Ukr.Biochem.J. 2016; Том 88, № 6, листопад-грудень, c. 52-62

doi: https://doi.org/10.15407/ubj88.06.052

Гіпоксична регуляція експресії генів MYBL1, MEST, TCF3, TCF8, GTF2B, GTF2F2 та SNAI2 у клітинах гліоми U87 за інгібування IRE1

10.01.2017   Без категорії   No comments

О. Г. Мінченко1, Д. О. Цимбал1, Д. О. Мінченко1,2, О. О. Кубайчук3

1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: ominchenko@yahoo.com;
2Національний медичний університет ім. О. О. Богомольця, Київ, Україна;
3Національний університет харчових технологій, Київ, Україна

Досліджено вплив пригнічення IRE1/ERN1 (inositol requiring enzyme 1/ endoplasmic reticulum to nucleus signaling 1) на гіпоксичну регуляцію експресії низки генів, причетних до контролю проліферації та міграції, в клітинах гліоми лінії U87. Показано, що гіпоксія призводить до зростання експресії генів MEST та SNAI2 та до зниження експресії генів MYBL1, TCF8 і GTF2F2 на рівні мРНК у контрольних клітинах гліоми. У той самий час гіпоксія не чинить впливу на експресію генів транскрипційних факторів TCF3 та GTF2B. У свою чергу інгібування IRE1 модифікує вплив гіпоксії на експресію всіх досліджуваних генів, за винятком MYBL1 та GTF2B. Зокрема, виключення IRE1 знижує чутливість експресії генів MEST, TCF8 та SNAI2 до гіпоксії і, навпаки, підвищує чутливість експресії гена GTF2F2 до дії цього чинника. Водночас інгібування IRE1 ініціює гіпоксичну регуляцію експресії гена TCF3 в клітинах гліоми. Показано, що пригнічення IRE1 у клітинах гліоми має різноспрямований вплив на гіпоксичну регуляцію експресії досліджуваних генів, однак, гіпоксія в жодному разі не усуває впливу пригнічення IRE1 на їх експресію. Навпаки, у разі з SNAI2, GTF2F2 та MEST умови гіпоксії посилюють ефект пригнічення IRE1 на їх експресію в клітинах гліоми.

Ключові слова: , , , , , , , , , ,

Посилання:

  1. Denis CM, Langelaan DN, Kirlin AC, Chitayat S, Munro K, Spencer HL, LeBrun DP, Smith SP. Functional redundancy between the transcriptional activation domains of E2A is mediated by binding to the KIX domain of CBP/p300. Nucleic Acids Res. 2014 Jun;42(11):7370-82. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  2. Guo C, Hu Q, Yan C, Zhang J. Multivalent binding of the ETO corepressor to E proteins facilitates dual repression controls targeting chromatin and the basal transcription machinery. Mol Cell Biol. 2009 May;29(10):2644-57. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  3. Huang A, Zhao H, Quan Y, Jin R, Feng B, Zheng M. E2A predicts prognosis of colorectal cancer patients and regulates cancer cell growth by targeting miR-320a. PLoS One. 2014 Jan 13;9(1):e85201. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  4. Patel D, Chinaranagari S, Chaudhary J. Basic helix loop helix (bHLH) transcription factor 3 (TCF3, E2A) is regulated by androgens in prostate cancer cells. Am J Cancer Res. 2015 Oct 15;5(11):3407-21. PubMed, PubMedCentral
  5. Bolós V, Peinado H, Pérez-Moreno MA, Fraga MF, Esteller M, Cano A. The transcription factor Slug represses E-cadherin expression and induces epithelial to mesenchymal transitions: a comparison with Snail and E47 repressors. J Cell Sci. 2003 Feb 1;116(Pt 3):499-511. PubMed, CrossRef
  6. Peinado H, Olmeda D, Cano A. Snail, Zeb and bHLH factors in tumour progression: an alliance against the epithelial phenotype? Nat Rev Cancer. 2007 Jun;7(6):415-28. Review. PubMed, CrossRef
  7. Ramkissoon LA, Horowitz PM, Craig JM, Ramkissoon SH, Rich BE, Schumacher SE, McKenna A, Lawrence MS, Bergthold G, Brastianos PK, Tabak B, Ducar MD, Van Hummelen P, MacConaill LE, Pouissant-Young T, Cho YJ, Taha H, Mahmoud M, Bowers DC, Margraf L, Tabori U, Hawkins C, Packer RJ, Hill DA, Pomeroy SL, Eberhart CG, Dunn IF, Goumnerova L, Getz G, Chan JA, Santagata S, Hahn WC, Stiles CD, Ligon AH, Kieran MW, Beroukhim R, Ligon KL. Genomic analysis of diffuse pediatric low-grade gliomas identifies recurrent oncogenic truncating rearrangements in the transcription factor MYBL1. Proc Natl Acad Sci USA. 2013 May 14;110(20):8188-93. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  8. Dohi O, Yasui K, Gen Y, Takada H, Endo M, Tsuji K, Konishi C, Yamada N, Mitsuyoshi H, Yagi N, Naito Y, Tanaka S, Arii S, Yoshikawa T. Epigenetic silencing of miR-335 and its host gene MEST in hepatocellular carcinoma. Int J Oncol. 2013 Feb;42(2):411-8. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  9. Li L, Zhang A, Cao X, Chen J, Xia Y, Zhao H, Shen A. General transcription factor IIb overexpression and a potential link to proliferation in human hepatocellular carcinoma. Pathol Oncol Res. 2013 Apr;19(2):195-203. PubMed, CrossRef
  10. Hoedt E, Chaoui K, Huvent I, Mariller C, Monsarrat B, Burlet-Schiltz O, Pierce A. SILAC-based proteomic profiling of the human MDA-MB-231 metastatic breast cancer cell line in response to the two antitumoral lactoferrin isoforms: the secreted lactoferrin and the intracellular delta-lactoferrin. PLoS One. 2014 Aug 12;9(8):e104563.  PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  11. Hanahan D, Weinberg RA. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell. 2011 Mar 4;144(5):646-74. Review. PubMed, CrossRef
  12. Lindsey S, Langhans SA. Crosstalk of Oncogenic Signaling Pathways during Epithelial-Mesenchymal Transition. Front Oncol. 2014 Dec 11;4:358.  PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  13. Riesewijk AM, Hu L, Schulz U, Tariverdian G, Höglund P, Kere J, Ropers HH, Kalscheuer VM. Monoallelic expression of human PEG1/MEST is paralleled by parent-specific methylation in fetuses. Genomics. 1997 Jun 1;42(2):236-44. PubMed, CrossRef
  14. Vidal AC, Henry NM, Murphy SK, Oneko O, Nye M, Bartlett JA, Overcash F, Huang Z, Wang F, Mlay P, Obure J, Smith J, Vasquez B, Swai B, Hernandez B, Hoyo C. PEG1/MEST and IGF2 DNA methylation in CIN and in cervical cancer. Clin Transl Oncol. 2014 Mar;16(3):266-72. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  15. Pedersen IS, Dervan PA, Broderick D, Harrison M, Miller N, Delany E, O’Shea D, Costello P, McGoldrick A, Keating G, Tobin B, Gorey T, McCann A. Frequent loss of imprinting of PEG1/MEST in invasive breast cancer. Cancer Res. 1999 Nov 1;59(21):5449-51. PubMed
  16. Moon YS, Park SK, Kim HT, Lee TS, Kim JH, Choi YS. Imprinting and expression status of isoforms 1 and 2 of PEG1/MEST gene in uterine leiomyoma. Gynecol Obstet Invest. 2010;70(2):120-5. PubMed, CrossRef
  17. Png KJ, Yoshida M, Zhang XH, Shu W, Lee H, Rimner A, Chan TA, Comen E, Andrade VP, Kim SW, King TA, Hudis CA, Norton L, Hicks J, Massagué J, Tavazoie SF. MicroRNA-335 inhibits tumor reinitiation and is silenced through genetic and epigenetic mechanisms in human breast cancer. Genes Dev. 2011 Feb 1;25(3):226-31. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  18. Deng W, Roberts SG. TFIIB and the regulation of transcription by RNA polymerase II. Chromosoma. 2007 Oct;116(5):417-29. Review. PubMed
  19. Tan S, Aso T, Conaway RC, Conaway JW. Roles for both the RAP30 and RAP74 subunits of transcription factor IIF in transcription initiation and elongation by RNA polymerase II. J Biol Chem. 1994 Oct 14;269(41):25684-91. PubMed
  20. Yoon JH, Lee JM, Namkoong SE, Bae SM, Kim YW, Han SJ, Cho YL, Nam GH, Kim CK, Seo JS, Ahn WS. cDNA Microarray Analysis of Gene Expression Profiles Associated with Cervical Cancer. Cancer Res Treat. 2003 Oct;35(5):451-9. PubMed, CrossRef
  21. Ahn WS, Bae SM, Lee JM, Namkoong SE, Han SJ, Cho YL, Nam GH, Seo JS, Kim CK, Kim YW. Searching for pathogenic gene functions to cervical cancer. Gynecol Oncol. 2004 Apr;93(1):41-8. PubMed, CrossRef
  22. Koumenis C. ER stress, hypoxia tolerance and tumor progression. Curr Mol Med. 2006 Feb;6(1):55-69. Review. PubMed, CrossRef
  23. Koumenis C, Wouters BG. “Translating” tumor hypoxia: unfolded protein response (UPR)-dependent and UPR-independent pathways. Mol Cancer Res. 2006 Jul;4(7):423-36. Review. PubMed, CrossRef
  24. Vaupel P, Mayer A. Hypoxia in cancer: significance and impact on clinical outcome. Cancer Metastasis Rev. 2007 Jun;26(2):225-39. Review. PubMed, CrossRef
  25. Jäger R, Bertrand MJ, Gorman AM, Vandenabeele P, Samali A. The unfolded protein response at the crossroads of cellular life and death during endoplasmic reticulum stress. Biol Cell. 2012 May;104(5):259-70. PubMed, CrossRef
  26. Bi M, Naczki C, Koritzinsky M, Fels D, Blais J, Hu N, Harding H, Novoa I, Varia M, Raleigh J, Scheuner D, Kaufman RJ, Bell J, Ron D, Wouters BG, Koumenis C. ER stress-regulated translation increases tolerance to extreme hypoxia and promotes tumor growth. EMBO J. 2005 Oct 5;24(19):3470-81. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  27. Romero-Ramirez L, Cao H, Nelson D, Hammond E, Lee AH, Yoshida H, Mori K, Glimcher LH, Denko NC, Giaccia AJ, Le QT, Koong AC. XBP1 is essential for survival under hypoxic conditions and is required for tumor growth. Cancer Res. 2004 Sep 1;64(17):5943-7. PubMed, CrossRef
  28. 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
  29. Kaur B, Khwaja FW, Severson EA, Matheny SL, Brat DJ, Van Meir EG. Hypoxia and the hypoxia-inducible-factor pathway in glioma growth and angiogenesis. Neuro Oncol. 2005 Apr;7(2):134-53. Review. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  30. Guo XB, Jing CQ, Li LP, Zhang L, Shi YL, Wang JS, Liu JL, Li CS. Down-regulation of miR-622 in gastric cancer promotes cellular invasion and tumor metastasis by targeting ING1 gene. World J Gastroenterol. 2011 Apr 14;17(14):1895-902. PubMed, PubMedCentral
  31. Minchenko OH, Kharkova AP, Minchenko DO, Karbovskyi LL. Effect of hypoxia on the expression of genes that encode some IGFBP and CCN proteins in U87 glioma cells depends on IRE1 signaling. Ukr Biochem J. 2015 Nov-Dec;87(6):52-63. PubMed, CrossRef
  32. Minchenko OH, Tsymbal DO, Minchenko DO, Kovalevska OV, Karbovskyi LL, Bikfalvi A. Inhibition of ERN1 signaling enzyme affects hypoxic regulation of the expression of E2F8, EPAS1, HOXC6, ATF3, TBX3 and FOXF1 genes in U87 glioma cells. Ukr Biochem J. 2015 Mar-Apr;87(2):76-87. PubMed, CrossRef
  33. 33. 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
  34. 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
  35. 35. 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; 85(5): 5-16. (In Ukrainian). PubMed, CrossRef
  36. Lenihan CR, Taylor CT. The impact of hypoxia on cell death pathways. Biochem Soc Trans. 2013 Apr;41(2):657-63. Review. PubMed, CrossRef
  37. 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
  38. Minchenko DO, Danilovskyi SV, Kryvdiuk IV, Bakalets TV, Lypova NM, Karbovskyi LL, Minchenko OH. Inhibition of ERN1 modifies the hypoxic regulation of the expression of TP53-related genes in U87 glioma cells. Endoplasm Reticul Stress Dis. 2014; 1(1): 18-26. CrossRef
  39. Minchenko OH, Tsymbal DO, Minchenko DO, Moenner M, Kovalevska OV, Lypova NM. Inhibition of kinase and endoribonuclease activity of ERN1/IRE1α affects expression of proliferationrelated genes in U87 glioma cells. Endoplasm Reticul Stress Dis. 2015; 2(1): 18-29. CrossRef
  40. Denko NC. Hypoxia, HIF1 and glucose metabolism in the solid tumour. Nat Rev Cancer. 2008 Sep;8(9):705-13. PubMed, CrossRef
Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.