Скаффолд-белки семейства IQGAP – мультифункциональные регуляторы внутриклеточной сигнализации и опухолевой трансформации
Аннотация
Скаффолд-белки, координирующие формирование многокомпонентных белковых комплексов, участвуют в передаче клеточных сигналов по многим сигнальным путям и поэтому являются важными регуляторами клеточных свойств. Белки семейства активаторов гуанозинтрифосфатаз, содержащих IQ-мотивы (IQ Motif Containing GTPase Activating Protein, IQGAP), – многообещающие объекты для исследования роли скаффолд-белков в регуляции внутриклеточной сигнализации и развитии онкологических и других заболеваний. Это семейство включает 3 белка (IQGAP1, IQGAP2 и IQGAP3), обладающие выраженными различиями в спектрах экспрессии и выполняемых функциях. Для всех 3 представителей семейства IQGAP описаны характерные геномные нарушения и изменения экспрессии в различных опухолях. В настоящем обзоре детально рассмотрены строение белков семейства IQGAP, их участие в регуляции клеточных характеристик и взаимодействие с компонентами внутриклеточных сигнальных каскадов. Особое внимание уделено наиболее современным данным о нарушениях функции генов IQGAP в различных типах опухолей и анализу их возможной роли в опухолевой прогрессии, а также их связи с клинико-патологическими характеристиками опухолей.
Об авторах
П. А. Сковородникова
НИИ канцерогенеза ФГБУ «Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина» Минздрава России;
ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»
Россия
Россия
115478 Москва, Каширское шоссе, 24;
биологический факультет, 119991 Москва, Ленинские горы, 1, стр. 12
М. С. Чесноков
НИИ канцерогенеза ФГБУ «Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина» Минздрава России
Россия
115478 Москва, Каширское шоссе, 24
Россия
115478 Москва, Каширское шоссе, 24
А. А. Будко
НИИ канцерогенеза ФГБУ «Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина» Минздрава России;
ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»
Россия
Россия
115478 Москва, Каширское шоссе, 24;
факультет фундаментальной медицины, 119991 Москва, Ломоносовский пр-т, 27, корп. 1
И. Ф. Кустова
НИИ канцерогенеза ФГБУ «Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина» Минздрава России
Россия
115478 Москва, Каширское шоссе, 24
Россия
115478 Москва, Каширское шоссе, 24
Н. Л. Лазаревич
НИИ канцерогенеза ФГБУ «Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина» Минздрава России
ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»
Россия
Россия
115478 Москва, Каширское шоссе, 24;
биологический факультет, 119991 Москва, Ленинские горы, 1, стр. 12
Список литературы
1. Good M.C., Zalatan J.G., Lim W.A. Scaffold proteins: hubs for controlling the flow of cellular information. Science 2011;332(6030):680–6.
2. Krausova M., Korinek V. Wnt-signaling in adult intestinal stem cells and cancer. Cell Signal 2014;26(3):570–9.
3. Singh M., Cowell L., Seo S. et al. Molecular basis for HEF1/NEDD9/Cas-L action as a multifunctional co-ordinator of invasion, apoptosis and cell cycle. Cell Biochem Biophys 2007;48(1):54–72.
4. Smith J.M., Hedman A.C., Sacks D.B. IQGAPs choreograph cellular signaling from the membrane to the nucleus. Trends Cell Biol 2015;25(3):171–84.
5. Wang S., Watanabe T., Noritake J. et al. IQGAP3, a novel effector of Rac1 and Cdc42, regulates neurite outgrowth. J Cell Sci 2007;120(Pt 4):567–77.
6. Интернет-сервис NCBI Gene. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene. [Internet service NCBI Gene. https://www.ncbi.nlm. nih.gov/gene. (In Russ.)].
7. White C.D., Brown M.D., Sacks D.B. IQGAPs in cancer: a family of scaffold proteins underlying tumorigenesis. FEBS Lett 2009;583(12):1817–24.
8. Umemoto R., Nishida N., Ogino S., Shimada I. NMR structure of the calponin homology domain of human IQGAP1 and its implications for the actin recognition mode. J Biomol NMR 2010;48(1):59–64.
9. Yang Y., Zhao W., Xu Q.W. et al. IQGAP3 promotes EGFR-ERK signaling and the growth and metastasis of lung cancer cells. PLoS One 2014;9(5):e97578.
10. Vetterkind S., Poythress R.H., Lin Q.Q., Morgan K.G. Hierarchical scaffolding of an ERK1/2 activation pathway. Cell Commun Signal 2013;11:65.
11. Pathmanathan S., Hamilton E., Atcheson E., Timson D.J. The interaction of IQGAPs with calmodulin-like proteins. Biochem Soc Trans 2011;39(2):694–9.
12. Atcheson E., Hamilton E., Pathmanathan S. et al. IQ-motif selectivity in human IQGAP2 and IQGAP3: binding of calmodulin and myosin essential light chain. Biosci Rep 2011;31(5):371–9.
13. Kurella V.B., Richard J.M., Parke C.L. et al. Crystal structure of the GTPase-activating protein-related domain from IQGAP1. J Biol Chem 2009;284(22):14857–65.
14. Schmidt V.A. Watch the GAP: emerging roles for IQ motif-containing GTPase-activating proteins IQGAPs in hepatocellular carcinoma. Int J Hepatol 2012;2012:958673.
15. Dixon M.J., Gray A., Schenning M. et al. IQGAP proteins reveal an atypical phosphoinositide (aPI) binding domain with a pseudo C2 domain fold. J Biol Chem 2012;287(27):22483–96.
16. Li Z., Kim S.H., Higgins J.M. et al. IQGAP1 and calmodulin modulate E-cadherin function. J Biol Chem 1999;274(53):37885–92.
17. Watanabe T., Wang S., Kaibuchi K. IQGAPs as key regulators of actin-cytoskeleton dynamics. Cell Struct Funct 2015;40(2):69–77.
18. Noritake J., Watanabe T., Sato K. et al. IQGAP1: a key regulator of adhesion and migration. J Cell Sci 2005;118(Pt 10): 2085–92.
19. Rittmeyer E.N., Daniel S., Hsu S.C., Osman M.A. A dual role for IQGAP1 in regulating exocytosis. J Cell Sci 2008;121(Pt 3):391–403.
20. Sakurai-Yageta M., Recchi C., Le Dez G. et al. The interaction of IQGAP1 with the exocyst complex is required for tumor cell invasion downstream of CDC42 and RHOA. J Cell Biol 2008;181(6):985–98.
21. Schmidt V.A., Scudder L., Devoe C.E. et al. IQGAP2 functions as a GTP-dependent effector protein in thrombin-induced platelet cytoskeletal reorganization. Blood 2003;101(8):3021–8.
22. Vaitheesvaran B., Hartil K., Navare A. et al. Role of the tumor suppressor IQGAP2 in metabolic homeostasis: Possible link between diabetes and cancer. Metabolomics 2014;10(5):920–37.
23. Ghaleb A.M., Bialkowska A.B., Snider A.J. et al. IQ Motif-containing GTPaseactivating protein 2(IQGAP2) is a novel regulator of colonic inflammation in mice. PloS One 2015;10(6):e0129314.
24. Kunimoto K., Nojima H., Yamazaki Y. et al. Involvement of IQGAP3, a regulator of Ras/ERK-related cascade, in hepatocyte proliferation in mouse liver regeneration and development. J Cell Physiol 2009;220(3):621–31.
25. Nojima H., Adachi M., Matsui T. et al. IQGAP3 regulates cell proliferation through the Ras/ERK signalling cascade. Nat Cell Biol 2008;10(8):971–8.
26. Wu Y., Chen Y.C. Structure and function of IQ-domain GTPase-activating protein 1 and its association with tumor progression. Biomed Rep 2014;2(1):3–6.
27. Goto T., Sato A., Shimizu M. et al. IQGAP1 functions as a modulator of dishevelled nuclear localization in Wnt signaling. PLoS One 2013;8(4):e60865.
28. Schmidt V.A., Chiariello C.S., Capilla E. et al. Development of hepatocellular carcinoma in Iqgap2-deficient mice is IQGAP1 dependent. Mol Cell Biol 2008;28(5):1489–502.
29. Carmon K.S., Gong X., Yi J. et al. RSPOLGR4 functions via IQGAP1 to potentiate Wnt signaling. Proc Natl Acad Sci USA 2014;111(13):1221–9.
30. Jacquemet G., Humphries M.J. IQGAP1 is a key node within the small GTPase network. Small GTPases 2013;4(4): 199–207.
31. Adachi M., Kawasaki A., Nojima H. et al. Involvement of IQGAP family proteins in the regulation of mammalian cell cytokinesis. Genes Cells 2014;19(11):803–20.
32. Bañón-Rodríguez I., Gálvez-Santisteban M., Vergarajauregui S. et al. EGFR controls IQGAP basolateral membrane localization and mitotic spindle orientation during epithelial morphogenesis. EMBO J 2014;33(2):129–45.
33. Erdemir H.H., Li Z., Sacks D.B. IQGAP1 binds to estrogen receptor-α and modulates its function. J Biol Chem 2014;289(13):9100–12.
34. Chen F., Zhu H.H., Zhou L.F. et al. IQGAP1 is overexpressed in hepatocellular carcinoma and promotes cell proliferation by Akt activation. Exp Mol Med 2010;42(7):477–83.
35. White C.D., Khurana H., Gnatenko D.V. et al. IQGAP1 and IQGAP2 are reciprocally altered in hepatocellular carcinoma. BMC Gastroenterol 2010;10:125.
36. Jin X., Liu Y., Liu J. et al. The overexpression of IQGAP1 and β-catenin is associated with tumor progression in hepatocellular carcinoma in vitro and in vivo. PLoS One 2015;10(8):e0133770.
37. Meng D., Wu W., Li Z., Qin G. IQGAP1 modulates the proliferation and invasion of thyroid cancer cells in response to estrogen. Int J Mol Med 2015;36(2):588–94.
38. Walch A., Seidl S., Hermannstädter C. et al. Combined analysis of Rac1, IQGAP1, Tiam1 and E-cadherin expression in gastric cancer. Mod Pathol 2008;21(5):544–52.
39. Takemoto H., Doki Y., Shiozaki H. et al. Localization of IQGAP1 is inversely correlated with intercellular adhesion mediated by E-cadherin in gastric cancers. Int J Cancer 2001;91(6):783–8.
40. Jadeski L., Mataraza J.M., Jeong H.W. et al. IQGAP1 stimulates proliferation and enhances tumorigenesis of human breast epithelial cells. J Biol Chem 2008;283(2):1008–17.
41. Monteleon C.L., McNeal A., Duperret E.K. et al. IQGAP1 and IQGAP3 serve individually essential roles in normal epidermal homeostasis and tumor progression. J Invest Dermatol 2015;135(9):2258–65.
42. Nabeshima K., Shimao Y., Inoue T., Koono M. Immunohistochemical analysis of IQGAP1 expression in human colorectal carcinomas: its overexpression in carcinomas and association with invasion fronts. Cancer Lett 2002;176(1):101–9.
43. Dong P.X., Jia N., Xu Z.J. et al. Silencing of IQGAP1 by shRNA inhibits the invasion of ovarian carcinoma HO-8910PM cells in vitro. J Exp Clin Cancer Res 2008;27:77.
44. Patel V., Hood B.L., Molinolo A.A. et al. Proteomic analysis of laser-captured paraffin-embedded tissues: a molecular portrait of head and neck cancer progression. Clin Cancer Res 2008;14(4):1002–14.
45. Gao J., Aksoy B.A., Dogrusoz U. et al. Integrative analysis of complex cancer genomics and clinical profiles using the cBioPortal. Sci Signal 2013;6(269):pl1.
46. Cerami E., Gao J., Dogrusoz U. et al. The cBio cancer genomics portal: an open platform for exploring multidimensional cancer genomics data. Cancer Discov 2012;2(5):401–4.
47. Gnatenko D.V., Xu X., Zhu W., Schmidt V.A. Transcript profiling identifies Iqgap2 – /– mouse as a model for advanced human hepatocellular carcinoma. PLoS One 2013;8(8):e71826.
48. Jin S.H., Akiyama Y., Fukamachi H. et al. IQGAP2 inactivation through aberrant promoter methylation and promotion of invasion in gastric cancer cells. Int J Cancer 2008;122(5):1040–6.
49. Xie Y., Yan J., Cutz J.C. et al. IQGAP2, a candidate tumour suppressor of prostate tumorigenesis. Biochim Biophys Acta 2012;1822(6):875–84.
50. Xia F.D., Wang Z.L., Chen H.X. et al. Differential expression of IQGAP1/2 in hepatocellular carcinoma and its relationship with clinical outcomes. Asian Pac J Cancer Prev 2014;15(12):4951–6.
51. Zoheir K.M., Abd-Rabou A.A., Harisa G.I. et al. Gene expression of IQGAPs and Ras families in an experimental mouse model for hepatocellular carcinoma: a mechanistic study of cancer progression. Int J Clin Exp Pathol 2015;8(8):8821–31.
52. Zoheir K.M., Abd-Rabou A.A., Harisa G.I. et al. IQGAP1 gene silencing induces apoptosis and decreases the invasive capacity of human hepatocellular carcinoma cells. Tumor Biol 2016;37(10):13927–39.
53. Wu K., Zhang X., Li F. et al. Frequent alterations in cytoskeleton remodelling genes in primary and metastatic lung adenocarcinomas. Nat Commun 2015;6:10131.
54. Jameson K.L., Mazur P.K., Zehnder A.M. et al. IQGAP1 scaffold-kinase interaction blockade selectively targets RAS-MAP kinase-driven tumors. Nat Med 2013;19(5):626–30.
Для цитирования:
Сковородникова П.А., Чесноков М.С., Будко А.А., Кустова И.Ф., Лазаревич Н.Л. Скаффолд-белки семейства IQGAP – мультифункциональные регуляторы внутриклеточной сигнализации и опухолевой трансформации. Успехи молекулярной онкологии. 2017;4(2):36-45. https://doi.org/10.17650/2313-805X-2017-4-2-36-45
For citation:
Skovorodnikova P.A., Chesnokov M.S., Budko A.A., Kustova I.F., Lazarevich N.L. IQGAP scaffold proteins are the multifunctional regulators of cellular signaling and malignant transformation. Advances in Molecular Oncology. 2017;4(2):36-45. (In Russ.) https://doi.org/10.17650/2313-805X-2017-4-2-36-45
Просмотров: 600
Послать статью по эл. почте 