Ovaj gen je član N-myc porodice podreguliranih gena, koja pripada natporodici alfa/beta hidrolaza. Protein kodiran ovim genom je citoplazmatski protein koji učestvuje u odgovorima na stres, odgovorima hormona, rastu i diferencijaciji ćelija. Zabilježeno je da su mutacije u ovom genu uzročnici autosomno-recesivne verzije Charcot-Marie-Toothove bolesti, poznate kao CMT4D.[8]
Zabilježeno je da se NDRG1 lokalizira u endosomima i da je Rab4a efektor uključen u reciklažu vezikula.[9]
Prema pregledu koji su uradili Fang et al.,[10] NDRG1 je uključen u embriogenezu i razvoj, rast i diferencijaciju ćelija, biosintezu i mijelinizaciju lipida, reakcije na stres, imunost, popravak DNK i adheziju ćelija između ostalih funkcija. NDRG1 je lokaliziran u citoplazmi, jedru i mitohondrijama, s vjerovatnostima od 47,8%, odnosno 26,1% i 8,7%. Kao odgovor na oštećenje DNK, NDRG1 se prebacuje iz citoplazme u jedro, gdje može inhibirati rast ćelija i podstaknuti mehanizme popravljanja DNK. Predlaže se da NDRG1 djeluje kao gen za odgovor na stres ili potencijalno kao transkripcijski faktor.
Kod ljudi, gen NDRG1 nalazi se na dugom kraku hromosoma 8, sekvenca (8q24.22). Gen kodira 3,0 kilobazne (kb) informacijske RNK (iRNK) sastavljene od 394 aminokiseline. NDRG1 pripadaju porodici NDRG1, koja se sastoji od četiri člana – NDRG1, NDRG2, NDRG3 i NDRG4 – koji dijele 53-65 % homologije. Za razliku od drugih članova porodice, NDRG1 ima tri tandemska (GTRSRSHTSE) ponavljanja u C-terminalnom dijelu.[12][13]
Ekspresija NDRG1 regulirana je hipoksijom-ovisnim i neovisnim načinom. Pod hipoksijom se senzor kisikafaktora induciranog hipoksijom (HIF) -1α translocira iz citoplazme u jedro, gdje se veže za HIF-1β, kako bi formirao kompleks HIF-1. Ovaj kompleks djeluje kao transkripcijski faktor, veže se na element odgovora na hipoksiju (HRE) u promotoru gena povezanih s hipoksijom; jedan od tih gena je NDRG1.[14] Ioni teških metala (nikl, kobalt, gvožđe) pojačavaju NDRG1, oponašajući hipoksiju. Suprotan učinak na ekspresiju NDRG1 mogli bi imati myc onkoproteini, N-myc i c-myc, koji transkripcijski potiskuju ekspresiju. Ovi učinci posredno se posreduju smanjenjem njegove promotorske aktivnosti.[10]
Prema pregledu Kovačevića et al.,[15] NDRG1 je snažan supresor rasta i metastaza, reguliran gvožđem, za koji je utvrđeno da je u negativnoj korelaciji s progresijom raka u brojnim tumorima, uključujući karcinom prostate, gušterače, dojke i debelog crijeva. NDRG1 ima izrazito antionkogeno djelovanje, povezano sa smanjenom proliferacijom ćelija, migracijom, invazijom i angiogenezom. Molekulske funkcije NDRG1 utiču na brojne signalne puteve koji reguliraju proliferaciju ćelija raka, invaziju, angiogenezu i migraciju. Konkretno, NDRG1 inhibira onkogeni RAS, c-Src, fosfatidilinozitol 3-kinazu (PI3K), WNT, ROCK1/pMLC2 i jedarni faktor-pojačivač lahkog lanca puteva aktiviranih B-ćelija (NF-B), dok podstiče ekspresiju ključnog tumora – supresivne molekule uključujući fosfatazu i homolog tenzina, E-kadherin i majke protiv dekapentaplegijskog homologa 4 (SMAD4). Svojim djelovanjem na E-kadherin i beta-katenin, koji tvore adherensko spajanje i podstiču adheziju ćelija, NDRG1 također inhibira epitelno-mezenhimu tranziciju, početni ključni korak u metastaziranju.
U jednoj od svojih funkcija na molekulnom nivou, NDRG1 veže i stabilizira metiltransferaze, uglavnom O-6-metilguanin-DNK metiltransferaza+u (MGMT),[16] protein popravke DNK. Dakle, veća ekspresija NDRG1 može podstaknuti stabilnost i aktivnost proteina MGMT. Dominick et al.[17] pokazali su da je ekspresija proteina NDRG1 i MGMT povećana 2–3 puta za svaki od tri soja miševa (Snell, GHKRO i PAPPA-KO) s povećanom dugovječnošću. Ovi autori snažno ukazuju na vezu između povećanja puta popravljanja DNK MGMT i kašnjenja u procesu starenja ovih sojeva miša. To je u skladu s teorijom starenja oštrćenjem DNK.
NDRG1 ima važnu ulogu u alergijama i anafilaksiji, odbrani od bakterijskih patogena i bakterijskog uklanjanja, upala i zacjeljivanja rana. U mastocitima, NDRG1 je tokom zrenja povećano reguliran i pomaže brzoj degranulaciji, što dovodi do pojačane egzocitoze, kao odgovor na različite podražaje.[18] Također je pokazana njegova uloga u klonskoj anergiji T-ćelija nizvodno od Egr2, gdje je NDRG1 pojačano reguliran u nedostatku kostimulacije, kako bi se spriječila naknadna reaktivacija T-ćelija, TCR i CD28 signalizacijom.[19]
^"Human PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
^"Mouse PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
^van Belzen N, Dinjens WN, Diesveld MP, Groen NA, van der Made AC, Nozawa Y, et al. (juli 1997). "A novel gene which is up-regulated during colon epithelial cell differentiation and down-regulated in colorectal neoplasms". Laboratory Investigation; A Journal of Technical Methods and Pathology. 77 (1): 85–92. PMID9251681.
^Zhang J, Chen S, Zhang W, Zhang J, Liu X, Shi H, et al. (juli 2008). "Human differentiation-related gene NDRG1 is a Myc downstream-regulated gene that is repressed by Myc on the core promoter region". Gene. 417 (1–2): 5–12. doi:10.1016/j.gene.2008.03.002. PMID18455888.
^ abFang BA, Kovačević Ž, Park KC, Kalinowski DS, Jansson PJ, Lane DJ, et al. (januar 2014). "Molecular functions of the iron-regulated metastasis suppressor, NDRG1, and its potential as a molecular target for cancer therapy". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Reviews on Cancer. 1845 (1): 1–19. doi:10.1016/j.bbcan.2013.11.002. PMID24269900.
Maruyama K, Sugano S (januar 1994). "Oligo-capping: a simple method to replace the cap structure of eukaryotic mRNAs with oligoribonucleotides". Gene. 138 (1–2): 171–4. doi:10.1016/0378-1119(94)90802-8. PMID8125298.
Kalaydjieva L, Hallmayer J, Chandler D, Savov A, Nikolova A, Angelicheva D, et al. (oktobar 1996). "Gene mapping in Gypsies identifies a novel demyelinating neuropathy on chromosome 8q24". Nature Genetics. 14 (2): 214–7. doi:10.1038/ng1096-214. PMID8841199. S2CID9712904.
Suzuki Y, Yoshitomo-Nakagawa K, Maruyama K, Suyama A, Sugano S (oktobar 1997). "Construction and characterization of a full length-enriched and a 5'-end-enriched cDNA library". Gene. 200 (1–2): 149–56. doi:10.1016/S0378-1119(97)00411-3. PMID9373149.
Zhou D, Salnikow K, Costa M (maj 1998). "Cap43, a novel gene specifically induced by Ni2+ compounds". Cancer Research. 58 (10): 2182–9. PMID9605764.
Guan RJ, Ford HL, Fu Y, Li Y, Shaw LM, Pardee AB (februar 2000). "Drg-1 as a differentiation-related, putative metastatic suppressor gene in human colon cancer". Cancer Research. 60 (3): 749–55. PMID10676663.
Park H, Adams MA, Lachat P, Bosman F, Pang SC, Graham CH (septembar 2000). "Hypoxia induces the expression of a 43-kDa protein (PROXY-1) in normal and malignant cells". Biochemical and Biophysical Research Communications. 276 (1): 321–8. doi:10.1006/bbrc.2000.3475. PMID11006124.
Zhou RH, Kokame K, Tsukamoto Y, Yutani C, Kato H, Miyata T (april 2001). "Characterization of the human NDRG gene family: a newly identified member, NDRG4, is specifically expressed in brain and heart". Genomics. 73 (1): 86–97. doi:10.1006/geno.2000.6496. PMID11352569.
Qu X, Zhai Y, Wei H, Zhang C, Xing G, Yu Y, He F (januar 2002). "Characterization and expression of three novel differentiation-related genes belong to the human NDRG gene family". Molecular and Cellular Biochemistry. 229 (1–2): 35–44. doi:10.1023/A:1017934810825. PMID11936845. S2CID24226208.
Cangul H, Salnikow K, Yee H, Zagzag D, Commes T, Costa M (2002). "Enhanced expression of a novel protein in human cancer cells: a potential aid to cancer diagnosis". Cell Biology and Toxicology. 18 (2): 87–96. doi:10.1023/A:1015376032736. PMID12046693. S2CID20827323.
Lachat P, Shaw P, Gebhard S, van Belzen N, Chaubert P, Bosman FT (novembar 2002). "Expression of NDRG1, a differentiation-related gene, in human tissues". Histochemistry and Cell Biology. 118 (5): 399–408. doi:10.1007/s00418-002-0460-9. PMID12432451. S2CID1599203.