La infección por Helicobacter pylori induce la interacción de HIF-1α y β-catenina en un complejo relacionado con la expresión del gen CA9 en células AGS de cáncer gástrico

Abstract

Helicobacter pylori es un cocobacilo Gram negativo de forma helicoide que coloniza el nicho gástrico humano, promoviendo la activación de diferentes vías de señalización relacionadas a la carcinogénesis gástrica. Estudios de nuestro grupo han demostrado que la infección con H. pylori promueve la estabilización de HIF-1α a través del factor de virulencia Ureasa. HIF-1α es conocido por jugar un rol crucial en la progresión del cáncer mediante el control de la expresión de una amplia variedad de genes, induciendo la migración, invasión y metástasis de células tumorales. Es conocido además que HIF-1α interactúa con β-catenina en un complejo proteico como parte de la respuesta a la hipoxia tumoral, observado en distintos modelos de cáncer, promoviendo así la expresión de genes dependientes de HIF-1α, como anhidrasa carbónica 9, un marcador clásico de la progresión tumoral. Sin embargo, actualmente no existen reportes que describan una posible relación entre H. pylori y la formación de este complejo proteico. En la presente investigación, se buscó explorar el posible rol de la infección de H. pylori como un inductor de la interacción HIF-1α/β-catenina y si es que este evento juega un papel transcripcional en el cáncer gástrico. Nuestros hallazgos demostraron por primera vez que la infección con H. pylori induce la estabilización, acumulación y co-localización de HIF-1α y β-catenina en el núcleo celular de manera dependiente del tiempo, como mostraron los análisis de Western blot e Inmunofluorescencia. Más aún, ensayos de co-inmunoprecipitación mostraron la formación del complejo HIF-1α/β-catenina inducida por la infección con H. pylori. De manera interesante, encontramos que H. pylori interfiere con la asociación de β-catenina a otro factor de transcripción, TCF-4, sin modificar su localización nuclear, como se observó por Inmunofluorescencia. Finalmente, análisis de qPCR de células infectadas mostraron que en el momento en que el complejo HIF-1α/β-catenina se encuentra incrementado, los niveles de mRNA de CA9 se incrementaron cerca de 8 veces en comparación al control no infectado. En resumen, nuestros hallazgos muestran que la infección con H. pylori es responsable de la formación del complejo nuclear HIF-1α/β-catenina y sugieren que, a su vez, dicho complejo podría tener una responsabilidad transcripcional en la expresión de genes dependientes de HIF-1α en células de cáncer gástrico. Sin embargo, mucho queda por dilucidar sobre el rol preciso de este complejo en el contexto de la carcinogénesis gástrica.

Helicobacter pylori is a Gram-negative helical-shaped coccobacillus that colonizes the human gastric niche, promoting the activation of different signaling pathways related to gastric carcinogenesis. Studies from our group demonstrated that H. pylori infection promotes the stabilization of HIF-1α through its virulence factor Urease. HIF-1α is known to play a key role in cancer progression, by controlling the expression of a several genes involved in tumor cell migration, invasion, and metastasis. HIF-1α is also known to interact with β-Catenin in a protein complex induced by hypoxia in different cancer models, thereby promoting HIF-1α-dependent expression of genes, such as carbonic anhydrase 9 (CA9), a classic marker of tumor progression. However, there are no reports describing a possible relationship between H. pylori and the formation of this protein complex. In this investigation, we aimed to explore the role of H. pylori infection as an inductor of HIF-1α/β-Catenin complex formation and whether this event plays a transcriptional role in gastric cancer. Our findings demonstrated for the first time that H. pylori infection induces the stabilization, accumulation and co-localization of HIF-1α and β-catenin at the cell nucleus, in a time-dependent manner, as shown by Western blot and Immunofluorescence analyses. Moreover, Co-immunoprecipitation assays showed the formation of HIF-1α/β-catenin complex induced by H. pylori infection. Interestingly, we found that H. pylori interfered with β-catenin association with another transcription factor, TCF-4 without modifying its nuclear localization as seen by Immunofluorescence. Finally, qPCR analyses of infected cells showed that at the time in which HIF-1α/β-catenin complex is augmented, CA9 mRNA levels rise ten-fold when compared with non-infected control. In summary, our findings showed that H. pylori infection is responsible for HIF-1α/β-catenin nuclear complex formation and, in turn, this protein complex is responsible for HIF-1α-dependent gene expression in gastric cancer cells. However, there is still much left to elucidate around the precise role of this complex at gastric carcinogenesis context.