Papel de la proteína QM en las vías de transducción de señales y la progresión tumoral inducidas por TGF-[beta]1 en células transformadas

Abstract

TGF-β1 es uso de los miembros de la superfamilia de TGF-β, capaz de activar vías de señalización dentro de la célula que modulan la expresión de diversos genes. Entre estas vías encontramos a los complejos Smad2, Smad3 y ERK1, 2.

La modulación y/o regulación de estas vías activadas por TGF-β1 es de vital importancia, puesto que se piensa que esta regulación podría servir como blanco farmacológica contra el desarrollo de tumores. En nuestro laboratorio nos hemos enfocado en buscar proteínas o factores capaces de regular la activación de las vías del factor de crecimiento.

Basado en la evidencia de la presencia de la proteína QM en ciertos tipos de tumores y la capacidad de ésta de interaccionar con factores transcripcionales, hemos propuesto que QM tiene la capacidad de regular a los factores Smad2,Smad3 y ERK1,2 activados por TGF-β1.

Nuestros resultados indicaron que QM es capaz de modular las tres vías estudiadas en respuesta a un estímulo con TGF-β1 en células COS-7, PDV y CarC, sin embargo esta modulación fue diferente en los tres tipos celulares.

Se observó que al sobre-expresar QM en células COS-7 que representan un estadio normal, las vías de Smad2 y ERK1,2 aumentan su actividad. La actividad de la vía Smad3 en células COS-7 se ve potenciada en respuesta a un estímulo con TGF-β1 en conjunto con la sobre-expresión de QM.

En (el caso de) células humanas PC3 que representan un estado muy tumorogénico se observó que al sobre-expresar QM, la actividad de la vía Smad2 se ve disminuida al comparar el efecto que se observa al estimular con TGF-β1. Se obtuvo un efecto similar cuando determinamos la trans-activación del sistema Smad2-Gal4 y junto con los resultados obtenidos por western blot notamos una caída en los niveles de proteína fosforilada. Por el contrario, la actividad de la vía Smad3 se ve aumentada cuando estimulamos con TGF-β1 y sobre-expresamos QM. El efecto sobre la trans-activacion del sistema Smad3-Gal4 en conjunto con los niveles de p-Smad3 determinados por western blot muestran un aumento de la fosforilación de la proteína, lo que indicaría la mayor actividad de la vía.

La actividad de la vía ERK1,2 se ve fuertemente estimulada por la presencia de QM. La trans-activación del sistema Elk1-Gal4 sugiere que la presencia de QM colabora con la fosforilación del factor Elk1 lo que indicaría la mayor actividad de la vía ERK1,2.

En (el caso de las) células de ratón PDV, al sobre-expresar QM se observó que aumenta la actividad de las vías Smad2 y Smad3. Además la presencia de QM potenciaría el efecto de TGF-β1. Al determinar el efecto de QM sobre la trans-activación del sistema Smad2-Gal4 y Smad3-Gal4 esta aumento. Además los resultados obtenidos por western blot para p-Smad2 y pSmad3, muestran un aumento en los niveles de p-Smad2 y p-Smad3 cuando sobre-expresamos QM. El efecto contrario se observó cuando inhibimos la expresión de QM con siRNA. Estos resultados sugieren que QM tendría un efecto sobre la fosforilación de Smad2 y Smad3, lo que explicaría la mayor actividad de estas vías.

Al sobre-expresar QM en células PDV observamos también un gran aumento de la actividad de la vía ERK1,2. La trans-activación del sistema Elk1-Gal4 aumentó al sobre-expresar QM, sugiriendo que QM tendría un efecto sobre la fosforilación de ERK, lo que explica el aumento de la actividad de la vía.

Al suprimir QM en células PDV y analizar el efecto sobre la expresión de u-PA y MMP9, se observó que u-PA decae y también disminuye MMP9, aunque en menor medida.

Nuestros datos también indicaron que QM tendría implicancias sobre la migración celular en células PDV.

Los resultados obtenidos en nuestro trabajo permiten concluir que QM activa las vías de señalización de TGF-β1 involucradas en procesos tumorales, además de alterar la expresión de u-PA y MMP9 y favorecer la migración en células transformadas. En su conjunto, estos datos sugieren que la posibilidad de modular la expresión de QM en células tumorales aparece como una posible herramienta terapéutica para el tratamiento del cáncer en humanos

TGF- 1 is a member of the TGF- superfamily of proteins. These proteins are capable of activating signaling pathways in the cell to modulate the expression of different genes. Among the TGF- 1 pathways we find the following protein complexes: Smad2, Smad3 y ERK1,2. The modulation and/or regulation of these pathways activated by TGF- 1 are of vital importance, (given that it is) and we believe that this regulation may serve as a pharmacological target against tumor development. In our lab, we have focused on the search of proteins and/or factors capable of regulating pathways leading to growth factor activation. Based on evidence showing that the presence of QM protein in certain types of tumors, and its ability to interact with (other) transcriptional factors, we (have) propose that QM modulates the following TGF- 1 regulated factors: Smad2, Smad3 y ERK1,2. Our results indicate that QM is able to modulate these three pathways after a TGF- 1 stimulus in COS-7, PDV y CarC cell lines, yet the regulation pattern varies among cell types. A normal state was observed in COS-7 cells when QM was over-expressed. Smad2 and ERK1,2 pathways increase their activity under this condition.. The Smad3 pathway activity was clearly enhanced in response to TGF- 1 stimuli when QM was over-expressed. In the human cell line PC3 presenting a tumorogenic state, a decreased Smad2 pathway activity was observed following QM over-expression, when compared to TGF- 1 stimulation. A similar effect was obtained when the trans-activation of the Smad2-Gal4 system was assayed. This latter result, together with our western blots, show a drop in phosphorylated protein levels. On the other hand, the Smad3 pathway activity is induced after a TGF- 1 stimulus and QM over-expression. The effect on the Smad3-Gal4 system transactivation and on the levels of p-Smad3, show an increase in the phosphorylation of this protein, as determined by western blots, thus indicating an increased pathway activity. ERK1,2 pathway activity is strongly stimulated by QM. The trans-activation of the Elk1-Gal4 system suggests that the presence of QM enhances Elk1 phosphorylation, which would indicate an increased ERK1,2 pathway activity. When QM was over-expressed in the PDV mice cell line, an increase in the activity of Smad2 and Smad3 pathways was observed. More over, the presence of QM potentiates the effect of TGF- 1. When we assayed the effect of QM on the trans-activation of the Smad2- Gla4 and Smad3-Gal4 systems, we found an increase of…?. The western blot results for p- Smad2 and pSmad3 also show an increase of levels after QM over-expression. The opposite effect was observed when QM expression was inhibited with siRNA. These results strongly suggest an effect of QM on the phosphorylation of Smad2 and Smad3, which would explain the increased activity of these pathways. When QM was over-expressed in PDV cells, the ERK1,2 pathway showed an increase of activity. The trans-activation of the Elk1-Gal4 system increased when QM was overexpressed. This suggests an effect of QM on ERK phosphorylation, which would explain the increased activity of this pathway. When QM was suppressed in PDV cells, a decrease in u-PA and MMP9 was observed even though the latter decreased to a lesser extent. Our data also indicate that QM increases cellular migration in PDV cells. Our results lead us to conclude that QM activation of TGF- 1 signaling pathways is involved in tumoral processes, in addition to altering the expression of u-PA and MMP9 and favoring their migration in transformed cells. Taken together, these results suggest that the regulation of QM expression in tumoral cells could be a powerful therapeutic tool for the treatment of cancer in humans.