A humán metasztázis inhibitor nm23 géncsalád C. elegans ortológjainak genetikai analízise
Title in English
A genetic characterisation of the human metastasis inhibitor nm23 orthologues in C. elegans
Keywords in Hungarian
nm23, NDPK, C. elegans, metasztázis gátlás, sejtmigráció
Keywords in English
nm23, NDPK, C. elegans, metastasis inhibition, cell migration
Discipline
Cell genetics (Council of Medical and Biological Sciences)
60 %
Ortelius classification: Molecular genetics
Cell genetics (Council of Medical and Biological Sciences)
30 %
Epigenetics and gene regulation (Council of Medical and Biological Sciences)
10 %
Panel
Cellular and Developmental Biology
Department or equivalent
Department of Biological Anthropology (Eötvös Loránd University)
Starting date
2008-09-01
Closing date
2011-09-30
Funding (in million HUF)
12.000
FTE (full time equivalent)
1.62
state
closed project
Summary in Hungarian
A nukleozid-difoszfát kináz (NDPK) aktivitással rendelkező nm23 volt az első gén, amelyet metasztázis inhibitorként azonosítottak. Orvosbiológiai jelentősége ellenére sem ismert azonban az az Nm23 által közvetített biokémiai mechanizmus, amely a ráksejtek metasztatikus potenciáljának szuppressziójához vezet. Kevés információval rendelkezünk az Nm23 egyedfejlődésben betöltött szerepéről is. 2007-ben egy önálló ''nm23-konferenciát'' rendeztek a skóciai Dundee-ban, ami szintén hangsúlyozza e géncsalád jelentőségét. Az általam bemutatott kutatási projekt célja az nm23 ortológok genetikai analízise a fonálféreg Caenorhabditis elegansban, illetve azoknak a szignalizációs rendszereknek a feltárása, amelyekkel kölcsönhatva az Nm23 fehérje szabályozza az oocyták érését illetve a vulvaszövet fejlődését. Az oocyta érésben fontos szerepet játszik a PTEN ortológ DAF-18 fehérje, a vulvafejlődésnek pedig esszenciális mediátora a LET-60/RAS protein. Megközelítésemben kitüntetett szerepet kap az említett fehérjék és a C. elegans Nm23-H1 ortológ F25H2.5 közötti genetikai és molekuláris interakciók vizsgálata. Célom azoknak a molekuláris mechanizmusoknak a feltárása, amelyeken keresztül az Nm23 fehérje részt vesz a sejtmigráció szabályozásában. A várható eredmények hozzájárulhatnak a nukleozid-difoszfát kinázok metasztázis gátlásban betöltött szerepének jobb megértéséhez, illetve új információt nyújthatnak a sejtmigráció és proliferáció genetikai szabályozásának területén.
Summary
nm23 is the first identified human metastasis inhibitor gene that encodes a nucleoside diphosphate kinase (NDPK). Despite its medical significance, the molecular mechanisms by which Nm23 suppresses the metastatic potential of cancer cells are still unclear. In addition, little is known about the roles of nm23 during development. In 2007, an “nm23 meeting” was organised in Dundee, Scotland, to highlight the importance of these issues. Here I present a research proposal whose aim is to perform a genetic analysis of nm23, in part by using two nm23 deficient mutant nematode strains I obtained recently, and to uncover signalling systems that interact with Nm23 to control oocyte maturation and vulval patterning in the nematode Caenorhabditis elegans. Because these processes are known to be under the control of DAF-18/PTEN and LET-60/RAS respectively, I will examine genetic and molecular interactions between F25H2.5/Nm23 and these proteins. My major goal is to reveal molecular mechanisms through which Nm23 regulates cell migration. The potential results may help to better understand how compromised NDPK activity can lead to metastasis in humans, and also provide a deeper insight into the genetic control of cell migration and proliferation.
Final report
Results in Hungarian
Az nm23 géncsalád első csoportjába tartozó gének nukleozid-difoszfát kinázokat (NDPK) kódolnak. Az első csoportba tartozó NDPK-ok C. elegans ortológját, az ndk-1 gént tanulmányoztuk, különös tekintettel a Ras/MAPK jelátvitelben betöltött szerepére. Az ndk-1 inaktiválása a vulva sejtsors meghatározásában olyan defekteket okoz, amelyek a Ras/MAPK útvonal működésével függenek össze. Az ndk-1 mutánsok szomatikus szöveteiben az aktivált MAPK szintje alacsony, ami a Ras/MAPK jelátvitel alulműködésére utal. A C. elegans vulva indukciót, mint kísérleti rendszert alkalmazva, episztázis elemzést végeztünk, és kimutattuk, hogy az NDK-1 a LET-60/RAS-tól downstream, az MPK-1/MAPK-tól pedig upstream hat, a kinase suppressor of Ras (KSR) fehérjék szintjén. A KSR állványfehérjék a Raf/MEK/ERK szignalizációs komponenseket összegyűjtve teszik lehetővé a MAPK jelátvitelt. Kimutattuk, hogy az NDK-1 köt a KSR-2 scaffoldhoz, ezáltal a Ras/MAPK szignál aktivitásának modulálásán keresztül pozitívan hat a differenciációra. Eredményeink in vivo evidenciát szolgáltatnak az NDPK/KSR interakció értelmezéséhez, és hozzájárulhatnak az Nm23 bizonyos szövetekben megfigyelt tumorfejlődést serkentő hatásának megértéséhez (kézirat benyújtva a PNAS-nek). Kimutattuk továbbá, hogy az NDK-1 befolyásolja a DTC migráció és az apoptotikus testek bekebelezésének folyamatait is a citoszkeleton átrendeződésén keresztül. Ezek az adatok az nm23 sejtmigrációban és apoptózisban betöltött szerepének jobb megértését segítik.
Results in English
The group I members of the nm23 (nme) gene family encode nucleoside diphosphate kinases (NDPKs). The molecular functions of NDPKs remain ill defined. We studied ndk-1, the sole Caenorhabditis elegans ortholog of group I NDPKs, and focused on its role in Ras/MAP kinase (MAPK)-mediated signaling events during development. ndk-1 inactivation affects vulval cell fate specification through the Ras/MAPK cascade. ndk-1 mutant worms show severe attenuation of activated, diphosphorylated MAPK in somatic tissues, indicative of compromised Ras/MAPK signaling. Using the C. elegans vulval induction system we performed a genetic epistasis analysis, and found that NDK-1 acts downstream of LET-60/Ras but upstream of MPK-1/MAPK, at the level of the kinase suppressors of Ras (KSR-1/2). KSR proteins act as scaffolds facilitating Ras signaling events by tethering signaling components, and we show that NDK-1 binds to KSR-2. Our study provides the first in vivo evidence for a functional NDPK/KSR interaction, revealing that NM23 controls differentiation by modulating the level of activation of Ras/MAPK signaling. These results may help to better understand how dysregulated Nm23 in humans can lead to tumorigenesis (manuscript submitted to PNAS).
We also found that NDK-1 influences the processes of DTC migration and apoptotic engulfment through rearrangement of the cytoskeleton. These data contribute to understand the role of NDPK/Nm23 in cell migration and apoptosis.
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Genetikai Tanszék (Eötvös Loránd Tudományegyetem), Új kutatóhely: Embertani Tanszék (Eötvös Loránd Tudományegyetem).
