Laboratorij za vede o okolju in življenju

Proteini APOBEC in onkogeneza virusov HPV

Povzetek

Humani virusi papiloma (HPV) spadajo med najpogostejše spolno prenosljive patogene, ki so odgovorni za več kot 5 % vseh rakov pri ljudeh, vključno z večino raka materničnega vratu in delom raka glave in vratu. Proteini APOBEC3 (A3) so cistidinske deaminaze, ki so spreminjajo nukleotidno sestavo molekul DNA in RNA. Ta proces je eden izmed ključnih obrambnih mehanizmov pri virusnih infekcijah, vendar je odgovoren tudi za pojav mutacij v gostiteljski celici in razvoj rakavih bolezni. Nedavni rezultati vsegenomskih analiz so pokazali, da so proteini APOBEC glavni vir somatskih mutacij pri raku materničnega vratu, molekularni mehanizmi teh procesov pa so še vedno slabo pojasnjeni. Prav tako je znano, da razvoj invazivnega raka materničnega vratu sproži dolgotrajna okužba z nekaterimi tipi virusov HPV, ki povzroči genetske in epigenetske spremembe v gostiteljskem genomu.

Osrednji cilj raziskave je bolje razumeti vlogo proteinov APOBEC pri onkogenezi virusov HPV. Te procese bomo proučevali z različnih zornih kotov, ki bodo vključevali biostatistične analize, genomske študije ter eksperimentalne metode molekularne ter celične biologije.

Naši specifični cilji so:
a) določiti genetske in epigenetske spremembe, ki so vezane na izražanje proteinov APOBEC, v tumorskih vzorcih raka materničnega vratu in modelnih sistemih HPV ter,
b) razjasniti časovni potek in mehanizme maligne transformacije s HPV okuženih celic, ki nastanejo zaradi delovanja proteinov APOPBEC.

V prvem delu projekta (WP1) se bomo osredotočili na analizo kliničnih podatkov raka materničnega vratu, ki so zajeti v bazi TCGA (The Cancer Genome Atlas). Ugotavljali bomo korelacijo med izražanjem proteinov A3 in gostiteljskih genov v prisotnosti infekcije HPV. Prav tako bomo ugotavljali metilacijski status gostiteljske in virusne DNA ter izražanjem molekul miRNA.
V drugem delu projekta (WP2) bomo uporabili modelne sisteme, ki posnemajo različne stopnje okužbe s HPV. Proučevali bomo, (i) kdaj se začnejo kopičiti mutacije APOBEC, (ii) ali se mutacije APOBEC pojavijo pred ne-APOBEC mutacijami, in (iii) koliko k tem procesom prispeva ne-editirajoča aktivnost proteinov A3. V zadnjem delu projekta (WP3 in 4) bomo proučevali transformacijo okuženih celic HPV, ki nastane zaradi posrednega delovanja proteinov APOBEC.

Rezultati raziskave bodo omogočili boljše poznavanje delovanja proteinov APOBEC pri onkogenezi virusov HPV, kar bo imelo potencialni vpliv tudi na razvoj kliničnih in aplikativnih raziskav drugih virusnih infekcij. Še zlasti to velja za druge majhne onkogene viruse DNA, ki so prav tako potencialna tarča delovanja proteinov APOBEC. Biostatistična analiza kliničnih podatkov bo osredotočena predvsem na biomarkerje z visokim prognostičnim potencialom. Mutacijski in metilacijski vzorci so resnično pomembni kazalci malignih sprememb pri raku materničnega vratu. Oboje bi lahko služilo kot zgodnji prognostični marker za razvoj raka na materničnem vratu pri ženskah z ugotovljeno cervikalno neoplazijo ali kot indikator za zgodnjo preventivno terapijo.

Partnerji na projektu: Laboratorij za vede o okolju in življenju Univerze v Novi Gorici (koordinator projekta), Fakulteta za farmacijo Univerze v Ljubljani, Medicinska fakulteta Univerze v Ljubljani

Trajanje projekta: 1. 9. 2020 – 31. 8. 2023

Publikacije:
Carse S, Bergant M, Schäfer G. Advances in Targeting HPV Infection as Potential Alternative Prophylactic Means. Int J Mol Sci. 2021, 22(4):2201. doi: 10.3390/ijms22042201.