Biopolym. Cell. 2020; 36(3):210-228.
Геноміка, транскриптоміка та протеоміка
Відповідь пухлинних клітин із редагованою експресією S6K1 на вплив пухлинного мікрооточення.
- Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03143 - Навчально-науковий центр «Інститут біології та медицини»
Київського національного університету імені Тараса Шевченка
вул. Володимирська, 64/13, Київ, Україна, 01601
Abstract
Мета. Дослідити участь mTOR/S6K1 сигнальної мережі пухлинних клітин у їхній відповіді на регуляторний вплив фібробластів. Методи. Культура клітин, включаючи спів-культивування фібробластів та пухлинних клітин, імунофлуоресцентний аналіз, вестерн-блот-аналіз, оцінка міграційної активності пухлинних клітин методом подряпин та перетворення багатоклітинного сфероїду в одношарову клітинну колонію. Результати. Представлена робота продемонструвала позитивний вплив стромальних клітин на рівень фосфорилювання ланокmTOR/S6K1сигнального каскаду: p85S6K1, p70S6K1 та mTORпухлинних клітин лінії MCF-7. Щоб визначити, яка з ізоформ S6K1: p85S6K1, p70S6K1 чи p60S6K1 може бути найбільш чутливою до дії позаклітинного середовища, були використані стабільні клітинні лінії на основі клітин MCF-7 з редагованою експресією ізоформ S6K1. Таким чином, було встановлено, що селективна експресія p60S6K1 призводила до зміни морфологічних особливостей пухлинних клітин за умов дво- та тривимірної культури. Ці клітини також демонстрували високий рівень фосфорилювання кінази фокальної адгезії та високий вміст білків Zo-1, CD29, CD44, що пояснює їх високий міграційний потенціал в тесті на подряпини. Крім того, клітини, що селективно експресують p60S6K1, були стійкими як до факторів, що продукують фібробласти так і до рапаміцину. Також, було продемонстровано, що фібробласти підвищують рухливість пухлинних клітин в тесті на подряпини та розпластуванні сфероїдів в умовах спів-культивування паракриновим шляхом, тоді як безпосередній контакт пухлинних сфероїдів з моношаром фібробластів значно знижував швидкість розпластування сфероїдів. Висновки. Аналіз поведінки пухлинних клітин із зміненою експресією ізоформ S6K1 виявив, що для життєдіяльності клітин та їхньої відповіді на вплив найближчого оточення важливі не тільки експресія певних ізоформ, а й їх співвідношення в клітині.
Keywords: S6K1, міграція, пухлинне мікрооточення
Повний текст: (PDF, англійською)
References
[1]
Truffi M, Sorrentino L, Corsi F. Fibroblasts in the Tumor Microenvironment. Adv Exp Med Biol. 2020;1234:15-29.
[2]
Alkasalias T, Moyano-Galceran L, Arsenian-Henriksson M, Lehti K. Fibroblasts in the Tumor Microenvironment: Shield or Spear? Int J Mol Sci. 2018;19(5):1532.
[3]
Erdogan B, Webb DJ. Cancer-associated fibroblasts modulate growth factor signaling and extracellular matrix remodeling to regulate tumor metastasis. Biochem Soc Trans. 2017;45(1):229-236.
[4]
Degeorges A, Tatoud R, Fauvel-Lafeve F, Podgorniak MP, Millot G, de Cremoux P, Calvo F. Stromal cells from human benign prostate hyperplasia produce a growth-inhibitory factor for LNCaP prostate cancer cells, identified as interleukin-6. Int J Cancer. 1996;68(2):207-14.
[5]
Ren J, Smid M, Iaria J, Salvatori DCF, van Dam H, Zhu HJ, Martens JWM, Ten Dijke P. Cancer-associated fibroblast-derived Gremlin 1 promotes breast cancer progression. Breast Cancer Res. 2019;21(1):109.
[6]
Matsumura Y, Ito Y, Mezawa Y, Sulidan K, Daigo Y, Hiraga T, Mogushi K, Wali N, Suzuki H, Itoh T, Miyagi Y, Yokose T, Shimizu S, Takano A, Terao Y, Saeki H, Ozawa M, Abe M, Takeda S, Okumura K, Habu S, Hino O, Takeda K, Hamada M, Orimo A. Stromal fibroblasts induce metastatic tumor cell clusters via epithelial-mesenchymal plasticity. Life Sci Alliance. 2019;2(4):e201900425.
[7]
Balkwill FR, Capasso M, Hagemann T. The tumor microenvironment at a glance. J Cell Sci. 2012;125(Pt 23):5591-6.
[8]
Aoki M, Fujishita T. Oncogenic Roles of the PI3K/AKT/mTOR Axis. Curr Top Microbiol Immunol. 2017;407:153-189.
[9]
Sridharan S, Basu A. Distinct Roles of mTOR Targets S6K1 and S6K2 in Breast Cancer. Int J Mol Sci. 2020;21(4):1199.
[10]
Sridharan S, Basu A. Distinct Roles of mTOR Targets S6K1 and S6K2 in Breast Cancer. Int J Mol Sci. MDPI AG; 2020;21(4):1199.
[11]
Ben-Hur V, Denichenko P, Siegfried Z, Maimon A, Krainer A, Davidson B, Karni R. S6K1 alternative splicing modulates its oncogenic activity and regulates mTORC1. Cell Rep. 2013;3(1):103-15.
[12]
Zaiets IV, Sivchenko AS, Khoruzhenko AI, Filonenko VV.Generation of HEK-293 stable cell lines with disrupted expression of ribosomal protein S6 kinase (S6K1) isoforms using the CRISPR/Cas9 genome editing system. Biopolym Cell. 2017; 33(5):356-66.
[13]
Holiar VV, Gotsulyak NYa, Khoruzhenko AI, Zaiets IV.Generation and characterization of the MCF-7 cell line with a knockout of a p85-S6K1 isoform of the ribosomal protein S6 kinase 1. Biopolym Cell. 2019; 35(4):303-312.
[14]
Kosach VR, Hotsuliak NYa, Zaiets IV, Skorohod OM, Savinska LO, Khoruzhenko AI, Filonenko VV. Alterations in S6K1 isoforms expression in MCF-7 cell have strong impact on the locomotor activity as well as on S6K1 and Akt signaling. Biopolym Cell. 2020; 36(2):3-4.
[15]
Choi J, Yoon YN, Kim N, Park CS, Seol H, Park IC, Kim HA, Noh WC, Kim JS, Seong MK. Predicting Radiation Resistance in Breast Cancer with Expression Status of Phosphorylated S6K1. Sci Rep. 2020;10(1):641.
[16]
Song J, Richard S. Sam68 Regulates S6K1 Alternative Splicing during Adipogenesis. Mol Cell Biol. 2015;35(11):1926-39.
[17]
Ip CKM, Cheung ANY, Ngan HYS, Wong AST. p70 S6 kinase in the control of actin cytoskeleton dynamics and directed migration of ovarian cancer cells. Oncogene; 2011;30(21):2420-32.
[18]
Tavares MR, Pavan ICB, Amaral CL, Meneguello L, Luchessi AD, Simabuco FM. The S6K protein family in health and disease. Life Scie. 2015; 131, 1-10.
[19]
Amaral CL, Freitas LB, Tamura RE, Tavares MR, Pavan IC, Bajgelman MC, Simabuco FM. S6Ks isoforms contribute to viability, migration, docetaxel resistance and tumor formation of prostate cancer cells. BMC Cancer. 2016;16:602.
[20]
Zhou HY, Wong AS. Activation of p70S6K induces expression of matrix metalloproteinase 9 associated with hepatocyte growth factor-mediated invasion in human ovarian cancer cells. Endocrinology. 2006;147(5):2557-66.
[21]
Li H, Zhang Q, Wu Q, Cui Y, Zhu H, Fang M, Zhou X, Sun Z, Yu J. Interleukin-22 secreted by cancer-associated fibroblasts regulates the proliferation and metastasis of lung cancer cells via the PI3K-Akt-mTOR signaling pathway. Am J Transl Res. 2019;11(7):4077-4088.
[22]
Tommelein J, De Vlieghere E, Verset L, Melsens E, Leenders J, Descamps B, et al. Radiotherapy-Activated Cancer-Associated Fibroblasts Promote Tumor Progression through Paracrine IGF1R Activation. Cancer Res Am Ass Cancer Res (AACR); 2017;78(3):659-70.
[23]
von Ahrens D, Bhagat TD, Nagrath D, Maitra A, Verma A. The role of stromal cancer-associated fibroblasts in pancreatic cancer. J Hematol Oncol. 2017;10(1):76.
[24]
Nizheradze KA. Binding of wheat germ agglutin into extracellular network produced by cultured human fibroblasts. Folia Histochem Cytobiol.2000;38(4):167-73
[25]
de Chaumont F, Dallongeville S, Chenouard N, Hervé N, Pop S, Provoost T, Meas-Yedid V, Pankajakshan P, Lecomte T, Le Montagner Y, Lagache T, Dufour A, Olivo-Marin JC. Icy: an open bioimage informatics platform for extended reproducible research. Nat Methods. 2012;9(7):690-6
[26]
Gotsulyak NYa, Kosach VR, Cherednyk OV, Tykhonkova IO, Khoruzhenko AI.Optimization of cell motility evaluation in scratch assay. Biopolym Cell. 2014; 30(3):223-228.
[27]
Kravchenko AO, Kosach VR, Shkarina KA, Zaiets IV, Tykhonkova IO, Khoruzhenko A I. Optimization of in vitro model for analysis of tumor cell migration dynamics. Biopolym Cell. 2018; 34(6):476-486.
[28]
Schindelin J, Arganda-Carreras I, Frise E, Kaynig V, Longair M, Pietzsch T, Preibisch S, Rueden C, Saalfeld S, Schmid B, Tinevez JY, White DJ, Hartenstein V, Eliceiri K, Tomancak P, Cardona A. Fiji: an open-source plat-form for biological-image analysis. Nat Methods. 2012;9(7):676-82.
[29]
Savinska LO, Kijamova RG, Pogrebnoy PV, Ovcharenko GV, Gout IT, Filonenko VV. Comparative characterization of S6 kinase α and β isoforms expression in mammalian tissues. Biopolym Cell. 2001; 17(5):374-9.
[30]
Sulzmaier FJ, Jean C, Schlaepfer DD. FAK in cancer: mechanistic findings and clinical applications. Nat Rev Cancer. 2014;14(9):598-610.
[31]
Tancioni I, Miller NL, Uryu S, Lawson C, Jean C, Chen XL, Kleinschmidt EG, Schlaepfer DD. FAK activity protects nucleostemin in facilitating breast cancer spheroid and tumor growth. Breast Cancer Res. 2015;17:47.
[32]
Zheng Y, Lu Z. Paradoxical roles of FAK in tumor cell migration and metastasis. Cell Cycle. 2009;8(21):3474-9.
[33]
Shorning BY, Griffiths D, Clarke AR. Lkb1 and Pten synergise to suppress mTOR-mediated tumorigenesis and epithelial-mesenchymal transition in the mouse bladder. PLoS One. 2011;6(1):e16209.
[34]
Puighermanal E, Biever A, Pascoli V, Melser S, Pratlong M, Cutando L, Rialle S, Severac D, Boubaker-Vitre J, Meyuhas O, Marsicano G, Lüscher C, Valjent E. Ribosomal Protein S6 Phosphorylation Is Involved in Novel-ty-Induced Locomotion, Synaptic Plasticity and mRNA Translation. Front Mol Neurosci. 2017;10:419.
[35]
Wang Y, McNiven MA. Invasive matrix degradation at focal adhesions occurs via protease recruitment by a FAK-p130Cas complex. J Cell Biol. 2012;196(3):375-85.
[36]
Yom CK, Noh DY, Kim WH, Kim HS. Clinical significance of high focal adhesion kinase gene copy number and overexpression in invasive breast cancer. Breast Cancer Res Treat. 2011;128(3):647-55.
[37]
Theocharis SE, Klijanienko JT, Padoy E, Athanassiou S, Sastre-Garau XX. Focal adhesion kinase (FAK) immunocytochemical expression in breast ductal invasive carcinoma (DIC): correlation with clinicopathological parameters and tumor proliferative capacity. Med Sci Monit. 2009;15(8):BR221-6.
[38]
McLean GW, Carragher NO, Avizienyte E, Evans J, Brunton VG, Frame MC. The role of focal-adhesion kinase in cancer - a new therapeutic opportunity. Nat Rev Cancer. 2005;5(7):505-15.
[39]
Volarević S, Thomas G. Role of S6 phosphorylation and S6 kinase in cell growth. Prog Nucleic Acid Res Mol Biol. 2001;65:101-27.
[40]
Matsubara M, Bissell MJ. Inhibitors of Rho kinase (ROCK) signaling revert the malignant phenotype of breast cancer cells in 3D context. Oncotarget. 2016;7(22):31602-22.
[41]
Kosach V, Shkarina K, Kravchenko A, Tereshchenko Y, Kovalchuk E, Skoroda L, Krotevych M, Khoruzhenko A Nucleocytoplasmic distribution of S6K1 depends on the density and motility of MCF-7 cells in vitro. Version 2. F1000Res. 2018;7:1332.
[42]
Savinska LO, Lyzogubov VV, Usenko VS, Ovcharenko GV, Gorbenko ON, Rodnin MV, Vudmaska MI, Pogribniy PV, Kyyamova RG, Panasyuk GG, Nemazanyy IO, Malets MS, Palchevskyy SS, Gout IT, Filonenko VV. Immunohistochemical Analysis of S6K1 and S6K2 Expression in Human Breast Tumors. Eksp Onkol. 2004;26(1):24-30.
