Identification of Gelatinases in Prostate Cancer Cells

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Prostate cancer remains one of the most common oncological diseases among men. Gelatinases, such as MMP-13 and MMP-7, play a key role in tumor invasion and metastasis. Prostate-specific antigen (PSA) and metalloproteinases are considered as potential biomarkers and targets for prostate cancer diagnosis and therapy. The study used gelatin zymography to assess gelatinase activity in the PC-3 prostate cancer cell line. The results showed the presence of protein bands corresponding to gelatinase activity in the size range of 20, 28 and 37 kDa, which coincides with the activity of MMP-13, MMP-7 and PSA in PC-3 cells. The results showed the presence of protein bands corresponding to the proteolytic activity of gelatinases in the size range of 20, 28 and 37 kDa, which coincides with the activity of MMP-13, MMP-7 and PSA. Thus, gelatinases MMP-13, MMP-7 and PSA were identified in prostate cancer cells, which can be used as markers of aggressiveness and progression of prostate cancer.

About the authors

N. P. Akentieva

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medical Chemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: na_aken@icp.ac.ru
Russian Federation, Chernogolovka, Moscow Region

A. R. Gizatullin

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medical Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: na_aken@icp.ac.ru
Russian Federation, Chernogolovka, Moscow Region

S. S. Shushanov

Blokhin National Medical Research Center of Oncology, Ministry of Health of the Russian Federation

Email: na_aken@icp.ac.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Воронкина И.В., Харисов A.M., Блинова М.И. и др. Модель “воздушного пузыря” у мышей и изучение протеолитической активности раневого экссудата // Цитология. 2002. Т. 44 (3). С. 270–276.
  2. Печерина Т.Б., Барбараш О.Л. Матриксные металлопротеиназы. Клиническая и прогностическая значимость у больных инфарктом миокарда // Фундам. и клин. медицина. 2019. Т. 4 (2). С. 84–94. https://doi.org/10.23946/2500-0764-2019-4-2-84-94
  3. Attard G., Parker C., Eeles R.A. et al. Prostate cancer // Lancet. 2016. V. 387 (10013). P. 70–82. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(14)61947-4
  4. Bassiouni W., Ali M.A.M., Schulz R. Multifunctional intracellular matrix metalloproteinases: implications in disease // FEBS J. 2021. V. 288 (24). P. 7162–7182. https://doi.org/10.1111/febs.15701
  5. Balduyck M., Zerimech F., Gouyer V. et al. Specific expression of matrix metalloproteinases 1, 3, 9 and 13 associated with invasiveness of breast cancer cells in vitro // Clin. Exp. Metastasis. 2000. V. 18 (2). P. 171–178. https://doi.org/10.1023/a:1006762425323
  6. Bonaldi C.M., Azzalis L.A., Junqueira V.B. et al. Plasma levels of E-cadherin and MMP-13 in prostate cancer patients: correlation with PSA, testosterone and pathological parameters // Tumori. 2015. V. 101 (2). P. 185–188. https://doi.org/10.5301/tj.5000237
  7. Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding // Anal. Biochem. 1976. V. 72. P. 248–254. https://doi.org/10.1006/abio.1976.9999
  8. Christensson A., Björk T., Nilsson O. et al. Serum prostate specific antigen complexed to alpha 1-antichymotrypsin as an indicator of prostate cancer // J. Urol. 1993. V. 150 (1). P. 100–105. https://doi.org/10.1016/s0022-5347(17)35408-3
  9. Darson M.F., Pacelli A., Roche P. et al. Human glandular kallikrein 2 (hK2) expression in prostatic intraepithelial neoplasia and adenocarcinoma: a novel prostate cancer marker // Urology. 1997. V. 49 (6). P. 857–862. https://doi.org/10.1016/S0090-4295(97)00108-8
  10. Darson M.F., Pacelli A., Roche P. et al. Human kallikrein 2 expression in prostate adenocarcinoma and lymph node metastases // Urology. 1999. V. 53 (5). P. 939–944. https://doi.org/ 10.1016/s0090-4295(98)00637-2
  11. Decock J., Thirkettle S., Wagstaff L., Edwards D.R. Matrix metalloproteinases: protective roles in cancer // J. Cell. Mol. Med. 2011. V. 15 (6). P. 1254–1265. https://doi.org/10.1111/j.1582-4934.2011.01302.x
  12. Duffy M.J. Serum tumor markers in breast cancer: are they of clinical value? // Clin. Chem. 2006. V. 52 (3). P. 345–351. https://doi.org/10.1373/clinchem.2005.059832
  13. Ho H.Y., Chen M.K., Lin C.C. et al. Epiberberine suppresses the metastasis of head and neck squamous cell carcinoma cells by regulating the MMP-13 and JNK pathway // J. Cell. Mol. Med. 2023. V. 27 (23). P. 3796–3804. https://doi.org/10.1111/jcmm.17954
  14. Kalantari E., Abolhasani M., Roudi R. et al. Co-expression of TLR-9 and MMP-13 is associated with the degree of tumour differentiation in prostate cancer // Int. J. Exp. Pathol. 2019. V. 100 (2). P. 123–132. https://doi.org/10.1111/iep.12314
  15. Kalluri R., Zeisberg M. Fibroblasts in cancer // Nat. Rev. Cancer. 2006. V. 6 (5). P. 392–401. https://doi.org/10.1038/nrc1877
  16. Knox J.D., Wolf C., McDaniel K. et al. Matrilysin expression in human prostate carcinoma // Mol. Carcinogen. 1996. V. 15 (1). P. 57–63. https://doi.org/10.1002/(SICI)1098-2744(199601) 15:1<57::AID-MC8>3.0.CO;2-P
  17. Kudo Y., Iizuka S., Yoshida M. et al. Matrix metalloproteinase-13 (MMP-13) directly and indirectly promotes tumor angiogenesis // J. Biol. Chem. 2012. V. 287 (46). P. 38716–38728. https://doi.org/10.1074/jbc.M112.373159
  18. Lindsey M.L., Escobar G.P., Mukherjee R. et al. Matrix metalloproteinase-7 affects connexin-43 levels, electrical conduction, and survival after myocardial infarction // Circulation. 2006. V. 113 (25). P. 2919–2928. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.106.612960
  19. Lilja H., Oldbring J., Rannevik G., Laurell C.B. Seminal vesicle-secreted proteins and their reactions during gelation and liquefaction of human semen // J. Clin. Invest. 1987. V. 80 (2). P. 281–285. https://doi.org/10.1172/JCI113070
  20. Luukkaa M., Vihinen P., Kronqvist P. et al. Association between high collagenase-3 expression levels and poor prognosis in patients with head and neck cancer // Head Neck. 2006. V. 28 (3). P. 225–234. https://doi.org/10.1002/hed.20322
  21. Lynch C.C., Hikosaka A., Acuff H.B. et al. MMP-7 promotes prostate cancer-induced osteolysis via the solubilization of RANKL // Cancer Cell. 2005. V. 7 (5). P. 485–496. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2005.04.013
  22. Morgia G., Falsaperla M., Malaponte G. et al. Matrix metalloproteinases as diagnostic (MMP-13) and prognostic (MMP-2, MMP-9) markers of prostate cancer // Urol. Res. 2005. V. 33 (1). P. 44–50. https://doi.org/10.1007/s00240-004-0440-8
  23. Mott J.D., Werb Z. Regulation of matrix biology by matrix metalloproteinases // Curr. Opin. Cell Biol. 2004. V. 16 (5). P. 558–564. https://doi.org/10.1016/j.ceb.2004.07.010
  24. Nelson P.S., Clegg N., Arnold H. et al. The program of androgen-responsive genes in neoplastic prostate epithelium // PNAS USA. 2002. V. 99 (18). P. 11890–11895. https://doi.org/10.1073/pnas.182376299
  25. Oliver G.W., Stettler-Stevenson W.G., Kleiner D.E. Zymography, casein zymography, and reverse zymography; activity proteases and their inhibitors // Prot. Enzym. Tools Targets. 1999. P. 63–76.
  26. Piskór B.M., Przylipiak A., Dąbrowska E. et al. Matrilysins and stromelysins in pathogenesis and diagnostics of cancers // Cancer Manag. Res. 2020. V. 12. P. 10949–10964. https://doi.org/10.2147/CMAR.S235776
  27. Piura B., Rabinovich A., Huleihel M. Matrix metalloproteinases and their tissue inhibitors in malignancies of the female genital tract // Harefuah. 2003. V. 142 (11). P. 786–791, 804.
  28. Salaün M., Peng J., Hensley H.H. et al. MMP-13 in-vivo molecular imaging reveals early expression in lung adenocarcinoma // PLoS One. 2015. V. 10 (7). P. e0132960. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0132960
  29. Sharifi-Zahabi E., Hajizadeh-Sharafabad F., Abdollahzad H. et al. The effect of green tea on prostate specific antigen (PSA): A systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials // Complement. Ther. Med. 2021. V. 57. P. 102659. https://doi.org/10.1016/j.ctim.2020.102659
  30. Siegel R.L., Miller K.D., Jemal A. Cancer statistics, 2020 // CA: Cancer J. Clin. 2020. V. 70 (1). P. 7–30. https://doi.org/10.3322/caac.21590
  31. Stephan C., Rittenhouse H.G., Hu X.Y. et al. Prostate-specific antigen (PSA) screening and new biomarkers for prostate cancer (PCa) // EJIFCC. 2014. V. 25 (1). P. 55–78.
  32. Stetler-Stevenson W.G. The role of matrix metalloproteinases in tumor invasion, metastasis, and angiogenesis // Surg. Oncol. Clin. North Am. 2001. V. 10 (2). P. 383–392.
  33. Surasi D.S.S., Chapin B., Tang C. et al. Imaging and management of prostate cancer // Semin. Ultrasound. CT MR. 2020. V. 41 (2). P. 207–221. https://doi.org/10.1053/j.sult.2020.02.001
  34. Szarvas T., Becker M., Vom Dorp F. et al. Elevated serum matrix metalloproteinase 7 levels predict poor prognosis after radical prostatectomy // Int. J. Cancer. 2011. V. 128 (6). P. 1486–1492. https://doi.org/10.1002/ijc.25454
  35. Szklarczyk A., Oyler G., McKay R. et al. Cleavage of neuronal synaptosomal-associated protein of 25 kDa by exogenous matrix metalloproteinase-7 // J. Neurochem. 2007. V. 102 (4). P. 1256–1263. https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2007.04625.x
  36. Thompson I.M., Pauler D.K., Goodman P.J. et al. Prevalence of prostate cancer among men with a prostate-specific antigen level ≤ 4.0 ng per milliliter // N. Engl. J. Med. 2004. V. 350 (22). P. 2239–2246. https://doi.org/10.1056/NEJMoa031918
  37. Toth M., Sohail A., Fridman R. Assessment of gelatinases (MMP-2 and MMP-9) by gelatin zymography // Meth. Mol. Biol. 2012. V. 878. Р. 121–135. https://doi.org/10.1007/978-1-61779-854-2_8
  38. Turpeenniemi-Hujanen T. Gelatinases (MMP-2 and-9) and their natural inhibitors as prognostic indicators in solid cancers // Biochimie. 2005. V. 87 (3–4). P. 287–297. https://doi.org/10.1016/j.biochi.2005.01.014
  39. Vihinen P., Kähäri V.M. Matrix metalloproteinases in cancer: prognostic markers and therapeutic targets // Int. J. Cancer. 2002. V. 99 (2). P. 157–166. https://doi.org/10.1002/ijc.10329
  40. Wang S.W., Tai H.C., Tang C.H. et al. Melatonin impedes prostate cancer metastasis by suppressing MMP-13 expression // J. Cell Physiol. 2021. V. 236 (5). P. 3979–3990. https://doi.org/10.1002/jcp.30150
  41. Watt K.W., Lee P.J., M’Timkulu T. et al. Human prostate-specific antigen: Structural and functional similarity with serine proteases // PNAS USA. 1986. V. 83 (10). P. 3166–3170. https://doi.org/10.1073/pnas.83.10.3166

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».