Изучение эффектов прогестерона и селективных лигандов мембранных рецепторов прогестерона в клетках HepG2 гепатоцеллюлярной карциномы человека

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Прогестерон оказывает множественные эффекты в разных тканях через ядерные рецепторы (nPR) и через мембранные рецепторы семейства адипонектиновых и прогестиновых рецепторов (mPR). Через разные типы рецепторов действие прогестерона на клетки может значительно различаться. При этом он влияет на процессы пролиферации и апоптоза в нормальных и опухолевых тканях двойственно: стимулируя пролиферацию и канцерогенез в одних тканях, подавляя их и стимулируя гибель клеток - в других. В данной работе мы показали наличие высокого уровня мРНК и белка mPRβ в опухолевых клетках HepG2 гепатоцеллюлярной карциномы человека. Экспрессия других мембранных и классических ядерных рецепторов не была обнаружена. Можно предположить, что mPRβ выполняет важную функцию в клетках HepG2. Главной целью работы явилось изучение функции этого белка и механизмов его действия в клетках гепатоцеллюлярной карциномы человека. Ранее нами были выявлены селективные лиганды mPR - соединения LS-01 и LS-02, не взаимодействующие с ядерными рецепторами. Их применение позволяет дифференцировать эффекты прогестинов, опосредуемые разными типами рецепторов. В работе изучалось действие прогестерона, LS-01 и LS-02 на пролиферацию и гибель клеток HepG2, а также активирующее фосфорилирование двух киназ, р38 МАРК и JNK, под действием трех стероидов. Показано, что все три прогестина через 72 ч инкубации с клетками подавляли их жизнеспособность и стимулировали появление фосфатидилсерина на наружной поверхности мембран, выявляемое по связыванию с аннексином V, но они не влияли на фрагментацию ДНК ядер клеток. Прогестерон достоверно снижал экспрессию генов маркеров пролиферации и стимулировал экспрессию гена белка р21, но на экспрессию генов некоторых проапоптотических факторов действовал подавляюще. Все три стероида активировали JNK в этих клетках, но на активность р38 МАРК действия не оказывали. Эффекты прогестерона и селективных лигандов mPR в клетках HepG2 были одинаковыми в отношении подавления пролиферации и стимуляции апоптотических изменений в наружных мембранах, следовательно, они осуществлялись через взаимодействие с mPRβ. Участником сигнального каскада, активируемого в этих клетках изучаемыми стероидами, является JNK.

Об авторах

Т. А Щелкунова

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, биологический факультет

Email: schelkunova-t@mail.ru
119991 Москва, Россия

И. С Левина

Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН

117913 Москва, Россия

И. А Морозов

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН

117913 Москва, Россия

П. М Рубцов

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН

117913 Москва, Россия

А. И Гончаров

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, биологический факультет

119991 Москва, Россия

Ю. В Кузнецов

Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН

117913 Москва, Россия

И. В Заварзин

Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН

117913 Москва, Россия

О. В Смирнова

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, биологический факультет

119991 Москва, Россия

Список литературы

  1. Щелкунова Т. А., Морозов И. А. (2015) Молекулярные основы и тканевая специфичность действия прогестинов, Мол. Биол., 49, 728-748, doi: 10.7868/S0026898415050158.
  2. González-Orozcoa, J. C., Hansberg-Pastorb, V., Valadez-Cosmesa, P., Nicolas-Ortegaa, W., Bastida-Beristaina, Y., Fuente-Granada, M., González-Arenas, A., and Camacho-Arroyo, I. (2018) Activation of membrane progesterone receptor-alpha increases proliferation, migration, and invasion of human glioblastoma cells, Mol. Cell. Endocrinol., 477, 81-89, doi: 10.1016/j.mce.2018.06.004.
  3. Xiao, J., Chen, X., Lu, X., Xie, M., He, B., He, S, You, S, and Chen, Q. (2020) Progesterone/Org inhibits lung adenocarcinoma cell growth via membrane progesterone receptor alpha, Thorac. Cancer, 11, 2209-2223, doi: 10.1111/1759_7714.13528.
  4. Diep, C. H., Daniel, A. R., Mauro, L. J., Knutson, T. P., and Lange, C. A. (2015) Progesterone action in breast, uterine, and ovarian cancers, J. Mol. Endocrinol., 54, R31-R53, doi: 10.1530/jme-14-0252.
  5. Gustafsson, J. A., (2016) Historical overview of nuclear receptors, J. Steroid Biochem. Mol. Biol., 157, 3-6, doi: 10.1016/j.jsbmb.2015.03.004.
  6. Zhu, Y., Bond, J., and Thomas, P. (2003) Identification, classification, and partial characterization of genes in humans and other vertebrates homologous to a fish membrane progestin receptor, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 100, 2237-2242, doi: 10.1073/pnas.0436133100.
  7. Thomas, P., Pang, Y., Camilletti, M. A., and Castelnovo, L. F. (2022) Functions of membrane progesterone receptors (mPRs, PAQRs) in nonreproductive tissues, Endocrinology, 163, bqac147, doi: 10.1210/endocr/bqac147.
  8. Thomas, P. (2022) Membrane progesterone receptors (mPRs, PAQRs): review of structural and signaling characteristics, Cells, 11, 1785, doi: 10.3390/cells11111785.
  9. Kelder, J., Pang, Y., Dong, J., Schaftenaar, G., and Thomas, P. (2022) Molecular modeling, mutational analysis and steroid specificity of the ligand binding pocket of mPRα (PAQR7): shared ligand binding with AdipoR1 and its structural basis, J. Steroid Biochem. Mol. Biol., 219, 106082, doi: 10.1016/j.jsbmb.2022.106082.
  10. Jyoti, M. M. S., Rana, M. R., Ali, M. H., and Tokumoto, T. (2022) Establishment of a steroid binding assay for membrane progesterone receptor alpha (PAQR7) by using graphene quantum dots (GQDs), Biochem. Biophys. Res. Commun., 592, 1-6, doi: 10.1016/j.bbrc.2022.01.002.
  11. Acharjee, M., Ali, M. H., Jyoti, M. M. S., Rezanujjaman, M., Hassan, M. M., Rana, M. R., Hossain, M. F., Kodani, S., and Tokumoto, T. (2022) The antagonistic activity of Padina arborescens extracts on mPRα, Nat. Prod. Res., 37, 1872-1876, doi: 10.1080/14786419.2022.2120873.
  12. Levina, I. S., Kuznetsov, Y. V., Shchelkunova, T. A., and Zavarzin, I. V. (2021) Selective ligands of membrane progesterone receptors as a key to studying their biological functions in vitro and in vivo, J. Steroid Biochem. Mol. Biol., 207, 105827, doi: 10.1016/j.jsbmb.2021.105827.
  13. Goncharov, A. I., Maslakova, A. A., Polikarpova, A. V., Bulanova, E. A., Guseva, A. A., Morozov, I. A., Rubtsov, P. M., Smirnova, O. V., and Shchelkunova, T. A. (2017) Progesterone inhibits proliferation and modulates expression of proliferation-Related genes in classical progesterone receptor-negative human BxPC3 pancreatic adenocarcinoma cells, J. Steroid Biochem. Mol. Biol., 165, 293-304, doi: 10.1016/j.jsbmb.2016.07.007.
  14. Polikarpova, A. V., Maslakova, A. A., Levina, I. S., Kulikova, L. E., Kuznetsov, Y. V., Guseva, A. A., Shchelkunova, T. A., Zavarzin, I. V., and Smirnova, O. V. (2017) Selection of progesterone derivatives specific to membrane progesterone receptors, Biochemistry (Moscow), 82, 140-148, doi: 10.1134/S0006297917020055.
  15. Левина И. С., Щелкунова Т. А., Поликарпова А. В., Кузнецов Ю. В., Заварзин И. В. (2021) Синтез 19-гидроксипрегн-4-ен-20-она и 19-гидрокси-5β-прегн-3-ен-20-она, селективно связывающихся с мембранными рецепторами прогестерона, и оценка их иммуномодуляторных эффектов, Изв. АН Сер. Хим., 11, 2227-2232, doi: 10.1007/s11172-021-3337-6.
  16. Гончаров А. И., Левина И. С., Шляпина В. Л., Морозов И. А., Рубцов П. М., Заварзин И. В., Смирнова О. В., Щелкунова Т. А. (2021) Цитотоксические эффекты селективных лигандов мембранных рецепторов прогестерона в клетках ВхРС3 аденокарциномы поджелудочной железы человека, Биохимия, 86, 1702-1718, doi: 10.31857/S0320972521110087.
  17. Kasubuchi, M., Watanabe, K., Hirano, K., Inoue, D., Li, X., Terasawa, K., Konishi, M., Itoh, N., and Kimura, I. (2017) Membrane progesterone receptor beta (mPRβ/Paqr8) promotes progesterone-dependent neurite outgrowth in PC12 neuronal cells via non-G protein-coupled receptor (GPCR) signaling, Sci. Rep., 7, 5168, doi: 10.1038/s41598-017-05423-9.
  18. Karteris, E., Zervou, S., Pang, Y., Dong, J., Hillhouse, E. W., Randeva, H. S., and Thomas, P. (2006) Progesterone signaling in human myometrium through two novel membrane G protein-coupled receptors: potential role in functional progesterone withdrawal at term, Mol. Endocrinol., 20, 1519-1534, doi: 10.1210/me.2005-0243.
  19. Sinreih, M., Knific, T., Thomas, P., Grazio, S. F., and Rižner, T. L. (2018) Membrane progesterone receptors β and γ have potential as prognostic biomarkers of endometrial cancer, J. Steroid. Biochem. Mol. Biol., 178, 303-311, doi: 10.1016/j.jsbmb.2018.01.011.
  20. Büscher, U., Chen, F. C., Kentenich, H., and Schmiady, H. (1999) Cytokines in the follicular fluid of stimulated and nonstimulated human ovaries; is ovulation a suppressed inflammatory reaction? Hum. Reprod., 14, 162-166, doi: 10.1093/humrep/14.1.162.
  21. Atif, F., Yousuf, S., and Stein, D. G. (2015) Anti-tumor effects of progesterone in human glioblastoma multiforme: role of PI3K/Akt/mTOR signaling, J. Steroid Biochem. Mol. Biol., 146, 62-73, doi: 10.1016/j.jsbmb.2014.04.007.
  22. Bailly-Maitre, B., Souse, G., Boulukos, K., Gugenheim, J., and Rahmani, R. (2001) Dexamethasone inhibits spontaneous apoptosis in primary cultures of human and rat hepatocytes via Bcl-2 and Bcl-xL induction, Cell Death Differ., 8, 279-288, doi: 10.1038/sj.cdd.4400815.
  23. Oh, H.-Y., Namkoong, S., Lee, S.-J., Por, E., Kim, C.-K., Billiar, T. R., Han, J. A., Ha, K. S., Chung, H. T., Kwon, Y. G., Lee, H., and Kim, Y. M. (2006) Dexamethasone protects primary cultured hepatocytes from death receptor-mediated apoptosis by upregulation of cFLIP, Cell Death Differ., 13, 512-523, doi: 10.1038/sj.cdd.4401771.
  24. Williams, S. P., and Sigler, P. B. (1998) Atomic structure of progesterone complexed with its receptor, Nature, 393, 392-396, doi: 10.1038/30775.
  25. Tanenbaum, D. M., Wang, Y., Williams, S. P., and Sigler, P. B. (1998) Crystallographic comparison of the estrogen and progesterone receptor's ligand binding domains, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 95, 5998-6003, doi: 10.1073/pnas.95.11.5998.
  26. Moldoveanu, T., and Czabotar, P. E. (2020) BAX, BAK, and BOK: a coming of age for the BCL-2 family effector proteins, Cold Spring Harb. Perspect. Biol., 12, a036319, doi: 10.1101/cshperspect.a036319.
  27. Kale, J., Osterlund, E. J., and Andrews, D. W. (2018) BCL-2 family proteins: changing partners in the dance towards death, Cell Death Differ., 25, 65-80, doi: 10.1038/cdd.2017.186.
  28. Morley, S. J., Coldwell, M. J., and Clemens, M. J. (2005) Initiation factor modifications in the preapoptotic phase, Cell Death Differ., 12, 571-584, doi: 10.1038/sj.cdd.4401591.
  29. Roberts, J. Z., Crawford, N., and Longley, D. B. (2022) The role of ubiquitination in apoptosis and necroptosis, Cell Death Differ., 29, 272-284, doi: 10.1038/s41418-021-00922-9.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023