Menu

CDK8, Onkogen Kanker Kolon yang baru ditemukan

Reviewed by: Nunuk A Nurulita

Wnt/ β-catenin pathway mempunyai kontribusi besar dalam pertumbuhan, invasi, dan survival sel kanker kolorektal. Aktivasi abnormal Wnt/ β-catenin pathway telah diketahui bisa menjadi pemicu sebagian besar kanker kolon. Tetapi sejauh ini belum diketahui gen pemicu transformasi sel kanker kolorektal. Studi untuk menelusuri gen tersebut telah dikakukan pada cell line kanker kolorektal dan specimen kanker kolon. Hasiil studi menunjukkan CDK8, protein yang meregulasi siklus sel, sebagai pencetus kanker kolorektal. CDK8 dapat memodulasi β-catenin pathway, yang mengarahkan pada proliferasi kanker kolon. Penemuan CDK8 sebagai onkogen kanker kolon memberi sumbangan yang sangat berarti bagi terapi kanker kolon.

Kanker kolorektal atau kolon adalah kanker yang terbentuk di rektal, kolon, dan appendix. Kanker ini menyebabkan 655.000 kematian per tahun. Pada tahun 2008 The American Cancer Society memperkirakan ada 148.810 kasus kanker kolorektal dengan tingkat kematian sebesar 33,57 % per tahun. The National Cancer Institute telah menyarankan untuk melakukan skining kanker kolon untuk kelompok umur 50 tahun atau lebih, mengingat kasus kanker kolon banyak terjadi pada usia tersebut.

Sebagian besar kanker kolon dipicu oleh aktivasi abnormal β-catenin pathway. β-catenin merupakan cytoplasmic phosphoprotein, yang melalui Wnt signaling pathway akan ditranslokasi ke nukleus. Di nukleus, β-catenin akan berinteraksi dengan factor transkripsi lain berperan dalam kontrol aktivasi transkripsi gen-gen targetnya. β-catenin merupakan regulator penting proliferasi, pembelahan sel, adhesi sel, dan embriogenesis, sehingga mutasi yang terjadi padanya dapat mengarahkan pada karsinogenesis.

cdk8-pathway1

Gambar1. Wnt/ β-catenin pathway (Thorstensen and Lothe, 2003)

Untuk mengidentifikasi gen yang esensial untuk proliferasi sel kanker kolon dan aktivitas β-catenin digunakan teknik RNAi screens. Hasil penelitian menunjukkan adanya amplifikasi gen CDK8 yang terletak pada 13q12.13. Hasil ini dibandingkan dengan perubahan genetik yang terjadi pada spesimen kanker kolon, yang menunjukkan adanya amplifikasi. Analisis genomik perubahan autosomal copy number ini dilakukan pada 123 spesimen kanker kolon.

CDK8 merupakan anggota Cyclin dependent kinase dari komplek mediator, yang membentuk couple dengan regulator transkripsi pada saat proses transkripsi. Penekanan ekspresi CDK8 dapat menghambat proliferasi sel kanker yang memiliki karakteristik hiperaktivitas β-catenin dan level protein CDK8 yang tinggi. Ekspresi CDK8 dapat menginduksi pembentukan tumor pada hewan immunodefisiensi. Aktivitas CDK8 kinase sangat penting dalam proses transformasi sel kanker yang dipacu oleh β-catenin. CDK8 juga mempunyai peran penting dalam ekspresi gen-gen target β-catenin.

β-catenin merupakan faktor transkripsi penting bagi pembelahan dan deferensiasi sel normal, tetapi protein ini juga berhubungan dengan perkembangan kanker. Faktor transkripsi merupakan target yang sulit dalam terapi kanker. CDK8 adalah protein yang meregulasi faktor transkripsi ini merupakan target terapi yang potensial untuk kanker kolon. CDK8 juga dapat mempengaruhi progres kanker kolon yang pertumbuhannya dipicu oleh aktivitas β-catenin. Sehingga untuk kanker yang dipicu oleh aktivitas β-catenin, CDK8 merupakan target yang spesifik bagi terapinya. Penemuan CDK8 sebagai onkogen kanker kolon bisa memberikan harapan sekaligus kontribusi yang besar dalam intervensi terapi kanker kolon. Sehingga dengan target terapi yang spesifik ini dapat menekan angka kematian yang disebabkan karena penyakit ini.

Original paper:

Firestein R, Bass AJ, Kim SY, et al. 2008, CDK8 is a colorectal cancer oncogene that regulates β-catenin activity, Nature, Sep 25;455(7212):547-51.

|Journal Clubs|

2. yanni |  February 10, 2009 at 12:37 am

mbak Nunuk saya mau nanya tapi out of topic
1. dalam uji aktivitas senyawa sebagai antikanker, apa saja yang harus ada selain sel kanker itu sendiri?
2. Apakah ada mekanisme lain selain antiproliferasi or induksi apoptosis?
3. Apakah apoptosis/antiproliferasi selalu terjadi dalam fase tertentu dalam cell cycle arrest?
4. Alat apa yang dapat digunakan untuk karakterisasi dan bagaimana cara menganalisis mekanisme yang terjadi?
Maaf mbak, banyak banget. Trimakasih sebelumnya

3. Susilawati, M.Si  |  February 10, 2009 at 1:54 am

Pada resume paragraph 1, tidak konsisten dengan penyebutan kanker kolorektal dan kanker kolon, sehingga arti kalimat menjadi kabur.
Minta diterangkan tentang peranan c-MYC promoter yang ada pada fig 4. b. !
Minta diterangkan hubungan CDK 8 dengan IgG dan NOTCH yang ada pada fig. 4. !

4. ari widiyantoro  |  February 10, 2009 at 5:15 am

Pembahasan tentang MYC…terus kalo suatu senyawa dikatakan antikanker dan dapat diproduksi jika semua parameter terpenuhi ya. bu nunuk ajarin dong.

5. dyah ratna budiani  |  February 14, 2009 at 3:51 am

Paper hasil Penelitian ini merupakan penelitian molekuler yang masih sulit dipahami para mahasiswa di Indonesia, mungkin karena metode penelitian untuk menganalisis ekspresi CDK 8 yang digunakan dalam paper ini belum bisa dibayangkan dengan baik. Namun demikian, paper ini adalah salah satu paper yang sangat baik dari segi metode penelitian dan cara penulisan. Walaupun akan sangat baik lagi jika dituliskan lebih jelas bagaimana jalannya penelitian ini dilaksanakan sehingga bisa disimpulkan sebagaimana yang telah disampaikan oleh para penulis. Terus terang paper ini memang sebuah karya besar yang melibatkan puluhan orang peneliti, tentunya koordinasi peneliti juga sudah sangat baik, hal seperti ini sebaiknya bisa dicontoh oleh para ilmuan di Indonesia.
Hal yang mengganjal dalam pikiran saya adalah mengapa dipilih promoter gen c-myc (pada fig.4) untuk menganalisis ada tidaknya CDK8? Mengapa tidak yang lain ?, kita tahu bahwa protein c-Myc bisa menginduksi proliferasi atau sebaliknya justru memacu apoptosis jika mebentuk hetero dimer dengan Max.
Mohon penjelasannya bu Nunuk.

6. Nunuk A Nurulita  |  February 16, 2009 at 8:40 am

Studi diawali dengan melakukan skrining gen yang mempengaruhi aktivitas β-catenin dan sekaligus mempunyai peran penting pada proliferasi sel kanker kolon. Skrining dilakukan dengan menggunakan RNAi-base lose-function-of-screen dengan menggunalan sel kanker kolon DLD-1 yang memuat konstrak reporter pTOPFLASH b-catenin-luciferase and pFOPFLASH mutant-renilla (DLD-1Rep). Sel ini merupakan sel kanker kolon yang mengalami delesi APC dan proliferasi selnya tergantung pada aktivitas β-catenin. Penurunan ekspresi β-catenin akibat penambahan RNAi β-catenin berakibat pada penurunan aktivitas luciferase dan juga penurunan rasio TOPFLASH/FOBFLASH. Hasil tersebut menunjukkan bahwa aktivasi reporter tersebut membutuhkan adanya ekspresi β-catenin.

Skrining gen yang memodulasi β-catenin dan proliferasi sel kanker kolon pada DLD-1 menggunakan shRNA library yang memuat 4849 shRNA dengan 1000 gen target (95% merupakan protein kinase). Hasil skrining menunjukkan ada 34 gen yang diperlukan untuk aktivitas β-catenin, termasuk GSNK1G3 dan GNSK1E (dua regulator β –catenin yang telah diketahui). Sementera ini dilakukan skrining menggunakankinase-enriched shRNA pada sel kanker kolon yang lain yang juga tergantung pada aktivitas β-catenin, HCT 116. Hasil skrining ini menghasilkan 116 gen yang berpengaruh pada proliferasi sel kanker kolon. Kedua hasil skrining tersebut ditemukan ada 9 gen yang berpengaruh baik pada penekanan aktivitas transkripsional β-catenin maupun proliferasi sel kanker kolon.

Selanjutnya untuk mengetahui gen mana yang mengalami amplifikasi pada sel kanker kolon digunakan Single nucleotide polymorphism (SNP) arrays. Dengan metode ini dapat diketahui adanya perubahan autosomal copy number pada spesimen kanker kolon. SNP arrays dilakukan dengan menggunakan 123 spesimen kanker kolon dengan fokus 9 gen hasil analisis RNAi skrining. Dari 9 gen yang dianalisis, hanya CDK8 yang mengalami amplifikasi yang signifkan, yaitu yang terletak pada 13q12.13 – 13q12.2. penemuan ini sejalan dengan data penemuan terbaru yang menunjukkan adanya amplifikasi pada kromosom 13 pada sebagian besar kasus kanker kolon. Untuk mengkonfirmasi penemuan ini digunakan tissue micro array (TMA) dengan Flourecence in situ hybridization menggunakan 50 sampel kanker kolon. Sebanyak 62 % dari sampel tersebut diketahui terdeteksi adanya copy number CDK8.

Penekanan ekspresi CDK8 dapat menginduksi penurunan proliferasi pada beberapa sel line kanker kolon dengan konsentrasi protein CDK8-nya meningkat, tetapi pada level protein CDK8 yang rendah, terjadi penghambatan kecepatan proliferasi sel line. Penekanan ekspresi CDK8 juga dapat mempengaruhi profil siklus sel, yaitu pada penurunan G1/S phase dan memperlambat proliferasi sel tanpa induksi apoptosis.
Selanjutnya dilakukan uji transformasi sel tumor, yang dilakukan dengan menggunakan sel NIH 3T3 yang ditransfect dengan plasmid yang membawa gen CDK8 dan CDK8-Kinase Dead (CDK8-KD). Pada sel yang mengekspresi CDK8 mengalami transformasi sel.
Hasil penelitian ini membuktikan CDK8 merupakan onkogen kanker kolon, yang aktivitas CDK8 kinase mempunyai peranan yang sangat penting dalam proses transformasi sel tumor. CDK8 berperan sebagai co activating β-catenin sebagai faktor transkripsi bagi gen targetnya.

7. Nunuk A Nurulita  |  February 17, 2009 at 7:06 am

Untuk B yanni :

Untuk uji anti kanker suatu senyawa bisa dilakukan secara in vitro maupun in vivo. uji in vitro dilakukan di dish, sel kanker yang digunakan adalah sel yang diambil dari jaringan kanker tertentu, yang sudah dipisahkan dari sel yang lain. sel tersebut dikultur dan diberi perlakuan senyawa uji. uji in vivo dilakukan dengan menggunakan hewan uji.

Uji antikanker diawali dengan uji potensi sitotoksiknya dan melihat fenomena apoptosis. Kemudian dilanjutkan dengan pengamatan perubahan fase-fase dalam siklus sel. Untuk mengetahui mekanisme pastinya, diperlukan analisis molekuler jalur-jalur regulasi pada siklus sel, proliferasi sel, apoptosis, dan yang lainnya.

Target baru untuk antikanker adalah penghambatan pembentukan pembuluh darah baru (angiogenesis) yang merupakan faktor penentu metastasis kanker.

Dari data pengamatan siklus sel dapat diketahui mekanisme arrest-nya pada fase yang mana. sel yang apoptosis juga dapat dilihat dari data ini, yaitu pada fase sub-G1. Distribusi sel pada fase-fase siklus sel didasarkan pada DNA content.

mudah-mudahan bermanfaat.

8. Nunuk A Nurulita  |  March 6, 2009 at 2:58 pm

Penjelasan tentang MYC :
MYC merupakan gen yang mempunyai peran penting pada proses pertumbuhan dan proliferasi sel melalui perannya dalam meregulasi ekspresi banyak sekali gen dan jalur signaling. MYC di-upregulasi oleh factor pertumbuhan, untuk kemudian mempunyai kontribusi penting dalam transformasi sel pada banyak kasus karsinogenesis, diantaranya karsinogenesis kolon.

Aktivasi transkripsi MYC pada kasus kanker kolon diregulasi oleh kompleks TCF--catenin. Walaupun sebenarnya tidak hanya MYC, masih ada gen lain yang juga dikontrol transkripsinya oleh kompleks TCF--catenin, misalnya AXIN dan LEF1. tetapi tentu saja MYC mempunyai peranan yang lebih banyak dalam proliferasi dan pertumbuhan sel kanker.

Pada artikel tersebut dipaparkan bahwa supresi CDK8 dapat menurunkan ekspresi gen-gen target komplek TCF--catenin pada kanker kolon. Jadi CDK8 mempunyai peran memodulasi gen-gen yang dipacu transkripsinya oleh -catenin.

Untuk membuktikan bahwa CDK8 mempunyai peranan langsung dalam memodulasi ekspresi MYC, maka dilakukan percobaan dengan metode Chromatin immunopresipitation (ChIP) dengan menggunakan binding element-nya TCF/-catenin pada MYC MYC promoter.

Hasil penelitian menunjukkan, CDK8 berasosiasi dengan MYC promoter dan penurunan ikatan CDK8 dengan MYC promoter dapat mempengaruhi kemampuan pengikatan -catenin pada binding element tersebut. Penekanan ekspresi CDK8 dapat mengurangi jumlah -catenin yang terikat pada MYC promoter pada bagian proximal (efeknya kecil pada bagian distal).

Data tersebut menunjukkan bahwa CDK8 dan komplek mediator adalah regulator langsung bagi transkripsi yang dipacu oleh -catenin.

9. renly  |  April 27, 2009 at 1:22 pm

apa saja faktor yang menyebabkan cdk8 aktif sehingga menimbulkan kanker???