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O Papel do NSD2 no Crescimento do Câncer de Próstata

Pesquisa revela como o NSD2 apoia o crescimento do câncer através do receptor androgênico.

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O câncer de próstata é um tipo comum de câncer entre homens na América do Norte. A maioria desses cânceres tá ligada a uma proteína chamada Receptor Androgênico (AR). O AR é importante pra regular a atividade gênica nas células da próstata. Quando andrógenos, que são hormônios como a testosterona, se ligam ao AR, ele pode entrar no núcleo da célula e ajudar a ativar genes que ajudam no desenvolvimento normal das células da próstata.

Mas, no câncer de próstata, o AR age diferente e muitas vezes é reprogramado pra apoiar o crescimento do câncer. Conforme o câncer avança, especialmente numa fase conhecida como câncer de próstata metastático resistente à castração (mCRPC), a dependência do AR fica mais forte. Mudanças no AR, incluindo mutações e aumento na quantidade dele, fazem as células cancerígenas dependerem dessa proteína pra crescer e sobreviver.

Papel do NSD2 no Câncer de Próstata

Pesquisas recentes identificaram uma proteína chamada NSD2, que tem um papel no processo do AR nas células cancerígenas da próstata. O NSD2 ajuda o AR a se ligar a certas partes do DNA conhecidas como enhancers, que são cruciais pra ativar genes relacionados ao crescimento do câncer. O NSD2 modifica uma área específica do DNA, promovendo a expressão gênica ao alterar histonas, as proteínas ao redor das quais o DNA se enrola. Viu-se que o NSD2 não tá presente nas células prostáticas normais, mas tá nas células cancerígenas.

Se o NSD2 não estiver funcionando direito, o AR não consegue se ligar a muitos dos seus genes-alvo, levando a uma queda nas características típicas das células cancerígenas. Essa descoberta destaca como o NSD2 é essencial pro funcionamento do AR no câncer de próstata.

Estudando as Interações entre NSD2 e AR

Pra investigar como NSD2 e AR interagem no câncer de próstata, os pesquisadores desenvolveram um sistema especial usando técnicas genéticas avançadas. Eles conseguiram marcar um gene (KLK3) que é regulado pelo AR com um marcador visual chamado mCherry. Esse sistema permite que os cientistas observem como o AR controla a expressão gênica e como outras proteínas, como o NSD2, influenciam esse processo.

Usando um método de triagem funcional, os pesquisadores desativaram vários genes pra ver quais eram necessários pra ligação do AR ao DNA. Os resultados apontaram o NSD2 como um fator crucial pra apoiar a capacidade do AR de ativar certos genes nas células cancerígenas da próstata.

Como o NSD2 Afeta a Ligação do AR ao DNA

Quando os cientistas desativaram o NSD2 nas células de câncer de próstata, observaram uma queda significativa na ligação do AR aos seus locais-alvo habituais dentro do DNA. Essa perda de ligação resultou em menos ativação de genes cancerígenos importantes. Curiosamente, mesmo com o NSD2 removido, a quantidade total da proteína AR continuou a mesma. Isso sugere que o NSD2 é crucial pra ajudar o AR a encontrar os lugares certos no DNA.

Além de ajudar o AR, o NSD2 também interage com outras proteínas que trabalham com o AR, como o FOXA1. O FOXA1 é outro fator importante no câncer de próstata e ajuda a guiar o AR a seções específicas do DNA. A combinação de NSD2 e FOXA1 aumenta a eficácia do AR em impulsionar o crescimento do câncer.

A Importância dos Enhancers no Câncer

Nas células cancerígenas, os enhancers desempenham um papel vital no controle da atividade dos genes. O NSD2 parece ajudar a expandir as regiões de enhancer que o AR pode acessar no câncer de próstata. Quando o NSD2 tá ativo, o AR consegue interagir com um número maior de enhancers, especialmente aqueles que contêm motivos únicos conhecidos como motivos chimeric AR-half. Esses motivos são diferentes dos elementos de resposta a andrógenos convencionais (AREs) aos quais o AR normalmente se liga em células normais.

A pesquisa demonstrou que, enquanto a presença dos AREs convencionais diminuiu nas células cancerígenas, os motivos chimeric se tornaram mais proeminentes. Essa mudança nos padrões de ligação do AR destaca como as células cancerígenas alteram sua regulação gênica pra impulsionar seu crescimento.

A Relação Entre NSD1 e NSD2

Os cientistas descobriram que quando o NSD2 não tá funcionando, os níveis de outra proteína chamada NSD1 aumentam. O NSD1 também faz parte da família NSD e funciona de forma semelhante ao NSD2. Isso sugere que o NSD1 poderia ajudar a manter algum nível de atividade do AR mesmo na ausência do NSD2.

No entanto, a inativação de ambos NSD1 e NSD2 levou a consequências severas pras células de câncer de próstata, incluindo aumento da morte celular. Isso indica que ambas as proteínas são importantes pra manter as células cancerígenas vivas e ativas. A interdependência delas aponta pra um possível alvo terapêutico: almejar tanto o NSD1 quanto o NSD2 poderia aumentar a eficácia do tratamento do câncer.

Abordagens Terapêuticas Alvejando NSD1 e NSD2

Os pesquisadores desenvolveram um novo tipo de composto chamado PROTAC (quimera direcionada à proteólise) que pode almejar tanto o NSD1 quanto o NSD2 pra degradação. Esse composto funciona marcando essas proteínas pra destruição pelo próprio sistema de descarte de resíduos da célula, o proteassoma. Usando essa abordagem, os cientistas conseguem reduzir significativamente os níveis de NSD1 e NSD2 nas células de câncer de próstata.

Quando as células de câncer de próstata foram tratadas com o composto PROTAC, foi observada uma drástica redução na atividade do AR e genes relacionados, resultando na morte celular dessas células. Isso indica que almejar NSD1 e NSD2 em combinação pode impactar efetivamente a viabilidade das células de câncer de próstata positivas pro AR.

Implicações para o Tratamento do Câncer de Próstata

As descobertas desses estudos oferecem novas perspectivas sobre como o câncer de próstata funciona em nível molecular. Ao entender o papel do NSD2 em apoiar a atividade do AR, há potencial pra desenvolver novos tratamentos que almejem essa via. A capacidade de degradar seletivamente o NSD1 e o NSD2 poderia ajudar a desestabilizar os processos de crescimento do câncer sem prejudicar excessivamente as células normais.

Essa abordagem de dupla almejada também pode ser benéfica pra pacientes cujo câncer se tornou resistente a terapias existentes. A pesquisa destaca a importância de explorar novas estratégias terapêuticas que possam almejar especificamente as características únicas das células de câncer de próstata.

Conclusão

O câncer de próstata é uma doença complexa que depende muito do receptor androgênico pra sua progressão. O NSD2 se destacou como um jogador crítico na manutenção da atividade do AR e na viabilização do crescimento das células de câncer de próstata. A relação entre NSD1 e NSD2 sugere ainda que almejar ambas as proteínas pode oferecer uma estratégia poderosa pra tratar câncer de próstata avançado. No geral, a pesquisa contínua sobre esses mecanismos pode levar a tratamentos mais eficazes, melhorando os resultados pros pacientes que enfrentam essa doença comum.

Fonte original

Título: NSD2 is a requisite subunit of the AR/FOXA1 neo-enhanceosome in promoting prostate tumorigenesis

Resumo: The androgen receptor (AR) is a ligand-responsive transcription factor that binds at enhancers to drive terminal differentiation of the prostatic luminal epithelia. By contrast, in tumors originating from these cells, AR chromatin occupancy is extensively reprogrammed to drive hyper-proliferative, metastatic, or therapy-resistant phenotypes, the molecular mechanisms of which remain poorly understood. Here, we show that the tumor-specific enhancer circuitry of AR is critically reliant on the activity of Nuclear Receptor Binding SET Domain Protein 2 (NSD2), a histone 3 lysine 36 di-methyltransferase. NSD2 expression is abnormally gained in prostate cancer cells and its functional inhibition impairs AR trans-activation potential through partial off-loading from over 40,000 genomic sites, which is greater than 65% of the AR tumor cistrome. The NSD2-dependent AR sites distinctly harbor a chimeric AR-half motif juxtaposed to a FOXA1 element. Similar chimeric motifs of AR are absent at the NSD2-independent AR enhancers and instead contain the canonical palindromic motifs. Meta-analyses of AR cistromes from patient tumors uncovered chimeric AR motifs to exclusively participate in tumor-specific enhancer circuitries, with a minimal role in the physiological activity of AR. Accordingly, NSD2 inactivation attenuated hallmark cancer phenotypes that were fully reinstated upon exogenous NSD2 re-expression. Inactivation of NSD2 also engendered increased dependency on its paralog NSD1, which independently maintained AR and MYC hyper-transcriptional programs in cancer cells. Concordantly, a dual NSD1/2 PROTAC degrader, called LLC0150, was preferentially cytotoxic in AR-dependent prostate cancer as well as NSD2-altered hematologic malignancies. Altogether, we identify NSD2 as a novel subunit of the AR neo-enhanceosome that wires prostate cancer gene expression programs, positioning NSD1/2 as viable paralog co-targets in advanced prostate cancer.

Autores: Arul M. Chinnaiyan, A. Parolia, S. Eyunni, B. K. Verma, E. Young, L. Liu, J. George, S. Aras, C. K. Das, R. Mannan, R. ur Rasool, J. Luo, S. E. Carson, E. Mitchell-Velasquez, Y. Liu, L. Xiao, P. R. Gajjala, M. Jaber, X. Wang, T. He, Y. Qiao, M. Pang, Y. Zhang, M. Alhusayan, X. Cao, O. Tavana, C. Hou, Z. Wang, K. Ding, I. A. Asangani

Última atualização: 2024-03-29 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.22.581560

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.22.581560.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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