| Abstract | dc.description.abstract | El cáncer es una de las mayores causas de muerte a nivel mundial. Múltiples cambios
a nivel molecular se han asociado con la génesis de esta enfermedad, los cuales se
ubican dentro de dos categorías, estas alteraciones atribuidas a oncogenes (ganancia de
función) o a supresores de tumores (pérdida de función). Un ejemplo de gen supresor de
tumores es el gen de caveolina-1, ya que su expresión es eliminada en muchos tipos de
células de cáncer y su re-expresión, dependiendo del contexto y tipo celular, inhibe las
características asociadas con el fenotipo transformado. Caveolina-1 es una proteína integral
de membrana de 21-24 kDa y constituye el principal componente proteico de las caveolas
o “pequeñas cuevas” que son invaginaciones vesiculares de la membrana plasmática de
50-100 nm de tamaño. Caveolina-1 pertenece a una familia de proteínas que comprende
tres isoformas diferentes (caveolina-1, 2 y 3). La caveolina-1 y 2 son usualmente coexpresadas en diferentes tejidos y células, mientras que la expresión de caveolina-3 se
limita principalmente a células musculares.
En diferentes tipos de cáncer, genes cuya transcripción es normalmente
inducible, frecuentemente se vuelve constitutiva, como es el caso de la enzima
ciclooxigenasa-2(COX-2), que cataliza la síntesis de prostaglandinas (PGs) a partir del
ácido araquidónico (AA). Particularmente, en cáncer de colon, PGE2, aumenta la actividad
transcripcional de β-catenina que en asociación con los factores de transcripción Tcf/Lef
(Tcf, T cell factor; Lef, Lymphoid enhancer factor) promueven la expresión de genes tales
como: ciclina D1 y survivina. Survivina, es un miembro de la familia de proteínas inhibidoras
de la apoptosis (IAPs) y está normalmente ausente en los tejidos diferenciados adultos,
pero se sobreexpresa en células cancerosas y su expresión correlaciona bien con una tasa
proliferativa aumentada y el mal pronóstico para los pacientes.
Se ha descrito previamente que caveolina-1 co-localiza en la membrana
plasmáticacon E-cadherina y β-catenina, dado que co-inmunoprecipita con estas
proteínas. Adicionalmente, la expresión de caveolina-1 reprime la actividad transcripcional
dependiente de β-catenina-Tcf/Lef, inducida por la proteína secretada Wnt o por la
sobreexpresión de β-catenina. En concordancia con estas observaciones, nuestro
laboratorio demostró que la sobreexpresión de caveolina-1 en células HEK293T, ZR75,
DLD-1 y HT29(ATCC), reprime la expresión de survivina, por un mecanismo transcripcional
que involucra la vía de β-catenina-Tcf/Lef, disminuye la proliferación y promueve la muerte
celular. Además, dicha inhibición requiere de la presencia de E-cadherina, dado que células
de origen metastático HT29(US), que carecen de E-cadherina no responden a dicha
regulación, pero lo hacen al re-expresar esta proteína.
Alternativamente, demostramos previamente que caveolina-1 regula blancos río
abajo por un mecanismo de regulación post-transcripcional mediado por la degradación
proteasomal, como es el caso de la isoforma sintasa inducible del oxido nítrico (iNOs).
El trabajo descrito aquí se focalizó en la identificación de mecanismos por el cual
caveolina-1 regula la actividad/expresión de COX-2, también estudiamos como alteraciones
en la expresión de COX-2 se relaciona con posibles cambios en la expresión de survivina
y la proliferación celular. En estos estudios se analizaron tres líneas celulares de cáncer
de colon [DLD-1; HT29(ATCC) y HT29(US)] y una línea celular de cáncer mamario (ZR-75) que expresan establemente caveolina-1 (inducción por IPTG). También se usó células de
origen embrionario (HEK293T) transfectadas de manera transitoria con caveolina-1. Los
resultados indicaron que la presencia de caveolina-1 disminuye los niveles de mRNA y
proteicos de COX-2 así como también, la liberación de PGE2. Células HT29(US) que
sobreexpresan caveolina-1 no revelaron cambios en los niveles de mRNA de COX-2,
pero si se restablece este tipo de regulación cuando se co-expresó E-cadherina junto con
caveolina-1. También, en células HEK293T, DLD-1 y ZR75 la presencia de caveolina-1
disminuyó la actividad transcripcional β-catenina-Tcf/Lef, así como la actividad reportera
específica de COX-2. La inhibición observada por la presencia de caveolina-1 fue
revertida en células incubadas con los inhibidores de la quinasa GSK-3β. Estos resultados
indican que caveolina-1 inhibe la expresión de COX-2 por un mecanismo de regulación
transcripcional, similar al que fue previamente descrito para survivina.
Adicionalmente, investigamos si la expresión ectópica de COX-2 o la adición de
PGE2 al cultivo celular, aumenta la expresión de survivina y si dicho efecto es suficiente
para sobrellevar la inhibición de survivina por caveolina-1. Resultados obtenidos por análisis
de RT-PCR, Western blot y ensayos de reporteros, revelaron que la sobreexpresión
de COX-2 aumenta la expresión de survivina, activa la vía de β-catenina-Tcf/Lef y
específicamente aumenta la actividad reportera de plasmidios que contienen elementos de
respuesta de la región promotora de COX-2 y survivina. Estos eventos fueron acompañados
por una mayor liberación de PGE2. Adicionalmente, PGE2 incrementó los niveles de mRNA
y proteicos de survivina y COX-2, así como la actividad de vectores reporteros previamente
mencionados, indicando que COX-2 promovería su propia expresión por un mecanismo de
retroalimentación positivo.
Estos experimentos revelaron también que la adición de PGE2 previene la inhibición
de la expresión de survivina y la proliferación debido a la presencia de caveolina-1, así
como en presencia del inhibidor específico de COX-2. Además, la inhibición de COX-2
disminuyó los niveles de PGE2, la actividad transcripcional de β-catenina-Tcf/Lef, los niveles
proteicos de survivina y la proliferación celular. En células de cáncer de colon, la inhibición
de COX-1 reflejó un efecto similar pero menos pronunciado. Como fue observado en
células HEK293T, transfecciones transitorias adicionales de COX-2 en células DLD-1 que
expresan o no caveolina-1, sobrellevó los efectos inhibitorios observados por la presencia
de caveolina-1, incluyendo la reducción de la expresión de survivina, reducida actividad
reportera de β-catenina-Tcf/Lef y del reportero que contiene el promotor de survivina,
así como también redujo la producción de PGE2 y la proliferación celular. Además, la
presencia de PGE2, en células HT29(ATCC) que expresan caveolina-1, aumenta los niveles
nucleares de β-catenina, disminuye la co-localización y la co-inmunoprecipitación de βcatenina con caveolina-1. En conjunto, estos resultados sugieren que el tratamiento con
PGE2 previene la formación eficiente del complejo caveolina-1/β-catenina/E-cadherina
en la membrana plasmática y por ende permite la translocación nuclear de β-catenina.
Finalmente, mediante espectrometría de masas (MALDI-TOF), se comparó proteínas que
componen los complejos multiproteicos asociados a caveolina-1 en células HT29(ATCC) y
HT29(US) que expresan o no caveolina-1. Los resultados revelaron diferencias sustanciales
en la composición de los complejos, algunas de las cuales fueron proteínas involucradas en
la degradación proteasomal. En concordancia, se observó que la presencia de caveolina-1
disminuyó sustancialmente la vida media de survivina, sugiriéndose que ocurre a través
de un mecanismo post-transcripcional mediado por la degradación vía proteasomal.
Interesantemente, dicho efecto fue independiente de la presencia de E-cadherina.
En resumen, este trabajo demuestra que caveolina-1 inhibe la expresión de COX-2
de una manera similar a lo descrito para ciclina D1 y survivina. Además, se identificó un
mecanismo de retroalimentación positivo entre COX-2/PGE2 y la expresión de survivina.
Este estudio también muestra cómo caveolina-1 o COX-2, inhiben o activan la transcripción
dependiente de β-catenina-Tcf/Lef. Por un lado, PGE2 un producto derivado de la actividad
enzimática de COX-2 se une a receptores EP2 incrementando la actividad transcripcional
de β-catenina-Tcf/Lef, promoviendo la expresión de genes proliferativos como cox-2 y
survivina. Por otra parte, caveolina-1 secuestra β-catenina a la membrana plasmática en un
complejo multiproteico con E-cadherina, inhibiendo la transcripción de survivina y COX-2
la cual es dependiente de β-catenina-Tcf/Lef. Además, según la evidencia presentada se
predice que la producción de PGE2 por alguna célula vecina reducirá la capacidad de
caveolina-1 para inhibir la transcripción dependiente de β-catenina-Tcf/Lef y, por ende, su
función como supresor de tumores en la misma célula o en células vecinas. Por el contrario,
incrementos en la expresión de caveolina-1 podrían modular características de células por
la reducción en la producción de PGE2 sugiriendo que alteraciones en la expresión de
caveolina-1 en células epiteliales y del estroma podrían ser importantes en el desarrollo
tumoral.
Finalmente, este estudio sugiere que caveolina-1 de manera simultánea promueve
la degradación de survivina por un mecanismo de regulación post-transcripcional. Por lo
tanto, el impacto de caveolina-1 sobre survivina ocurre a diferentes niveles al parecer por
mecanismos interconectados. Dada la importancia atribuida a la expresión de survivina
en células de cáncer, estas observaciones representan un avance sustancial en el
entendimiento de la función de caveolina-1 como supresora de tumores. | |
