نقش میتوکندری در سرطان

هوشمند, مسعود; مسیبی, الهه

نقش میتوکندری در سرطان

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان

¹ استادیار، گروه ژنتیک پزشکی، پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری، تهران، ایران

² کارشناس ارشد، گروه ژنتیک پزشکی، پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری، تهران، ایران

چکیده

مدت زمانی طولانی است که این فرضیه که تغییرات فسفریلاسیون اکسیداتیو ناشی از اختلال عملکرد میتوکندری در تومورزایی درگیر است، مورد بحث می‌باشد. میتوکندری برای تأمین انرژی زیستی سلول حیاتی است و در تکثیر سلولی نقش دارد و همچنین نقشی مرکزی در تأمین نقطه‌ی غیر قابل بازگشت فرایند آپوپتوز (مرگ سلولی برنامه‌ریزی شده) دارد. به علاوه، جهش DNAی میتوکندری در سلول‌های سرطانی مختلف مشاهده شده است. با این حال، نقش جهش‌های DNAی میتوکندری تا حد زیادی ناشناخته باقی مانده است. اگر چه جهش در ژن‌های میتوکندریایی در سرطان‌ها شایع می‌باشد، اما این جهش‌ها منجر به غیر فعال شدن میتوکندری نمی‌شوند، بلکه بیوسنتز و بیوانرژتیک آن را تغییر می‌دهند و منجر به تغییر در مسیرهای سیگنالی، رونویسی و حتی ساختار کروماتین می‌گردند. در این مقاله‌ی مروری، جهش‌های DNAی میتوکندری و اختلالات مهم میتوکندریایی مرتبط با سرطان مورد بحث قرار می‌گیرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Mitochondria in Cancer

نویسندگان [English]

Massoud Houshmand ¹
Elaheh Mosaieby ²

¹ Assistant Professor, Department of Medical Genetics, National Institute for Genetic Engineering and Biotechnology, Tehran, Iran

² Department of Medical Genetics, National Institute for Genetic Engineering and Biotechnology, Tehran, Iran

چکیده [English]

The hypothesis that changes in oxidative phosphorylation induce by mitochondrial dysfunction involved in tumorgenesis is so long discussed. Mitochondrion is vital for cell proliferation and has irreversible central role in the apoptosis (programmed cell death). Furthermore, mtDNA mutations have been founded in various cancer cells; although, the role of mitochondrial DNA mutations remains largely unknown. The mitochondria mutations do not lead to its deactivation but these mutations can change biosynthesis, bioenergetics, signal transduction, transcription and chromatin structure of the cell. In this paper, the major impairment in mtDNA and its effect on tumorgenesis were discussed.

کلیدواژه‌ها [English]

Cancer
Mitochondrial DNA
Mitochondria
Oxidative phosphorylation

مراجع

Attardi G, Schatz G. Biogenesis of mitochondria. Annu Rev Cell Biol 1988; 4: 289-333.
Pasternak J. Molecular genetics of mitochondrial disorders. In: Pasternak J, editor. An introduction to human molecular genetics. 2nd ed. Hoboken, NJ: John Wiley and Sons, Inc; 2005. p. 349-76.
Houshmand M, Larsson NG, Holme E, Oldfors A, Tulinius MH, Andersen O. Automatic sequencing of mitochondrial tRNA genes in patients with mitochondrial encephalomyopathy. Biochim Biophys Acta 1994; 1226(1): 49-55.
Houshmand M, Larsson NG, Oldfors A, Tulinius M, Holme E. Fatal mitochondrial myopathy, lactic acidosis, and complex I deficiency associated with a heteroplasmic A --> G mutation at position 3251 in the mitochondrial tRNALeu(UUR) gne. Hum Genet 1996; 97(3): 269-73.
Wallace DC. A mitochondrial paradigm for degenerative diseases and ageing. Novartis Found Symp 2001; 235: 247-63.
Akouchekian M, Houshmand M, Akbari MH, Kamalidehghan B, Dehghan M. Analysis of mitochondrial ND1 gene in human colorectal cancer. J Res Med Sci 2011; 16(1): 50-5.
Houshmand M, Lindberg C, Moslemi AR, Oldfors A, Holme E. A novel heteroplasmic point mutation in the mitochondrial tRNA(Lys) gene in a sporadic case of mitochondrial encephalomyopathy: de novo mutation and no transmission to the offspring. Hum Mutat 1999; 13(3): 203-9.
Lu J, Sharma LK, Bai Y. Implications of mitochondrial DNA mutations and mitochondrial dysfunction in tumorigenesis. Cell Res 2009; 19(7): 802-15.
Pedersen PL. Tumor mitochondria and the bioenergetics of cancer cells. Prog Exp Tumor Res 1978; 22: 190-274.
Cuezva JM, Krajewska M, de Heredia ML, Krajewski S, Santamaria G, Kim H, et al. The bioenergetic signature of cancer: a marker of tumor progression. Cancer Res 2002; 62(22): 6674-81.
Zhao YB, Yang HY, Zhang XW, Chen GY. Mutation in D-loop region of mitochondrial DNA in gastric cancer and its significance. World J Gastroenterol 2005; 11(21): 3304-6.
Chance B, Sies H, Boveris A. Hydroperoxide metabolism in mammalian organs. Physiol Rev 1979; 59(3): 527-605.
Lander HM. An essential role for free radicals and derived species in signal transduction. FASEB J 1997; 11(2): 118-24.
Guyton KZ, Liu Y, Gorospe M, Xu Q, Holbrook NJ. Activation of mitogen-activated protein kinase by H2O2. Role in cell survival following oxidant injury. J Biol Chem 1996; 271(8): 4138-42.
Kamata H, Hirata H. Redox regulation of cellular signalling. Cell Signal 1999; 11(1): 1-14.
Mercurio F, Manning AM. NF-kappaB as a primary regulator of the stress response. Oncogene 1999; 18(45): 6163-71.
Adler V, Yin Z, Fuchs SY, Benezra M, Rosario L, Tew KD, et al. Regulation of JNK signaling by GSTp. EMBO J 1999; 18(5): 1321-34.
Preston TJ, Abadi A, Wilson L, Singh G. Mitochondrial contributions to cancer cell physiology: potential for drug development. Adv Drug Deliv Rev 2001; 49(1-2): 45-61.
Hampton MB, Kettle AJ, Winterbourn CC. Inside the neutrophil phagosome: oxidants, myeloperoxidase, and bacterial killing. Blood 1998; 92(9): 3007-17.
Semenza GL. O2-regulated gene expression: transcriptional control of cardiorespiratory physiology by HIF-1. J Appl Physiol (1985 ) 2004; 96(3): 1173-7.
Degterev A, Boyce M, Yuan J. A decade of caspases. Oncogene 2003; 22(53): 8543-67.
Raha S, Robinson BH. Mitochondria, oxygen free radicals, and apoptosis. Am J Med Genet 2001; 106(1): 62-70.
Ghosh JC, Dohi T, Kang BH, Altieri DC. Hsp60 regulation of tumor cell apoptosis. J Biol Chem 2008; 283(8): 5188-94.
Kang BH, Plescia J, Dohi T, Rosa J, Doxsey SJ, Altieri DC. Regulation of tumor cell mitochondrial homeostasis by an organelle-specific Hsp90 chaperone network. Cell 2007; 131(2): 257-70.
Wang H, Morais R. Up-regulation of nuclear genes in response to inhibition of mitochondrial DNA expression in chicken cells. Biochim Biophys Acta 1997; 1352(3): 325-34.
Butow RA, Avadhani NG. Mitochondrial signaling: the retrograde response. Mol Cell 2004; 14(1): 1-15.
Selak MA, Armour SM, MacKenzie ED, Boulahbel H, Watson DG, Mansfield KD, et al. Succinate links TCA cycle dysfunction to oncogenesis by inhibiting HIF-alpha prolyl hydroxylase. Cancer Cell 2005; 7(1): 77-85.
Howell AN, Sager R. Tumorigenicity and its suppression in cybrids of mouse and Chinese hamster cell lines. Proc Natl Acad Sci U S A 1978; 75(5): 2358-62.
Rasmussen AK, Chatterjee A, Rasmussen LJ, Singh KK. Mitochondria-mediated nuclear mutator phenotype in Saccharomyces cerevisiae. Nucleic Acids Res 2003; 31(14): 3909-17.
Rasmussen AK, Chatterjee A, Rasmussen LJ, Singh KK. Mitochondria-mediated nuclear mutator phenotype in Saccharomyces cerevisiae. Nucleic Acids Res 2003; 31(14): 3909-17.