЦЕРОГЕНЕЗА

https://doi.org/10.17650/2313-805X.2015.2.3.30-42

Полный текст:

Аннотация

Трансмембранные рецепторы семейства Notch, представленные у человека 4 белками (Notch1–4), активируются при непосредственном физическом контакте с клетками, содержащими Notch-лиганды семейств Jagged и Dll. Такое взаимодействие приводит к серии протеолитических расщеплений рецептора, в результате чего его внутриклеточный домен транслоцируется в ядро, и происходит активация транскрипции генов, регулирующих баланс между пролиферацией, клеточной смертью и дифференцировкой. Белки семейства Notch оказывают влияние на внутриклеточные сигнальные пути и межклеточные взаимодействия большинства типов клеток. Notch не только регулирует многие этапы эмбриогенеза, но и участвует в поддержании гомеостаза тканей и органов взрослого организма.
Нарушения активации Notch приводят к различным заболеваниям, в том числе участвуют в канцерогенезе. Наиболее хорошо исследованы нарушения Notch при различных гемобластозах, однако в последние годы выявлено их участие и в инициации и прогрессии солидных опухолей человека. Способность Notch выступать в качестве онкогена или проявлять свойства опухолевого супрессора зависит не только от гистогенетического типа экспрессирующих его клеток, но и от их микроокружения.
В обзоре рассматриваются как канонический сигнальный путь Notch, так и неканонические механизмы его активации, эпигенетическая регуляция, а также современные данные об опухоль-супрессирующих и опухоль-промотирующих эффектах этих белков в злокачественных новообразованиях человека. Отдельное внимание уделено взаимодействию между Notch и другими сигнальными путями, контролирующими процессы эпителиально-мезенхимального перехода, формирования и поддержания фенотипа стволовых клеток и специфических ниш, дифференцировки и ангиогенеза как при нормальном развитии, так и в контексте канцерогенеза. Фармакологическое регулирование активации Notch может быть одним из подходов к терапии многих злокачественных новообразований человека.

Об авторах

М. В. Новикова
Российский онкологический научный центр имени Н.Н. Блохина, Москва
Россия


В. А. Рыбко
Российский онкологический научный центр имени Н.Н. Блохина, Москва
Россия


Н. В. Хромова
Российский онкологический научный центр имени Н.Н. Блохина, Москва
Россия


М. Д. Фармаковская
Российский онкологический научный центр имени Н.Н. Блохина, Москва
Россия


П. Б. Копнин
Российский онкологический научный центр имени Н.Н. Блохина, Москва
Россия
Копнин Павел Борисович


Список литературы

1. Рыбко В.А., Копнин Б.П., Хромова Н.В. и др. Роль изменений активности белков Notch в онкогенезе: множественные механизмы и возможности прикладного использования. Клиническая онкогема- тология 2011;4(2):103–10. [Rybko V.A., Kopnin B.P., Khromova N.V. et al. Role of Notch signaling in tumorigenesis: multiple mechanisms and therapeutic potential. Klinicheskaya onkogematologiya = Clinical Oncohematology 2011;4(2):103–10. (In Russ.)].

2. Kidd S., Kelley M.R., Young M.W. et al. Sequence of the notch locus of Drosophila melanogaster: relationship of the encoded protein to mammalian clotting and growth factors. Mol Cell Biol 1986;6(9):3094–108.

3. Greenwald I. The lin-12 locus of Caenorhabditis elegans. Bioessays 1987;6(2):70–3.

4. Ellisen L.W., Bird J., West D.C. et al. TAN-1, the human homolog of the Drosophila notch gene, is broken by chromosomal translocations in T lymphoblastic neoplasms. Cell 1991;66(4):649–61.

5. Francis R., McGrath R., Zhang J. et al. Aph-1 and pen-2 are required for Notch pathway signaling, gamma-secretase cleavage of betaAPP, and presenilin protein accumulation. Dev Cell 2002;3(1):85–97.

6. Schroeter E.H., Kisslinger J.A., Kopan R. et al. Notch-1 signalling requires ligand- induced proteolytic release of intracellular domain. Nature 1998;393(6683):382–6.

7. Strooper B.D., Annaert W., Cupers P. et al. A presenilin-1-dependent gamma-secretase- like protease mediates release of Notch intracellular domain. Nature 1999;398(6727):518–22.

8. Louvi A., Artavanis-Tsakonas S. Notch and disease: a growing field. Semin Cell Dev Biol 2012;23(4):473–80.

9. Demehri S., Turkoz A., Kopan R. Epidermal Notch1 loss promotes skin tumorigenesis by impacting the stromal microenvironment. Cancer Cell 2009;16(1):55–66.

10. Wang N.J., Sanborn Z., Arnett K.L. et al. Loss-of-function mutations in Notch receptors in cutaneous and lung squamous cell carcinoma. Proc Natl Acad Sci USA 2011;108(43):17761–6.

11. Koch U., Lehal R., Radtke F. Stem cells living with a Notch. Development 2013;140(4):689–704.

12. Kopan R., Ilagan M.X. The canonical Notch signaling pathway: unfolding the activation mechanism. Cell 2009; 137(2):216–33.

13. Bray S.J. Notch signalling: a simple pathway becomes complex. Nat Rev 2006;7(9):678–89.

14. Lieber T., Kidd S., Struhl G. DSL-Notch signaling in the Drosophila brain in response to olfactory stimulation. Neuron 2011;69(3):468–81.

15. Alberi L., Lui S., Wang Y. et al. Activity- induced Notch signaling in neurons requires Arc/Arg3.1 and is essential for synaptic plasticity in hippocampal networks. Neuron 2011;69(3):437–44.

16. Andersson E.R., Sandberg R., Lendahl U. Notch signaling: simplicity in design, versatility in function. Development 2011;138(17):3593–612.

17. Rana N.A., Haltiwanger R.S. Fringe benefits: functional and structural impacts of O-glycosylation on the extracellular domain of Notch receptors. Curr Opin Struct Biol 2011;21(5):583–9.

18. Acar M., Jafar-Nejad H., Takeuchi H. et al. Rumi is a CAP10 domain glycosyl- transferase that modifies Notch and is required for Notch signaling. Cell 2008;132(2):247–58.

19. Lee T.V., Sethi M.K., Leonardi J. et al. Negative regulation of notch signaling by xylose. PLoS Genet 2013;9(6):35–47.

20. Logeat F., Bessia C., Brou C. et al. The Notch1 receptor is cleaved constitutively by a furin-like convertase. Proc Natl Acad Sci USA 1998;95(14):8108–12.

21. Weinmaster G., Fischer J.A. Notch ligand ubiquitylation: what is it good for? Dev Cell 2011;21(1):134–44.

22. Jorissen E., De Strooper B. Gamma- secretase and the intramembrane proteolysis of Notch. Curr Top Dev Biol 2010;92:201–30.

23. Borggrefe T., Liefke R. Fine-tuning of the intracellular canonical Notch signaling pathway. Cell Cycle 2012;11(2):264–76.

24. Nagel A.C., Krejci A., Tenin G. et al. Hairless-mediated repression of notch target genes requires the combined activity of Groucho and CtBP corepressors. Mol Cell Biol 2005;25(23):10433–41.

25. Oswald F., Winkler M., Cao Y. et al. RBP-Jkappa/SHARP recruits CtIP/CtBP corepressors to silence Notch target genes. Mol Cell Biol 2005;25(23):10379–90.

26. Wallberg A.E., Pedersen K., Lendahl U. et al. P300 and PCAF act cooperatively to mediate transcriptional activation from chromatin templates by notch intracellular domains in vitro. Mol Cell Biol 2002;22(22):7812–9.

27. Hubbard E.J., Wu G., Kitajewski J. et al. Sel-10, a negative regulator of lin-12 activity in Caenorhabditis elegans, encodes a member of the CDC4 family of proteins. Genes Dev 1997;11(23):3182–93.

28. Fryer C.J., White J.B., Jones K.A. Mastermind recruits CycC: CDK8 to phosphorylate the Notch ICD and coordinate activation with turnover. Mol Cell 2004;16(4):509–20.

29. Capaccione K.M., Pine S.R. The Notch signaling pathway as a mediator of tumor survival. Carcinogenesis 2013;34(7):1420–30.

30. Greenwald I. LIN-12/Notch signaling: lessons from worms and flies. Genes Dev 1998;12(12):1751–62.

31. Ohlstein B., Spradling A. Multipotent Drosophila intestinal stem cells specify daughter cell fates by differential notch signaling. Science 2007;315(5814):988–92.

32. Bicker F., Schmidt M.H. EGFL7: a new player in homeostasis of the nervous system. Cell Cycle 2010;9(7):1263–9.

33. Pompa J.L., Wakeham A., Correia K.M. et al. Conservation of the Notch signalling pathway in mammalian neurogenesis. Development 1997;124(6):1139–48.

34. Mani S.A., Guo W., Liao M.J. et al. The epithelial-mesenchymal transition generates cells with properties of stem cells. Cell 2008;133(4):704–15.

35. Quaegebeur A., Lange C., Carmeliet P. The neurovascular link in health and disease: molecular mechanisms and therapeutic implications. Neuron 2011;71(3):406–24.

36. Perdigoto C.N., Bardin A.J. Sending the right signal: Notch and stem cells. Biochim Biophys Acta 2013;1830(2):2307–22.

37. Carlson M.E., Hsu M., Conboy I.M. Imbalance between pSmad3 and Notch induces CDK inhibitors in old muscle stem cells. Nature 2008;454(7203):528–32.

38. Ohlstein B., Spradling A. The adult Drosophila posterior midgut is maintained by pluripotent stem cells. Nature 2006;439(7075):470–4.

39. Bigas A., Robert-Moreno A., Espinosa L. The Notch pathway in the developing hematopoietic system. Int J Dev Biol 2010;54(6):1175–88.

40. Fernández-Sánchez V., Pelayo R., Flores-Guzmán P. et al. In vitro effects of stromal cells expressing different levels of Jagged-1 and Delta-1 on the growth of primitive and intermediate CD34(+) cell subsets from human cord blood. Blood Cells Mol Dis 2011;47(4):205–13.

41. Pooter R.F., Schmitt T.M., Pompa J.L. et al. Notch signaling requires GATA-2 to inhibit myelopoiesis from embryonic stem cells and primary hemopoietic progenitors. J Immunol 2006;176(9):5267–75.

42. Varnum-Finney B., Brashem-Stein C., Bernstein I.D. Combined effects of Notch signaling and cytokines induce a multiple log increase in precursors with lymphoid and myeloid reconstituting ability. Blood 2003;101(5):1784–9.

43. Ohishi K., Katayama N., Shiku H. et al. Notch signalling in hematopoiesis. Semin Cell Dev Biol 2003;14(2):143–50.

44. Weng A.P., Ferrando A.A., Lee W. et al. Activating mutations of NOTCH1 in human T cell acute lymphoblastic leukemia. Science 2004;306(5694):269–71.

45. Thompson B.J., Buonamici S., Sulis M.L. et al. The SCFFBW7 ubiquitin ligase complex as a tumor suppressor in T cell leukemia. J Exp Med 2007;204(8):1825–35.

46. Chiang M.Y., Xu L., Shestova O. et al. Leukemia-associated NOTCH1 alleles are weak tumor initiators but accelerate K-ras-initiated leukemia. J Clin Invest 2008;118(9):3181–94.

47. Fabbri G., Rasi S., Rossi D. et al. Analysis of the chronic lymphocytic leukemia coding genome: role of NOTCH1 mutational activation. J Exp Med 2011;208(7):1389–401.

48. Ranganathan P., Weaver K.L., Capobianco A.J. Notch signalling in solid tumours: a little bit of everything but not all the time. Nat Rev Cancer 2011;11(5):338–51.

49. Wang Z., Li Y., Banerjee S., Sarkar F.H. Emerging role of Notch in stem cells and cancer. Cancer Lett 2009;279(1):8–12.

50. Lu J., Ye X., Fan F. et al. Endothelial cells promote the colorectal cancer stem cell phenotype through a soluble form of Jagged-1. Cancer Cell 2013;23(2):171–85.

51. Reedijk M., Odorcic S., Chang L. et al. High-level coexpression of JAG1 and NOTCH1 is observed in human breast cancer and is associated with poor overall survival. Cancer Res 2005;65(18):8530–7.

52. Nguyen B., Lefort K., Mandinova A. et al. Cross-regulation between Notch and p63 in keratinocyte commitment to differentiation. Genes Dev 2006;20(8):1028–42.

53. Rangarajan A., Talora C., Okuyama R. et al. Notch signaling is a direct determinant of keratinocyte growth arrest and entry into differentiation. EMBO J. 2001;20(13):3427–36.

54. Nicolas M., Wolfer A., Raj K. et al. Notch1 functions as a tumor suppressor in mouse skin. Nat Genet 2003;33(3):416–21.

55. Viatour P., Ehmer U., Saddic L.A. et al. Notch signaling inhibits hepatocellular carcinoma following inactivation of the RB pathway. J Exp Med 2011;208(10):1963–76.

56. Klinakis A., Lobry C., Abdel-Wahab O. et al. A novel tumour-suppressor function for the Notch pathway in myeloid leukaemia. Nature 2011;473(7346):230–3.

57. Agrawal N., Frederick M.J., Pickering C.R. et al. Exome sequencing of head and neck squamous cell carcinoma reveals inactivating mutations in NOTCH1. Science 2011;333(6046):1154–7.

58. Lobry C., Oh P., Aifantis I. Oncogenic and tumor suppressor functions of Notch in cancer: it,s NOTCH what you think. J Exp Med 2011;208(10):1931–5.

59. Wang Z., Li Y., Kong D. et al. Cross-talk between miRNA and Notch signaling pathways in tumor development and progression. Cancer Lett 2010; 292(2):141–8.

60. Leong K.G., Niessen K., Kulic I. et al. Jagged1-mediated Notch activation induces epithelial-to-mesenchymal transition through Slug-induced repression of E-cadherin. J Exp Med 2007;204(12):2935–48.

61. Wang Z., Li Y., Kong D. et al. Acquisition of epithelial-mesenchymal transition phenotype of gemcitabine-resistant pancreatic cancer cells is linked with activation of the notch signaling pathway. Cancer Res 2009;69(6):2400–7.

62. Sahlgren C., Gustafsson M.V., Jin S. et al. Notch signaling mediates hypoxia-induced tumor cell migration and invasion. Proc Natl Acad Sci USA 2008;105(17):6392–7.

63. Jakowlew S.B. Transforming growth factor-beta in cancer and metastasis. Cancer Metastasis Rev 2006;25(3):435–57.

64. Serini G., Gabbiani G. Mechanisms of myofibroblast activity and phenotypic modulation. Exp Cell Res 1999;250(2): 273–83.

65. Studebaker A.W., Storci G., Werbeck J.L. et al. Fibroblasts isolated from common sites of breast cancer metastasis enhance cancer cell growth rates and invasiveness in an interleukin-6-dependent manner. Cancer Res 2008;68(21):9087–95.

66. Minter L.M., Osborne B.A. Canonical and non-canonical Notch signaling in CD4+ T cells. Curr Top Microbiol Immunol 2012;360:99–114.

67. Gentle M.E., Rose A., Bugeon L. et al. Noncanonical Notch signaling modulates cytokine responses of dendritic cells to inflammatory stimuli. J Immunol 2012;189(3):1274–84.

68. Vacca A., Felli M.P., Palermo R. et al. Notch3 and pre-TCR interaction unveils distinct NF-kappaB pathways in T-cell development and leukemia. EMBO J 2006;25(5):1000–8.

69. Jin S., Mutvei A.P., Chivukula I.V. et al. Non-canonical Notch signaling activates IL-6/JAK/STAT signaling in breast tumor cells and is controlled by p53 and IKKα/ IKKβ. Oncogene 2013;32(41):4892–902.

70. Ayaz F., Osborne B.A. Non-canonical notch signaling in cancer and immunity. Front Oncol 2014;4:345.

71. Garzia L., Andolfo I., Cusanelli E. et al. MicroRNA-199b-5p impairs cancer stem cells through negative regulation of HES1 in medulloblastoma. PloS One 2009; 4(3):4998.

72. Wu Z., Wu Y., Tian Y. et al. Differential effects of miR-34c-3p and miR-34c-5p on the proliferation, apoptosis and invasion of glioma cells. Oncol Lett 2013;6(5):1447–52.

73. Wang Z., Banerjee S., Ahmad A. et al. Activated K-ras and INK4a/Arf deficiency cooperate during the development of pancreatic cancer by activation of Notch and NF-κB signaling pathways. PloS One 2011;6(6):20537.

74. Ji Q., Hao X., Zhang M. et al. MicroRNA miR-34 inhibits human pancreatic cancer tumor-initiating cells. PloS One 2009;4(8):6816.

75. Pang R.T., Leung C.O., Ye T.M. et al. MicroRNA-34a suppresses invasion through downregulation of Notch1 and Jagged1 in cervical carcinoma and choriocarcinoma cells. Carcinogenesis 2010;31(6):1037–44.

76. Bu P., Chen K.Y., Chen J.H. et al. A microRNA miR-34a-regulated bimodal switch targets Notch in colon cancer stem cells. Cell Stem Cell 2013; 12(5):602–15.

77. Ohashi S., Natsuizaka M., Naganuma S. et al. A NOTCH3-mediated squamous cell differentiation program limits expansion of EMT-competent cells that express the ZEB transcription factors. Cancer Res 2011;71(21):6836–47.

78. Brabletz S., Bajdak K., Meidhof S. et al. The ZEB1/miR-200 feedback loop controls Notch signalling in cancer cells. EMBO J 2011;30(4):770–82.

79. Wang X., Lu H., Li T. et al. Krüppel-like factor 8 promotes tumorigenic mammary stem cell induction by targeting miR-146a. Am J Cancer Res 2013;3(4):356–73.


Для цитирования:


Новикова М.В., Рыбко В.А., Хромова Н.В., Фармаковская М.Д., Копнин П.Б. РОЛЬ БЕЛКОВ NOTCH В ПРОЦЕССАХ КАНЦЕРОГЕНЕЗА. Успехи молекулярной онкологии. 2015;2(3):30-42. https://doi.org/10.17650/2313-805X.2015.2.3.30-42

For citation:


Novikova M.V., Rybko V.A., Khromova N.V., Farmakovskaya M.D., Kopnin P.B. THE ROLE OF NOTCH PATHWAY IN CARCINOGENESIS. Advances in molecular oncology. 2015;2(3):30-42. (In Russ.) https://doi.org/10.17650/2313-805X.2015.2.3.30-42

Просмотров: 294


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2313-805X (Print)
ISSN 2413-3787 (Online)