Les scientifiques révèlent comment la perte d'une seule enzyme, SDR42E1, recâble le traitement de la vitamine D et la survie des cellules, ouvrant de nouvelles portes pour le cancer et les thérapies métaboliques.
Étude: SDR42E1 module l'absorption de la vitamine D et la pathogenèse du cancer: aperçu d'un modèle in vitro. Crédit d'image: Princer Lights / Shutterstock
Une étude récente publiée dans la revue Frontières en endocrinologie a étudié le rôle de l'enzyme de la déshydrogénase / réductase 42E à chaîne courte (SDR42E1) dans la régulation du métabolisme des stérols et de la vitamine D.
La vitamine D est une hormone pléiotrope vitale pour l'homéostasie du phosphore et le calcium, la fonction immunitaire et la santé osseuse. Des carences pourraient résulter de l'absorption et du métabolisme altéré, malgré l'exposition au soleil et la disponibilité de sources alimentaires. Le récepteur de la vitamine D (VDR) intervient dans les effets biologiques de la vitamine D, tandis que l'enzyme de la famille Cytochrome P450 24 membres 1 (CYP24A1) régule son inactivation.
Une étude d'association à l'échelle du génome sur une carence en vitamine D a identifié une variante absurde, RS11542462, qui produit une enzyme SDR42E1 non fonctionnelle. Cette variante est en corrélation avec une augmentation des niveaux de 7-déshydrocholestérol (7-DHC) et du 8-DHC, précurseurs de la synthèse de la vitamine D. De plus, les auteurs avaient précédemment identifié ces stérols silico comme substrats potentiels de SDR42E1; Cependant, le rôle précis de l'enzyme du métabolisme de la vitamine D reste inconnu.
L'étude et les résultats
Dans la présente étude, les chercheurs ont élucidé le rôle de SDR42E1 dans la régulation du métabolisme des stérols et de la vitamine D. Tout d'abord, ils ont introduit un plasmide contenant SDR42E1 dans les cellules HCT116, une lignée cellulaire de cancer colorectal humain (CRC), pour analyser son expression et sa distribution cellulaire. Une analyse Western blot a confirmé l'expression de SDR42E1 au poids moléculaire attendu. Les évaluations de la localisation cellulaire ont révélé sa présence sur la membrane cellulaire et dans le cytoplasme.
Ensuite, les courtes répétitions palindromiques courtes régulières régulièrement entrecoupées / CRISPR (CRISPR / CAS9) ont été exploitées pour générer une mutation homozygote SDR42E1 avec la mutation RS11542462 pour évaluer le rôle fonctionnel de SDR42E1 dans les cellules HCT116. L'analyse de séquençage de l'ARN a révélé 4 663 gènes exprimés différentiellement (DEG) dans le modèle de renversement par rapport aux cellules de type sauvage.
Environ 56% des DEG ont été régulés à la hausse avec un changement de pli log₂ (FC) ≥ 0,3, y compris le récepteur lipoprotéine à basse densité (LDLR), la protéine 1B (LRP1B), la cassette de liaison à l'ATP (ABC) sous-famille C 2 (ABCC2), le facteur de transcription SRY-Box (SOX) et le régulture de la RG 5 (RGS5). En outre, 525 degs ont été régulés à la baisse; Certains d'entre eux étaient l'aldolase fructose-bisphosphate A (Aldoa), le cluster des histones 2H3A (HIST2H3A), le membre de la famille Wnt 16 (WNT16) et la famille de la famille Solute Carrier 7 (SLC7A5).
L'encyclopédie Kyoto des gènes et des génomes (KEGG) analyse les voies activées multiples, notamment la digestion et l'absorption de la vitamine, la maladie inflammatoire de l'intestin, les troubles immunitaires, la biosynthèse des acides biliaires primaires et les transporteurs ABC. En revanche, les voies liées à la sénescence cellulaire, à la réplication et à la réparation de l'ADN, à la régulation du cycle cellulaire et à la mauvaise régulation transcriptionnelle du cancer ont été désactivées.
En outre, des altérations spécifiques des gènes ont été notées dans la sénescence cellulaire et les voies du cancer, y compris la régulation négative de la protéine de choc thermique 90 Alpha Family Class A Member 1 (HSP90AA1) et WNT2 et régulation positive de l'antigène de leucocytes humains A (HLA-A) et du transducteur de signal et activateur de la transcription 2 (STAT2). En outre, LRP1 et ABCA1 ont été régulés à la hausse, et la 24-DHC réductase (DHCR24), le CYP51A1 et le LDLR ont été régulées à la baisse dans les voies liées à la biosynthèse des stéroïdes et au métabolisme du cholestérol.
Ensuite, les analyses de spectrométrie de masse liquide-masse ont révélé 140 protéines exprimées différentiellement dans le modèle de knock-in par rapport aux cellules de type sauvage. Les protéines régulées à la hausse comprenaient la protéine ribosomale L11 (RPL11), Hist2H3A, l'histone 1 H4A (HIST1H4A) et le membre de la famille des histones H2A Y (H2AFY). Les protéines régulées à la baisse comprenaient la protéine d'ancrage A-kinase 12 (AKAP12), le membre de la famille de la chaîne longue de la synthétase Acyl-CoA (ACSL5), les acides gras synthase (FASN), l'ALDOA et l'ALDOC.
De plus, SDR42E1 a été surexprimé dans les cellules HCT116 pour étudier son impact sur les voies des stérols et les profils biologiques. Cela a révélé une déréglementation transcriptionnelle significative, avec 1 483 degs par rapport aux témoins. Parmi ceux-ci, 343 gènes ont été régulés à la hausse et 95 ont été régulés à la baisse. Des voies liées à la réponse immunitaire, à la sénescence cellulaire, au métabolisme du cholestérol, à la malheur transcriptionnel dans le cancer et à la signalisation du facteur nucléaire Kappa B ont été régulées à la hausse dans le modèle de surexpression de SDR42E1.
En revanche, la résistance antifolée, la réplication et la réparation de l'ADN et la collecte des voies de sécrétion d'acide des conduits ont été régulées à la baisse dans le modèle de surexpression. De plus, des altérations génétiques notables ont été observées dans les voies liées au métabolisme du cholestérol, à la biosynthèse des stéroïdes, au cancer et à la sénescence cellulaire. Les auteurs notent également que la surexpression de SDR42E1 a induit des changements transcriptionnels associés à la réponse au stress et à la résistance apoptotique, y compris la régulation positive des gènes pro-survie et pro-métastatiques tels que HSPA5, CXCL8 et Serpine1. Enfin, les chercheurs ont étudié le rôle de SDR42E1 dans la viabilité cellulaire. Ils ont trouvé une réduction significative de la viabilité cellulaire dans les cellules HCT116 Knock-in SDR42E1, un effet que l'étude a montré pourrait être inversé en surexprimant transitoirement le gène.
Conclusions
En somme, les résultats soulignent SDR42E1 en tant que modulateur clé dans les voies liées à la vitamine D. La perturbation de SDR42E1 a un impact sur les régulateurs de l'absorption de la vitamine D, de l'homéostasie métabolique et de la prolifération cellulaire. Il affecte également plusieurs caractéristiques oncogènes, en particulier celles liées à la progression du CRC et à la réponse à la chimiothérapie. Inversement, la surexpression de SDR42E1 a entraîné des changements transcriptionnels cohérents avec la résistance apoptotique et la réponse au stress. Le document suggère également que SDR42E1 peut jouer un rôle plus large dans la modulation de la signalisation de la vitamine D génomique et non génomique (initiée par la membrane), justifiant une étude plus approfondie.
Les limites de l'étude comprennent l'utilisation des cellules HCT116, qui peuvent ne pas reproduire la complexité fonctionnelle et structurelle de la vitamine D, le potentiel d'effets hors cible avec l'édition du gène CRISPR / CAS9 et le manque de tests fonctionnels complémentaires. En outre, l'origine cancéreuse et le potentiel de différenciation limitée des cellules HCT116 ont un impact sur la généralisation des résultats. D'autres études sont nécessaires pour valider ces résultats et mieux évaluer la pertinence thérapeutique et physiologique de SDR42E1.
