The Proteasome-Associated Deubiquitinase UCHL5/UBH-4 in Proteasome Modulation and as a Prognostic Marker in Gastrointestinal Cancers

Näytä kaikki kuvailutiedot

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-4017-3
Julkaisun nimi: The Proteasome-Associated Deubiquitinase UCHL5/UBH-4 in Proteasome Modulation and as a Prognostic Marker in Gastrointestinal Cancers
Tekijä: Arpalahti, Leena
Muu tekijä: Helsingin yliopisto, lääketieteellinen tiedekunta, Medicum
Opinnäytteen taso: Väitöskirja (artikkeli)
Kuuluu julkaisusarjaan: URN:ISSN:2342-317X
Tiivistelmä: The ubiquitin-proteasome system (UPS) is the major cellular pathway for controlled protein degradation, and, together with the autophagy-lysosome pathway, it is a central player in maintaining protein homeostasis. The catalytic core of the UPS is the proteasome, a complex holoenzyme composed of multiple different subunits with varying functions. Disruptions in the UPS are associated with many pathological conditions, including aging-related neurological diseases (such as Alzheimer's, Parkinson's, or Huntington's disease), as well as different cancers. Proteasome inhibitors (e.g. Bortezomib) are in use as cancer therapeutics (e.g. in refractory multiple myeloma and mantle cell lymphoma), but dose-limiting toxicities, drug-resistance and other adverse side-effects have created an acute need for identifying alternative targets that modulate the UPS. Yet, despite its wide-ranging importance, it remains to be defined how UPS is regulated, especially in vivo. The purpose of this thesis was to provide new information on UPS modulation in a living, multicellular organism, with the help of the model organism Caenorhabditis elegans. Further, the aim was to investigate the potential role of an identified proteasome regulator UCHL5/UBH-4 as a biomarker in three gastrointestinal cancers: colorectal cancer (CRC), gastric cancer (GC) and pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC). In the first part of the study, it was established that UCHL5/UBH-4, a proteasome-associated deubiquitinating enzyme (DUB), modulates proteasome activity in C. elegans, and additionally increases the degradation of proteotoxic proteins in human cancer cells. In C. elegans, UBH-4 expression was demonstrated to be regulated by the ageing-regulating Insulin/IGF-1 signaling (IIS) pathway through the transcription factor DAF-16 in a tissue-specific manner. Further, minor knockdown of ubh-4 resulted in a short lifespan extension without affecting progeny amounts. In the second part of the study, the role of UCHL5 was investigated in various gastrointestinal cancers. UCHL5 tumorexpression was scored with immunohistochemistry from representative patient tumor samples in CRC, GC and PDAC. UCHL5-immunoexpression correlated with increased survival in the subgroup of patients with lymph node-positive (Dukes C/stage III) rectal cancer. In addition, both positive nuclear and high cytoplasmic UCHL5-immunoexpression associated with better prognosis in PDAC. Positive UCHL5-immunoexpression was also linked to enhanced survival in the subgroups of gastric cancer patients with small tumors (<5 cm) or stages I-II of the disease. This thesis identified UCHL5/UBH-4 as a new proteasome modulator, and further UCHL5 as a novel prognostic marker with potential clinical relevance. In the future, the recognized significance of UPS in the development and progress of different diseases is only likely to grow. Therefore, understanding the underlying regulatory mechanisms of UPS function is of fundamental importance.Ubikitiini-proteasomijärjestelmä (UPJ) on tärkeä proteiinien hajotusjärjestelmä, joka yhdessä autofagia-lysosomijärjestelmän kanssa ylläpitää solujen proteiinitasapainoa. UPJ:n katalyyttinen ydin on proteasomi: monimutkainen holoentsyymi, joka koostuu useista alayksiköistä joilla on eri funktioita. UPJ:n toiminnan häiriöt liittivät läheisesti eri tauteihin, kuten moniin ikääntymiseen liittyviin hermorappeumasairauksiin (esim. Alzheimerin, Parkinsonin ja Huntingtonin tauti), ja erilaisisiin syöpiin. UPJ:n merkityksellisyydestä huolimatta sen säätelymekanismit tunnetaan kuitenkin edelleen huonosti, etenkin in vivo. Proteasomi-inhibiittoreita (esim. Bortezomib) käytetään yleisesti syöpähoidoissa (esim. multippelimyeloomassa ja vaippasolulymfoomassa), mutta näihin lääkkeisiin liittyvä toksisuus, potentiaalinen resistanssi ja muut haitalliset sivuvaikutukset ovat luoneet akuutin tarpeen vaihtoehtoisille UPJ:tä sääteleville hoitokohteille. Tämän väitöskirjan tarkoituksena oli löytää ja karakterisoida uusia UPJ:n säätelijöitä elävässä, monisoluisessa organismissa, käyttäen mallieläimenä Caenorhabditis elegans-sukkulamatoa. Tavoitteena oli lisäksi tutkia projektin aikana tunnistetun UCHL5/UBH-4-proteasomisäätelijän potentiaalista syöpämarkkeriroolia eri ruoansulatuskanavan alueen syövissä. Projektin ensimmäisessä osassa osoitettiin, että UCHL5/UBH-4, proteasomiin liittyvä deubikitinaasi, eli proteasomisubstraateista ubikitiinia poistava entsyymi, säätelee proteasomin aktiivisuutta C. elegans-sukkulamadoilla. uchl5:n hiljentäminen (knockdown) lisäsi proteotoksisten proteiinien hajotusta ihmisen syöpäsoluissa. Sukkulamadoilla ubh-4-ekspressiota sääteli ikääntymiseen liittyvä insuliini/IGF-1 signalointireitti (IIS) kudos-riippuvaisesti DAF-16/FOXO-transkriptiotekijän kautta. Lisäksi lievä ubh-4:n ekspressiotason lasku sai aikaan vähäisen eliniän pidentymisen, vaikuttamatta kuitenkaan sukkulamatojen jälkeläismäärään. Projektin toisessa osassa UCHL5:n tuumori-ekspressiota arvioitiin immunohistokemiallisesti paksusuolensyöpä-, mahasyöpä- ja haiman duktaalikarsinooma-potilaiden kasvainnäytteistä. Korkea UCHL5-immunoekspressio oli yhteydessä kasvaneen eliniän odotteen kanssa potilailla, joilla oli imusolmuke-positiivinen (Dukes C/vaihe III) peräsuolensyöpä. Positiivinen nukleaarinen ja korkea sytoplasminen UCHL5-immunoekspressio liittyivät parempaan ennusteeseen haiman duktaalikarsinoomassa. Mahasyövässä positiivinen UCHL5-immunoekspressio korreloi nousseen elinajan ennusteen kanssa niillä potilailla, joilla oli pieni kasvainkoko (<5 cm), tai I-II-vaiheen syöpä. Tässä väitöskirjassa osoitettin, että UCHL5/UBH-4-deubikitinaasi säätelee proteasomin toimintaa ja lisäksi UCHL5 on uusi prognostinen syöpämarkkeri, jolla on potentiaalisesti kliinistä merkitystä. Tulevaisuudessa UPJ:n tunnustettu merkitys eri sairauksien synnyssä ja kehityksessä todennäköisesti vain kasvaa, joten järjestelmän sääntelymekanismien ymmärrys on perustavanlaatuisen tärkeää.
URI: URN:ISBN:978-951-51-4017-3
http://hdl.handle.net/10138/232059
Päiväys: 2018-03-02
Avainsanat:
Tekijänoikeustiedot: Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.


Tiedostot

Latausmäärä yhteensä: Ladataan...

Tiedosto(t) Koko Formaatti Näytä
Arpalahti_thesis.pdf 5.371MB PDF Avaa tiedosto

Viite kuuluu kokoelmiin:

Näytä kaikki kuvailutiedot