The Mitogenic and Anti-Apoptotic Activity of Tumor Conditioned Medium on Endothelium

This study was designed to observe the effect of tumor conditioned medium (TCM) on the proliferation and apoptosis of human umbilical vein endothelial cells (HUVECs). HUVECs were exposed to TCM from breast carcinoma cell line MDA-MB-231, then we measured their proliferation, apoptosis and cell cycle distribution by MTT and flow cytometery (FCM). Following the stimulation of TCM, HUVECs showed higher pro-mitogenic and anti-apoptotic ability than did the negative control group (ECGF-free medium with 20% FBS), but a similar ability to the positive control group (medium with ECGF and 20% FBS). From these results, we can conclude that breast carcinoma cell line MDA-MB-231 could secret soluble pro-angiogenic factors that induce HUVEC angiogenic switching, including cell cycle progression, proliferation and growth. The role and character of these factors remain to be further studied.

Candida albicans Increases Tumor Cell Adhesion to Endothelial Cells In Vitro: Intraspecific Differences and Importance of the Mannose Receptor

The dimorphic fungus Candida albicans is able to trigger a cytokine-mediated pro-inflammatory response that increases tumor cell adhesion to hepatic endothelium and metastasis. To check the intraspecific differences in this effect, we used an in vitro murine model of hepatic response against C. albicans, which made clear that tumor cells adhered more to endothelium incubated with blastoconidia, both live and killed, than germ tubes. This finding was related to the higher carbohydrate/protein ratio found in blastoconidia. In fact, destruction of mannose ligand residues on the cell surface by metaperiodate treatment significantly reduced tumor cell adhesion induced. Moreover, we also noticed that the effect of clinical strains was greater than that of the reference one. This finding could not be explained by the carbohydrate/protein data, but to explain these differences between strains, we analyzed the expression level of ten genes (ADH1, APE3, IDH2, ENO1, FBA1, ILV5, PDI1, PGK1, QCR2 and TUF1) that code for the proteins identified previously in a mannoprotein-enriched pro-metastatic fraction of C. albicans. The results corroborated that their expression was higher in clinical strains than the reference one. To confirm the importance of the mannoprotein fraction, we also demonstrate that blocking the mannose receptor decreases the effect of C. albicans and its mannoproteins, inhibiting IL-18 synthesis and tumor cell adhesion increase by around 60%. These findings could be the first step towards a new treatment for solid organ cancers based on the role of the mannose receptor in C. albicans-induced tumor progression and metastasis.

Vascular endothelial growth factor regulates melanoma cell adhesion and growth in the bone marrow microenvironment via tumor cyclooxygenase-2

Background: Human melanoma frequently colonizes bone marrow (BM) since its earliest stage of systemic dissemination, prior to clinical metastasis occurrence. However, how melanoma cell adhesion and proliferation mechanisms are regulated within bone marrow stromal cell (BMSC) microenvironment remain unclear. Consistent with the prometastatic role of inflammatory and angiogenic factors, several studies have reported elevated levels of cyclooxygenase-2 (COX-2) in melanoma although its pathogenic role in bone marrow melanoma metastasis is unknown. Methods: Herein we analyzed the effect of cyclooxygenase-2 (COX-2) inhibitor celecoxib in a model of generalized BM dissemination of left cardiac ventricle-injected B16 melanoma (B16M) cells into healthy and bacterial endotoxin lipopolysaccharide (LPS)-pretreated mice to induce inflammation. In addition, B16M and human A375 melanoma (A375M) cells were exposed to conditioned media from basal and LPS-treated primary cultured murine and human BMSCs, and the contribution of COX-2 to the adhesion and proliferation of melanoma cells was also studied. Results: Mice given one single intravenous injection of LPS 6 hour prior to cancer cells significantly increased B16M metastasis in BM compared to untreated mice; however, administration of oral celecoxib reduced BM metastasis incidence and volume in healthy mice, and almost completely abrogated LPS-dependent melanoma metastases. In vitro, untreated and LPS-treated murine and human BMSC-conditioned medium (CM) increased VCAM-1-dependent BMSC adherence and proliferation of B16M and A375M cells, respectively, as compared to basal medium-treated melanoma cells. Addition of celecoxib to both B16M and A375M cells abolished adhesion and proliferation increments induced by BMSC-CM. TNF alpha and VEGF secretion increased in the supernatant of LPS-treated BMSCs; however, anti-VEGF neutralizing antibodies added to B16M and A375M cells prior to LPS-treated BMSC-CM resulted in a complete abrogation of both adhesion-and proliferation-stimulating effect of BMSC on melanoma cells. Conversely, recombinant VEGF increased adherence to BMSC and proliferation of both B16M and A375M cells, compared to basal medium-treated cells, while addition of celecoxib neutralized VEGF effects on melanoma. Recombinant TNFa induced B16M production of VEGF via COX-2-dependent mechanism. Moreover, exogenous PGE2 also increased B16M cell adhesion to immobilized recombinant VCAM-1. Conclusions: We demonstrate the contribution of VEGF-induced tumor COX-2 to the regulation of adhesion-and proliferation-stimulating effects of TNFa, from endotoxin-activated bone marrow stromal cells, on VLA-4-expressing

Expression and activity profiles of DPP IV/CD26 and NEP/CD10 glycoproteins in the human renal cancer are tumor-type dependent

Background: Cell-surface glycoproteins play critical roles in cell-to-cell recognition, signal transduction and regulation, thus being crucial in cell proliferation and cancer etiogenesis and development. DPP IV and NEP are ubiquitous glycopeptidases closely linked to tumor pathogenesis and development, and they are used as markers in some cancers. In the present study, the activity and protein and mRNA expression of these glycoproteins were analysed in a subset of clear-cell (CCRCC) and chromophobe (ChRCC) renal cell carcinomas, and in renal oncocytomas (RO). Methods: Peptidase activities were measured by conventional enzymatic assays with fluorogen-derived substrates. Gene expression was quantitatively determined by qRT-PCR and membrane-bound protein expression and distribution analysis was performed by specific immunostaining. Results: The activity of both glycoproteins was sharply decreased in the three histological types of renal tumors. Protein and mRNA expression was strongly downregulated in tumors from distal nephron (ChRCC and RO). Moreover, soluble DPP IV activity positively correlated with the aggressiveness of CCRCCs (higher activities in high grade tumors). Conclusions: These results support the pivotal role for DPP IV and NEP in the malignant transformation pathways and point to these peptidases as potential diagnostic markers.

Estudio comparativo entre tumor primario y metastásico de la trimetilación de la Histona H3 en el modelo in vivo de metástasis hepática de cáncer colorrectal murino.

Los mecanismos epigenéticos, entre los que está implicada la modificación covalente de histonas, son esenciales para el mantenimiento estable de la actividad génica en las células. Estos mecanismos también están implicados en la aparición de enfermedades como el cáncer colorrectal (CCR), siendo la metástasis hepática una de las formas más agresivas de la misma al producir una drástica disminución de la esperanza de vida del enfermo. Las modificaciones en las histonas, conocidas recientemente como código histónico, afectan a la estructura de la cromatina y juegan un papel importante en el desarrollo de la tumorogénesis. Sin embargo, se sabe poco acerca de aquellas células que adquieren la capacidad de metastatizar, y es por ello que en el presente trabajo se estudian las diferencias epigenéticas entre células tumorales primarias y células tumorales metastásicas para el patrón de trimetilación de la histona H3 en tres residuos diferentes del aminoácido lisina: lisina 4 (H3K4me3), lisina 9 (H3K9me3) y lisina 27 (H3K27me3).

O papel da proteína supressora de tumor p53 na indução de ciclooxigenase-2 em Carcinoma de Pulmão de Células Não Pequenas: aspectos moleculares e clínicos

O Carcinoma de Pulmão de Células Não Pequenas (NSCLC) é uma doença freqüentemente letal e altamente resistente à terapia oncológica convencional, como por exemplo, o tratamento quimioterápico com cisplatina e paclitaxel. A superexpressão de Ciclooxigenase-2 (COX-2) é constantemente observada em pacientes com NSCLC, estando associada ao prognóstico ruim destes pacientes. Acredita-se que a alta expressão de COX-2 produz efeitos anti-apoptóticos, porém pouco é conhecido sobre os mecanismos de regulação desta enzima. Muitos sinais capazes de ativar COX-2 também induzem a proteína supressora de tumor p53, conhecida pelo seu papel fundamental no controle da proliferação celular e apoptose. Dados recentes indicam que a proteína p53 é um importante regulador da expressão de COX-2. O objetivo desta dissertação foi avaliar os efeitos da quimioterapia na expressão da enzima COX-2 em linhagens celulares com diferente status do gene TP53, e ainda, correlacionar a expressão de COX-2 e o status mutacional de TP53, com as características clínico-patológicas de pacientes com NSCLC. Como ferramentas experimentais foram usadas técnicas de biologia celular e molecular como interferência de RNA, PCR em tempo real, análise mutacional e imuno-histoquímica. Com os resultados obtidos, observamos que as linhagens celulares de câncer de pulmão que apresentam p53 na sua forma selvagem, quando expostas ao tratamento com cisplatina, apresentaram indução da expressão de COX-2 (RNAm e proteína), em adição ao aumento da síntese de Prostaglandina E2 (PGE2). Em contrapartida, a expressão de COX-2 não foi alterada após o tratamento com cisplatina nas linhagens celulares que apresentavam mutação no gene TP53. Ao avaliar o tratamento com paclitaxel, foi observado um aumento da expressão de COX-2 nas linhagens A549 e H460 (linhagens celulares do tipo selvagem para p53), entretanto não foi observada alteração nos níveis de PGE2. Em adição, o tratamento com paclitaxel induziu um aumento da expressão de COX-2 na linhagem com deleção em TP53, ACC LC-319. Em seguida, após silenciamento de p53 na linhagem celular A549, por interferência de RNA, a cisplatina passou a não ser mais capaz de induzir o aumento da expressão de COX-2. No tratamento com paclitaxel, o silenciamento de TP53 não mudou a expressão de COX-2, indicando assim um efeito independente de p53. Dessa maneira, sugerimos que a indução de COX-2, por cisplatina, em linhagens celulares NSCLC é dependente de p53. Na análise dos pacientes NSCLC, os resultados demonstram que 54% dos pacientes apresentam expressão positiva de COX-2. Mutações em TP53 foram observadas em 57% dos pacientes, incluindo 56% de fumantes correntes e 37% de ex-fumantes. Uma associação entre a expressão de COX-2 e o status selvagem de TP53 foi observada, entre os pacientes que apresentaram expressão positiva de COX-2, 80% apresentaram TP53 selvagem. Um número maior de pacientes é necessário para aumentar o poder estatístico e confirmar as tendências observadas nesse estudo

Tipagem das células do infiltrado inflamatório peritumoral em carcinoma de células escamosas da mucosa bucal: correlação com expressão de Ki67

O emprego de técnicas imunoistoquímicas, utilizando marcadores biológicos como o Ki67, que permite a avaliação do índice de proliferação celular em neoplasias malignas, vem sendo preconizado como um importante caminho de investigação do comportamento biológico das neoplasias malignas, tendo como consequências contribuições para o estabelecimento do prognóstico e desenvolvimento de novos protocolos terapêuticos. Neste trabalho, utiliza-se o método imunoistoquímico da avidina-biotina-peroxidase avaliada a expressão de Ki67 no parênquima de amostras de carcinomas de células escamosas da mucosa bucal com diferentes graus de diferenciação histológica. Além disso, a quantificação da área de infiltrado inflamatório foi avaliada. Os resultados demonstraram que a resposta imunológica celular é o principal mecanismo de defesa no carcinoma de células escamosas da mucosa bucal, expressada pelo grande número de linfócitos T e macrófagos e a expressão de Ki67 está relacionado ao índice mitótico e, consequentemente, à proliferação celular e, também, à diferenciação da neoplasia.

Alterações em genes relacionados à via glicolítica em tumores de carcinoma epidermoide de esôfago

O carcinoma epidermoide de esôfago (CEE) representa 90% dos casos de câncer de esôfago no Brasil. O CEE tem detecção tardia, um comportamento extremamente agressivo e baixa sobrevida, sendo, portanto, um alvo interessante para o estudo dos mecanismos envolvidos em sua carcinogênese, a fim de se identificar possíveis alvos terapêuticos ou marcadores moleculares que ajudem na prática clínica. Mudanças no metabolismo energético da célula tumoral parecem ter papel de destaque na transformação maligna. Sabe-se que células tumorais consomem glicose avidamente produzindo ácido lático, mesmo em condições de normóxia. Dentre os fatores que podem contribuir para o estímulo da glicólise em células tumorais destacam-se as alterações em enzimas da via glicolítica tais como: as piruvato-cinases M1 e M2 (PKM1 e PKM2), a hexocinase II (HKII), isofoma 1 do transportador de glicose, GLUT-1, e o fator de transcrição induzido por hipóxia (HIF1α), responsável pela transcrição das proteínas citadas. O objetivo do estudo é avaliar a relação entre a expressão de HIF1α, HK2, PKM2, PKM1 e GLUT-1 e dados clínico-patológicos no CEE. Para tal, foram avaliados tumores conservados em parafina de 44 pacientes com CEE matriculados no INCA e no Hospital das Clínicas de Porto Alegre. Além disso, foram coletadas amostras de biópsia de esôfago em 67 pacientes sem doença esofágica, que foram submetidos à endoscopia no Hospital Universitário Pedro Ernesto (HUPE). A expressão das proteínas foi avaliada nos tecidos por imuno-histoquímica, enquanto que a expressão do mRNA de GLUT-1 também foi avaliada nas amostras controle. Foi observado que as amostras controle expressam HK2, PKM1, PKM2, HIF1α nas camadas do epitélio esofágico. Já GLUT-1 e Ki-67 são vistos apenas na camada basal. Além disso, a expressão do mRNA de GLUT-1 não teve correlação com fatores etiológicos da doença. Em CEE a expressão de HK2, PKM2 e GLUT-1 foi vista em todos os tumores, já a expressão de HIF1α e PKM1 foi variável. Além disso, observou-se que maior expressão de HIF-1α apresenta correlação com invasão linfonodal e diferenciação, enquanto que a expressão de HK2 tem relação com sobrevida e PKM1 com diferenciação. As correlações clínicas encontradas sugerem que alterações no metabolismo energético é um alvo de estudo interessante para desenvolvimento de marcadores moleculares que auxiliem a prática clínica.

Caracterización celular y funcional del receptor para colágeno DDR1 en la respuesta del microambiente al tumor metastásico.

El cáncer se ha considerado una enfermedad definida y dirigida por la inestabilidad genómica, las alteraciones cromosómicas y las mutaciones genéticas. Sin embargo, en la actualidad, la influencia de las células estromales no malignas del microambiente tumoral está claramente establecida. Los tumores son tejidos complejos, compuestos no sólo por las células malignas, sino también, por células estromales genéticamente estables, incluyendo a fibroblastos y macrófagos además de la matriz extracelular que producen. Al igual que en órganos sanos, estos compartimentos del microambiente no son meros espectadores, sino que regulan críticamente la iniciación tumoral, la progresión maligna y la metástasis. Más aún, los diferentes tipos estromales en diferentes contextos pueden exhibir capacidades promotoras u opuestas al tumor.

Análise do efeito do etanol sobre a expressão de proteínas de diferenciação do epitélio escamoso no esôfago de camundongos BALB/c

Câncer de esôfago (CE) é um dos tipos de câncer mais frequentes e agressivos, estando entre os dez tipos de câncer mais incidentes e letais no mundo. Entre as regiões mais incidentes do CE estão os países em desenvolvimento, como o Brasil. Apesar de recentes avanços em terapias anticâncer, menos de 10% dos pacientes acometidos por esta doença possuem uma sobrevida maior que cinco anos após seu diagnóstico e este fato é consequência do diagnóstico tardio, uma vez que os sintomas só aparecem em estádios bem avançados. Devido a este panorama há uma grande busca por métodos e, principalmente, biomarcadores de diagnóstico que possam detectar a doença em estádios iniciais e assim aumentar a sobrevida dos pacientes. A discriminação entre tumor e mucosa normal é possível ser feita endoscopicamente, porém, para detecção precoce de tumores esofágico seria importante discriminar mucosa saudável de lesão precursora, como displasia. Uma diferença típica entre tecido normal e displasia é a perda de diferenciação celular, sugerindo que proteínas de diferenciação possam ser um potencial alvo para serem usadas como biomarcadores de detecção precoce em câncer. Citoqueratinas (CKs) e esofagina (SPRR3) são importantes proteínas envolvidas na diferenciação das células no epitélio escamoso. A proteína (SPRR3) vem sendo estudada como um possível biomarcador de detecção de tumores em estádios iniciais de desenvolvimento. Em CE tem sido descrito perda da expressão de SPRR3 quando comparada com a mucosa saudável. Além disso, já foi mostrado que a análise combinada da expressão das duas variantes de SPRR3 (SPRR3-v1 e SPRR3-v2) é capaz de discriminar a mucosa esofágica de indivíduos saudáveis da mucosa adjacente e do tumor com alta sensibilidade e especificidade. Porém, uma associação significativa foi encontrada entre uma menor expressão de SPRR3-v2 e o consumo de álcool. Este dado gerou a hipótese de que o álcool pode levar a carcinogênese por estimular a proliferação e/ou perda de diferenciação do epitélio escamoso e desta forma contribuir para o surgimento do tumor. Para testar esta hipótese, foi realizado um modelo experimental utilizando camundongos BABL/c que receberam diariamente etanol em diferentes concentrações por diferentes intervalos de tempo. Foram analisados critérios de toxicidade dos animais e critérios para avaliação histopátológica no tecido esofágico. Além disso, foi analisado o perfil de expressão de proteínas envolvidas em diferenciação e proliferação celular que pudessem sugerir alterações no epitélio esofágico induzidas pelo etanol, sendo estas SPRR3, CK5/8 e CK14 e Ki67. Inflamação foi a única alteração histológica encontrada, porém ocorreu de forma aleatória, não podendo, portanto, ser associada ao etanol. Alteração no padrão de expressão das proteínas analisadas foi encontrada em regiões inflamadas. Porém, a maioria das amostras não apresentou alterações histopatológicas, nem tampouco alteração de expressão das proteínas, sugerindo que em epitélio esofágico de camundongos BALB/c o etanol não é capaz de induzir isoladamente alteração na proliferação e perda de diferenciação celular.

Carcinoma epidermóide invasivo de pênis: subexpressão dos fragmentos C3 e C4A/B do sistema complemento detectado no plasma pela plataforma proteômica ClinProt/MALDI/TOF

O carcinoma epidermóide de pênis (CEP) representa 95% das neoplasias penianas e afeta quase sempre pacientes não circuncidados estando muitas vezes associado à falta de higiene local adequada e à fimose. No Brasil a sua incidência é de 2,7 % porém em algumas áreas do país pode chegar a 17% dos casos diagnosticados por ano. O tumor pode ocorrer em qualquer parte do órgão sexual masculino e o tipo de estadiamento empregado é controverso. A classificação de Broders é a mais utilizada. Estudos sugerem a relação entre o desenvolvimento do carcinoma de pênis com a infecção por HPV (Papiloma Vírus Humano). O método de avaliação dos linfonodos inguinais permanece controverso sendo difícil a diferenciação entre linfadenomegalia inflamatória reacional e metastática. O exame físico não é um preditor confiável do comprometimento linfonodal pois pacientes com linfonodos palpáveis podem não apresentar metástases. Há poucas publicações sobre os mecanismos moleculares envolvidos na gênese e progressão do CEP. Apesar de vários marcadores terem sido avaliados, atualmente a aplicação clínica destes é limitada. A maior parte dos marcadores estudados requer procedimentos invasivos para obtenção do tecido tumoral. Existe a necessidade de encontrar através de uma técnica pouco invasiva marcadores tumorais circulantes capazes de diferenciar portadores de CEP com e sem envolvimento metastático. Neste tipo de neoplasia, a descoberta de biomarcadores que avaliem o prognóstico é relevante, pois o exame físico não é um indicador confiável do comprometimento linfonodal e da sobrevida.Os objetivos foram 1) revisar e discutir a epidemiologia, a etiologia, os diversos tipos de abordagem cirúrgica e as controvérsias no tratamento cirúrgico do câncer de pênis 2) investigar através da plataforma ClinProt/ MALDI / TOF a presença de marcadores plasmáticos capazes de discriminar indivíduos saudáveis de pacientes afetados por carcinoma epidermóide de pênis (CEP) 3) avaliar a importância destes marcadores na evolução da doença. Foram coletados e analisados pela plataforma ClinProt / MALDI / TOF o plasma de 36 indivíduos saudáveis e 25 pacientes com CEP invasivo, submetidos a tratamento cirúrgico entre junho de 2010 e junho de 2011, nos serviços de urologia do Instituto Nacional de Câncer e do Hospital Mário Kröeff (Rio de Janeiro). Nossos resultados apontaram para um conjunto de dois peptídeos (A = m / z 1897,22 + -9 Da e B = m / z 2021,99 + -9 Da) que foram capazes de diferenciar pacientes com CEP de indivíduos controles. Esses peptídeos foram posteriormente identificados como fragmentos C3 e C4 A/B do sistema complemento. A validação cruzada, utilizando toda casuística apresentou 62,5% e 86,76% de sensibilidade e de especificidade, respectivamente, com uma alta sensibilidade (100%) e especificidade (97%) nos pacientes que morreram pela doença. Além disso, os pacientes com envolvimento ganglionar obtiveram uma sensibilidade e uma especificidade de 80 % e 97%, respectivamente. Ficou demonstrado que à medida que a doença progride mais subexpressos está o conjunto de peptídeos quando comparados com indivíduos saudáveis. Estes resultados podem ser úteis como ferramentas para a avaliação do prognóstico destes pacientes.

Caracterização da expressão gênica dos receptores colinérgicos nicotínicos (CHRNs) no epitélio esofágico normal e em carcinoma epidermóide de esôfago

O câncer de esôfago (CE) é uma doença extremamente agressiva e é um dos tumores mais incidentes e letais no Brasil e no mundo, sendo o carcinoma epidermóide de esôfago (CEE) o principal subtipo histológico, apresentando como principais fatores de risco o etilismo e o tabagismo na população ocidental. A exposição concomitante desses dois fatores representa um risco multiplicador para o desenvolvimento de CEE, sendo que o fumo parece ter um papel importante tanto na iniciação quanto na promoção do tumor, enquanto o álcool teria um papel mais relevante na promoção. Componentes do tabaco, como a nicotina e as nitrosaminas são potentes carcinógenos e agonistas de alta afinidade dos receptores colinérgicos nicotínicos (CHRNs), podendo atuar ativando vias de sinalização celular fundamentais para a progressão tumoral. Pouco se sabe sobre a expressão e regulação dos CHRNs na mucosa esofágica e no processo de carcinogênese desse tecido. Assim, o objetivo desse trabalho foi analisar a expressão gênica dos CHRNs no epitélio esofágico normal e em CEE, bem como sua regulação pelos fatores de risco associados ao tumor. Foi observado que as subunidades α3, α5, α7 e β4 são expressas no epitélio esofágico saudável humano enquanto as subunidades α1, α4, α9 e α10 apresentaram baixa ou nenhuma expressão nesse mesmo tecido. Além disso, foram encontradas diferenças de expressão das subunidades α3 e α7 em indivíduos etilistas e tabagistas quando comparados com indivíduos não-etilistas (subunidade α3) e não-tabagistas (subunidade α7). Nas amostras de CEE, as subunidades CHRNA5 e CHRNA7 foram encontradas superexpressas no tumor quando comparado ao tecido normal adjacente e observou-se diferença de expressão da subunidade α7 no tumor comparado com o tecido saudável e a subunidade β4 apresentou-se mais expressa no tecido tumoral e no tecido normal adjacente ao tumor do que no epitélio esofágico saudável. Entretanto, não foram encontradas diferenças de expressão de nenhuma das subunidades avaliadas nas linhagens CEE quando submetidas a tratamento com nicotina ou etanol. Os resultados obtidos sugerem uma participação dos CHRNs na fisiologia do epitélio esofágico e que os fatores de risco associados ao desenvolvimento de CEE parecem ser capazes de afetar a expressão desses receptores no epitélio esofágico.

Winter Temperature and UV Are Tightly Linked to Genetic Changes in the p53 Tumor Suppressor Pathway in Eastern Asia

The tumor suppressor p53 is a master sensor of stress. Two human-specific polymorphisms, p53 codon 72 and MDM2 SNP309, influence the activities of p53. There is a tight association between cold winter temperature and p53 Arg72 and between low UV intensity

Methylation of tumor associated genes in tissue and plasma samples from liver disease patients

To investigate whether aberrant hypermethylation in plasma DNA could be used as diagnosis makers for hepatocellular carcinoma (HCC), we performed methylation-specific PCR (MSP) to check the methylation status of five tumor associated genes in 36 cases of

Pseudogenization of the tumor-growth promoter angiogenin in a leaf-eating monkey

Physiological functions of human genes may be studied by gene-knockout experiments in model organisms such as the mouse. This strategy relies on the existence of one-to-one gene orthology between the human and mouse. When lineage-specific gene duplication occurs and paralogous genes share a certain degree of functional redundancy, knockout mice may not provide accurate functional information on human genes. Angiogenin is a small protein that stimulates blood-vessel growth and promotes tumor development. Humans and related primates only have one angiogenin gene, while mice have three paralogous genes. This makes it difficult to generate angiogenin-knockout mice and even more difficult to interpret the genotype-phenotype relation from such animals should they be generated. We here show that in the douc langur (Pygathrix nemaeus), an Asian leaf-eating colobine monkey, the single-copy angiogenin gene has a one-nucleotide deletion in the sixth codon of the mature peptide, generating a premature stop codon. This nucleotide deletion is found in five unrelated individuals sequenced, and therefore is likely to have been fixed in the species. Five colobine species that are closely related to the douc langur have intact angiogenin genes, suggesting that the pseudogenization event was recent and unique to the douc langur lineage. This natural knockout experiment suggests that primate angiogenin is dispensable even in the wild. Further physiological studies of douc largurs may offer additional information on the role of this cancer-related gene in normal physiology of primates, including humans. Our findings also provide a strong case for the importance of evolutionary analysis in biomedical studies of gene functions. (C) 2003 Elsevier Science B.V. All rights reserved.