Ukr.Biochem.J. 2015; Том 87, № 6, листопад-грудень, c. 52-63

doi: http://dx.doi.org/10.15407/ubj87.06.052

Ефект гіпоксії на експресію генів, що кодують деякі IGFBP та CCN протеїни, у клітинах гліоми лінії U87 залежить від IRE1 сигналювання

06.01.2016   Без категорії   No comments

O. Г. Мінченко1, А. П. Харькова1, Д. O. Мінченко1,2, Л. Л. Карбовський1

1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: ominchenko@yahoo.com;
2Національний медичний університет ім. О. О. Богомольця, Київ, Україна

Ми вивчали регуляцію гіпоксією експресії різних генів протеїнів, що зв’язуються із подібними до інсуліну факторами росту, у клітинах гліоми лінії U87 у зв’язку з пригніченням IRE1 (залежного від інозитолу ензиму 1) – центрального медіатора стресу ендоплазматичного ретикулума, який контролює проліферацію клітин та ріст гліоми. Встановлено, що за гіпоксії спостерігається посилення експресії генів IGFBP6, IGFBP7, IGFBP10/CYR61, WISP1 та WISP2 і зниження гена – IGFBP9/NOV на рівні мРНК у контрольних клітинах гліоми, причому вираженіші зміни виявлено для генів IGFBP10/CYR61 та WISP2. Водночас, пригнічення IRE1 модифікує ефект гіпоксії на експресію всіх досліджених генів: ліквідує чутливість до гіпоксії експресії генів IGFBP7 та IGFBP9/NOV, знижує ефект гіпоксії на IGFBP6, IGFBP10/CYR61 та WISP2 і злегка посилює регуляцію гіпоксією експресію гена WISP1 у клітинах гліоми. Показано, що експресія всіх досліджених генів у клітинах гліоми регулюється сигнальним ензимом IRE1 за умов нормоксії, оскільки пригнічення IRE1 істотно посилює експресію генів IGFBP7, IGFBP10/CYR61, WISP1 та WISP2 і знижує експресію генів IGFBP6 та IGFBP9/NOV порівняно з контрольними клітинами гліоми. Результати цієї роботи продемонстрували, що гіпоксія сприяє росту пухлин, порушує експресію всіх досліджених генів груп IGFBP та WISP і що пригнічення IRE1 переважно знімає чи знижує регуляцію гіпоксією експресії цих генів і, таким чином, можливо, робить внесок у зниження росту гліоми. Більше того, пригнічення IRE1, що корелює зі зниженням інтенсивності проліферації клітин та росту гліоми, знижує експресію про-проліферативних генів IGFBP6 та IGFBP9/NOV, підтверджуючи той факт, що стрес ендоплазматичного ретикулума є необхідним компонентом росту злоякісних пухлин.

Ключові слова: , , , , , , , , , ,

Посилання:

 

  1. Pollak M. Insulin and insulin-like growth factor signalling in neoplasia. Nat Rev Cancer. 2008 Dec;8(12):915-28. Review. Erratum in: Nat Rev Cancer. 2009 Mar;9(3):224. PubMed, CrossRef
  2. Ozcan U, Cao Q, Yilmaz E, Lee AH, Iwakoshi NN, Ozdelen E, Tuncman G, Görgün C, Glimcher LH, Hotamisligil GS. Endoplasmic reticulum stress links obesity, insulin action, and type 2 diabetes. Science. 2004 Oct 15;306(5695):457-61. PubMed, CrossRef
  3. Kuijjer ML, Peterse EF, van den Akker BE, Briaire-de Bruijn IH, Serra M, Meza-Zepeda LA, Myklebost O, Hassan AB, Hogendoorn PC, Cleton-Jansen AM. IR/IGF1R signaling as potential target for treatment of high-grade osteosarcoma. BMC Cancer. 2013 May 20;13(1):245.  PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  4. Lee J, Ozcan U. Unfolded protein response signaling and metabolic diseases. J Biol Chem. 2014 Jan 17;289(3):1203-11. Review. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  5. Minchenko DO, Kharkova AP, Karbovskyi LL, Minchenko OH. Expression of insulin-like growth factor binding protein genes and its hypoxic regulation in U87 glioma cells depends on ERN1 mediated signaling pathway of endoplasmic reticulum stress. Endocr Regul. 2015 Apr;49(2):73-83. PubMed, CrossRef
  6. Baxter RC. IGF binding proteins in cancer: mechanistic and clinical insights. Nat Rev Cancer. 2014 May;14(5):329-41. Review. PubMed, CrossRef
  7. Ellis BC, Graham LD, Molloy PL. CRNDE, a long non-coding RNA responsive to insulin/IGF signaling, regulates genes involved in central metabolism. Biochim Biophys Acta. 2014 Feb;1843(2):372-86.  PubMed, CrossRef
  8. Bach LA, Fu P, Yang Z. Insulin-like growth factor-binding protein-6 and cancer. Clin Sci (Lond). 2013 Feb;124(4):215-29. Review. PubMed, CrossRef
  9. Pan Y, Liang H, Liu H, Li D, Chen X, Li L, Zhang CY, Zen K. Platelet-secreted microRNA-223 promotes endothelial cell apoptosis induced by advanced glycation end products via targeting the insulin-like growth factor 1 receptor. J Immunol. 2014 Jan 1;192(1):437-46. PubMed, CrossRef
  10. Evdokimova V, Tognon CE, Benatar T, Yang W, Krutikov K, Pollak M, Sorensen PH, Seth A. IGFBP7 binds to the IGF-1 receptor and blocks its activation by insulin-like growth factors. Sci Signal. 2012 Dec 18;5(255):ra92. PubMed, CrossRef
  11. Wagener J, Yang W, Kazuschke K, Winterhager E, Gellhaus A. CCN3 regulates proliferation and migration properties in Jeg3 trophoblast cells via ERK1/2, Akt and Notch signalling. Mol Hum Reprod. 2013 Apr;19(4):237-49. PubMed, CrossRef
  12. Schlegelmilch K, Keller A, Zehe V, Hondke S, Schilling T, Jakob F, Klein-Hitpass L, Schütze N. WISP 1 is an important survival factor in human mesenchymal stromal cells. Gene. 2014 Nov 10;551(2):243-54. PubMed, CrossRef
  13. Gurbuz I, Chiquet-Ehrismann R. CCN4/WISP1 (WNT1 inducible signaling pathway protein 1): a focus on its role in cancer. Int J Biochem Cell Biol. 2015 May;62:142-6. PubMed, CrossRef
  14. Xie D, Nakachi K, Wang H, Elashoff R, Koeffler HP. Elevated levels of connective tissue growth factor, WISP-1, and CYR61 in primary breast cancers associated with more advanced features. Cancer Res. 2001 Dec 15;61(24):8917-23. PubMed
  15. Wang S, Kaufman RJ. The impact of the unfolded protein response on human disease. J Cell Biol. 2012 Jun 25;197(7):857-67. Review. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  16. Yadav RK, Chae SW, Kim HR, Chae HJ. Endoplasmic reticulum stress and cancer. J Cancer Prev. 2014 Jun;19(2):75-88. Review. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  17. Manié SN, Lebeau J, Chevet E. Cellular mechanisms of endoplasmic reticulum stress signaling in health and disease. 3. Orchestrating the unfolded protein response in oncogenesis: an update. Am J Physiol Cell Physiol. 2014 Nov 15;307(10):C901-7.  Review. PubMed, CrossRef
  18. Clarke HJ, Chambers JE, Liniker E, Marciniak SJ. Endoplasmic reticulum stress in malignancy. Cancer Cell. 2014 May 12;25(5):563-73. Review. PubMed, CrossRef
  19. Bravo R, Parra V, Gatica D, Rodriguez AE, Torrealba N, Paredes F, Wang ZV, Zorzano A, Hill JA, Jaimovich E, Quest AF, Lavandero S. Endoplasmic reticulum and the unfolded protein response: dynamics and metabolic integration. Int Rev Cell Mol Biol. 2013;301:215-90. Review. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  20. Pluquet O, Dejeans N, Chevet E. Watching the clock: endoplasmic reticulum-mediated control of circadian rhythms in cancer. Ann Med. 2014 Jun;46(4):233-43. Review. PubMed, CrossRef
  21. Hetz C, Chevet E, Harding HP. Targeting the unfolded protein response in disease. Nat Rev Drug Discov. 2013 Sep;12(9):703-19. Review. PubMed, CrossRef
  22. Drogat B, Auguste P, Nguyen DT, Bouchecareilh M, Pineau R, Nalbantoglu J, Kaufman RJ, Chevet E, Bikfalvi A, Moenner M. IRE1 signaling is essential for ischemia-induced vascular endothelial growth factor-A expression and contributes to angiogenesis and tumor growth in vivo. Cancer Res. 2007 Jul 15;67(14):6700-7. PubMed, CrossRef
  23.  Auf G, Jabouille A, Guérit S, Pineau R, Delugin M, Bouchecareilh M, Magnin N, Favereaux A, Maitre M, Gaiser T, von Deimling A, Czabanka M, Vajkoczy P, Chevet E, Bikfalvi A, Moenner M. Inositol-requiring enzyme 1alpha is a key regulator of angiogenesis and invasion in malignant glioma. Proc Natl Acad Sci USA. 2010 Aug 31;107(35):15553-8. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  24. Auf G, Jabouille A, Delugin M, Guérit S, Pineau R, North S, Platonova N, Maitre M, Favereaux A, Vajkoczy P, Seno M, Bikfalvi A, Minchenko D, Minchenko O, Moenner M. High epiregulin expression in human U87 glioma cells relies on IRE1α and promotes autocrine growth through EGF receptor. BMC Cancer. 2013 Dec 13;13:597.  PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  25.  Acosta-Alvear D, Zhou Y, Blais A, Tsikitis M, Lents NH, Arias C, Lennon CJ, Kluger Y, Dynlacht BD. XBP1 controls diverse cell type- and condition-specific transcriptional regulatory networks. Mol Cell. 2007 Jul 6;27(1):53-66. PubMed, CrossRef
  26. Pluquet O, Dejeans N, Bouchecareilh M, Lhomond S, Pineau R, Higa A, Delugin M, Combe C, Loriot S, Cubel G, Dugot-Senant N, Vital A, Loiseau H, Gosline SJ, Taouji S, Hallett M, Sarkaria JN, Anderson K, Wu W, Rodriguez FJ, Rosenbaum J, Saltel F, Fernandez-Zapico ME, Chevet E. Posttranscriptional regulation of PER1 underlies the oncogenic function of IREα. Cancer Res. 2013 Aug 1;73(15):4732-43. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  27. Chesney J, Clark J, Klarer AC, Imbert-Fernandez Y, Lane AN, Telang S. Fructose-2,6-bisphosphate synthesis by 6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2,6-bisphosphatase 4 (PFKFB4) is required for the glycolytic response to hypoxia and tumor growth. Oncotarget. 2014 Aug 30;5(16):6670-86. PubMed,  PubMedCentral, CrossRef
  28. Lenihan CR, Taylor CT. The impact of hypoxia on cell death pathways. Biochem Soc Trans. 2013 Apr;41(2):657-63. PubMed,  CrossRef
  29. Minchenko O. H., Tsymbal D. O., Moenner M., Minchenko D. O., Kovalevska O. V., Lypova N. M. Inhibition of the endoribonuclease of ERN1 signaling enzyme affects the expression of proliferation-related genes in U87 glioma cells. Endoplasm. Reticul. Stress Dis. 2015; 2(1): 18-29. CrossRef
  30. Minchenko OH, Kharkova AP, Bakalets TV, Kryvdiuk IV. Endoplasmic reticulum stress, its sensor and signaling systems and the role in the regulation of gene expressions in malignant tumor growth and hypoxia. Ukr Biokhim Zhurn. 2013 Sep-Oct;85(5):5-16. Ukrainian. PubMed, CrossRef
  31. Bochkov VN, Philippova M, Oskolkova O, Kadl A, Furnkranz A, Karabeg E, Afonyushkin T, Gruber F, Breuss J, Minchenko A, Mechtcheriakova D, Hohensinner P, Rychli K, Wojta J, Resink T, Erne P, Binder BR, Leitinger N. Oxidized phospholipids stimulate angiogenesis via autocrine mechanisms, implicating a novel role for lipid oxidation in the evolution of atherosclerotic lesions. Circ Res. 2006 Oct 13;99(8):900-8. PubMed
  32. Colombo SL, Palacios-Callender M, Frakich N, Carcamo S, Kovacs I, Tudzarova S, Moncada S. Molecular basis for the differential use of glucose and glutamine in cell proliferation as revealed by synchronized HeLa cells. Proc Natl Acad Sci USA. 2011 Dec 27;108(52):21069-74.  PubMed,  PubMedCentral, CrossRef
  33. Yalcin A, Clem BF, Imbert-Fernandez Y, Ozcan SC, Peker S, O’Neal J, Klarer AC, Clem AL, Telang S, Chesney J. 6-Phosphofructo-2-kinase (PFKFB3) promotes cell cycle progression and suppresses apoptosis via Cdk1-mediated phosphorylation of p27. Cell Death Dis. 2014 Jul 17;5(7):e1337.  PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  34. Cheng G, Zhang H, Zhang L, Zhang J. Cyr61 promotes growth of glioblastoma in vitro and in vivo. Tumour Biol. 2015 Apr;36(4):2869-73. PubMed,  CrossRef
  35. Hou CH, Lin FL, Hou SM, Liu JF. Cyr61 promotes epithelial-mesenchymal transition and tumor metastasis of osteosarcoma by Raf-1/MEK/ERK/Elk-1/TWIST-1 signaling pathway. Mol Cancer. 2014 Oct 19;13:236.  PubMed, PubMedCentral,  CrossRef

 

Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.