Комплексное исследование роли системы тиоредоксина в пролиферации клеток аденокарциномы молочной железы

Актуальность. Редокс-белки (тиоредоксин, глутаредоксин) являются ключевыми макромолекулами, способными осуществлять модуляцию внутриклеточных процессов, что определяет выбор направления исследования в области редокс-зависимого управления пролиферацией клеток. Изучение молекулярных механизмов возникновения, развития и прогрессии злокачественных новообразований лежит в основе поиска опухоль-ассоциированных маркеров и потенциальных мишеней для противоопухолевой персонифицированной терапии.

Цель исследования – установление роли системы «тиоредоксин – тиоредоксинредуктаза» в нарушении пролиферации клеток аденокарциномы молочной железы при действии блокатора циклинзависимых протеинкиназ росковитина.

Материалы и методы. Исследование проведено с использованием культуры клеток аденокарциномы молочной железы линии МСF-7, инкубируемых в присутствии и отсутствии росковитина в конечной концентрации 20 мкмоль/л в течение 18 ч. Определяли внутриклеточное содержание тиоредоксина и белков-регуляторов пролиферации (циклина Е и циклинзависимой протеинкиназы 2) методом вестерн-блоттинга, уровень экспрессии мРНК тиоредоксина – методом полимеразно-цепной реакции в реальном времени и активность тиоредоксинредуктазы – спектрофотометрическим методом.

Результаты. Установлено, что снижение пролиферативной активности опухолевых клеток линии МСF-7, инкубированных в присутствии росковитина, сопровождалось уменьшением содержания циклина Е и циклинзависимой киназы на фоне снижения уровня экспрессии мРНК тиоредоксина и увеличения активности тиоредоксинредуктазы.

Выводы. При действии блокатора циклинзависимых протеинкиназ росковитина было выявлено участие компонентов системы тиоредоксина (тиоредоксин, тиоредоксинредуктаза) в нарушении пролиферации опухолевых клеток линии МСF-7.

1. Lu J., Holmgren A. The thioredoxin antioxidant system. Free Radic. Biol. Med. 2014; 66: 75–87. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2013.07.036.

2. Harris I.S., Treloar A.E., Inoue S., Sasaki M., Gorrini C., Lee K.C., Yung K.Y., Brenner D., Knobbe-Thomsen C.B., Cox M.A., Elia A., Berger T., Cescon D.W., Adeoye A., Brьstle A., Molyneux S.D., Mason J.M., Li W.Y., Yamamoto K., Wakeham A., Berman H.K., Khokha R., Done S.J., Kavanagh T.J., Lam C.W., Mak T.W. Glutathione and thioredoxin antioxidant pathways synergize to drive cancer initiation and progression. Cancer Cell. 2015; 27 (2): 211–222. DOI: 10.1016/j.ccell.2014.11.019.

3. Arner E.S.J., Holmgren A. Physiological functions of thioredoxin and thioredoxin reductase. Eur. J. Biochem. 2000; 267 (20): 6102–6109. DOI: 10.1046/j.1432-1327.2000.01701.x.

4. Rajnai Z., Méhn D., Beéry E., Okyar A., Jani M., Tуth G.K., Fülöp F., Lévi F., Krajcsi P. ATP-binding cassette B1 transports seliciclib (R-roscovitine), a cyclin-dependent kinase inhibitor. Drug Metab. Dispos. 2010; 38 (11): 2000–2006. DOI: 10.1124/dmd.110.032805.

5. Vandesompele J., De Preter K., Pattyn F., Poppe B., Van Roy N., De Paepe A., Speleman F. Accurate normalization of real-time quantitative RT-PCR data by geometric averaging of multiple internal control genes. Genome Biol. 2002; 3 (7): research0034.

6. Schmittgen T.D., Livak K.J. Analyzing real-time PCR data by the comparative C (T) method. Nat. Protoc. 2008; 3 (6): 1101–1108. DOI: 10.1038/nprot.2008.73.

7. Nelson A.W., Groen A.J., Miller J.L., Warren A.Y., Holmes K.A., Tarulli G.A., Tilley W.D., Katzenellenbogen B.S., Hawse J.R., Gnanapragasam V.J., Carroll J.S. Comprehensive assessment of estrogen receptor beta antibodies in cancer cell line models and tissue reveals critical limitations in reagent specificity. Mol. Cell Endocrinol. 2017; 440: 138–150. DOI: 10.1016/j.mce.2016.11.016.

8. Tamura T., Stadtman T.C. A new selenoprotein from human lung adenocarcinoma cells: purification, properties, and thioredoxin reductase activity. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1996; 93 (3): 1006–1011.

9. Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analyt. Biochem. 1976; 7 (1, 2): 248–254.

10. Шахристова Е.В., Степовая Е.А., Носарева О.Л., Рудиков Е.В., Новицкий В.В. Глутатион и глутаредоксин в росковитин-опосредованном ингибировании пролиферации клеток аденокарциномы молочной железы. Вестник Российской академии медицинских наук. 2017; 72 (4): 261–267. DOI: 10.15690/vramn849.

11. Cappellini A., Chiarini F., Ognibene A., McCubrey J.A., Martelli A.M. The cyclin-dependent kinase inhibitor roscovitine and the nucleoside analog sangivamycininduce apoptosis in caspase-3 deficient breast cancer cells independent of caspase mediated P-glycoprotein cleavage: implications for therapy of drug resistant breast cancers. Cell Cycle. 2009; 8 (9): 1421–1425. DOI: 10.4161/cc.8.9.8323.

12. Biaglow J.E., Miller R.A. The thioredoxin reductase/thioredoxin system: novel redox targets for cancer therapy. Cancer Biol. Ther. 2005; 4 (1): 6–13.

13. Zhong L., Arner E.S.J., Ljung J., Aslund F., Holmgren A. Rat and calf thioredoxin reductase are homologous to glutathione reductase with a carboxyl-terminal elongation containing a conserved catalytically active penultimate selenocysteine residue. J. Biol. Chem. 1998; 273 (15): 8581–8591.

14. Zhong L., Holmgren A. Essential role of selenium in the catalytic activities of mammalian thioredoxin reductase revealed by characterization of recombinant enzymes with selenocysteine mutations. J. Biol. Chem. 2000; 275 (24): 18121–18128. DOI: 10.1074/jbc.M000690200.