Epigenetic diet: impact on the epigenome and cancer

жүктеу/скачать 1.88 Mb.

бет	39/51
Дата	11.03.2016
өлшемі	1.88 Mb.
	#53679

1 ... 35 36 37 38 39 40 41 42 ... 51

Abstract
Эпигенетические механизмы

Epigenetic diet: impact on the epigenome and cancer.

Hardy TM¹, Tollefsbol TO.

Author information

¹Department of Biology, University of Alabama at Birmingham, 1300 University Boulevard, Birmingham, AL 35294, USA.

Abstract

A number of bioactive dietary components are of particular interest in the field of epigenetics. Many of these compounds display anticancer properties and may play a role in cancer prevention. Numerous studies suggest that a number of nutritional compounds have epigenetic targets in cancer cells. Importantly, emerging evidence strongly suggests that consumption of dietary agents can alter normal epigenetic states as well as reverse abnormal gene activation or silencing. Epigenetic modifications induced by bioactive dietary compounds are thought to be beneficial. Substantial evidence is mounting proclaiming that commonly consumed bioactive dietary factors act to modify the epigenome and may be incorporated into an 'epigenetic diet'. Bioactive nutritional components of an epigenetic diet may be incorporated into one's regular dietary regimen and used therapeutically for medicinal or chemopreventive purposes. This article will primarily focus on dietary factors that have been demonstrated to influence the epigenome and that may be used in conjunction with other cancer prevention and chemotherapeutic therapies.

Диетические факторы стали агентами сильный интерес в области эпигенетики. Ряд биологически активных пищевых компонентов, которые имеют потенциал для профилактики болезней и укрепления здоровья в целом были определены [1-4]. В самом деле, несколько естественные пищевые фитохимические были продемонстрированы обладает антиканцерогенными свойствами и может играть роль в регуляции биологических процессов [5,6]. Многие исследования показали, что натуральные продукты имеют эпигенетические цели в раковые клетки и могут действовать как рак профилактических препаратов. Соединений, которые содержатся в диетических фитохимических препаратов, таких как чай, чеснок, соевые продукты, зелень, виноград и овощи семейства крестоцветных являются сейчас общепринятыми, чтобы защитить от развития многих видов опухолей, а также выступает в качестве эпигенетические модуляторов, которые влияют не только посвящение, но и прогрессирование онкогенеза [6-9].

Эпигенетические механизмы

Термин " эпигенетика " создан в 1942 году на развивающие биолог Конрад H Уоддингтон [10]. Эпигенетика как правило, относится к наследственным изменениям в экспрессии генов и организации хроматина, что не из-за изменения в последовательности ДНК [11]. Эпигенетические модификации, как правило, происходят изменения в метилировании ДНК, ковалентные модификации гистонов или RNAi [12]. Метилирование ДНК происходит при метильной группы добавляется в 5-углерод (C⁵) положение цитозина. Метилирование цитозина предполагает перенос метильной группы от S-аденозил-L-метионина (SAM), метил прекурсоров, cytosines в CpG-динуклеотидов [13]. Метилирование ДНК имеет много ролей в различных клеточных процессах и могут влиять на транскрипцию генов путем предотвращения связывания ключевых транскрипционных факторов [14-17]. Транскрипционный сайленсинг из-за метилирование ДНК, что происходят за счет найма метил-CpG-binding транскрипционной repressors и, вмешиваясь в ДНК-связывающих транскрипционных активаторов, которое в свою очередь приводит в конденсированного хроматина государства. Кроме того, метилированной ДНК может быть связано метил-CpG-связывающий домен (MBD) белков, которые необходимы для связывания 5-метилцитозина [16]. Метилирование ДНК, катализируемой ферментами, известный как ДНК-метилтрансферазами (DNMTs) и гиперметилирование CpG-динуклеотидов или CpG островов DNMTs, как правило, приводит в transcriptional gene silencing и инактивации Гена [12]. Геном человека содержит четыре DNMT генов, DNMT1, DNMT2, DNMT3A и DNMT3B [18]. Изменены DNMT выражения и деятельности рассматривается в многочисленных заболеваний, включая аутизм, сердечно-сосудистых заболеваний, ожирения, диабета 2 типа и рака [19-23]. Кроме того, глобальное гипометилирование связано с почти всех видов рака у человека [24,25].

Модификации Гистонов, как правило, возникают, как пост-трансляционных модификаций в N-концевой гистонов. Эти изменения включают ацетилирование, метилирование, фосфорилирование, biotinylation и убиквитинирования и важны в ходе разработки [26-28]. Модификации Гистонов катализируются ферментами, такими как гистоновой метилтрансферазы (HMTs), гистон demethylases (корабль) гистон acetyltransferases (шляпы), и histone deacetylases (гда). HMTs акт добавление метильной группы лизина и/или остатков аргинина в гистонов, в то время как корабль удаление метильных групп. В свою очередь, головные уборы катализируют дополнение ацетильных групп остатков лизина гистонов, в то время как гда отвечают за удаление этих групп [29,30]. Метилирование лизина может вызвать либо активации или репрессии транскрипции, в то время как метилирование аргинина, как правило, активирует транскрипцию. Аналогично, гистоновые hyperacetylation результаты в активации обычно репрессированных генов, в то время как hypoacetylation результаты в сайленсинг генов. Это проявляется в канцерогенез, где аберрантной активности шляпы и гда считается, что триггер канцерогенных процессов [31].

RNAi-это процесс, с помощью которого дсрнк ингибирует накопление гомологичных транскриптов как от генов [32]. Рнкі или нкрнк, в виде антисмысловых транскриптов, может привести к транскрипционный сайленсинг в формировании гетерохроматина. Участие РНК в разных глушителей механизмов было подробно описано в нескольких организмов [33]. Например, в дрожжах Schizosaccharomyces pombe удаление различных компонентов RNAi machinery приводит к потере H3K9 метилирования, а также обесценение функция центромеры [33,34]. Аналогичным образом, метилирование ДНК и метилирование H3K9 были продемонстрированы в Arabidopsis thaliana и в α-талассемии [35,36]. Рнкі также были продемонстрированы, чтобы быть вовлеченным в сайленсинг генов, ассоциированных с ВИЧ-1, наряду с несколькими типами раковых заболеваний [37-41]. Кроме того, некодирующих miRNAs могут контролировать выражение DNMTs и другие ферменты, связанные с эпигенетическими модификациями, которые затрагивают мРНК перевод и стабильности [42-44]. Захватывающие события показали, что RNAi-направлены глушителей гетерохроматических районов хромосом может вызвать прямой модификации гистонов и метилирование ДНК в специфических локусов, вызывает сайленсинг генов [35,36,45,46].

Эпигенетические модификации представляют особый интерес в области исследования рака, поскольку их влияние на эпигенома участвует в клеточной пролиферации, дифференцировки и выживания [27,47,48]. Кроме того, эпигенетические изменения, которые часто участвуют в транскрипционной регуляции и были оба замешаны в развитии опухоли и прогрессии [40,49,50]. Эпигенетические модификации, вызывающие транскрипционной дерегулирование может привести к несанкционированному экспрессии или активации транскрипционных факторов, связанных с онкогенов и/или неспособность выразить генов, ответственных за подавление опухоли [51]. На самом деле, раковые клетки полногеномных аберрации в ряд эпигенетических маркеров, в том числе глобальное гипометилирование, глобальное снижение экспрессии miRNAs, промотор-специфических гиперметилирование, деацетилирование и эпигенетическая регуляция техники [52]. Кроме того, влияние epigenomic процессов в рак является очевидным то, что, по крайней мере, половина всех генов-супрессоров опухолей инактивируются через эпигенетические механизмы в онкогенез [16,53-55]. Биологически активные пищевые компоненты потребляемых потребление естественных продуктов, включая фрукты и овощи могут выступать в качестве источников витаминов и минералов. Хотя это и неоценимую роль, эти агенты имеют высокий потенциал для применения в офтальмологии в силу в части их антиканцерогенными свойствами [9,56]. Растущее количество доказательств свидетельствуют о том, что пищевые агенты, а также номера-питательных компонентов фруктов и овощей может повлиять на эпигенетические процессы и участвуют в процессах, включая реактивация генов-супрессоров опухолей, инициации апоптоза, репрессии, связанные с раком генов и активации клеточного выживания белков в различных раковых заболеваний [57-60]. Диетическое фитохимические вещества, такие как полифенолы чая, генистеин, сульфорафан (SFN), ресвератрол, куркумин и другие были продемонстрированы эффективные агенты против рака и действовать через эпигенетические механизмы, которые влияют на эпигенома [56,61].