Investigación del SNP patógeno de PKCι en el VHC

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Mar 07, 2024

Investigación del SNP patógeno de PKCι en el VHC

Scientific Reports volumen 13, Número de artículo: 12504 (2023) Citar este artículo 167 Accesos 1 Detalles de Altmetric Metrics El carcinoma hepatocelular es una de las principales causas de muertes relacionadas con el cáncer debido a su

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 12504 (2023) Citar este artículo

167 Accesos

1 altmétrica

Detalles de métricas

El carcinoma hepatocelular es una de las principales causas de muertes relacionadas con el cáncer debido a su complejidad en el diagnóstico, quimiorresistencia y naturaleza agresiva. La identificación del polimorfismo de un solo nucleótido (SNP) patógeno en la proteína quinasa C iota (PKCι) puede ser un biomarcador potencial en el pronóstico y tratamiento del CHC. Este estudio investigó la asociación entre un SNP en PRKCI y el riesgo de carcinoma hepatocelular (CHC) de la población paquistaní. Las muestras obtenidas se evaluaron primero para medir ALT y cuantificar la carga viral mediante PCR con transcriptasa inversa. El PKCι nsSNP rs1199520604 se evaluó computacionalmente mediante múltiples herramientas bioinformáticas de consenso para predecir sus posibles efectos nocivos. Luego se investigó su asociación con el CHC mediado por el virus de la hepatitis C (VHC) mediante ARMS-PCR (reacción en cadena de la polimerasa del sistema de mutación refractaria a la amplificación). El análisis SNP de rs1199520604 se realizó en 100 casos y 100 controles. El genotipo T homocigótico de la variante rs1199520604 es un alelo de factor de riesgo para el CHC inducido por el VHC (odds ratio: 4,13, riesgo relativo: 2,01, valor de P <0,0001). Se determina que el genotipo heterocigoto protege a los pacientes con VHC del desarrollo de CHC (P <0,001). El estudio destacó la asociación de la variante rs1199520604 con el CHC inducido por el VHC en las poblaciones paquistaníes. Esta variante, tras una mayor validación mediante una investigación de alto rendimiento en una cohorte más grande, tiene potencial para traducirse a nivel clínico.

Entre las muertes relacionadas con el cáncer, el cáncer de hígado es la segunda causa principal de muerte en todo el mundo. El carcinoma hepatocelular (CHC) es el tipo de cáncer de hígado que ocurre con mayor frecuencia, especialmente en los países en desarrollo1 debido a su complejidad en el diagnóstico, quimiorresistencia y naturaleza agresiva. Comienza en los hepatocitos y representa del 75 al 85% de todos los casos de cáncer de hígado. Sus tasas de aparición cambian de 5,1 por 100.000 personas-año en Europa a 17,7 por 100.000 en Asia oriental2. Solo Pakistán representó 4.354 nuevos casos y 4.365 muertes por cáncer de hígado en 2020. Estas tasas dispares entre regiones ponen de relieve las diferencias en la aparición de factores de riesgo3. Además de otros factores de riesgo, uno de los factores destacados asociados con el desarrollo de CHC es el virus de la hepatitis C (VHC)4.

El polimorfismo de un solo nucleótido (SNP) es una variación genética común entre los individuos. Los SNP han surgido como marcadores genéticos de enfermedades y numerosos marcadores de SNP están disponibles en bases de datos públicas. Estudios anteriores han demostrado la importancia de definir las mutaciones como deletéreas o no deletéreas y su asociación con determinadas enfermedades. Se ha informado que los SNP en los genes GRIK1, MICA, HLA-DQA/DQB y KIF1B están asociados con el riesgo de HCC5. Las proteínas de la familia PKC se han asociado positivamente con el CHC en varios estudios6,7,8. Sin embargo, esos estudios generalmente indicaron su participación en el proceso cancerígeno a nivel funcional. Aún no se ha informado sobre ninguna asociación genética, como la presencia de SNP en el gen codificante PKCι (PRKCI) y la susceptibilidad y progresión del CHC.

PKCι es una serina/treonina quinasa dependiente de lípidos. Participa en varias vías de señalización que regulan la supervivencia celular9,10,11, la diferenciación10, la polaridad12 y la dinámica de los microtúbulos en la vía secretora temprana13. PKCι pertenece a la familia PKC conservada evolutivamente. Tiene 596 aminoácidos y su masa molecular es de 68.262 Da. La actividad de PKCι está regulada por segundos mensajeros lipídicos (ceramida, fosfatidilinositol 3,4,5-trifosfato y ácido fosfatídico), quinasa dependiente de fosfoinosítido (PDK1), fosforilación de tirosina e interacciones proteína-proteína específicas. En comparación con otras isoenzimas de PKC, PRKCI está más conservada desde un punto de vista evolutivo. La homología general de secuencia de aminoácidos de PKCι y PKCζ es del 72 %, mientras que los dominios de quinasa son idénticos en un 86 %. PKCι muestra menos homología con las otras isoformas de PKC; por ejemplo, incluso en el dominio catalítico altamente conservado, es sólo un 53% idéntico a otras proteínas de la familia PKC14. Los polimorfismos en la familia de genes PKC se han asociado previamente con la aparición de neoplasias foliculares de tiroides y fibrosarcoma. Los SNP no sinónimos de la familia PKC también se han relacionado con la transformación de fibroblastos. Aún no se han informado las asociaciones genéticas de PRKCI, como la presencia de SNP en el gen codificante y la susceptibilidad y progresión del CHC. Teniendo en cuenta el potencial oncogénico único de PRKCI y la brecha en los datos sobre el papel de sus variantes en la progresión del CHC, decidimos investigar la asociación entre una variante de PRKCI de alto riesgo rs1199520604 y el CHC inducido por el VHC en el estudio actual.

Los datos de las variantes se recuperaron de ENSEMBL (ID del gen ENSEMBL: ENSG00000163558). Las variantes sin sentido se ordenaron y mapearon en la transcripción ENST00000295797. Utilizando ENSEMBL obtuvo datos de diferentes herramientas de consenso (SIFT, PolyPhen2.0, MutationAssssor, CADD, REVEL y MetaLR), se predijo la patogenicidad de las variantes. Los criterios para la clasificación de variantes en clase causante de enfermedad o tolerante se eligieron del estudio 15. Se seleccionó la variante que se predijo que sería la más patógena para su posterior validación.

Los cebadores ARMS PCR (reacción en cadena de la polimerasa del sistema de mutación refractaria a la amplificación) contra el posible daño común identificado SNP rs1199520604 se diseñaron utilizando el software primer 116,17. El conjunto de cromosomas utilizado como entrada en Primer1 fue 38.p13.

Se recolectaron cien muestras de pacientes con CHC y 100 muestras de control para el análisis de SNP. La junta de revisión ética de la institución matriz de ASAB, la Universidad Nacional de Ciencias y Tecnología, aprobó el estudio actual. Se tomaron muestras de sangre en el Hospital Militar Combinado de Rawalpindi con autorización verbal y escrita. La investigación se realizó según los estándares y principios de la declaración de Helsinki. Se obtuvo el consentimiento informado de todos los sujetos y/o de sus tutores legales. Se excluyeron los pacientes con comorbilidad con enfermedades cardíacas o metabólicas y la muestra se recogió únicamente de pacientes con infección por VHC (Fig. 1). Se midieron los niveles de ALT para evaluar la función hepática. Los pacientes tenían niveles de ALT significativamente más altos que los controles sanos (el resultado se proporciona en la Fig. 2).

Diagrama esquemático de diferentes métodos in vitro empleados en este estudio. Se recolectaron y procesaron muestras para la prueba de nivel ALT. Se extrajo ARN viral de muestras de pacientes con CHC y se realizó qRT-PCR en el ARN extraído. Por último, se extrajo el ADN genómico de las muestras. El ADN extraído se detectó mediante electroforesis en gel, seguido de la realización de ARMS-PCR y la aplicación de estadísticas sobre los resultados de ARMS-PCR.

Comparación de la concentración de ALT en pacientes con CHC y control. El nivel de ALT es más alto en pacientes con CHC que en las muestras de control.

El método utilizado para la extracción de ADN genómico fue el método fenol-cloroformo8,18. Se realizó ARMS-PCR para detectar cambios de un solo nucleótido en PRKCI. Para este tipo de PCR se utilizaron tetracebadores específicos, dos cebadores internos (directo e inverso) y dos cebadores externos (directo e inverso) contra el SNP seleccionado. Los cebadores específicos de SNP eran cebadores internos que se utilizaron para la detección. Las secuencias de los cebadores son: 5′-GTGAAAGCCTACTACCACG-3' interior directo, 5′-TCCCAGGACACTCATCA-3' interior inverso, 5′-AGGTGGGCAGGTAGGT-3' exterior directo y 5′-CACCCCTATCACTTCGTC-3' exterior inverso. Los productos de PCR se procesaron en gel al 2 % y el tamaño de la banda se determinó comparándolo con Thermo Scientific GeneRuler 100 pb DNA Ladder.

Para el análisis de la carga viral en los pacientes con CHC, se extrajo ARN viral de la sangre del paciente mediante FAVOREGEN KIT®. Para ello, se combinaron 200 µl de suero en un tubo de microcentrífuga de 1,5 ml con 500 µl de tampón VNE. Esta mezcla se agitó durante 5 a 7 s. Se agregaron 500 µl de etanol al 75% y se agitó nuevamente durante 5 a 7 s. Luego se vertió en una columna de centrifugación y se centrifugó a 8000 rpm durante 1 min. Luego se retiró la columna de centrifugación y se descartó el tubo de recogida. El ARN se retuvo en el filtro de la columna de centrifugación, que luego se colocó en un nuevo tubo de recogida, y se añadieron 500 µl de tampón de lavado 1 a la columna de centrifugación y se centrifugó a 8000 rpm durante 1 min. Se cambió el tubo colector y se añadieron 750 µl de tampón de lavado 2 y se centrifugó a 14.000 rpm durante 1 min. La etapa de centrifugación se repitió dos veces para secar el filtro. Por último, se colocó el filtro en un tubo de microcentrífuga nuevo de 1,5 ml y se agregaron 50 µl de agua libre de RNasa. El Eppendorf con el filtro se centrifugó a 8000 rpm durante 1 min. El eluato de ARN se almacenó a -20 °C.

El ARN viral sanguíneo se extrajo utilizando el kit FavorPrepTM Viral DNA/RNA para evaluar la carga viral en una muestra de paciente (n.º de catálogo FAVNK 001–1). Se combinaron 200 µl de sangre y 500 µl de tampón VEN en un tubo Eppendorf durante 5 a 7 s de agitación. El tubo se agitó durante al menos 5 a 7 s después de agregar 500 µl de etanol al 75%. El material se transportó a la columna de centrifugación y se centrifugó durante un minuto a 8000 rpm. Se descartó el tubo colector y se insertó un tubo nuevo con el tubo filtrante. Después de añadir y centrifugar 500 µl de tampón de lavado 1, la mezcla se centrifugó durante 1 min a 8000 rpm. Se reemplazó el tubo colector, se añadieron 750 µl de tampón de lavado 2 y el tubo se centrifugó durante un minuto a 14.000 rpm. Este enfoque se utilizó dos veces para secar el filtro. Se transfirió el tubo de filtro a un tubo Eppendorf, se agregaron 50 µl de agua libre de RNasa y se centrifugó a 8000 rpm durante otro minuto. Después de transferir la muestra de ARN a un tubo, se almacenó a -20 °C.

Los datos de genotipado recopilados se analizaron estadísticamente utilizando GraphPad Prism 9. La prueba de Chi-cuadrado se realizó tanto en el grupo de pacientes como en el de control. Además, los riesgos y odds ratios y los intervalos de confianza calculados se midieron mediante la prueba exacta de Fisher. Se asumió significación estadística cuando el valor de p fue inferior a 0,005.

La aprobación para el estudio se obtuvo de la Junta de Revisión Institucional de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología (NUST), Pakistán (IRB No. 10-2021-01/01). Se obtuvo el consentimiento informado de todos los sujetos y/o de sus tutores legales.

Múltiples herramientas de consenso revelaron patogenicidad de la variante rs1199520604; por lo tanto, esta variante se validó aún más por su asociación con el CHC mediado por el VHC. La asociación se estudió en 100 pacientes y 100 individuos sanos mediante PCR de genotipado. El análisis reveló una asociación significativa del SNP en forma mutada homocigótica (es decir, TT) con HCC en comparación con el genotipo GT heterocigótico y el genotipo salvaje homocigótico GG (Tabla 1; odds ratio 1,134, riesgo relativo 2,012, valor de P <0,0001). Esto muestra que el polimorfismo con el genotipo TT aumentó el riesgo de aparición de la enfermedad.

Se realizó una comparación del polimorfismo PRKCI con pacientes y controles con CHC (Tabla 2). Los datos obtenidos respaldan los resultados descritos en la Tabla 1. Tanto en hombres como en mujeres, se encontró que el alelo homocigoto mutado TT estaba asociado con la enfermedad. El valor de P para hombres y mujeres que tenían el alelo TT fue de 0,0006 y 0,0015, respectivamente, lo que enfatiza la importancia de los resultados.

El título viral en los pacientes se midió mediante qRT-PCR. El análisis de la carga viral frente a los alelos PKCι SNP rs1199520604 muestra diferencias significativas. Se determinó y luego se analizó el número promedio de copias virales para los alelos GG, TT y GT de rs1199520604, lo que muestra que los pacientes con alelo GG tienen un número de copias virales mayor (560.095.306,7 copias/ml) en comparación con los pacientes con alelos TT y GT, lo que sugiere que puede haber una correlación entre la carga viral y los genotipos rs1199520604 (Fig. 3).

Carga viral del VHC representada frente a genotipos homocigotos salvajes (GG), heterocigotos (GT) y homocigotos mutados (TT) de pacientes con CHC. El alelo GG tiene una carga viral significativamente alta en comparación con los alelos TT y GT.

Varios factores genéticos y ambientales están implicados en la causa del carcinoma hepatocelular (CHC). Además de otros factores de riesgo, uno de los factores destacados asociados con la progresión del CHC es el virus de la hepatitis C (VHC)4. La aparición de CHC inducida por el VHC está aumentando a nivel mundial, particularmente en los países en desarrollo. Un problema importante en la mayoría de los cánceres es detectar la enfermedad en sus primeras etapas, como es el caso del CHC. El cambio en la expresión de proteínas y sus propiedades estructurales y funcionales ha sido frecuentemente asociado con la presencia de cierto tipo de polimorfismos en la secuencia genética19,20,21; sin embargo, no se sabe mucho sobre el papel de las variaciones de PRKCI en el polimorfismo natural. Por lo tanto, es crucial identificar los nsSNP nocivos en el gen PRKCI, ya que los nsSNP causan el impacto dañino más significativo en la estructura y función de la proteína22.

El estudio actual solo consideró variantes sin sentido debido a su implicación directa en las patologías de las enfermedades y sus impactos en el régimen de tratamiento adoptado. Entonces, en este estudio, el SNP en PRKCI se correlacionó con el CHC para identificar un nuevo marcador de pronóstico para el CHC. El SNP seleccionado (rs1199520604), cuando se procesó mediante diferentes herramientas computacionales, fue el más nocivo. Este SNP (rs1199520604) se encuentra dentro del dominio PB1 (que es exclusivo de las PKC atípicas) de PKCι23. El SNP cambia el aminoácido glicina a triptófano en la posición 34. El dominio PB1 facilita las interacciones proteína-proteína entre PKCι y otras proteínas que tienen el dominio PB1, como Par-6 (partición defectuosa 6)12,24, ZIP/p6225 y MEK5 (MAPK (proteína quinasa activada por mitógenos)/ERK (quinasa regulada por señales extracelulares) quinasa 5)26. El dominio PB1 está cerca de una región altamente conservada, lo que lo convierte en un objetivo terapéutico sorprendente para el tratamiento del cáncer23. El análisis de los resultados de la PCR después de amplificar el SNP en 200 muestras (100 controles y 100 pacientes con CHC inducido por el VHC) reveló que el alelo mutante homocigoto TT tenía una correlación significativa con el CHC en comparación con los alelos homocigotos GG y heterocigotos GT. El análisis de los datos de la PCR en relación con el género también indicó la asociación significativa de los mismos alelos tanto en hombres como en mujeres con la enfermedad. Sin embargo, el riesgo relativo y el odds ratio en los hombres fueron ligeramente más significativos que en las mujeres. Esta diferencia también podría ser notable en la mayor tasa de incidencia de CHC en hombres que en mujeres27,28. La asociación del polimorfismo con enfermedad genética nos da una idea sobre la susceptibilidad y también puede usarse para el diagnóstico precoz29,30. Por tanto, este SNP (rs1199520604) podría ser un biomarcador potencial para el pronóstico del CHC.

Se ha establecido que un nivel elevado de alanina aminotransferasa está relacionado con el CHC inducido por el VHC y puede provocar un rápido desarrollo de la enfermedad31. Los niveles de ALT en pacientes con CHC en comparación con el control revelaron niveles de ALT significativamente mayores en pacientes con CHC (106 UI/L). Se realizó la asociación de la carga viral con los alelos rs1199520604 para analizar el vínculo del genotipo con la carga viral. Nuestros resultados demostraron que los pacientes con genotipo GG tienen una carga viral alta, seguidos de TT y GT. Podría deberse a la eliminación de la carga viral con el tiempo, ya que la literatura muestra la eliminación del ARN viral del VHC en pacientes coinfectados con VHC/VIH-1 que tienen el genotipo CC del polimorfismo rs1297986032.

En conclusión, nuestro estudio demostró que el SNP patógeno (rs1199520604) de PKCι, identificado mediante herramientas computacionales, está fuertemente asociado con el CHC inducido por el VHC. Esta asociación indica que el SNP (rs1199520604) puede servir como marcador de pronóstico para el CHC inducido por el VHC. Se observaron niveles elevados de ALT en pacientes con CHC, y una correlación entre los genotipos PKCι SNP rs1199520604 y las cargas virales dio idea de que puede haber una asociación entre ellos. Es necesario explorar más a fondo el perfil de expresión de PKCι tras la mutación G34W para dilucidar su papel como marcador de pronóstico o diagnóstico y abrir nuevas vías terapéuticas para el tratamiento del CHC. La asociación entre la carga viral y los genotipos PKCι SNP rs1199520604 debe estudiarse a nivel molecular para explicar mejor la correlación. Se requieren más estudios in vitro e in vivo para determinar los efectos de la variante sobre la estructura y función de la proteína nativa y cómo se ve afectada la progresión del tumor.

Todos los datos relevantes proporcionados en el manuscrito utilizado y/o analizado durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente a solicitud razonable.

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Los autores extendieron su agradecimiento al número de proyecto de apoyo a los investigadores (RSP2023R502), como la Universidad King Saud, Riad, Arabia Saudita, por financiar este proyecto.

El proyecto fue financiado por el investigador que respalda el proyecto número (RSP2023R502), Universidad Rey Saud, Riad, Arabia Saudita.

Departamento de Biotecnología Sanitaria, Escuela Atta-Ur-Rahman de Biociencias Aplicadas (ASAB), Universidad Nacional de Ciencias y Tecnología (NUST), Islamabad, Pakistán

Naila Khan, Khushbukhat Khan, Yasmin Badshah, Maria Shabbir y Saira Justin

Servicio de Investigación, Sistema de Atención Médica VA de Minneapolis, Minneapolis, MN, EE. UU.

Janeen H. Trembley

Departamento de Medicina y Patología de Laboratorio, Universidad de Minnesota, Minneapolis, MN, EE. UU.

Janeen H. Trembley

Centro de Cáncer Masónico, Universidad de Minnesota, Minneapolis, MN, EE. UU.

Janeen H. Trembley

Escuela de Bioquímica y Biotecnología, Universidad del Punjab, Lahore, Pakistán

Naeem Mahmood Ashraf

Instituto de Investigación Agrícola, Tarnab, Peshawar, Pakistán

Lubna Danés

Departamento de Ciencias de la Salud Comunitaria, Facultad de Ciencias Médicas Aplicadas, Universidad Rey Saud, Riad, Arabia Saudita

Tayyaba Afsar, Ali Almajwal y Suhail Razak

Facultad de Enfermería, Ciencias, Universidad Rey Saud, Riad, Arabia Saudita

Zafarul Hasan

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Conceptualización, NK, KK., YB, NMA y SR; metodología, MS, LD, NK, KK y NMA; experimentación, NK, KK; validación .SR; análisis formal, NK., ZH, KK, TA, AA, JHT y LD; investigación, NK, J.HT., KK y TA.; recursos, MS, SR, ; curación de datos, NMA SJ, SR; redacción: preparación del borrador original, JHT; redacción: revisión y edición, KK, SR, TA, JHT, SJ, YB y MS; visualización, NK, AA, MS y NMA; supervisión, EM; administración de proyectos, maestría; adquisición de financiación, SR, ZH, JHT y MS Todos los autores han leído y aceptado la versión publicada del manuscrito.

Correspondencia a Maria Shabbir o Suhail Razak.

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Reimpresiones y permisos

Khan, N., Khan, K., Badshah, Y. et al. Investigación del SNP patógeno de PKCι en el carcinoma hepatocelular inducido por el VHC. Representante científico 13, 12504 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-39804-0

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Recibido: 02 de febrero de 2023

Aceptado: 31 de julio de 2023

Publicado: 02 de agosto de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-39804-0

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