Противоположное влияние гомологов CRABP1 и CRABP2 на пролиферацию клеток рака молочной железы и их чувствительность к ретиноевой кислоте

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Резистентность опухолевых клеток к ретиноевой кислоте (РК), перспективному терапевтическому агенту, является основным ограничением для ее использования в клинической практике. Механизмы формирования РК-резистентности до сих пор мало понятны. Белки, связывающие ретиноевую кислоту, CRABP1 и CRABP2, являются важнейшими проводниками ретиноевого сигналинга, однако роль обоих гомологов в регуляции чувствительности клеток к РК ранее практически не исследовалась. Также ранее не проводилось сравнение влияния CRABP1 и CRABP2 на пролиферацию клеток. В данной работе с использованием широкой панели клеточных линий рака молочной железы (РМЖ) впервые показано, что в РК-чувствительных клетках экспрессия CRABP1 ограничивается метилированием гена, при этом количество белка сильно варьирует. В средне-резистентных к РК линиях наблюдается высокий уровень CRABP1 как на уровне мРНК, так и белка, не меняющийся при подавлении метилирования ДНК. Максимально-резистентные к РК линии характеризуются полной репрессией CRABP1, реализуемой на транскрипционном и посттранскрипционном уровнях, а экзогенная экспрессия каждого из гомологов CRABP не оказывает влияние на исследуемые характеристики. Белки CRABP1 и CRABP2 оказывают противоположное влияние на пролиферацию и РК-чувствительность, причем в РК-чувствительных клетках CRABP1 стимулирует пролиферацию и РК-резистентность, а CRABP2 - снижает пролиферацию и сенсибилизирует клетки к РК, в то время как в более резистентных клетках роль каждого из гомологов меняется на обратную. В целом, мы впервые показали, что белки CRABP оказывают различное воздействие на рост и чувствительность к РК клеток РМЖ (стимуляция, подавление или отсутствие воздействия) в зависимости от исходного уровня РК-чувствительности, при этом воздействие гомологов CRABP1 и CRABP2 на исследуемые характеристики всегда противоположно.

Об авторах

А. Д Еникеев

ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России

115522 Москва, Россия

П. М Абрамов

ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России

115522 Москва, Россия

Д. С Елкин

ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России

115522 Москва, Россия

А. В Комельков

ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России

115522 Москва, Россия

А. А Беляева

ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России

115522 Москва, Россия

Д. М Силантьева

ФГАОУ ВО «РНИМУ им. Н.И. Пирогова» Минздрава России

117997 Москва, Россия

Е. М Чевкина

ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России

Email: tchevkina@mail.ru
115522 Москва, Россия

Список литературы

  1. Yilmaz, M., Kantarjian, H., and Ravandi, F. (2021) Acute promyelocytic leukemia current treatment algorithms, Blood Cancer J., 11, 123, doi: 10.1038/s41408-021-00514-3.
  2. Siddikuzzaman, Guruvayoorappan, C., and Berlin Grace, V. M. (2011) All trans retinoic acid and cancer, Immunopharmacol. Immunotoxicol., 33, 241-249, doi: 10.3109/08923973.2010.521507.
  3. Choi, Y., Kim, S. Y., Kim, S. H., Yang, J., Park, K., and Byun, Y. (2003) Inhibition of tumor growth by biodegradable microspheres containing all-trans-retinoic acid in a human head-and-neck cancer xenograft, Int. J. Cancer, 107, 145-148, doi: 10.1002/ijc.11354.
  4. Reynolds, C. P., Matthay, K. K., Villablanca, J. G., and Maurer, B. J. (2003) Retinoid therapy of high-risk neuroblastoma, Cancer Lett., 197, 185-192, doi: 10.1016/S0304-3835(03)00108-3.
  5. David, M., Hodak, E., and Lowe, N. J. (1988) Adverse effects of retinoids, Med. Toxicol. Adverse Drug Exp., 3, 273-288, doi: 10.1007/BF03259940.
  6. Campos, B., Weisang, S., Osswald, F., Ali, R., Sedlmeier, G., Bageritz, J., Mallm, J. P., Hartmann, C., von Deimling, A., Popanda, O., Goidts, V., Plass, C., Unterberg, A., Schmezer, P., Burhenne, J., and Herold-Mende, C. (2015) Retinoid resistance and multifaceted impairment of retinoic acid synthesis in glioblastoma, Glia, 63, 1850-1859, doi: 10.1002/glia.22849.
  7. Schug, T. T., Berry, D. C., Shaw, N. S., Travis, S. N., and Noy, N. (2007) Opposing effects of retinoic acid on cell growth result from alternate activation of two different nuclear receptors, Cell, 129, 723-733, doi: 10.1016/j.cell.2007.02.050.
  8. Veerkamp, J. H., and Maatman, R. G. (1995) Cytoplasmic fatty acid-binding proteins: their structure and genes, Prog. Lipid Res., 34, 17-52, doi: 10.1016/0163-7827(94)00005-7.
  9. Dong, D., Ruuska, S. E., Levinthal, D. J., and Noy, N. (1999) Distinct roles for cellular retinoic acid-binding proteins I and II in regulating signaling by retinoic acid, J. Biol. Chem., 274, 23695-23698, doi: 10.1074/JBC.274.34.23695.
  10. Jing, Y., Waxman, S., and Mira-y-Lopez, R. (1997) The cellular retinoic acid binding protein II is a positive regulator of retinoic acid signaling in breast cancer cells, Cancer Res., 57, 1668-1672.
  11. Tang, X.-H., Vivero, M., and Gudas, L. J. (2008) Overexpression of CRABPI in suprabasal keratinocytes enhances the proliferation of epidermal basal keratinocytes in mouse skin topically treated with all-trans retinoic acid, Exp. Cell Res., 314, 38-51, doi: 10.1016/j.yexcr.2007.07.016.
  12. Persaud, S. D., Lin, Y. W., Wu, C. Y., Kagechika, H., and Wei, L. N. (2013) Cellular retinoic acid binding protein I mediates rapid non-canonical activation of ERK1/2 by all-trans retinoic acid, Cell. Signalling, 25, 19-25, doi: 10.1016/j.cellsig.2012.09.002.
  13. Boylan, J. F., and Gudas, L. J. (1992) The level of CRABP-I expression influences the amounts and types of all-trans-retinoic acid metabolites in F9 teratocarcinoma stem cells, J. Biol. Chem., 267, 21486-21491, doi: 10.1016/s0021-9258(19)36635-9.
  14. Napoli, J. L. (1999) Interactions of retinoid binding proteins and enzymes in retinoid metabolism, Biochim. Biophys. Acta, 1440, 139-162, doi: 10.1016/S1388-1981(99)00117-1.
  15. Boylan, J. F., and Gudas, L. J. (1991) Overexpression of the cellular retinoic acid binding protein-I (CRABP-I) results in a reduction in differentiation-specific gene expression in F9 teratocarcinoma cells, J. Cell Biol., 112, 965-979, doi: 10.1083/jcb.112.5.965.
  16. Liu, R. Z., Garcia, E., Glubrecht, D. D., Poon, H. Y., Mackey, J. R., and Godbout, R. (2015) CRABP1 is associated with a poor prognosis in breast cancer: adding to the complexity of breast cancer cell response to retinoic acid, Mol. Cancer, 14, 129, doi: 10.1186/s12943-015-0380-7.
  17. Yang, Q., Wang, R., Xiao, W., Sun, F., Yuan, H., and Pan, Q. (2016) Cellular retinoic acid binding protein 2 is strikingly downregulated in human esophageal squamous cell carcinoma and functions as a tumor suppressor, PLoS One, 11, e0148381, doi: 10.1371/journal.pone.0148381.
  18. Gupta, A., Williams, B. R. G., Hanash, S. M., and Rawwas, J. (2006) Cellular retinoic acid-binding protein II is a direct transcriptional target of MycN in neuroblastoma, Cancer Res., 66, 8100-8108, doi: 10.1158/0008-5472.CAN-05-4519.
  19. Liu, R. Z., Li, S., Garcia, E., Glubrecht, D. D., Yin Poon, H., Easaw, J. C., and Godbout, R. (2016) Association between cytoplasmic CRABP2, altered retinoic acid signaling, and poor prognosis in glioblastoma, Glia, 64, 963-976, doi: 10.1002/glia.22976.
  20. Chen, Q., Tan, L., Jin, Z., Liu, Y., and Zhang, Z. (2020) Downregulation of CRABP2 inhibit the tumorigenesis of hepatocellular carcinoma in vivo and in vitro, BioMed Res. Int., 2020, 3098327, doi: 10.1155/2020/3098327.
  21. Feng, X., Zhang, M., Wang, B., Zhou, C., Mu, Y., Li, J., Liu, X., Wang, Y., Song, Z., and Liu, P. (2019) CRABP2 regulates invasion and metastasis of breast cancer through hippo pathway dependent on ER status, J. Exp. Clin. Cancer Res., 38, 361, doi: 10.1186/s13046-019-1345-2.
  22. Favorskaya, I., Kainov, Y., Chemeris, G., Komelkov, A., Zborovskaya, I., and Tchevkina, E. (2014) Expression and clinical significance of CRABP1 and CRABP2 in non-small cell lung cancer, Tumor Biol., 35, 10295-10300, doi: 10.1007/s13277-014-2348-4.
  23. Lu, Y., Lemon, W., Liu, P. Y., Yi, Y., Morrison, C., Yang, P., Sun, Z., Szoke, J., Gerald, W. L., Watson, M., Govindan, R., and You, M. (2006) A gene expression signature predicts survival of patients with stage I non-small cell lung cancer, PLoS Med., 3, 2229-2243, doi: 10.1371/journal.pmed.0030467.
  24. Hawthorn, L., Stein, L., Varma, R., Wiseman, S., Loree, T., and Tan, D. F. (2004) TIMP1 and SERPIN-A overexpression and TFF3 and CRABP1 underexpression as biomarkers for papillary thyroid carcinoma, Head Neck, 26, 1069-1083, doi: 10.1002/hed.20099.
  25. Tanaka, K., Imoto, I., Inoue, J., Kozaki, K., Tsuda, H., Shimada, Y., Aiko, S., Yoshizumi, Y., Iwai, T., Kawano, T., and Inazawa, J. (2007) Frequent methylation-associated silencing of a candidate tumor-suppressor, CRABP1, in esophageal squamous-cell carcinoma, Oncogene, 26, 6456-6468, doi: 10.1038/sj.onc.1210459.
  26. Huang, Y., De la Chapelle, A., and Pellegata, N. S. (2003) Hypermethylation, but not LOH, is associated with the low expression of MT1G and CRABP1 in papillary thyroid carcinoma, Int. J. Cancer, 104, 735-744, doi: 10.1002/ijc.11006.
  27. Blaese, M. A., Santo-Hoeltje, L., and Rodemann, H. P. (2003) CRABP I expression and the mediation of the sensitivity of human tumour cells to retinoic acid and irradiation, Int. J. Radiat. Biol., 79, 981-991, doi: 10.1080/09553000310001632949.
  28. Choi, W.-S., Liu, R.-Z., and Godbout, R. (2021) Abstract 1401: MYC mediates retinoic acid resistance by suppressing cellular retinoic acid-binding protein (CRABP2) transcription in HER2-enriched breast cancers, Cancer Res., 81, 1401-1401, doi: 10.1158/1538-7445.am2021-1401.
  29. Enikeev, A. D., Komelkov, A. V., Axelrod, M. E., Galetsky, S. A., Kuzmichev, S. A., and Tchevkina, E. M. (2021) CRABP1 and CRABP2 protein levels correlate with each other but do not correlate with sensitivity of breast cancer cells to retinoic acid, Biochemistry (Moscow), 86, 217-229, doi: 10.1134/S0006297921020103.
  30. Kainov, Y., Favorskaya, I., Delektorskaya, V., Chemeris, G., Komelkov, A., Zhuravskaya, A., Trukhanova, L., Zueva, E., Tavitian, B., Dyakova, N., Zborovskaya, I., and Tchevkina, E. (2014) CRABP1 provides high malignancy of transformed mesenchymal cells and contributes to the pathogenesis of mesenchymal and neuroendocrine tumors, Cell Cycle, 13, 1530-1539, doi: 10.4161/cc.28475.
  31. Enikeev, A. D., Komelkov, A. V., Axelrod, M. E., Galetsky, S. A., and Tchevkina, E. M. (2020) Effect of CRABP1 expression on the proliferation and the sensitivity to retionoic acid of breast cancer cells of different origin, Usp. Mol. Oncol., 7, 46-50, doi: 10.17650/2313-805X-2020-7-4-46-50.
  32. Vreeland, A. C., Levi, L., Zhang, W., Berry, D. C., and Noy, N. (2014) Cellular retinoic acid-binding protein 2 inhibits tumor growth by two distinct mechanisms, J. Biol. Chem., 289, 34065-34073, doi: 10.1074/jbc.M114.604041.
  33. Chen, A. C., Yu, K., Lane, M. A., and Gudas, L. J. (2003) Homozygous deletion of the CRABPI gene in AB1 embryonic stem cells results in increased CRABPII gene expression and decreased intracellular retinoic acid concentration, Arch. Biochem. Biophys., 411, 159-173, doi: 10.1016/S0003-9861(02)00732-4.
  34. Vaessen, M. J., Meijers, J. H. C., Bootsma, D., and Van Kessel, G. (1990) The cellular retinoic-acid-binding protein is expressed in tissues associated with retinoic-acid-induced malformations, Development, 110, 371-378, doi: 10.1242/dev.110.2.371.
  35. Perez-Castro, A. V., Tran, V. T., and Nguyen-Huu, M. C. (1993) Defective lens fiber differentiation and pancreatic tumorigenesis caused by ectopic expression of the cellular retinoic acid-binding protein I, Development, 119, 363-375, doi: 10.1242/dev.119.2.363.
  36. Pavone, M. E., Reierstad, S., Sun, H., Milad, M., Bulun, S. E., and Cheng, Y. H. (2010) Altered retinoid uptake and action contributes to cell survival in endometriosis, J. Clin. Endocrinol. Metab., 95, E300-E309, doi: 10.1210/jc.2010-0459.
  37. Zhang, W., Levi, L., Banerjee, P., Jain, M., and Noy, N. (2015) Kruppel-like factor 2 suppresses mammary carcinoma growth by regulating retinoic acid signaling, Oncotarget, 6, 35830-35842, doi: 10.18632/oncotarget.5767.
  38. Tchevkina, E. M. (2017) Retinoic acid binding proteins and cancer: similarity or polarity? Cancer Ther. Oncol. Int. J., 8, 555733, doi: 10.19080/ctoij.2017.08.555733.
  39. Еникеев А. Д., Комельков А. В., Беляева А. А., Галецкий С. А., Чевкина Е. М. (2023) Экспрессия белка CRABP1 связана с уровнем резистентности к ретиноевой кислоте клеток злокачественных опухолей различного происхождения, Рецепторы Внутриклет. Сигнал., 2, 668-675.
  40. Budyak, I. L., Krishnan, B., Marcelino-Cruz, A. M., Ferrolino, M. C., Zhuravleva, A., and Gierasch, L. M. (2013) Early folding events protect aggregation-prone regions of a β-rich protein, Structure, 21, 476-485, doi: 10.1016/j.str.2013.01.013.
  41. Ferrolino, M. C., Zhuravleva, A., Budyak, I. L., Krishnan, B., and Gierasch, L. M. (2013) Delicate balance between functionally required flexibility and aggregation risk in a β-rich protein, Biochemistry, 52, 8843-8854, doi: 10.1021/bi4013462.
  42. Ignatova, Z., and Gierasch, L. M. (2004) Monitoring protein stability and aggregation in vivo by real-time fluorescent labeling, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 101, 523-528, doi: 10.1073/pnas.0304533101.
  43. Thakur, A. K., Meng, W., and Gierasch, L. M. (2018) Local and non-local topological information in the denatured state ensemble of a β-barrel protein, Protein Sci., 27, 2062-2072, doi: 10.1002/pro.3516.
  44. Donato, L. J., Suh, J. H., and Noy, N. (2007) Suppression of mammary carcinoma cell growth by retinoic acid: the cell cycle control gene Btg2 is a direct target for retinoic acid receptor signaling, Cancer Res., 67, 609-615, doi: 10.1158/0008-5472.CAN-06-0989.
  45. Vreeland, A. C., Yu, S., Levi, L., de Barros Rossetto, D., and Noy, N. (2014) Transcript stabilization by the RNA-binding protein HuR is regulated by cellular retinoic acid-binding protein 2, Mol. Cell. Biol., 34, 2135-2146, doi: 10.1128/mcb.00281-14.
  46. Делекторская В. В., Чемерис Г. Ю., Каинов Я. А., Козлов Н. А., Зборовская И. Б. (2013) Экспрессия белка, связывающего ретиноевую кислоту, и пролиферативная активность клеток в нейроэндокринных опухолях поджелудочной железы, Мол. Мед., 2013, 38-43.
  47. Строганова А. М., Чемерис Г. Ю., Чевкина Е. М., Сендерович А. И., Карселадзе А. И. (2016) Белок CRABP1 и его роль в процессе дифференцировки нейробластомы, Вестник РОНЦ им. Н. Н. Блохина МЗ РФ, 27, 157-164.
  48. Celestino, R., Nome, T., Pestana, A., Hoff, A. M., Gonçalves, A. P., Pereira, L., Cavadas, B., Eloy, C., Bjøro, T., Sobrinho-Simões, M., Skotheim, R. I., and Soares, P. (2018) CRABP1, C1QL1 and LCN2 are biomarkers of differentiated thyroid carcinoma, and predict extrathyroidal extension, BMC Cancer, 18, 68, doi: 10.1186/s12885-017-3948-3.
  49. Ahlquist, T., Lind, G. E., Costa, V. L., Meling, G. I., Vatn, M., Hoff, G. S., Rognum, T. O., Skotheim, R. I., Thiis-Evensen, E., and Lothe, R. A. (2008) Gene methylation profiles of normal mucosa, and benign and malignant colorectal tumors identify early onset markers, Mol. Cancer, 7, 94, doi: 10.1186/1476-4598-7-94.
  50. Noy, N., Morgan, E., and Kannan-Thulasiraman, P. (2010) Involvement of fatty acid binding protein 5 and PPAR β/δ in prostate cancer cell growth, PPAR Res., 2010, 234629, doi: 10.1155/2010/234629.
  51. Levi, L., Lobo, G., Doud, M. K., Von Lintig, J., Seachrist, D., Tochtrop, G. P., and Noy, N. (2013) Genetic ablation of the fatty acid-binding protein FABP5 suppresses HER2-induced mammary tumorigenesis, Cancer Res., 73, 4770-4780, doi: 10.1158/0008-5472.CAN-13-0384.
  52. Enikeev, A. D., Komelkov, A. V., Elkina, N. V., Akselrod, M. E., Kuzmichev, S. A., and Tchevkina, E. M. (2022) Resistance of breast cancer cells to all-trans retinoic acid is associated with a decrease in the basal level of nuclear receptor RARa expression and induction of cytochrome CYP26A1 and CYP26B1 expression, Usp. Mol. Oncol., 9, 66-78, doi: 10.17650/2313-805X-2022-9-2-66-78.

© Российская академия наук, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах