Dnmt3a et Dnmt3b (processus de méthylation)

Our skin renews, heals wounds, and regenerates the hair that covers it thanks to a small group of stem cells. These cells continually produce new ones, which appear on the skin surface after a few days. A study led by ICREA researcher Salvador Aznar Benitah and undertaken at the Institute for Research in Biomedicine (IRB Barcelona) has identified two proteins that are fundamental to conserve skin stem cells and has shown that without these proteins these cells are lost. The study, which has been published in Cell Stem Cell, has involved Luciano Di Croce's group at the Center for Genomic Regulation (acronym in Spanish CRG).

The proteins identified, Dnmt3a y Dnmt3b, are crucial for the self-renewal of skin stem cells as they trigger the first step of the genetic programme of these cells. "Without them, this programme is not activated and the stem cells collapse and disappear from the tissue," explains Salvador Aznar Benitah, head of the Stem Cells and Cancer lab at IRB Barcelona.

Lorenzo Rinaldi, a "la Caixa" PhD student and first author of the study, has identified all the regions of the genome that harbour these proteins. Rinaldi has observed that these two proteins exert their activity on gene enhancers and superenhancers -- regions far away from the genes that can increase gene transcription speed up to 200-fold -- among other regions.

"It was surprising to see that two proteins that have always been associated with gene repression through DNA methylation are activated in the most transcriptionally active regions of stem cells. We had never observed this activity because we were unable to study the global distribution of Dnmt3a and Dnmt3b at the genomic level. Thanks to advances in sequencing techniques, more researchers are observing the very mechanism that we have described," explains Rinaldi.

Of the 12,000 gene enhancers in the genome, about 300 are superenhancers related to stem cells. The two proteins exert their function in these regions in order to trigger the approx. 1,000 genes required for the self-renewing capacity of stem cells. By methylating the superenhancer, these proteins trigger the first step of the machinery that leads to the amplified expression of these essential genes for the stem cell.

Link to cancer

There are various features related to cancer cells. Among these, first, these cells show altered DNA methylation. Second, gene enhancers are highly mutated, not only in the bodies of the genes themselves. These observations have been made possible thanks to mass sequencing of tumour cell genomes. Third, these two proteins, Dnmt3a and Dnmt3b, are altered in many types of tumour, such as those encountered in leukemia, the lung, and the colon.

"Each of these three components is associated with the development of various kinds of cancer. Given that these proteins activate gene expression enhancers through DNA methylation, we believe that it would be of interest to study them in cancer cells in order to determine whether they participate in tumour development," concludes Dr. Aznar Benitah.

The study has been funded by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness and ERDFs. Dr. Aznar Benitah's lab is also supported by The European Council for Research (ERC), the Worldwide Cancer Research Foundation, the Fundació Marató de TV3, the Fundación Vencer el Cáncer, the Fundación Botín and the Government of Catalonia.

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Notre peau renouvelle, guérit les blessures, et régénère les cheveux qui la recouvre, grâce à un petit groupe de cellules souches. Ces cellules en produisent continuellement de nouvelles, qui apparaissent sur la surface de la peau après quelques jours. Une étude menée par le chercheur ICREA Salvador Aznar Benitah et entrepris à l'Institut de recherche en biomédecine (IRB Barcelona) a identifié deux protéines qui sont fondamentales pour conserver les cellules souches de la peau et a montré que, sans ces protéines ces cellules sont perdues. L'étude, qui a été publié dans Cell Stem Cell, a impliqué le groupe de Luciano Di Croce au Centre de Régulation Génomique (acronyme en espagnol CRG).

Les protéines identifiées, Dnmt3a et Dnmt3b, sont cruciales pour l'auto-renouvellement des cellules souches de la peau car ils déclenchent la première étape du programme génétique de ces cellules. «Sans elles, ce programme n'est pas été activé et les cellules souches s'effondrent et disparaissent du tissu», explique Salvador Aznar Benitah, chef des cellules souches et de laboratoire de cancer à la CISR Barcelone.

Lorenzo Rinaldi, premier auteur de l'étude, a identifié toutes les régions du génome qui abritent ces protéines. Rinaldi a observé que ces deux protéines exercent leur activité sur des gènes amplificateurs et des "superenhancers" (rehausseurs)  - des régions loin des gènes qui peuvent augmenter la vitesse de transcription du gène jusqu'à 200 fois - entre autres régions.

"Il est surprenant de voir que deux protéines qui ont toujours été associés à la répression des gènes par méthylation de l'ADN sont activés dans les régions les plus transcriptionnellement actives des cellules souches. Nous avions jamais observé cette activité parce que nous avons été incapables d'étudier la répartition globale des Dnmt3a et Dnmt3b au niveau génomique. Merci aux progrès techniques de séquençage, plus de chercheurs observent le mécanisme même que nous avons décrit ", explique Rinaldi.

Sur les 12.000 activateurs de gènes dans le génome, environ 300 sont des rehausseurs liées aux cellules souches. Les deux protéines exercent leur fonction dans ces régions afin de déclencher environ 1000 gènes requis pour la capacité d'auto-renouvellement des cellules souches. En méthylant le rehausseur , ces protéines déclenchent la première étape du mécanisme qui conduit à l'expression amplifiée de ces gènes essentiels pour la cellule souche.

Lien vers le cancer

Il y a diverses fonctions liées à des cellules cancéreuses. Parmi celles-ci, d'abord, ces cellules montrent une altération de la méthylation de l'ADN. En second lieu, les amplificateurs de gènes sont fortement mutés, et pas seulement dans les corps des gènes eux-mêmes. Ces observations ont été rendues possibles grâce au séquençage des génomes de masse de cellules tumorales. En troisième lieu, ces deux protéines, Dnmt3a et Dnmt3b, sont modifiées dans de nombreux types de tumeurs, telles que celles rencontrées dans les leucémies , le et le .

"Chacun de ces trois éléments est associé au développement de divers types de cancer. Étant donné que ces protéines activent des gènes activateurs d'expression par méthylation de l'ADN, nous pensons qu'il serait intéressant de les étudier dans les cellules cancéreuses afin de déterminer si elles participent dans le développement de la tumeur », conclut le Dr Aznar Benitah.

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définition :



La méthylation de l'acide désoxyribonucléique (ADN) est un processus épigénétique dans lequel certaines bases nucléotidiques peuvent être modifiées par l'addition d'un groupement méthyle. Cette modification de l'ADN est effectuée par des enzymes particulières appelées DNMTs pour "DNA methyl-transferase". Chez l'humain il en existe 4, Dnmt1 qui est une méthyl-transferase de maintien dont le rôle principal est de maintenir la méthylation sur les deux brins d'ADN lors de la réplication, Dnmt2 dont le rôle est encore incertain et DNMT3A et 3b qui partagent une forte homologie et dont le rôle principal est d'ajouter de nouvelles marques de méthylation sur l'ADN (on parle de "de novo DNA methyl-transferase").

(Nov. 14, 2012) — In laboratory experiments, scientists have eliminated metastasis, the spread of cancer from the original tumor to other parts of the body, in melanoma by inhibiting a protein known as melanoma differentiation associated gene-9 (mda-9)/syntenin. More than 1 million cases of skin cancer are diagnosed each year in the U.S., and melanoma is the deadliest form. With further research, the approach used by the scientists could lead to targeted therapies that stop metastasis in melanoma and potentially a broad range of additional cancers.

Dans des expériences de laboratoire, les scientifiques ont éliminé les métastases du mélanome en inhibant une protéine connue comme mda-9/syntenin. Avec plus de recherches, l'approche utilisée par les scientifiques pourrait conduire à des thérapies ciblées qui stoppent les métastases dans le mélanome et potentiellement dans beaucoup d'autres cancers.

The study published online in the journal Cancer Research was led by Paul B. Fisher, M.Ph., Ph.D., Thelma Newmeyer Corman Endowed Chair in Cancer Research and program co-leader of Cancer Molecular Genetics at Virginia Commonwealth University Massey Cancer Center, chairman of VCU's Department of Human and Molecular Genetics and director of the VCU Institute of Molecular Medicine. Fisher and his colleagues found that Raf kinase inhibitor protein (RKIP) interacted with and suppressed mda-9/syntenin. Mda-9/syntenin was originally cloned in Fisher's laboratory, and was shown in previous studies to interact with another protein, c-Src, to start a series of chemical reactions that lead to increased metastasis.

l'étude publiée dans le "journal Cancer Research" a été menée par Paul B. Fisher. Il a découvert que l'inhibiteur de protéine kinase RAF (RKIP) interagit et supprime mda-9/syntenin. Mda-9/syntenin avait été cloné auparavant dans les laboratoires de Fisher et on avait démontré auparavant qu'elle interagissait avec une autre protéine la c-Src pour commencer une série de réactions chimiques qui menait à augmenter les métastases.

"Prior research suggests that RKIP plays a seminal role in inhibiting cancer metastasis, but, until now, the mechanisms underlying this activity were not clear," says Fisher. "In addition to providing a new target for future therapies, there is potential for using these two genes as biomarkers for monitoring melanoma development and progression."

Des recherches préliminaires suggèrent que RKIP joue un rôle en inhibant les métastases mais jusqu'à maintenant les mécanismes de cette activité n'étaient pas clairs. En plus de fournit une nouvelle cible à de futures thétapies, il y a un potentiel pour utiliser ces deux gènes comme biomarqueurs pour suivre le développement du mélanome et sa progression.

Through their experiments, the scientists discovered that RKIP physically binds with mda-9/syntenin, and this physical interaction inhibits mda-9/syntenin expression. This finding opens the possibility of developing small molecules that mimic RKIP to be used as drugs to treat metastasis in melanoma and other cancers.

À travers ces expériences, les scientifiques ont découvert que RKIP se lie physiquement avec mda-9/syntetin et cette interaction physique inhibe l'expression de mda-9/syntenin. cEtte découverte ouvre la possibilité de développer de petites molécules qui mimeraient RKIP pour être utilisées comme médicament pour traiter les métastases du mélanome et de d'autres cancers.

Additionally, the team found that levels of mda-9/syntenin were higher than levels of RKIP in malignant and metastatic melanoma cells while levels of RKIP were higher than levels of mda-9/syntenin in healthy melanocytes, which are the cells that produce pigment in the skin, eyes and hair. The inverse relationship between the two proteins suggests that changes in their levels of expression could be used as a diagnostic tool, enabling clinicians to track the development of the disease or gauge a patient's response to treatments.

De plus, l'équipe a trouvé que les niveaux de mda-9/syntenin étaient plus élevés que les niveaux de RKIP dans les cellules malignes du mélanome métastasé tandis que les niveaux de RKIP étaient plus hauts que les niveaux de mda-9 dans les mélanocytes, qui sont les cellules qui produisent les pigments de la peau, des yeux et des cheveux. Cette relation inverse entre les deux protéines suggère que les changements dans les niveaux de cette expression peut être utilisé comme un outil diagnostic, permettant aux docteurs de suivre le développement de la maladie et de jauger la réponse à un traitement.

"Our findings represent a major breakthrough in understanding the genetic mechanisms that lead to metastasis in melanoma. Prior studies have shown that levels of mda-9/syntenin are elevated in a majority of cancers, including melanoma, suggesting that our findings could be applicable for a wide range of diseases," says Fisher.

Nos découvertes représentent une avancée majeure dans la compréhension des mécanismes qui conduisent aux métastases dans le mélanome. Des études antérieures ont montré que les niveaux de mda-9/syntenin sont élevés dans une majorité de cancers incluant le mélanome , suggérant que nos découvertes pourraient s'appliquer à beaucoup de maladies.

Now that the researchers have demonstrated the ability of RKIP to inhibit mda-9/syntenin-mediated metastasis, they are focusing their attention on developing small molecules imitating RKIP that could be used as new treatments for melanoma.

Aout 2010

OBJECTIVES: To investigate the expression of c-Src and c-Yes in cutaneous carcinomas to include malignant melanoma (MM), squamous cell carcinoma (SCC) and basal cell carcinoma (BCC).

METHODS: We examined 6 normal skin tissues and 18 malignant skin tumor tissues using western blotting for the expression of c-Src and c-Yes. In another set, 16 specimens of MM, 16 SCCs and 16 BCCs were analyzed for the expression of c-Src and c-Yes using immunohistochemical staining.

RESULTS: Western blotting showed that c-Src was expressed in all malignant skin tumors, but not in normal skin, while c-Yes was expressed in MM and SCC, but not in BCC and normal skin. Immunohistochemical staining results of c-Src and c-Yes in MM, SCC, and BCC mirrored those of the western blot analysis.

CONCLUSIONS: c-Src, rather than c-Yes, plays a key role in the proliferation and progression of malignant skin cancers

c-src joue un rôle-clé dans le la prolifération et la progression des cancers de la peau

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20796316

2005-12-09

De nouvelles perspectives thérapeutiques du mélanome et des métastases

Prévenir la propagation des cellules tumorales dans le sang et la survenue des métastases reste à ce jour le défi majeur du traitement du cancer. Dans ce but, des chercheurs de l'unité Inserm « Oncogénèse et progression tumorale », de l'Université de Columbia à New York et des cliniciens du département de Dermatologie de l'Hôtel Dieu à Lyon viennent d'identifier un nouvel acteur indispensable au développement des métastases : le gène de la synténine encore appelé mda-9. Ces travaux menés par Habib Boukerche et publiés dans Cancer Research montrent que la présence de synténine est un élément clé de la malignité du mélanome. Ils ouvrent la voie au développement de nouvelles pistes thérapeutiques pour le mélanome et d'autres cancers.

L'incidence du mélanome augmente dans les deux sexes depuis vingt ans. En France, environ 80 000 nouveaux cas sont diagnostiqués chaque année et plus de 50% d'entre eux de plus de 1,5 mm d'épaisseur évolueront vers un cancer généralisé. Il n'existe à ce jour aucun traitement éprouvé permettant de prolonger la vie des malades souffrant de mélanome métastatique ; seule l'ablation de la tumeur avant la dissémination des cellules tumorales est efficace. Le mélanome prend naissance à la jonction derme-épiderme où sont localisés les mélanocytes, puis après une phase de croissance horizontale sans risque de métastases pour le patient, progresse au cours d'une phase verticale vers les couches les plus profondes du derme, en acquérant la compétence métastatique. La cascade d'événements qui s'ensuit est un mécanisme complexe permettant à certaines cellules cancéreuses de se transformer en cellules métastatiques et de s'implanter dans les tissus.

« Le génome humain est presque entièrement décrypté et nous entrons maintenant dans une phase d'identification des fonctions des gènes » souligne Habib Boukerche. Grâce à un modèle d'étude de la métastase spontanée du mélanome, les chercheurs ont identifié un gène nommé synténine (ou mda-9) qui joue un rôle clé dans la progression tumorale du mélanome et la survenue des métastases. En intégrant au mieux les compétences spécifiques des diverses protéines de signalisation, les synténines organisent des macrocomplexes dans la cellule tumorale, lesquels transmettent un signal spécifique qui intime aux cellules cancéreuses l'ordre de se mouvoir. Les synténines contribuent ainsi à la génération de force mécaniques nécessaires à la mobilité de la cellule cancéreuse. Elle migre ensuite vers les couches les plus profondes du derme pour y former des métastases.

En greffant à des ratons nouveaux-nés des cellules tumorales de mélanomes dans lesquelles le gène de la synténine est inhibé, les chercheurs ont réussi à entraîner une régression des métastases pulmonaires. A l'inverse, l'introduction de ce gène augmente la formation des métastases. Ces résultats ont été confirmés par les données cliniques issues des biopsies de patients : « d'une part, il existe une corrélation entre le niveau d'expression de la synténine dans le mélanome et l'agressivité de ces cancers in vitro, d'autre part la synténine est fortement exprimée au cours de la transition du mélanome de la phase de croissance horizontale vers la phase de croissance verticale et dans les métastases » souligne Habib Boukerche.

Ces résultats ouvrent de nouvelles voies dans la compréhension du cancer et pourraient permettre plus généralement le développement de nouveaux médicaments anti-cancéreux.