Корреляционный анализ экспрессии генов мультифункционального белка YB-1, цитокинов воспаления и белка лекарственной устойчивости P-gp в операционном материале больных туберкулезом легки

YB-1 – мультифункциональный белок, фактор транскрипции, участвующий в регуляции многочисленных клеточных процессов. YB-1 является важным участником молекулярных каскадов, через которые регулируются реакции организма на присутствие возбудителя, активность воспаления, эффективность заживления и излечения. Эти функции YB-1 являются актуальными и при таком социально значимом заболевании, как туберкулез легких, при котором выявление транскрипционной активности YBX1 и роли YB-1 в патогенезе ранее не проводилось. В связи с этим была поставлена цель исследования – определить у больных туберкулезом легких (туберкулемами) наиболее значимые корреляции между экспрессией гена белка YB-1, генами ключевых цитокинов, участвующих в регуляции воспаления при ТБ (IL-6, IL-10, IFNγ, TGF-β, TNFα, IL-1β), фактором гипоксии HIF1a и геном белка P-gp ABCB1. Уровни экспрессии генов определяли с помощью количественной ПЦР в образцах перифокальной области гранулем, полученных от 35 пациентов в ходе плановой операции. На основе результатов ПЦР был проведен корреляционный и иерархический кластерный анализ. Статистическую обработку проводили с помощью статистического пакета GraphPad Prism Version 7.04. Корреляцию между переменными оценивали с помощью коэффициента корреляции Спирмена. Иерархический кластерный анализ и тепловые карты выполняли с использованием инструмента ClustVis 2.0. Обнаружена положительная корреляция между экспрессией генов YBX1, TGFB1 и ABCB1. Корреляция между экспрессией генов YBX1 и ABCB1 умеренная, при этом экспрессия гена ABCB1 имеет сильную положительную корреляцию с генами HIF1A и IL6. Наиболее сильная корреляция выявлена между YBX1 и TGFB1 (r = 0,62). Корреляция YBX1 с генами других цитокинов отсутствует. При этом TGFB1 имеет умеренную корреляцию с TNF (r = 0,56). Взаимосвязь YBX1 с TGFB1 также подтвердил иерархический кластерный анализ, который демонстрирует формирование единого кластера генов YBX1, TGFB1, TNF. Мы предполагаем, что выявленный в нашей работе кластер генов YBX1, TGFB1, TNF образует регуляторную систему, играющую важную роль в развитии туберкулезного воспаления. Наша работа расширяет данные о молекулярно-генетической характеристике одной из форм туберкулезом легких – туберкулемах. Мы предполагаем, что белок YB-1 потенциально может выполнять при туберкулезе легких разные функции: выступать в качестве одного из участников туберкулезного воспаления через влияние на экспрессию генов ключевых цитокинов, а также модулировать активность белка-транспортера P-gp и изменять фармакокинетику противотуберкулезных препаратов, что требует дальнейшего изучения.

1. Ameglio F., Casarini M., Capoluongo E., Mattia P., Puglisi G., Giosuè S. Post-treatment changes of six cytokines in active pulmonary tuberculosis: differences between patients with stable or increased fibrosis. Int. J. Tuberc. Lung Dis., 2005, Vol. 9, no. 1, pp. 98-104.

2. Arbués A., Brees D., Chibout S.D., Fox T., Kammüller M., Portevin D. TNF-α antagonists differentially induce TGF-β1-dependent resuscitation of dormant-like Mycobacterium tuberculosis. PLoS Pathog., 2020, Vol. 16, no. 2, e1008312. doi: 10.1371/journal.ppat.1008312.

3. Bargou R.C., Jürchott K., Wagener C., Bergmann S., Metzner S., Bommert K., Mapara M.Y., Winzer K.J., Dietel M., Dörken B., Royer H.D. Nuclear localization and increased levels of transcription factor YB-1 in primary human breast cancers are associated with intrinsic MDR1 gene expression. Nat. Med., 1997, Vol. 3, no. 4, pp. 447-450.

4. Brandt S., Bernhardt A., Häberer S., Wolters K., Gehringer F., Reichardt C., Krause A., Geffers R., Kahlfuß S., Jeron A., Bruder D., Lindquist J.A., Isermann B., Mertens P.R. Comparative analysis of acute kidney injury models and related fibrogenic responses: convergence on methylation patterns regulated by cold shock protein. Cells, 2024, Vol. 13, no. 5, 367. doi: 10.3390/cells13050367.

5. Dong J., Yuan L., Hu C., Cheng X., Qin J.J. Strategies to overcome cancer multidrug resistance (MDR) through targeting P-glycoprotein (ABCB1): An updated review. Pharmacol. Ther., 2023, Vol. 249, 108488. doi: 10.1016/j.pharmthera.2023.108488.

6. El-Naggar A.M., Veinotte C.J., Cheng H., Grunewald T.G., Negri G.L., Somasekharan S.P., Corkery D.P., Tirode F., Mathers J., Khan D., Kyle A.H., Baker J.H., LePard N.E., McKinney S., Hajee S., Bosiljcic M., Leprivier G., Tognon C.E., Minchinton A.I., Bennewith K.L., Delattre O., Wang Y., Dellaire G., Berman J.N., Sorensen P.H. Translational activation of HIF1α by YB-1 promotes sarcoma metastasis. Cancer Cell, 2015, Vol. 27, no. 5, pp. 682-697.

7. Gautam U.S., Foreman T.W., Bucsan A.N., Veatch A.V., Alvarez X., Adekambi T., Golden N.A., Gentry K.M., Doyle-Meyers L.A., Russell-Lodrigue K.E., Didier P.J., Blanchard J.L., Kousoulas K.G., Lackner A.A., Kalman D., Rengarajan J., Khader S.A., Kaushal D., Mehra S. In vivo inhibition of tryptophan catabolism reorganizes the tuberculoma and augments immune-mediated control of Mycobacterium tuberculosis. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 2018, Vol. 115, no. 1, pp. E62-E71.

8. Gern B.H., Adams K.N., Plumlee C.R., Stoltzfus C.R., Shehata L., Moguche A.O., Busman-Sahay K., Hansen S.G., Axthelm M.K., Picker L.J., Estes J.D., Urdahl K.B., Gerner M.Y. TGFβ restricts expansion, survival, and function of T cells within the tuberculous granuloma. Cell Host Microbe, 2021, Vol. 29, no. 4, pp. 594-606.e6.

9. Giller D.B., Giller B.D., Giller G.V., Shcherbakova G.V., Bizhanov A.B., Enilenis I.I., Glotov A.A. Treatment of pulmonary tuberculosis: past and present. Eur. J. Cardiothorac. Surg., 2017, Vol. 53, no. 5, pp. 967-972.

10. Hanssen L., Alidousty C., Djudjaj S., Frye B.C., Rauen T., Boor P., Mertens P.R., van Roeyen C.R., Tacke F., Heymann F., Tittel A.P., Koch A., Floege J., Ostendorf T., Raffetseder U. YB-1 is an early and central mediator of bacterial and sterile inflammation in vivo. J. Immunol., 2013, Vol. 191, no. 5, pp. 2604-2613.

11. Higashi K., Inagaki Y., Fujimori K., Nakao A., Kaneko H., Nakatsuka I. Interferon-gamma interferes with transforming growth factor-beta signaling through direct interaction of YB-1 with Smad3. J. Biol. Chem., 2003, Vol. 278, no. 44, pp. 43470-43479.

12. Jenkins R.H., Bennagi R., Martin J., Phillips A.O., Redman J.E., Fraser D.J. A сonserved stem loop motif in the 5'untranslated region regulates transforming growth factor-β1 translation. PloS One, 2010, Vol. 5, no. 8, e12283. doi: 10.1371/journal.pone.0012283.

13. Lindquist J.A., Mertens P.R. Cold shock proteins: from cellular mechanisms to pathophysiology and disease. Cell Commun. Signal., 2018, Vol. 16, no. 1, 63. doi: 10.1186/s12964-018-0274-6.

14. McCaffrey E.F., Donato M., Keren L., Chen Z., Delmastro A., Fitzpatrick M.B., Gupta S., Greenwald N.F., Baranski A., Graf W., Kumar R., Bosse M., Fullaway C.C., Ramdial P.K., Forgó E., Jojic V., van Valen D., Mehra S., Khader S.A., Bendall S.C., van de Rijn M., Kalman D., Kaushal D., Hunter R.L., Banaei N., Steyn A.J.C., Khatri P., Angelo M. The immunoregulatory landscape of human tuberculosis granulomas. Nat. Immunol., 2022, Vol. 23, no. 2. pp. 318-329.

15. Pavlova E.N., Lepekha L.N., Rybalkina E.Y., Tarasov R.V., Sychevskaya K.A., Voronezhskaya E.E., Masyutin A.G., Ergeshov A.E., Erokhina M.V. High and low levels of ABCB1 expression are associated with two distinct gene signatures in lung tissue of pulmonary TB patients with high inflammation activity. Int. J. Mol. Sci., 2023, Vol. 24, no. 19, 14839. doi: 10.3390/ijms241914839.

16. Pontual Y., Pacheco V.S.S., Monteiro S.P., Quintana M.S.B., Costa M.J.M., Rolla V.C, de Castro L. ABCB1 gene polymorphism associated with clinical factors can predict drug-resistant tuberculosis. Clin. Sci. (Lond.), 2017, Vol. 131, no. 15, pp. 1831-1840.

17. Rybalkina E.Yu., Moiseeva N.I. Role of YB-1 protein in inflammation. Biochemistry, 2022, Vol. 87, no. S1, pp. S94-S102.

18. Shah A., Plaza-Sirvent C., Weinert S., Buchbinder J.H., Lavrik I.N., Mertens P.R., Schmitz I., Lindquist J.A. YB-1 Mediates TNF-induced pro-survival signaling by regulating NF-κB activation. Cancers, 2020, Vol. 12, no. 8, 2188. doi: 10.3390/cancers12082188.

19. Silveira C.G., Krampe J., Ruhland B., Diedrich K., Hornung D., Agic A. Cold-shock domain family member YB-1 expression in endometrium and endometriosis. Hum. Reprod., 2012, Vol. 27, no. 1, pp. 173-182.

20. Yin Q., Zheng M., Luo Q., Jiang D., Zhang H., Chen C. YB-1 as an oncoprotein: functions, regulation, posttranslational modifications, and targeted therapy. Cells, 2022, Vol. 11, no. 7, 1217. doi: 10.3390/cells11071217.