Russian Journal of GeneticsRussian Journal of GeneticsГенетика0016-67583034-5103The Russian Academy of Sciences66726910.31857/S0016675824050063CJJFFCГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКАResearch ArticleHypermethylation in Ovarian Cancer of Long Non-Coding RNA Genes: HOTAIR, GAS5, LINC00472, LINC00886, TUG1Гиперметилирование при раке яичников генов длинных некодирующих РНК: HOTAIR, GAS5, LINC00472, LINC00886, TUG1BurdyonnyA. M.БурдённыйА. М.
Russian Federation
burdennyy@gmail.comLukinaS. S.ЛукинаС. С.
Russian Federation
burdennyy@gmail.comUroshlevL. A.УрошлевЛ. А.
Russian Federation
burdennyy@gmail.comFilippovaE. A.ФилипповаЕ. А.
Russian Federation
burdennyy@gmail.comProninaI. V.ПронинаИ. В.
Russian Federation
burdennyy@gmail.comFridmanM. V.ФридманМ. В.
Russian Federation
burdennyy@gmail.comZhordaniaK. I.ЖорданиаК. И.
Russian Federation
burdennyy@gmail.comKazubskayaT. P.КазубскаяТ. П.
Russian Federation
burdennyy@gmail.comKushlinskyN. E.КушлинскийН. Е.
Russian Federation
burdennyy@gmail.comLoginovV. I.ЛогиновВ. И.
Russian Federation
burdennyy@gmail.comBragaE. A.БрагаЭ. А.
Russian Federation
eleonora10_45@mail.ruInstitute of General Pathology and PathophysiologyНаучно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологииVavilov Institute of General Genetics of the Russian Academy of SciencesИнститут общей генетики им. Вавилова Российской академии наукBlokhin National Medical Research Center of OncologyНациональный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина Министерства здравоохранения РоссииResearch Centre for Medical GeneticsМедико-генетический научный центр им. академика Н.П. Бочкова15052024605839426022025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://transsyst.ru/0016-6758/article/view/667269

Recently, more and more data have been accumulating indicating the role of long non-coding RNAs (lncRNAs) in the regulation of biological processes in cells, as well as in the mechanisms of cancer development and progression. Aberrant methylation of promoter regions of both protein genes and lncRNA genes can disrupt their expression and functional activity. Using bioinformatics databases, six lncRNA genes (GAS5, HOTAIR, LINC00472, LINC00886, SNHG17 and TUG1) with CpG islands, differentially expressed and presumably hypermethylated in tumors of patients with ovarian cancer (OC) were selected. A statistically significant (p < 0.05) increase in the methylation level in tumours was demonstrated in a sample of 93 OC specimens using methylation-specific real-time PCR assay. Moreover, for the genes LINC00472, LINC00886, SNHG17 and TUG1, hypermethylation in OC was detected for the first time. 5 genes (except SNHG17) showed a further increase in methylation levels at a more advanced stage, and 4 genes (except SNHG17 and LINC00886) showed a significant association with metastasis. Using real-time RT-PCR, differential changes in the expression level of the GAS5, HOTAIR, SNHG17 and TUG1 genes and a significant correlation of methylation with expression for the GAS5 gene were shown. Thus, hypermethylation associated with the progression and/or development of OC was detected for six lncRNA genes, which is important for elucidating the epigenetic processes involved in the pathogenesis of OC and can be used as new biomarkers of OC.

В последнее время накапливается все больше данных, свидетельствующих о роли длинных некодирующих РНК (днРНК) в регуляции биологических процессов в клетке, а также в механизмах развития и прогрессии рака. Аберрантное метилирование промоторных участков, как белковых генов, так и генов днРНК, может нарушать их экспрессию и функциональную активность. С применением биоинформатических баз данных отобрано шесть генов днРНК (GAS5, HOTAIR, LINC00472, LINC00886, SNHG17 и TUG1), имеющих CpG-островки, дифференциально экспрессируемых и предположительно гиперметилируемых в опухолях больных раком яичников (РЯ). На выборке из 93 образцов больных РЯ методом метил-специфичной ПЦР в реальном времени показано статистически значимое (p < 0.05) повышение уровня метилирования в опухолях; причем, для генов LINC00472, LINC00886, SNHG17 и TUG1 гиперметилирование при РЯ выявлено впервые. Для пяти генов (кроме SNHG17) показано дальнейшее повышение уровня метилирования на более тяжелой стадии, и для четырех генов (кроме SNHG17 и LINC00886) показана значимая связь с метастазированием. С применением ОТ-ПЦР в реальном времени показано дифференциальное изменение уровня экспрессии генов GAS5, HOTAIR, SNHG17 и TUG1 и значимая корреляция метилирования с экспрессией для гена GAS5. Таким образом, для шести генов днРНК обнаружено гиперметилирование, ассоциированное с прогрессией и/или развитием РЯ, что важно для выяснения эпигенетических процессов, вовлеченных в патогенез РЯ, и может быть использовано в качестве новых биомаркеров РЯ.

long non-coding RNA genesHOTAIRGAS5LINC00472LINC00886SNHG17TUG1aberrant methylationovarian cancerгены длинных некодирующих РНКHOTAIRGAS5LINC00472LINC00886SNHG17TUG1аберрантное метилированиерак яичниковРоссийский научный фондRussian Science Foundation20-15-00368ПКаприн А.Д., Старинский В.В., Шахзадова А.О. Злокачественные новообразования в России в 2021 году (заболеваемость и смертность) // М.: МНИОИ им. П.А. Герцена – филиал ФГБУ “НМИЦ радиологии” Минздрава России, 2022. 252 с.Vogell A., Evans M.L. Cancer screening in women // Obstet. Gynecol. Clin. North. Am. 2019. V. 46. № 3. P. 485–499. https://doi.org/10.1016/j.ogc.2019.04.007Wei J.W., Huang K., Yang C., Kang C.S. Non-coding RNAs as regulators in epigenetics (Review) // Oncol. Rep. 2017. V. 37. № 1. P. 3–9. https://doi.org/10.3892/or.2016.5236Hombach S., Kretz M. Non-coding RNAs: Classification, Biology and Functioning // Adv. Exp. Med. Biol. 2016. V. 937. P. 3–17. https://doi.org/10.1007/978-3-319-42059-2_1Baek D., Villén J., Shin C. et al. The impact of microRNAs on protein output // Nature. 2008. V. 455. № 7209. P. 64–71. https://doi.org/10.1038/nature07242Sanchez Calle A., Kawamura Y., Yamamoto Y. et al. Emerging roles of long non-coding RNA in cancer // Cancer Sci. 2018. V. 109. № 7. P. 2093–2100. https://doi.org/10.1111/cas.13642Буре И.В., Кузнецова Е.Б., Залетаев Д.В. Длинные некодирующие РНК и их роль в онкогенезе // Мол. Биология 2018. Т. 52. № 6. С. 907–920. https://doi.org/10.1134/S0026898418060034.Zhang X., Wang W., Zhu W. et al. Mechanisms and functions of long non-coding RNAs at multiple regulatory levels // Int. J. Mol. Sci. 2019. V. 20. № 22. https://doi.org/10.3390/ijms20225573Moutinho C., Esteller M. MicroRNAs and epigenetics // Adv. Cancer Res. 2017. V. 135. P. 189–220. https://doi.org/10.1016/bs.acr.2017.06.003Ma L., Li C., Yin H. et al. The echanism of DNA methylation and miRNA in breast cancer // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. № 11. https://doi.org/10.3390/ijms24119360.Sheng X., Li J., Yang L. et al. Promoter hypermethylation influences the suppressive role of maternally expressed 3, a long non-coding RNA, in the development of epithelial ovarian cancer // Oncol. Rep. 2014. V. 32. № 1. P. 277–285. https://doi.org/10.3892/or.2014.3208Gokulnath P., de Cristofaro T., Manipur I. et al. Long non-coding RNA HAND2-AS1 acts as a tumor suppressor in high-grade serous ovarian carcinoma // Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. № 11. https://doi.org/10.3390/ijms21114059Di Fiore R., Suleiman S., Drago-Ferrante R. et al. LncRNA MORT (ZNF667-AS1) in cancer – is there a possible role in gynecological malignancies? // Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. № 15. https://doi.org/10.3390/ijms22157829Бурденный А.М., Филиппова Е.А., Иванова Н.А. и др. Гиперметилирование генов новых длинных некодирующих РНК в опухолях яичников и метастазах: двойственный эффект // Бюлл. Эксп. Биол. Мед. 2021. Т. 171. № 3. С. 370–374. https://doi.org/10.1007/s10517-021-05230-3Zhang W., Klinkebiel D., Barger C.J. et al. Global DNA hypomethylation in epithelial ovarian cancer: Passive demethylation and association with genomic instability // Cancers (Basel). 2020. V. 12. № 3. https://doi.org/10.3390/cancers12030764Klinkebiel D, Zhang W, Akers SN et al. DNA methylome analyses implicate fallopian tube epithelia as the origin for high-grade serous ovarian cancer // Mol Cancer Res. 2016. V. 14. № 9. P. 787–794. https://doi.org/10.1158/1541-7786.MCR-16-0097Pronina I.V., Loginov V.I., Burdennyy A.M. et al. DNA methylation contributes to deregulation of 12 cancer-associated microRNAs and breast cancer progression // Gene. 2017. V. 604. P. 1–8. https://doi.org/10.1016/j.gene.2016.12.018Pronina I.V., Uroshlev L.A., Moskovtsev A.A. et al. Dysregulation of lncRNA–miRNA–mRNA interactome as a marker of metastatic process in ovarian cancer // Biomedicines. 2022. V. 10. № 4. https://doi.org/10.3390/biomedicines10040824Tang Z., Kang B., Li C. et al. GEPIA2: An enhanced web server for large-scale expression profiling and interactive analysis // Nucl. Ac. Res. 2019. V. 47. № W1. P. W556–W560. https://doi.org/10.1093/nar/gkz430Zhang N., Wang A.Y., Wang X.K. et al. GAS5 is downregulated in gastric cancer cells by promoter hypermethylation and regulates adriamycin sensitivity // Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci. 2016. V. 20. № 15. P. 3199–3205Zhang Y.J., Xie R., Jiang J. et al. 5-Aza-dC suppresses melanoma progression by inhibiting GAS5 hypermethylation // Oncol. Rep. 2022. V. 48. № 1. https://doi.org/10.3892/or.2022.8334Селезнева Ал. Д., Филиппова Е.А., Селезнева Ан. Д. и др. Гиперметилирование группы генов длинных некодирующих РНК в развитии и прогрессии рака молочной железы // Бюлл. Эксп. Биол. и Мед. 2022. Т. 173. № 6. С. 754–758.Wang W., Yu S., Li W. et al. Silencing of lncRNA SNHG17 inhibits the tumorigenesis of epithelial ovarian cancer through regulation of miR-485-5p/AKT1 axis // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2022. V. 637. P. 117–126. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2022.10.091Dong Q., Long X., Cheng J. et al. LncRNA GAS5 suppresses ovarian cancer progression by targeting the miR-96-5p/PTEN axis // Ann. Transl. Med. 2021. V. 9. № 24. https://doi.org/10.21037/atm-21-6134Lin G., Wu T., Gao X. et al. Research Progress of Long Non-Coding RNA GAS5 in Malignant Tumors // Front Oncol. 2022. V. 12. № 846497. https://doi.org/10.3389/fonc.2022.846497Teschendorff A.E., Lee S.H., Jones A. HOTAIR and its surrogate DNA methylation signature indicate carboplatin resistance in ovarian cancer // Genome Med. 2015. V. 7. № 108. https://doi.org/10.1186/s13073-015-0233-4Shen X., Hu X., Mao J. et al. The long noncoding RNA TUG1 is required for TGF-β/TWIST1/EMT-mediated metastasis in colorectal cancer cells // Cell. Death. Dis. 2020. V. 11. № 1. № 65. https://doi.org/10.1038/s41419-020-2254-1Kuang D., Zhang X., Hua S. et al. Long non-coding RNA TUG1 regulates ovarian cancer proliferation and metastasis via affecting epithelial-mesenchymal transition. // Exp. Mol. Pathol. 2016. V. 101. № 2. P. 267–273. https://doi.org/10.1016/j.yexmp.2016.09.008Shen Y., Wang Z., Loo L.W. et al. LINC00472 expression is regulated by promoter methylation and associated with disease-free survival in patients with grade 2 breast cancer // Breast Cancer Res. Treat. 2015. V. 154. № 3. P. 473–482. https://doi.org/10.1007/s10549-015-3632-8Tsai K.W., Tsai C.Y., Chou N.H. et al. Aberrant DNA hypermethylation silenced LncRNA expression in gastric cancer // Anticancer Res. 2019. V. 39. № 10. P. 5381–5391. https://doi.org/10.21873/anticanres.13732Lan L., Cao H., Chi W. et al. Aberrant DNA hypermethylation-silenced LINC00886 gene accelerates malignant progression of laryngeal carcinoma // Pathol. Res. Pract. 2020. V. 216. № 4. https://doi.org/10.1016/j.prp.2020.152877Dong Z., Yang L., Lu J. et al. Downregulation of LINC00886 facilitates epithelial-mesenchymal transition through SIRT7/ELF3/miR-144 pathway in esophageal squamous cell carcinoma // Clin. Exp. Metastasis. 2022. V. 39. № 4. P. 661–677. https://doi.org/10.1007/s10585-022-10171-wMa N., Li S., Zhang Q. et al. Long non-coding RNA GAS5 inhibits ovarian cancer cell proliferation via the control of microRNA-21 and SPRY2 expression // Exp. Theor. Med. 2018. V. 16. № 1. P. 73–82. https://doi.org/10.3892/etm.2018.6188Liu B., Wu S., Ma J. et al. lncRNA GAS5 reverses EMT and tumor stem cell-mediated gemcitabine resistance and metastasis by targeting miR-221/SOCS3 in pancreatic cancer // Mol. Ther. Nucleic Acids. 2018. V. 13. P. 472–482. https://doi.org/10.1016/j.omtn.2018.09.026Zhu L., Zhou D., Guo T. et al. LncRNA GAS5 inhibits invasion and migration of lung cancer through influencing EMT process // J. Cancer. 2021. V. 12. № 11. P. 3291–3298. https://doi.org/10.7150/jca.56218Yang X., Xie Z., Lei X., Gan R. Long non-coding RNA GAS5 in human cancer // Oncol. Lett. 2020. V. 20. № 3. P. 2587–2594. https://doi.org/10.3892/ol.2020.11809Ruiz-Bañobre J., Rodriguez-Casanova A., Costa-Fraga N. et al. Noninvasive early detection of colorectal cancer by hypermethylation of the LINC00473 promoter in plasma cell-free DNA // Clin. Epigenetics. 2022. V. 14. № 86. https://doi.org/10.1186 s13148-022-01302-x