Роль L-аскорбиновой кислоты в эпигенетической регуляции онкогенеза и репрограммирования стволовых клеток

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В последние годы появляется все больше данных о молекулярных механизмах, лежащих в основе физиологического действия L-аскорбиновой кислоты (ASC, витамин С). Наиболее важными выглядят исследования, проливающие свет на роль ASC в регуляции редокс-статуса и эпигенома живой клетки. Это связано с тем, что на основании обнаруженных механизмов работы ASC можно выработать стратегии эффективного клинического использования ASC в терапии онкологических заболеваний и регенеративной медицине. В обзоре рассмотрено, каким образом ASC может влиять на эпигенетический статус клетки и как эти возможности ASC можно использовать в терапии опухолей и репрограммировании стволовых клеток.

Полный текст

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

5hmC – 5-гидроксиметилцитозин; 5mС – 5-метилцитозин; α-KG – α-кетоглутарат; AML – острый миелоидный лейкоз; ASC – L-аскорбиновая кислота; BETi – бромодомен и экстратерминальные ингибиторы; DHA – дегидроаскорбиновая кислота; DNMT – ДНК-метилтрансфераза; DNMTi – ингибиторы ДНК-метилтрансфераз; GSH – глутатион; Gulo – L-гулонолактоноксидаза; IDH – изоцитратдегидрогеназа; KGDD – α-KG-зависимая диоксигеназа; MEF – эмбриональные фибробласты мыши; P4H – коллаген-пролил-4-гидролаза; PARP – поли(ADP-рибоза)-полимераза; TET – Ten-Eleven Translocation диоксигеназа; ИПСК – индуцированные плюрипотентные стволовые клетки.

ВВЕДЕНИЕ

L-аскорбиновая кислота (ASC, витамин С) относится к незаменимым водорастворимым витаминам. В отличие от большинства млекопитающих, приматы, морские свинки и крыланы утратили способность синтезировать ASC из-за мутации в гене L-гулонолактоноксидазе (Gulo), катализирующей последнюю стадию синтеза ASC из глюкозы [1]. Концентрация ASC в организме человека регулируется сразу несколькими механизмами, обеспечивающими его содержание в плазме не более 80 мкM (при пероральном поступлении) [2]. При этом в большинстве клеток млекопитающих поддерживаются высокие концентрации внутриклеточного ASC, которые могут достигать 1–10 мМ. За активный транспорт ASC внутрь клеток ответственны натрийзависимые транспортеры SVCT1 и 2 (рисунок), дифференциально экспрессирующиеся в разных тканях [3].

 

Роль ASC в модуляции эпигенетического и редокс-статусов клетки (подробнее см. текст). АФК – активные формы кислорода; ASC – аскорбиновая кислота; DHA – дегидроаскорбиновая кислота; GLUT – транспортеры глюкозы; GSH – глутатион; HIF – индуцируемые гипоксией транскрипционные факторы; JHDM – JmjC-содержащие гистондеметилазы; KGDD – α-кетоглутарат-зависимые диоксигеназы; SVCT – транспортеры Na+ и ASC; TET – диоксигеназы метилцитозина

 

ASC является хорошим восстановителем, т.е. донором электронов. Отдавая первый электрон, ASC превращается в аскорбильный радикал, который относительно стабилен и нереактивен. При потере двух электронов в ходе двух раундов окисления ASC превращается в дегидроаскорбиновую кислоту (DHA), которая может поглощаться и секретироваться клеткой с помощью переносчиков глюкозы GLUT1, 2, 3 и 8 (рисунок) [4]. Внутри клетки DHA может быстро восстановиться до ASC, реагируя с восстановленным глутатионом (GSH) (рисунок) [4]. В плазме крови преобладает восстановленная форма ASC, а концентрация DHA находится на очень низком уровне [5].

В микромолярных концентрациях ASC может выполнять функцию антиоксиданта. ASC служит кофактором целого ряда монооксигеназ и Fe2+/α-кетоглутарат (α-KG)-зависимых диоксигеназ (KGDD), выступая в качестве донора электронов (рисунок) [6]. Классический пример α-KG-зависимых диоксигеназ – коллаген-пролил-4-гидролаза (P4H), которая хорошо изучена благодаря тому, что при снижении ее активности развивается цинга. Накопление ионов Fe3+, обусловленное действием этого фермента, приводит к подавлению активности P4H и, как следствие, к неполному гидроксилированию остатков пролина в молекуле коллагена, аберрантному сшиванию коллагена и развитию признаков цинги [7]. ASC обладает способностью восстанавливать окисленные ионы Fe3+ до каталитически активного Fe2+ и предотвращает таким образом развитие цинги. Будучи кофактором KGDD, ASC влияет на такие важные биологические функции, как синтез катехоламинов, сшивание коллагена, репарация алкилированной ДНК и деградация индуцируемого гипоксией фактора 1α (HIF-1α). Особую группу KGDD составляют ферменты, которые катализируют гидроксилирование метилированных нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) и метилированных гистонов. Некоторым из этих диоксигеназ ASC необходим в качестве кофактора в процессах деметилирования гистонов и ДНК. Обнаружение ASC-зависимых KGDD, участвующих в гидроксилировании метилированных оснований нуклеиновых кислот и аминокислотных остатков гистонов, свидетельствует о роли ASC в эпигенетической регуляции экспрессии генов.

ASC И МЕТИЛИРОВАНИЕ ДНК

Метилирование цитозина по пятой позиции (5-метилцитозин, 5mС) – наиболее изученная модификация ДНК у млекопитающих, играет важную роль в эпигенетической регуляции экспрессии генов. Метилирование CpG-нуклеотидов в промоторах обычно связано с репрессией транскрипции и участвует во многих процессах, включая инактивацию Х-хромосомы и импринтинг. 5mC – это очень стабильная эпигенетическая метка, удаление которой может происходить двумя путями: пассивным и активным. При пассивном удалении происходит разбавление метки в ходе репликации ДНК в отсутствие поддерживающей ДНК-метилтрансферазы (DNMT1) [8], активное же деметилирование связано с группой ферментов Ten-Eleven Translocation (TET), включающей TET1–3 [9]. TET представляют собой Fe2+/α-KG-зависимые диоксигеназы, способные последовательно окислять 5mC до 5-гидроксиметилцитозина (5hmC), 5-формилцитозина (5fC) и 5-карбоксицитозина (5caC), которые опознаются и удаляются ферментами репарации ДНК [10, 11]. В отличие от 5fC и 5caC, 5hmC относительно стабилен, он может выполнять собственную эпигенетическую функцию, так как существует группа регуляторных белков, способных к специфическому узнаванию и взаимодействию с 5hmC [10].

Поскольку известно, что ASC служит кофактором некоторых Fe2+/α-KG-зависимых диоксигеназ, предположили, что он может быть кофактором и TET-опосредованного деметилирования ДНК. Действительно, оказалось, что добавление ASC в среду культивирования вызывает деметилирование нескольких тысяч генов в эмбриональных стволовых клетках (ЭСК) человека [12]. В этой связи уместно напомнить, что ASC способствует образованию индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) из терминально дифференцированных клеток, которое сопровождается деметилированием всего генома [13, 14]. Показано, что in vivo ASC усиливает генерацию 5hmC в культивируемых клетках. Скорее всего, ASC действует в качестве кофактора TET в реакции гидроксилирования 5mC [15, 16], так как добавление ASC дозозависимо увеличивает количество 5hmC в эмбриональных фибробластах мыши (MEF), и этот эффект пропадает на фоне нокдауна ТЕТ. Наблюдения, указывающие на участие ASC в деметилировании ДНК, сделаны на разных типах клеток, а также с использованием модельных животных [17–19].

Интересно, что в стандартных культуральных средах ASC отсутствует, и содержание 5hmC в культивируемых клетках обычно очень мало. Добавление ASC быстро усиливает образование 5hmC [20, 21]. Это позволило предположить, что синтез белка для этого не требуется, но происходит активация уже существующих ТЕТ-диоксигеназ [16]. Опубликованы результаты и других экспериментальных работ, согласно которым ASC необходим именно в качестве кофактора TET, а не просто восстановителя. Так, добавление другого восстановителя – GSH – не изменяло уровень 5hmC; это свидетельствует о том, что влияние ASC на генерацию 5hmC нельзя отнести к его роли в качестве общего восстановителя [16]. У мышей с нокаутом гена Gulo (Gulo-/-), необходимого для биосинтеза ASC, наблюдалось снижение количества 5hmC в различных тканях [19]. Показано также, что ASC значительно повышает уровни всех продуктов окисления 5mC, в том числе 5fC и 5caC [17, 19]. ASC может влиять и непосредственно на работу белков семейства TET, взаимодействуя с С-концевым каталитическим доменом ферментов, что, вероятно, способствует их правильному сворачиванию и/или возможности повторного использования Fe2+ [19].

Таким образом, получены убедительные свидетельства того, что ASC действует как кофактор TET-диоксигеназ при окислении 5mC – первого этапа процесса активного деметилирования ДНК.

ASC И МЕТИЛИРОВАНИЕ ГИСТОНОВ

Метилирование остатков лизина и аргинина в составе гистонов является важным эпигенетическим инструментом. Если ацетилирование гистонов обычно считается активирующей модификацией, то метилирование можно рассматривать как маркер и активного (например, H3K4, H3K36 и H3K79), и неактивного (например, H3K9, H3K27 и H4K20) хроматина [22]. Как и метилирование ДНК, метилирование гистонов сначала считали необратимой посттрансляционной модификацией. В начале 2000-х годов были открыты лизинспецифичные деметилазы гистонов KDM1A (LSD1) и KDM1B (LSD2), которые способны деметилировать только моно- и ди-, но не триметилированные остатки лизина в молекуле гистона [23, 24]. Однако позднее обнаружили фермент KDM4A (JHDM3A), способный удалять и третью метильную группу с остатков лизина 9 и 36 в молекуле гистона H3 [25]. В дальнейшем нашли другие похожие ферменты, которые, как и KDM4A, содержали в своем составе домен Jumonji C (JmjC). Этот каталитический домен обеспечивает гидроксилазную активность деметилаз, необходимую для деметилирования аминокислотных остатков в составе гистонов [26]. Деметилазы с JmjC-доменом также относятся к семейству Fe2+/α-KG-зависимых диоксигеназ, общие принципы работы и кофакторы которых рассмотрены выше [25, 27].

Оказалось, что JmjC-содержащим ферментам также требуется ASC. In vitro ASC необходим как для KDM2A, так и для KDM3A (JHDM2A): активность этих ферментов коррелировала с количеством ASC в реакционном буфере [27], при этом KDM4A в экспериментах in vitro полностью терял каталитическую активность при удалении ASC из среды [25].

Изучение дифференцировки различных клеток показало, что в отсутствие ASC этот процесс существенно нарушается, что связано с неспособностью клеток контролировать уровень репрессивных модификаций гистонов. Так, по ходу эндотелиально-гемопоэтического перехода отсутствие ASC приводит к накоплению H3K27me3 в геномных локусах, важных для кроветворения [28]. Избыток ASC определяет потерю диметилирования гистона H3 по лизину 9 (H3K9me2) внутри протяженных геномных доменов в эмбриональных стволовых клетках мыши (LOCK-домены [29]), что, по-видимому, обусловлено стимуляцией работы деметилаз Kdm3a и Kdm3b [30]. Добавление ASC к Т-лимфоцитам приводит к снижению уровня H3K9me3 в цис-регуляторных элементах локуса гена интерлейкина-17 (IL-17) в силу активации гистондеметилазы KDM4A и соответственно к увеличению экспрессии IL-17 [31]. Кроме того, показано, что ASC стимулирует деметилирование гистонов как на начальных этапах перепрограммирования соматических клеток в ИПСК [32], так и при переходе от пре-ИПСК к полностью перепрограммированным ИПСК [33, 34]. Все эти наблюдения позволяют полагать, что ASC является кофактором JmjC-содержащих гистондеметилаз и модулирует деметилирование гистонов, скорее всего, путем регенерации каталитически активного Fe2+.

ASC И РАК

Любые низкомолекулярные вещества, способные модифицировать эпигенетические профили, рассматриваются как потенциальные противоопухолевые агенты. Вопрос о том, может ли ASC использоваться в качестве противоопухолевого средства, обсуждается на протяжении десятилетий. Интерес к возможному применению ASC в терапии опухолей возник еще в 1970-е годы, когда Полинг и Кэмерон сообщили о повышении выживаемости больных c терминальными стадиями рака при внутривенном введении ASC (10 г ежедневно), но впоследствии попытки повторить эти результаты не увенчались успехом [35]. Связано это было со способом доставки ASC: в более поздних исследованиях применяли пероральный прием, который не позволял достичь терапевтически значимых высоких концентраций ASC в крови [36]. Дальнейшие исследования привели к возникновению новых гипотез о возможных механизмах противоопухолевого действия ASC. Как и при использовании других химиотерапевтических средств, разные типы опухолей проявляют разную чувствительность к цитотоксичному эффекту ASC [37]. Концентрации ASC в районе 2–5 мМ уже достаточны для того, чтобы уменьшить выживаемость большинства раковых клеток, культивируемых in vitro, на 50%. В то же время многие нераковые клетки сохраняют нормальную жизнедеятельность при концентрациях ASC около 20 мМ [37]. Выявлена гетерогенность ответа опухолевых клеток на ASC: около 10–15% типов раковых клеток нечувствительны к ASC даже в концентрации 20 мМ.

Возможные механизмы противоопухолевого действия ASC

Механизмы противоопухолевого действия ASC можно разделить на две группы: механизмы, влияющие на редокс-биологию; и механизмы, связанные с функцией ASC в качестве кофактора α-KG-зависимых диоксигеназ (рисунок).

В первую группу входят два механизма, которые не являются взаимно исключающими, а их совместное действие может быть причиной токсичности ASC для опухолевых клеток. Прооксидантные свойства ASC в миллимолярных (фармакологических) концентрациях могут приводить к увеличению количества нерепарируемых повреждений опухолевой клетки. ASC ускоряет Fe2+-зависимую продукцию гидроксильного радикала (•ОН) из H2O2 за счет окисления ионов Fe3+ в ионы лабильного железа (Fe2+), тем самым непрерывно генерируя активные формы кислорода (АФК) и способствуя гибели клеток [38]. Кроме того, самопроизвольное автоокисление ASC кислородом может приводить к накоплению H2O2, большие концентрации которого вызывают гибель клеток (рисунок) [37, 39, 40].

Второй механизм этой группы – внеклеточное окисление ASC в DHA, которая структурно похожа на глюкозу и транспортируется в клетки через транспортеры GLUTs, что способствует увеличению внутриклеточного пула DHA. Опухолевые клетки могут транспортировать DHA внутрь клетки, где она восстанавливается до ASC, что ведет к истощению пула глутатиона, NADH- и NADPH-зависимых ферментов [4]. Это, в свою очередь, вызывает развитие окислительного стресса, инактивацию глицеральдегид-3-фосфат-дегидрогеназы, ингибирует гликолиз, уровень которого повышен в опухолевых клетках, и приводит к энергетическому кризису, губительному для клеток (рисунок) [41, 42].

В качестве кофактора Fe2+/α-KG-зависимых диоксигеназ ASC также может существенно влиять на жизнеспособность опухолевых клеток. Индуцируемые гипоксией транскрипционные факторы (HIF) увеличивают экспрессию генов, отвечающих за успешную адаптацию опухолевых клеток к гипоксии, обусловленной быстрым делением клеток и недостаточным образованием кровеносных сосудов в растущей опухоли [43]. Активность HIF контролируется HIF-гидроксилазами, которые в нормальных условиях (при нормоксии) модифицируют субъединицы этих факторов, что способствует их протеасомной деградации [44]. HIF-гидроксилазы принадлежат к семейству диоксигеназ, кофактором которых может быть ASC [45]. При дефиците ASC в клетках снижена HIF-гидроксилазная активность, а значит, увеличен уровень транскрипции HIF-факторов, особенно при легкой или умеренной гипоксии [46–48]. Эти наблюдения позволили предположить, что добавление ASC к раковым клеткам может стимулировать активность HIF-гидроксилаз и снижать активность HIF, замедляя тем самым темпы роста опухоли (рисунок) [49, 50].

В качестве кофактора ферментов семейства Fe2+/α-KG-зависимых диоксигеназ ASC влияет на эпигенетические изменения, которые часто неразрывно связаны с развитием рака (рисунок). Известны важные эпигенетические изменения, характерные для онкологических заболеваний. Во-первых, одним из маркеров рака является глобальное гипометилирование ДНК, которое может активировать транскрипцию транспозонов и онкогенов, а это приводит к изменению экспрессии генов и, в дальнейшем, к онкогенезу [51]. Во-вторых, гиперметилирование промоторов генов опухолевых супрессоров. Недавно показали, что уровень гидроксиметилирования (5hmC) также может меняться при некоторых типах рака [10]. Возможности использования ASC для модуляции эпигенетического статуса опухолевых клеток подробно рассмотрены в следующем разделе.

Биомаркеры для использования ASC в противоопухолевой терапии

Роли ASC в модуляции профилей метилирования ДНК и гистонов в последнее время уделяется все больше внимания в связи с тем, что ASC является кофактором ферментов, участвующих в деметилировании ДНК (TET) и гистонов (JmjС-содержащие деметилазы) [9, 52]. Изменения уровней экспрессии этих ферментов и/или мутации в них обнаружены как в различных солидных опухолях, так и при гематологических злокачественных новообразованиях. Поскольку обычно мутации затрагивают только одну копию гена, то добавление ASC может компенсировать действие этой мутации путем увеличения активности оставшегося немутантного фермента [52].

Мутации генов TET наблюдаются при злокачественных гематологических новообразованиях – как при миелоидных, так и при лимфоидных [53], и обычно приводят к гиперметилированию ДНК [54–56]. ASC при этом действует как эпигенетический модулятор: в опухолевых клетках, обработанных ASC, увеличивается активность TET, что приводит к деметилированию ДНК, и повышается экспрессия опухолевых генов-супрессоров, таких, например, как Smad1 [55].

Мутации при онкологических заболеваниях часто затрагивают гены, непосредственно связанные с активностью TET. Так, изоцитратдегидрогеназы IDH1 и IDH2, которые необходимы для продукции кофактора TET α-KG, часто мутированы при гематологических злокачественных новообразованиях, а также в некоторых подтипах глиом и солидных опухолей [57]. В большинстве случаев эти мутации приводят к повышенному уровню 2-гидроксиглутарата и, как следствие, к гиперметилированию ДНК и снижению уровня 5hmC. На мышиных и клеточных моделях лейкоза, вызванного мутациями в генах TET2 или IDH1, проведено несколько исследований [52, 55, 58, 59]. При внутривенном введении ASC, как и при восстановлении экспрессии ТЕТ2, гиперметилирование ДНК удавалось подавить либо снизить благодаря усилению деметилирования ДНК [52, 55, 59]. Интересно, что после добавления ASC клетки лейкоза становятся более чувствительными к ингибированию поли(ADP-рибоза)-полимераз (PARP), что может использоваться как эффективная комбинированная стратегия терапии онкологических заболеваний с мутациями в гене TET [52]. Влияние добавления ASC протестировано также на мутантных по IDH1 клетках лейкоза мышей [59]. Показано, что ASC индуцирует ТЕТ2-зависимое увеличение количества 5hmC, потерю 5mC и усиление экспрессии генов, что коррелировало с уменьшением самообновления лейкозных стволовых клеток и усилением дифференцировки в сторону зрелого миелоидного фенотипа [59]. Из этих данных можно сделать вывод, что ASC способен, по крайней мере частично, смягчать эффект потери ТЕT и IDH.

Ткани мозга имеют самые высокие потребности во внутриклеточном ASC, так как он участвует в усилении биосинтеза норэпинефрина, выступает в роли кофактора дофамин-β-гидроксилазы, а также в качестве ингибитора поглощения глутамата в нейронах сетчатки. ASC в окисленной форме (DHA) способен преодолевать гематоэнцефалический барьер и накапливаться затем в стволовых клетках коры и мозжечка, нейронах и клетках нейробластомы [60, 61]. Считается, что механизм действия ASC при глиоме связан с его прооксидантными свойствами. В клинических исследованиях показано, что сочетание обычных методов лечения с внутривенным введением высоких доз ASC улучшает качество жизни пациентов с глиобластомой, повышает их общую выживаемость и останавливает прогрессирование заболевания [62, 63].

Во многих типах опухолей мутированы гены фумаратгидратазы (FH) и сукцинатдегидрогеназы (SDH) [64, 65]. Мутации в этих генах приводят к накоплению сукцината и фумарата, которые действуют как онкометаболиты, конкурентно ингибируя ТЕТ и JmjC-содержащие деметилазы гистонов, даже в присутствии стабильных уровней α-KG [66]. Действительно, нокдаун FH или SDH в клетках печени мыши приводил к снижению уровня 5hmC [66]. Влияние ASC на клетки с мутациями в генах FH или SDH пока не изучено, однако можно предполагать, что усиление ферментативной активности TET или JmjC-содержащих деметилаз может оказаться достаточным для восстановления нормального эпигенетического ландшафта даже в присутствии ингибирующих онкометаболитов.

ASC в качестве адъювантной терапии

Потенциальные взаимодействия между ASC и химиотерапевтическими средствами уже давно являются предметом споров [67]. В исследованиях на животных показано, что одновременное использование высоких доз ASC и различных химиотерапевтических средств приводило к снижению роста ксенотрансплантированной опухоли [68–70]. Во многих in vivo исследованиях показано снижение уровня общей токсичности химиотерапевтических средств при пероральном или внутривенном введении ASC [71]. Введение ASC снижало потерю лейкоцитов, потерю веса и накопление асцитов, а также гепатотоксичность, уровень окисления липидов и кардиомиопатию, вызванную химиотерапевтическими средствами [69, 72].

В клинических испытаниях с участием пациентов с онкозаболеваниями различного типа внутривенное введение больших доз ASC вместе с химиотерапевтическими средствами не имело побочных эффектов и во многих случаях приводило к улучшению состояния здоровья и качества жизни [69, 73, 74]. Часто отмечают, что комбинированная терапия с участием ASC усиливает чувствительность к определенным противоопухолевым препаратам, а значит, потенциально уменьшает необходимую дозировку и, следовательно, побочные эффекты [52, 75]. Снижение токсичности, связанной с химиотерапией, показано, например, у пациентов с раком яичников III–IV стадии, которые получали карбоплатин и паклитаксел в сочетании с высокой дозой ASC [69].

Масштабное деметилирование ДНК, наблюдаемое при добавлении ASC к линиям клеток лейкоза человека, связано с увеличением в них активности TET2 [52, 76]. Ингибиторы ДНК-метилтрансфераз (DNMTi), например, 5-азацитидин и децитабин, снижают аберрантное гиперметилирование ДНК благодаря подавлению активности поддерживающих и de novo ДНК-метилтрансфераз [77]. При синергическом действии ASC и DNMTi происходит как пассивное, так и активное деметилирование ДНК, что приводит к ингибированию пролиферации опухолевых клеток и апоптозу [76]. Результаты проведенных на сегодняшний день клинических исследований, в целом, подтверждают эффективность совместного использования ASC и DNMTi [74].

ASC усиливает цитотоксическое действие ингибитора PARP1/2 олапариба на клетки AML (острый миелоидный лейкоз) человека [52]. Возможно, в данном случае речь идет о синтетической летальности: TET-опосредованное окисление ДНК, вызванное ASC, делает клетки AML сверхчувствительными к ингибированию PARP в связи с невозможностью удаления неканонических оснований из ДНК.

ASC также повышает чувствительность клеток меланомы к ингибиторам BET (Bromodomain and Extra-Terminal motif)-содержащих белков (BETi), которые вызывают изменения уровня ацетилирования гистонов и рассматриваются как многообещающие средства для терапии онкологических заболеваний [75]. ASC усиливает эффективность BETi, уменьшая уровень ацетилирования гистона H4 путем TET-зависимого подавления экспрессии гистон-ацетилтрансферазы 1 (HAT1).

В популяции в среднем дефицит ASC встречается редко, однако он гораздо чаще наблюдается у пациентов с поздними стадиями рака [78]. У большинства пациентов с гематологическими злокачественными новообразованиями выявляется дефицит ASC [76, 79]. Даже при отсутствии мутаций в генах ТЕТ дефицит ASC может дополнительно ухудшать функции белков TET при подавлении прогрессии опухоли. Показано, что введение некоторых противоопухолевых препаратов, таких, как цисплатин, фторурацил, нилотиниб и интерлейкин-2, может значительно снижать уровень ASC [80, 81]. Таким образом, дефицит ASC может способствовать усилению агрессивности заболевания и повышать риск рецидива.

ASC И РЕПРОГРАММИРОВАНИЕ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК

ASC и эмбриональное развитие

На ранних стадиях эмбрионального развития млекопитающих происходят два раунда деметилирования ДНК, осуществляемого как пассивным, так и активным образом. Сразу после оплодотворения в отцовском хроматине 5mC быстро заменяется на 5hmC путем TET3-опосредованного гидроксилирования, после чего образовавшийся 5hmC размывается при репликации ДНК имплантированных эмбрионов [82]. Это приводит к практически полному исчезновению паттерна 5mC в отцовском хроматине уже на стадии 16 клеток – метилирование сохраняется только в импринтированных геномных локусах [82, 83]. Деметилирование материнского хроматина, хотя и происходит немного позже, также опосредуется как TET3-зависимым окислением, так и пассивным деметилированием [84, 85]. После имплантации эмбриона внутренняя клеточная масса, которая и дает начало зародышу, подвергается метилированию ДНК de novo [86]. Второй этап деметилирования ДНК, который включает, в том числе, деметилирование импринтированных локусов, происходит в первичных половых клетках [87, 88].

Для удовлетворения потребности клеток в TET требуется значительное количество ASC в качестве кофактора, и при его отсутствии эмбриональное развитие может быть нарушено из-за неполного деметилирования ДНК, что может привести к врожденным дефектам развития. ASC необходим для TET-зависимого деметилирования многих промоторов и активации генов зародышевой линии в эмбриональных стволовых клетках мыши и человека [12, 17]. Деметилирование гистонов, опосредованное JmjC-содержащими гистондеметилазами, имеет решающее значение для эмбрионального развития [89–92]. Показано, что материнское и отцовское питание оказывает влияние на паттерны метилирования ДНК и гистонов в клетках потомства [93, 94]. На мышиной модели показано, что потребление ASC необходимо для правильного деметилирования ДНК и дальнейшего развития женских половых клеток у плода [95]. Дефицит ASC у матери не влияет на общее развитие плода, но приводит к уменьшению количества половых клеток, замедленному мейозу и снижению плодовитости у потомства [95]. Дефицит ASC во время беременности частично имеет те же эффекты, что и нокаут гена ТЕТ1.

В целом, ASC, поддерживая каталитическую активность TET и некоторых JmjC-содержащих гистондеметилаз, особенно во время эпигенетического репрограммирования, может быть необходим на ранних стадиях эмбрионального развития.

ASC и репрограммирование соматических клеток

Возможность репрограммировать соматические клетки в ИПСК, которые в дальнейшем могут использоваться для получения различных дифференцированных клеточных популяций, является важным инструментом регенеративной медицины [96, 97]. Индукция транскрипционных факторов Oct4, Sox2, Klf4 и c-Myc (OSKM) приводит к получению ИПСК из дифференцированных соматических клеток [96, 98, 99]. Репрограммирование происходит с низкой эффективностью из-за таких факторов, как возраст донора клеток, количество пассажей в культуре, тканевое происхождение клеток [100–102]. В основе репрограммирования лежат два основных процесса: репрессия генов дифференцировки и активация генов, которые регулируют плюрипотентность. Удаление эпигенетических модификаций в геноме соматических клеток имеет решающее значение для успешности репрограммирования [103]. Многочисленные исследования, проведенные за последнее десятилетие, показали, что добавление ASC в питательную среду культивируемых соматических клеток повышает эффективность репрограммирования, а также качество полученных ИПСК [13, 14, 34]. ASC, усиливая каталитическую активность TET и JmjC-содержащих гистондеметилаз, стимулирует деметилирование ДНК и гистонов в соматических клетках, что одновременно может приводить к активации экспрессии генов плюрипотентности и стиранию эпигенетической памяти дифференцированного состояния взрослых клеток.

В первых исследованиях ASC добавляли в культуральную среду для репрограммирования в качестве антиоксиданта для смягчения эффектов АФК, уровень которых при индуцированной экспрессии OSKM был повышен [104]. Однако ASC более эффективно усиливал пролиферацию ЭСК и генерацию ИПСК из фибробластов мыши и человека, чем другие антиоксиданты [13]. Предполагается, что ASC способствует клеточному репрограммированию благодаря усилению деметилирования гистонов, которое необходимо для экспрессии Nanog – одного из основных транскрипционных факторов [105]. Действительно, добавление ингибиторов ASC-зависимых KGDD приводило к нарушению процесса образования ИПСК из MEF [34].

Одно из препятствий для репрограммирования соматических клеток – метилирование гистона H3K9 [33]. Добавление ASC к клеткам пре-ИПСК, которые находятся в промежуточном состоянии репрограммирования, приводит к их превращению в полностью репрограммированные ИПСК [13]. Такое действие ASC может быть связано с тем, что в его присутствии эффективней происходит деметилирование гистона H3K9, ассоциированного с генами транскрипционных факторов, регулирующих плюрипотентность, что приводит к усилению их экспрессии [33]. При одновременном добавлении ASC и ингибировании H3K9-специфических метилтрансфераз эффективность процесса репрограммирования повышается [13]. Проведение полногеномного скрининга с использованием РНК-интерференции позволило идентифицировать гистондеметилазу Kdm3b (Jhdm2b) как основную мишень, которую активирует ASC в процессе репрограммирования клеток [33]. Показано также, что увеличение активности деметилаз Kdm3a/b (Jmjd1a/b) и Kdm4b/c (Jmjd2b/c) с помощью ASC в ЭСК мыши и в пре-ИПСК приводит к специфической потере H3K9me2/me3 в локусах генов, ответственных за плюрипотентность [30, 33].

Другой JmjC-содержащий фермент из группы Kdm, Kdm6a (Utx), деметилирует H3K27me3 и является важнейшим регулятором индукции плюрипотентности при перепрограммировании соматических клеток мыши и человека [106]. Добавление ASC в среду культивирования ЭСК мыши приводит к изменению распределения H3K27me3 в их геноме, причем это происходит, в основном, локус-специфически [30], причины чего еще предстоит выяснить.

Анализ изменения профилей метилированных H3K36 по ходу репрограммирования MEFs в ИПСК продемонстрировал, что ASC вызывает заметное снижение H3K36me2/3 благодаря увеличению активности гистондеметилаз Kdm2a/2b (Jhdm1a/1b) [34]. Это, в числе прочего, приводит к снижению уровня экспрессии генов ингибиторов циклинзависимых киназ в локусе INK4/ARF и снимает ограничения с процесса репрограммирования соматических клеток [101, 107]. Известно также, что репрограммирование с использованием экспрессии Oct4 и гистондеметилазы KDM2B в присутствии ASC активирует экспрессию кластера микроРНК miR302/367 [34]. KDM2B снижает ASC-зависимым образом уровни метилирования H3K36, который окружает сайты связывания Oct4, находящиеся около гена miR302/367, и способствует их экспрессии [34]. Кластер miR302/367 регулирует плюрипотентность путем ингибирования экспрессии генов, важных для дифференцировки [108]. Так как эти микроРНК играют решающую роль в поддержании плюрипотентности клеток, то их экспрессия падает при дифференцировке [109]. Примечательно, что экспрессия всего кластера miR302/367 достаточна для перепрограммирования фибробластов [110].

Экспрессия генов ТЕТ играет важную роль в репрограммировании соматических клеток. Нокдаун генов TET существенно затрудняет, а в некоторых случаях и полностью предотвращает, репрограммирование MEF в ИПСК путем экспрессии OSKM [20, 111, 112]. Вполне ожидаемо, ASC увеличивает эффективность процесса репрограммирования фибробластов мыши и человека в ИПСК TET-зависимым образом [16–19]. Для более эффективного репрограммирования ИПСК мыши в состояние наивной плюрипотентности ASC может быть использована совместно с витамином A (ретиноевая кислота), который через специфические сигнальные пути активирует транскрипцию TET2 и TET3 [13, 113, 114].

Наряду с важной ролью в репрограммировании соматических клеток, ASC также необходим для поддержания пролиферации и нормального потенциала дифференцировки ЭСК, ИПСК, нейрональных стволовых клеток и мезенхимальных стволовых клеток [115]. Скорее всего, участие ASC в предотвращении преждевременного старения этих клеточных культур и сохранении их эпигенетической пластичности опосредуется его ролью в качестве кофактора ферментов деметилирования ДНК и гистонов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Недавние исследования значительно расширили наше понимание механизмов действия ASC, в связи с чем возникло несколько гипотез, обосновывающих возможность его использования в клинической практике. ASC можно рассматривать в качестве эпигенетического лекарства, способного снижать аберрантное гиперметилирование ДНК и гистонов, что может быть востребовано при терапии некоторых видов рака и нейродегенеративных заболеваний. Точное понимание механизмов действия ASC и проводимые сейчас клинические исследования помогут определить, пациенты с какими типами онкологических заболеваний могут извлечь выгоду из лечения высокими дозами ASC. Внутривенное введение ASC может действовать само по себе или в сочетании с различными химиотерапевтическими агентами. Доклинические и клинические исследования показывают, что токсичность и побочные эффекты химиотерапии при этом могут быть снижены без уменьшения опухолеспецифической цитотоксической активности. С другой стороны, клиническая значимость ASC связана с регенеративной медициной, в частности, с получением ИПСК из соматических клеток. Влияние ASC на репрограммирование соматических клеток убедительней всего объясняется комбинированным усилением активности ферментов, участвующих в активном деметилировании ДНК и гистонов.

×

Об авторах

А. П. Ковина

Институт биологии гена РАН

Email: kantidze@gmail.com
Россия, Москва

Н. В. Петрова

Институт биологии гена РАН

Email: kantidze@gmail.com
Россия, Москва

С. В. Разин

Институт биологии гена РАН

Email: kantidze@gmail.com
Россия, Москва

О. Л. Кантидзе

Институт биологии гена РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: kantidze@gmail.com
Россия, Москва

Список литературы

  1. Linster C.L., van Schaftingen E. // FEBS J. 2007. V. 274. № 1. P. 1–22.
  2. Levine M., Conry-Cantilena C., Wang Y., Welch R.W., Washko P.W., Dhariwal K.R., Park J.B., Lazarev A., Graumlich J.F., King J., et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1996. V. 93. № 8. P. 3704–3709.
  3. Burzle M., Hediger M.A. // Curr. Top. Membr. 2012. V. 70. P. 357–375.
  4. Ferrada L., Salazar K., Nualart F. // J. Cell. Physiol. 2019. V. 234. № 11. P. 19331–19338.
  5. Lykkesfeldt J. // Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 2007. V. 16. № 11. P. 2513–2516.
  6. Young J.I., Zuchner S., Wang G. // Annu. Rev. Nutr. 2015. V. 35. P. 545–564.
  7. Gorres K.L., Raines R.T. // Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol. 2010. V. 45. № 2. P. 106–124.
  8. Bhutani N., Burns D.M., Blau H.M. // Cell. 2011. V. 146. № 6. P. 866–872.
  9. Lorsbach R.B., Moore J., Mathew S., Raimondi S.C., Mukatira S.T., Downing J.R. // Leukemia. 2003. V. 17. № 3. P. 637–641.
  10. Rausch C., Hastert F.D., Cardoso M.C. // J. Mol. Biol. 2019. V. 432. № 6. P. 1731–1743.
  11. Kantidze O.L., Razin S.V. // Cell Cycle. 2017. V. 16. № 16. P. 1499–1501.
  12. Chung T.L., Brena R.M., Kolle G., Grimmond S.M., Berman B.P., Laird P.W., Pera M.F., Wolvetang E.J. // Stem Cells. 2010. V. 28. № 10. P. 1848–1855.
  13. Esteban M.A., Wang T., Qin B., Yang J., Qin D., Cai J., Li W., Weng Z., Chen J., Ni S., et al. // Cell Stem Cell. 2010. V. 6. № 1. P. 71–79.
  14. Stadtfeld M., Apostolou E., Ferrari F., Choi J., Walsh R.M., Chen T., Ooi S.S., Kim S.Y., Bestor T.H., Shioda T., et al. // Nat. Genet. 2012. V. 44. № 4. P. 398–405.
  15. Dickson K.M., Gustafson C.B., Young J.I., Zuchner S., Wang G. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2013. V. 439. № 4. P. 522–527.
  16. Minor E.A., Court B.L., Young J.I., Wang G. // J. Biol. Chem. 2013. V. 288. № 19. P. 13669–13674.
  17. Blaschke K., Ebata K.T., Karimi M.M., Zepeda-Martinez J.A., Goyal P., Mahapatra S., Tam A., Laird D.J., Hirst M., Rao A., et al. // Nature. 2013. V. 500. № 7461. P. 222–226.
  18. Chen J., Guo L., Zhang L., Wu H., Yang J., Liu H., Wang X., Hu X., Gu T., Zhou Z., et al. // Nat. Genet. 2013. V. 45. № 12. P. 1504–1509.
  19. Yin R., Mao S.Q., Zhao B., Chong Z., Yang Y., Zhao C., Zhang D., Huang H., Gao J., Li Z., et al. // J. Am. Chem. Soc. 2013. V. 135. № 28. P. 10396–10403.
  20. Doege C.A., Inoue K., Yamashita T., Rhee D.B., Travis S., Fujita R., Guarnieri P., Bhagat G., Vanti W.B., Shih A., et al. // Nature. 2012. V. 488. № 7413. P. 652–655.
  21. Koh K.P., Yabuuchi A., Rao S., Huang Y., Cunniff K., Nardone J., Laiho A., Tahiliani M., Sommer C.A., Mostoslavsky G., et al. // Cell Stem Cell. 2011. V. 8. № 2. P. 200–213.
  22. Justin N., De Marco V., Aasland R., Gamblin S.J. // Curr. Opin. Struct. Biol. 2010. V. 20. № 6. P. 730–738.
  23. Metzger E., Wissmann M., Yin N., Muller J.M., Schneider R., Peters A.H., Gunther T., Buettner R., Schule R. // Nature. 2005. V. 437. № 7057. P. 436–439.
  24. Shi Y., Lan F., Matson C., Mulligan P., Whetstine J.R., Cole P.A., Casero R.A., Shi Y. // Cell. 2004. V. 119. № 7. P. 941–953.
  25. Klose R.J., Yamane K., Bae Y., Zhang D., Erdjument-Bromage H., Tempst P., Wong J., Zhang Y. // Nature. 2006. V. 442. № 7100. P. 312–316.
  26. 26.McDonough M.A., Loenarz C., Chowdhury R., Clifton I.J., Schofield C.J. // Curr. Opin. Struct. Biol. 2010. V. 20. № 6. P. 659–672.
  27. Tsukada Y., Fang J., Erdjument-Bromage H., Warren M.E., Borchers C.H., Tempst P., Zhang Y. // Nature. 2006. V. 439. № 7078. P. 811–816.
  28. Zhang T., Huang K., Zhu Y., Wang T., Shan Y., Long B., Li Y., Chen Q., Wang P., Zhao S., et al. // J. Biol. Chem. 2019. V. 294. № 37. P. 13657–13670.
  29. Chen X., Yammine S., Shi C., Tark-Dame M., Gondor A., Ohlsson R. // Epigenetics. 2014. V. 9. № 11. P. 1439–1445.
  30. Ebata K.T., Mesh K., Liu S., Bilenky M., Fekete A., Acker M.G., Hirst M., Garcia B.A., Ramalho-Santos M. // Epigenetics Chromatin. 2017. V. 10. P. 36.
  31. Song M.H., Nair V.S., Oh K.I. // BMB Rep. 2017. V. 50. № 1. P. 49–54.
  32. Tran K.A., Jackson S.A., Olufs Z.P., Zaidan N.Z., Leng N., Kendziorski C., Roy S., Sridharan R. // Nat. Commun. 2015. V. 6. P. 6188.
  33. Chen J., Liu H., Liu J., Qi J., Wei B., Yang J., Liang H., Chen Y., Chen J., Wu Y., et al. // Nat. Genet. 2013. V. 45. № 1. P. 34–42.
  34. Wang T., Chen K., Zeng X., Yang J., Wu Y., Shi X., Qin B., Zeng L., Esteban M.A., Pan G., et al. // Cell Stem Cell. 2011. V. 9. № 6. P. 575–587.
  35. Shenoy N., Creagan E., Witzig T., Levine M. // Cancer Cell. 2018. V. 34. № 5. P. 700–706.
  36. Padayatty S.J., Levine M. // Oral. Dis. 2016. V. 22. № 6. P. 463–493.
  37. Chen Q., Espey M.G., Krishna M.C., Mitchell J.B., Corpe C.P., Buettner G.R., Shacter E., Levine M. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005. V. 102. № 38. P. 13604–13609.
  38. Du J., Cullen J.J., Buettner G.R. // Biochim. Biophys. Acta. 2012. V. 1826. № 2. P. 443–457.
  39. Chen Q., Espey M.G., Sun A.Y., Lee J.H., Krishna M.C., Shacter E., Choyke P.L., Pooput C., Kirk K.L., Buettner G.R., et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2007. V. 104. № 21. P. 8749–8754.
  40. Rawal M., Schroeder S.R., Wagner B.A., Cushing C.M., Welsh J.L., Button A.M., Du J., Sibenaller Z.A., Buettner G.R., Cullen J.J. // Cancer Res. 2013. V. 73. № 16. P. 5232–5241.
  41. Yun J., Mullarky E., Lu C., Bosch K.N., Kavalier A., Rivera K., Roper J., Chio II, Giannopoulou E.G., Rago C., et al. // Science. 2015. V. 350. № 6266. P. 1391–1396.
  42. Ngo B., van Riper J.M., Cantley L.C., Yun J. // Nat. Rev. Cancer. 2019. V. 19. № 5. P. 271–282.
  43. Semenza G.L. // Biochim. Biophys. Acta. 2016. V. 1863. № 3. P. 382–391.
  44. Campbell E.J., Vissers M.C., Bozonet S., Dyer A., Robinson B.A., Dachs G.U. // Cancer Med. 2015. V. 4. № 2. P. 303–314.
  45. Koivunen P., Hirsila M., Gunzler V., Kivirikko K.I., Myllyharju J. // J. Biol. Chem. 2004. V. 279. № 11. P. 9899–9904.
  46. Knowles H.J., Raval R.R., Harris A.L., Ratcliffe P.J. // Cancer Res. 2003. V. 63. № 8. P. 1764–1768.
  47. Kuiper C., Dachs G.U., Currie M.J., Vissers M.C. // Free Radic. Biol. Med. 2014. V. 69. P. 308–317.
  48. Vissers M.C., Gunningham S.P., Morrison M.J., Dachs G.U., Currie M.J. // Free Radic. Biol. Med. 2007. V. 42. № 6. P. 765–772.
  49. Kuiper C., Dachs G.U., Munn D., Currie M.J., Robinson B.A., Pearson J.F., Vissers M.C. // Front. Oncol. 2014. V. 4. P. 10.
  50. Kuiper C., Molenaar I.G., Dachs G.U., Currie M.J., Sykes P.H., Vissers M.C. // Cancer Res. 2010. V. 70. № 14. P. 5749–5758.
  51. Ehrlich M., Lacey M. // Adv. Exp. Med. Biol. 2013. V. 754. P. 31–56.
  52. Cimmino L., Dolgalev I., Wang Y., Yoshimi A., Martin G.H., Wang J., Ng V., Xia B., Witkowski M.T., Mitchell-Flack M., et al. // Cell. 2017. V. 170. № 6. P. 1079–1095.
  53. Ko M., An J., Rao A. // Curr. Opin. Cell Biol. 2015. V. 37. P. 91–101.
  54. Odejide O., Weigert O., Lane A.A., Toscano D., Lunning M.A., Kopp N., Kim S., van Bodegom D., Bolla S., Schatz J.H., et al. // Blood. 2014. V. 123. № 9. P. 1293–1296.
  55. Shenoy N., Bhagat T., Nieves E., Stenson M., Lawson J., Choudhary G.S., Habermann T., Nowakowski G., Singh R., Wu X., et al. // Blood Cancer J. 2017. V. 7. № 7. P. e587.
  56. Zhao Z., Chen L., Dawlaty M.M., Pan F., Weeks O., Zhou Y., Cao Z., Shi H., Wang J., Lin L., et al. // Cell Rep. 2015. V. 13. № 8. P. 1692–1704.
  57. Tommasini-Ghelfi S., Murnan K., Kouri F.M., Mahajan A.S., May J.L., Stegh A.H. // Sci. Adv. 2019. V. 5. № 5. P. eaaw4543.
  58. Agathocleous M., Meacham C.E., Burgess R.J., Piskounova E., Zhao Z., Crane G.M., Cowin B.L., Bruner E., Murphy M.M., Chen W., et al. // Nature. 2017. V. 549. № 7673. P. 476–481.
  59. Mingay M., Chaturvedi A., Bilenky M., Cao Q., Jackson L., Hui T., Moksa M., Heravi-Moussavi A., Humphries R.K., Heuser M., et al. // Leukemia. 2018. V. 32. № 1. P. 11–20.
  60. Agus D.B., Gambhir S.S., Pardridge W.M., Spielholz C., Baselga J., Vera J.C., Golde D.W. // J. Clin. Invest. 1997. V. 100. № 11. P. 2842–2848.
  61. Caprile T., Salazar K., Astuya A., Cisternas P., Silva-Alvarez C., Montecinos H., Millan C., de Los Angeles Garcia M., Nualart F. // J. Neurochem. 2009. V. 108. № 3. P. 563–577.
  62. Baillie N., Carr A.C., Peng S. // Antioxidants (Basel). 2018. V. 7. № 9. P. 115.
  63. Schoenfeld J.D., Sibenaller Z.A., Mapuskar K.A., Wagner B.A., Cramer-Morales K.L., Furqan M., Sandhu S., Carlisle T.L., Smith M.C., Abu Hejleh T., et al. // Cancer Cell. 2017. V. 31. № 4. P. 487–500.
  64. Castro-Vega L.J., Buffet A., De Cubas A.A., Cascon A., Menara M., Khalifa E., Amar L., Azriel S., Bourdeau I., Chabre O., et al. // Hum. Mol. Genet. 2014. V. 23. № 9. P. 2440–2446.
  65. Oermann E.K., Wu J., Guan K.L., Xiong Y. // Semin. Cell Dev. Biol. 2012. V. 23. № 4. P. 370–380.
  66. Xiao M., Yang H., Xu W., Ma S., Lin H., Zhu H., Liu L., Liu Y., Yang C., Xu Y., et al. // Genes Dev. 2012. V. 26. № 12. P. 1326–1338.
  67. Lawenda B.D., Kelly K.M., Ladas E.J., Sagar S.M., Vickers A., Blumberg J.B. // J. Natl Cancer Inst. 2008. V. 100. № 11. P. 773–783.
  68. Espey M.G., Chen P., Chalmers B., Drisko J., Sun A.Y., Levine M., Chen Q. // Free Radic. Biol. Med. 2011. V. 50. № 11. P. 1610–1619.
  69. Ma Y., Chapman J., Levine M., Polireddy K., Drisko J., Chen Q. // Sci. Transl. Med. 2014. V. 6. № 222. P. 222ra218.
  70. Xia J., Xu H., Zhang X., Allamargot C., Coleman K.L., Nessler R., Frech I., Tricot G., Zhan F. // EBioMedicine. 2017. V. 18. P. 41–49.
  71. Carr A.C., Cook J. // Front. Physiol. 2018. V. 9. P. 1182.
  72. Chen M.F., Yang C.M., Su C.M., Hu M.L. // Nutr. Cancer. 2014. V. 66. № 7. P. 1085–1091.
  73. Polireddy K., Dong R., Reed G., Yu J., Chen P., Williamson S., Violet P.C., Pessetto Z., Godwin A.K., Fan F., et al. // Sci. Rep. 2017. V. 7. № 1. P. 17188.
  74. Zhao H., Zhu H., Huang J., Zhu Y., Hong M., Zhu H., Zhang J., Li S., Yang L., Lian Y., et al. // Leuk. Res. 2018. V. 66. P. 1–7.
  75. Mustafi S., Camarena V., Volmar C.H., Huff T.C., Sant D.W., Brothers S.P., Liu Z.J., Wahlestedt C., Wang G. // Cancer Res. 2018. V. 78. № 2. P. 572–583.
  76. Liu M., Ohtani H., Zhou W., Orskov A.D., Charlet J., Zhang Y.W., Shen H., Baylin S.B., Liang G., Gronbaek K., et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2016. V. 113. № 37. P. 10238–10244.
  77. Hackanson B., Robbel C., Wijermans P., Lubbert M. // Ann. Hematol. 2005. V. 84. № Suppl 1. P. 32–38.
  78. Mayland C.R., Bennett M.I., Allan K. // Palliat. Med. 2005. V. 19. № 1. P. 17–20.
  79. Huijskens M.J., Wodzig W.K., Walczak M., Germeraad W.T., Bos G.M. // Results Immunol. 2016. V. 6. P. 8–10.
  80. Marcus S.L., Petrylak D.P., Dutcher J.P., Paietta E., Ciobanu N., Strauman J., Wiernik P.H., Hutner S.H., Frank O., Baker H. // Am. J. Clin. Nutr. 1991. V. 54. № 6. P. 1292S–1297S.
  81. Weijl N.I., Hopman G.D., Wipkink-Bakker A., Lentjes E.G., Berger H.M., Cleton F.J., Osanto S. // Ann. Oncol. 1998. V. 9. № 12. P. 1331–1337.
  82. Inoue A., Zhang Y. // Science. 2011. V. 334. № 6053. P. 194.
  83. Mayer W., Niveleau A., Walter J., Fundele R., Haaf T. // Nature. 2000. V. 403. № 6769. P. 501–502.
  84. Peat J.R., Dean W., Clark S.J., Krueger F., Smallwood S.A., Ficz G., Kim J.K., Marioni J.C., Hore T.A., Reik W. // Cell Rep. 2014. V. 9. № 6. P. 1990–2000.
  85. Wang L., Zhang J., Duan J., Gao X., Zhu W., Lu X., Yang L., Zhang J., Li G., Ci W., et al. // Cell. 2014. V. 157. № 4. P. 979–991.
  86. Borgel J., Guibert S., Li Y., Chiba H., Schubeler D., Sasaki H., Forne T., Weber M. // Nat. Genet. 2010. V. 42. № 12. P. 1093–1100.
  87. Hackett J.A., Sengupta R., Zylicz J.J., Murakami K., Lee C., Down T.A., Surani M.A. // Science. 2013. V. 339. № 6118. P. 448–452.
  88. Hajkova P., Jeffries S.J., Lee C., Miller N., Jackson S.P., Surani M.A. // Science. 2010. V. 329. № 5987. P. 78–82.
  89. Casanueva E., Ripoll C., Tolentino M., Morales R.M., Pfeffer F., Vilchis P., Vadillo-Ortega F. // Am. J. Clin. Nutr. 2005. V. 81. № 4. P. 859–863.
  90. Kamikawa Y.F., Donohoe M.E. // PLoS One. 2015. V. 10. № 5. P. e0125626.
  91. Li Q., Wang H.Y., Chepelev I., Zhu Q., Wei G., Zhao K., Wang R.F. // PLoS Genet. 2014. V. 10. № 7. P. e1004524.
  92. Welstead G.G., Creyghton M.P., Bilodeau S., Cheng A.W., Markoulaki S., Young R.A., Jaenisch R. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2012. V. 109. № 32. P. 13004–13009.
  93. Dominguez-Salas P., Moore S.E., Baker M.S., Bergen A.W., Cox S.E., Dyer R.A., Fulford A.J., Guan Y., Laritsky E., Silver M.J., et al. // Nat. Commun. 2014. V. 5. P. 3746.
  94. Lambrot R., Xu C., Saint-Phar S., Chountalos G., Cohen T., Paquet M., Suderman M., Hallett M., Kimmins S. // Nat. Commun. 2013. V. 4. P. 2889.
  95. DiTroia S.P., Percharde M., Guerquin M.J., Wall E., Collignon E., Ebata K.T., Mesh K., Mahesula S., Agathocleous M., Laird D.J., et al. // Nature. 2019. V. 573. № 7773. P. 271–275.
  96. Takahashi K., Yamanaka S. // Cell. 2006. V. 126. № 4. P. 663–676.
  97. Zhao X.Y., Li W., Lv Z., Liu L., Tong M., Hai T., Hao J., Guo C.L., Ma Q.W., Wang L., et al. // Nature. 2009. V. 461. № 7260. P. 86–90.
  98. Takahashi K., Tanabe K., Ohnuki M., Narita M., Ichisaka T., Tomoda K., Yamanaka S. // Cell. 2007. V. 131. № 5. P. 861–872.
  99. Yu J., Vodyanik M.A., Smuga-Otto K., Antosiewicz-Bourget J., Frane J.L., Tian S., Nie J., Jonsdottir G.A., Ruotti V., Stewart R., et al. // Science. 2007. V. 318. № 5858. P. 1917–1920.
  100. Eminli S., Foudi A., Stadtfeld M., Maherali N., Ahfeldt T., Mostoslavsky G., Hock H., Hochedlinger K. // Nat. Genet. 2009. V. 41. № 9. P. 968–976.
  101. Li H., Collado M., Villasante A., Strati K., Ortega S., Canamero M., Blasco M.A., Serrano M. // Nature. 2009. V. 460. № 7259. P. 1136–1139.
  102. Marion R.M., Strati K., Li H., Murga M., Blanco R., Ortega S., Fernandez-Capetillo O., Serrano M., Blasco M.A. // Nature. 2009. V. 460. № 7259. P. 1149–1153.
  103. Mikkelsen T.S., Hanna J., Zhang X., Ku M., Wernig M., Schorderet P., Bernstein B.E., Jaenisch R., Lander E.S., Meissner A. // Nature. 2008. V. 454. № 7200. P. 49–55.
  104. Banito A., Rashid S.T., Acosta J.C., Li S., Pereira C.F., Geti I., Pinho S., Silva J.C., Azuara V., Walsh M., et al. // Genes Dev. 2009. V. 23. № 18. P. 2134–2139.
  105. Cloos P.A., Christensen J., Agger K., Helin K. // Genes Dev. 2008. V. 22. № 9. P. 1115–1140.
  106. Mansour A.A., Gafni O., Weinberger L., Zviran A., Ayyash M., Rais Y., Krupalnik V., Zerbib M., Amann-Zalcenstein D., Maza I., et al. // Nature. 2012. V. 488. № 7411. P. 409–413.
  107. Tzatsos A., Pfau R., Kampranis S.C., Tsichlis P.N. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2009. V. 106. № 8. P. 2641–2646.
  108. Houbaviy H.B., Murray M.F., Sharp P.A. // Dev. Cell. 2003. V. 5. № 2. P. 351–358.
  109. Suh M.R., Lee Y., Kim J.Y., Kim S.K., Moon S.H., Lee J.Y., Cha K.Y., Chung H.M., Yoon H.S., Moon S.Y., et al. // Dev. Biol. 2004. V. 270. № 2. P. 488–498.
  110. Anokye-Danso F., Trivedi C.M., Juhr D., Gupta M., Cui Z., Tian Y., Zhang Y., Yang W., Gruber P.J., Epstein J.A., et al. // Cell Stem Cell. 2011. V. 8. № 4. P. 376–388.
  111. Costa Y., Ding J., Theunissen T.W., Faiola F., Hore T.A., Shliaha P.V., Fidalgo M., Saunders A., Lawrence M., Dietmann S., et al. // Nature. 2013. V. 495. № 7441. P. 370–374.
  112. Hu X., Zhang L., Mao S.Q., Li Z., Chen J., Zhang R.R., Wu H.P., Gao J., Guo F., Liu W., et al. // Cell Stem Cell. 2014. V. 14. № 4. P. 512–522.
  113. Hore T.A., von Meyenn F., Ravichandran M., Bachman M., Ficz G., Oxley D., Santos F., Balasubramanian S., Jurkowski T.P., Reik W. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2016. V. 113. № 43. P. 12202–12207.
  114. Schwarz B.A., Bar-Nur O., Silva J.C., Hochedlinger K. // Curr. Biol. 2014. V. 24. № 3. P. 347–350.
  115. Lee Chong T., Ahearn E.L., Cimmino L. // Front. Cell Dev. Biol. 2019. V. 7. P. 128.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Роль ASC в модуляции эпигенетического и редокс-статусов клетки (подробнее см. текст). АФК – активные формы кислорода; ASC – аскорбиновая кислота; DHA – дегидроаскорбиновая кислота; GLUT – транспортеры глюкозы; GSH – глутатион; HIF – индуцируемые гипоксией транскрипционные факторы; JHDM – JmjC-содержащие гистондеметилазы; KGDD – α-кетоглутарат-зависимые диоксигеназы; SVCT – транспортеры Na+ и ASC; TET – диоксигеназы метилцитозина

Скачать (667KB)
Метаданные

© Ковина А.П., Петрова Н.В., Разин С.В., Кантидзе О.Л., 2020

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах