Extracto
Las células cancerosas utilizan predominantemente glucólisis para la producción de ATP, incluso en la presencia de abundante oxígeno, un entorno que normalmente resultará en la producción de energía a través de la fosforilación oxidativa. Aunque el mecanismo molecular para este interruptor metabólico a la glucólisis aeróbica no se ha aclarado completamente, es probable que el daño mitocondrial a la cadena de transporte de electrones y el resultante aumento de la producción de especies reactivas de oxígeno son fuerzas motrices importantes. En este estudio, hemos investigado el papel del factor de transcripción Ets-1 en la regulación de la función mitocondrial y el metabolismo. Ets-1 se sobre-expresa utilizando un vector de expresión inducible por tetraciclina incorporado de forma estable en la línea celular de cáncer de ovario 2008, que no expresa niveles basales detectables de proteínas Ets-1. el análisis de microarrays de los efectos de Ets-1 de expresión en estas células de cáncer de ovario muestra que Ets-1 hasta regula enzimas clave implicados en la glicólisis y vías de conexión asociados, metabolismo de los ácidos grasos y de defensa antioxidante. Por el contrario, Ets-1 regula a la baja los genes implicados en el ciclo del ácido cítrico, cadena de transporte de electrones, y las proteínas mitocondriales. A nivel funcional, hemos encontrado que Ets-1 expresión se correlaciona directamente con el consumo de oxígeno celular por el que el aumento de causas de expresión disminuyó el consumo de oxígeno. Ets-1 sobre-expresión también causó un aumento de la sensibilidad a los inhibidores de glicolíticas, así como la inhibición del crecimiento en un medio de cultivo de glucosa-empobrecido. En conjunto nuestros resultados demuestran que Ets-1 está implicado en la regulación del metabolismo y la respuesta al estrés oxidativo en las células de cáncer de ovario celular
Visto:. Verschoor ML, Wilson LA, Verschoor CP, Singh G (2010) ETS- 1 regula el metabolismo de energía en las células cancerosas. PLoS ONE 5 (10): e13565. doi: 10.1371 /journal.pone.0013565
Editor: Jen-Tsan Ashley Chi, la Universidad de Duke, Estados Unidos de América
Recibido: 4 de Junio, 2010; Aceptado: September 24, 2010; Publicado: 22 Octubre 2010
Derechos de Autor © 2010 Verschoor et al. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons Attribution License, que permite el uso ilimitado, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que el autor original y la fuente se acreditan
Financiación:. Este trabajo fue apoyada por subvenciones de los Institutos canadienses de Investigación en Salud (CIHR). Los proveedores de fondos no tiene función alguna en el diseño del estudio, la recogida y análisis de datos, decisión a publicar, o la preparación del manuscrito
Conflicto de intereses:.. Los autores han declarado que no existen intereses en competencia
Introducción
hace
Más de 50 años, Otto Warburg propuso por primera vez que el daño mitocondrial que conduce a la función de la cadena de transporte de electrones deprimido y defectos respiratorios es un paso importante en el desarrollo y progresión de la carcinogénesis [1], [2]. Durante las últimas dos décadas, muchos estudios han demostrado que los tumores utilizan preferentemente la glucólisis para la producción de energía durante la fosforilación oxidativa, una característica que se ha convertido en un sello distintivo de la fisiopatología del tumor [3] - [5]. Conocido como el efecto Warburg, las células cancerosas predominantemente utilizan la glucólisis para la producción de ATP, incluso en la presencia de abundante oxígeno, un entorno que normalmente resultará en la producción de energía a través de la fosforilación oxidativa [2], [6]. Las alteraciones en el ADN mitocondrial se corresponden con aumento de la producción de ROS y alteración de la fosforilación oxidativa, lo que resulta en una disminución de la producción de ATP y aumento de la dependencia glicolítica [5], [7]. El aumento de la producción de especies reactivas del oxígeno, en particular H
2O
2, por las células cancerosas es probablemente el resultado de la disfunción mitocondrial, como las mitocondrias son considerados como la fuente celular predominante de especies reactivas de oxígeno [8]. De cuatro a cinco por ciento de la O
2 consumida por la fosforilación oxidativa en la mitocondria se convierten normalmente a las especies reactivas del oxígeno; por lo tanto defectos en el sistema de cadena de transporte de electrones en las células cancerosas daría lugar a la formación excesiva de especies reactivas de oxígeno [8] - [10]. producido en exceso, H
2O
2 puede actuar como una molécula de señalización mediante la oxidación de moléculas de cisteína en las proteínas, la activación de varias vías de señalización, incluyendo MAPK, así como varios factores de transcripción, incluyendo AP-1, p53, NF-kB, y Ets-1 [11] - [15]
Ets-1, un miembro de la familia de proteínas Ets de los factores de transcripción, regula la expresión de un conjunto diverso de proteínas a través de su interacción con secuencias de consenso específicas de aguas arriba. genes diana [16]. La sobre-expresión de Ets-1 se ha asociado con una multitud de diferentes tipos de cáncer, específicamente con respecto a la progresión del tumor y la invasión [16] - [19]. Además, la sobre expresión de Ets-1 también se ha asociado con un mal pronóstico en cáncer de mama [20], de ovario [21], y los carcinomas cervicales [22]. Tradicionalmente, se cree que Ets-1 para funcionar como un activador de la transcripción y su alta expresión en las células endoteliales y del estroma se correlaciona con la invasividad de las células tumorales y el resultado desfavorable en el cáncer de ovario y de mama [23] - [25]. Nuestro laboratorio y el de otros han puesto de relieve la importancia de Ets-1 en la regulación de diferentes aspectos del comportamiento de las células cancerosas, incluyendo remodelación de la matriz extracelular, la invasión, la angiogénesis [26], y la resistencia a los medicamentos [27]. El vínculo entre Ets-1 y la invasividad del cáncer potencialmente puede explicarse por la lista de genes diana conocidos regulados por este factor de transcripción. Varios MMPs y la integrina genes, así como activador del plasminógeno uroquinasa (uPA), que son todos los mediadores conocidos de degradación de la matriz extracelular y la migración celular, se sabe que los objetivos para Ets-1 [28] - [31]. Muchos genes cruciales para la angiogénesis y la remodelación de la matriz extracelular, tales como las metaloproteinasas de matriz (MMP-1, MMP-3, MMP-9), UPA y Integrinβ3, están bajo la regulación directa de Ets-1 [26]. Este factor de transcripción se considera, por tanto ser un mediador importante de desarrollo de las células del cáncer y la progresión del tumor.
En este estudio hemos demostrado que Ets-1 juega un papel en la regulación del metabolismo de energía en las células de cáncer de ovario. Utilizando el análisis genómico de alto rendimiento, hemos encontrado que Ets-1 regula, ya sea directa o indirectamente, varios genes importantes implicados en metabolismo mitocondrial y las vías de defensa antioxidantes en nuestra Ets-1 modelo de células de cáncer de ovario sobre-expresión. Funcionalmente, hemos demostrado que la glicólisis, la fosforilación oxidativa, y respiratorio celulares se ven alterados en respuesta a cambios en Ets-1 de expresión. Tomados en conjunto, nuestros resultados indican que Ets-1 es un factor de transcripción clave que interviene en la regulación del metabolismo y el estrés oxidativo en las células cancerosas.
Resultados
modelo de células del cáncer de Ets-1 la expresión génica
Ets-1 fue sobreexpresado en 2008 células de cáncer de ovario utilizando un sistema inducible por tetraciclina, la generación de 2008-Ets1 células. Ets-1 y la expresión de proteínas en tetraciclina tratados de 2008 y 2008-Ets1 fue examinado a través de Western Blot (Figura 1). Ets-1 expresión de la proteína no era detectable en 2008 lisados de células enteras, pero no se detectó fácilmente en el lisado inducido 2008-Ets1. El aumento de Ets-1 de expresión se encontró que era un efecto específico ya que los niveles de proteína de dos miembros de la familia Ets similares, Ets-2 y PEA3 no se vio alterada en este modelo de Ets-1 sobre-expresión (Figura 2).
2008 células de cáncer de ovario fueron transfectadas de forma estable a la sobre-expresar Ets-1 en un sistema inducible por tetraciclina. La expresión proteica de las células 2008 y 2008-Ets1 se midió a través de Western blot después de la inducción con tetraciclina (n = 3).
La expresión de la proteína de la familia de factores de transcripción ETS (A) Ets-2 y (B ) PEA3 se compararon en 2008 y 2008 células de cáncer de ovario-Ets1 para determinar la especificidad de nuestro modelo de expresión de Ets-1. Western blot mostró que ninguno de estos factores de transcripción se vio afectada por Ets-1 en las células 2008.
Ets-1 regula la expresión de genes análisis metabólico
microarrays de 2008 y 2008- Ets1 células revelaron que 3.131 genes de los 28.869 genes probaron fueron reguladas o hacia abajo-regulada en respuesta a Ets-1 sobreexpresión de al menos 1,45 veces (p≤0.001) (GEO acceso de la base#GSE21129). Para este estudio, hemos optado por informar y examinar los cambios en los ARNm seleccionados cuyas funciones son relevantes para la actividad mitocondrial, el metabolismo celular y el estrés oxidativo. validación en tiempo real QRT-PCR se llevó a cabo utilizando 10 genes diana que representan varias veces cambiar los valores, y los resultados se normalizaron a 4 genes de limpieza separadas. Aunque tanto la expresión del gen PPARg y SDHB en 2008-Ets1 células no fueron significativamente diferentes de las células 2008, los cambios veces determinados a partir de tiempo real QRT-PCR se asociaron con los cambios de microarrays de plegado por un coeficiente de correlación de 0,99 (Tabla 1). Por lo tanto, se pliegan los cambios superiores a 1,45 se consideraron resultados válidos y se incluyeron en este estudio.
La expresión de G6PD, PDHA, HK, y CYC se examinaron mediante transferencia Western para determinar si el gen las diferencias de expresión observadas también estuvieron presentes en el nivel de proteínas. No se encontró ninguna diferencia significativa en la expresión de proteínas entre 2008 y 2008-Ets1 células para cualquiera de las enzimas examinados (datos no mostrados).
La capacidad glucolítica de las células cancerosas es regulada por Ets-1