Оценка компонентов AKT/mTOR-сигнального пути в ткани больных раком почки и их связи с метастазированием

Л.В. Спирина, Е.А. Усынин, З.А. Юрмазов, И.В. Кондакова, Е.М. Слонимская

Ключевые слова: рак почки; AKT/mTOR-сигнальный путь; экспрессия mTOR; фосфатаза PTEN; AKT; GSK-3beta; PDK1; c-RAF; киназа p70 S6; 4E-BP1.

2019, том 11, номер 4, стр. 74.

DOI: https://doi.org/10.17691/stm2019.11.4.08

Полный текст статьи

html pdf

2827

2872

Цель исследования — оценить роль экспрессии компонентов AKT/mTOR-сигнального пути в молекулярных механизмах развития и прогрессирования рака почки.

Материалы и методы. Предметом исследования служила опухолевая и неизмененная ткань 34 больных светлоклеточным раком почки T_1–3N_0–1M_0–1. Уровень мРНК PTEN, AKT, GSK-3beta, PDK1, c-RAF, mTOR, киназы p70 S6, 4E-BP1 был исследован методом ПЦР в реальном масштабе времени, а содержание изучаемых показателей определялось методом вестерн блоттинга.

Результаты. Установлено, что уровень мРНК AKT, фосфатазы PTEN и содержание соответствующих белков связаны с развитием гематогенного метастазирования. Увеличение содержания киназы АКТ при росте ее экспрессии сочетается со снижением уровня белка и количества мРНК фосфатазы PTEN. Показано, что особенности трансляции мРНК в опухолевой ткани также могут определять развитие заболевания. При проведении корреляционного анализа отмечено отсутствие прямых связей между уровнем экспрессии изучаемых компонентов и их белковых продуктов.

Заключение. Молекулярные механизмы опухолевой прогрессии при раке почки связаны с особенностями экспрессии компонентов и содержанием их белков. Уровни мРНК AKT, PTEN, 4E-BP1 и GSK-3beta ассоциированы с развитием метастатического процесса при раке почки.

Spirina L.V., Usynin E.A., Kondakova I.V., Yurmazov Z.A., Slonimskaya E.M. Effect of target therapy on the content of transcription and growth factors, protein kinase TOR, and activity of intracellular proteases in patients with metastatic renal cell carcinoma. Bull Exp Biol Med 2016; 160(6): 798–801, https://doi.org/10.1007/s10517-016-3313-6.
Hager M., Haufe H., Alinger B., Kolbitsch C. pS6 expression in normal renal parenchyma, primary renal cell carcinomas and their metastases. Pathol Oncol Res 2012; 18(2): 277–283, https://doi.org/10.1007/s12253-011-9439-y.
Hudson C.C., Liu M., Chiang G.G., Otterness D.M., Loomis D.C., Kaper F., Giaccia A.J., Abraham R.T. Regulation of hypoxia-inducible factor 1α expression and function by the mammalian target of rapamycin. Mol Cell Biol 2002; 22(20): 7004–7014, https://doi.org/10.1128/mcb.22.20.7004-7014.2002.
Pópulo H., Lopes J.M., Soares P. The mTOR signalling pathway in human cancer. Int J Mol Sci 2012; 13(2): 1886–1918, https://doi.org/10.3390/ijms13021886.
Li J., Lu Y., Akbani R., Ju Z., Roebuck P.L., Liu W., Yang J.Y., Broom B.M., Verhaak R.G., Kane D.W., Wakefield C., Weinstein J.N., Mills G.B., Liang H. TCPA: a resource for cancer functional proteomics data. Nat Methods 2013; 10(11): 1046–1047, https://doi.org/10.1038/nmeth.2650.
Gao T., Furnari F., Newton A.C. PHLPP: a phosphatase that directly dephosphorylates Akt, promotes apoptosis, and suppresses tumor growth. Mol Cell 2005; 18(1): 13–24, https://doi.org/10.1016/j.molcel.2005.03.008.
Nishikawa M., Miyake H., Harada K., Fujisawa M. Expression of molecular markers associated with the mammalian target of rapamycin pathway in nonmetastatic renal cell carcinoma: effect on prognostic outcomes following radical nephrectomy. Urol Oncol 2014; 32(1): 15–21, https://doi.org/10.1016/j.urolonc.2013.07.014.
Dodd K.M., Yang J., Shen M.H., Sampson J.R., Tee A.R. mTORC1 drives HIF-1α and VEGF-A signalling via multiple mechanisms involving 4E-BP1, S6K1 and STAT3. Oncogene 2015; 34(17): 2239–2250, https://doi.org/10.1038/onc.2014.164.
Figlin R.A., Kaufmann I., Brechbiel J. Targeting PI3K and mTORC2 in metastatic renal cell carcinoma: new strategies for overcoming resistance to VEGFR and mTORC1 inhibitors. Int J Cancer 2013; 133(4): 788–796, https://doi.org/10.1002/ijc.28023.
Oeckinghaus A., Postler T.S., Rao P., Schmitt H., Schmitt V., Grinberg-Bleyer Y., Kühn L.I., Gruber C.W., Lienhard G.E., Ghosh S. κB-Ras proteins regulate both NF-κB-dependent inflammation and Ral-dependent proliferation. Cell Rep 2014; 8(6): 1793–1807, https://doi.org/10.1016/j.celrep.2014.08.015.
Thangavelu K., Pan C.Q., Karlberg T., Balaji G., Uttamchandani M., Suresh V., Schüler H., Low B.C., Sivaraman J. Structural basis for the allosteric inhibitory mechanism of human kidney-type glutaminase (KGA) and its regulation by Raf-Mek-Erk signaling in cancer cell metabolism. Proc Natl Acad Sci U S A 2012; 109(20): 7705–7710, https://doi.org/10.1073/pnas.1116573109.
Gerlinger M., Rowan A.J., Horswell S., Math M., Larkin J., Endesfelder D., Gronroos E., Martinez P., Matthews N., Stewart A., Tarpey P., Varela I., Phillimore B., Begum S., McDonald N.Q., Butler A., Jones D., Raine K., Latimer C., Santos C.R., Nohadani M., Eklund A.C., Spencer-Dene B., Clark G., Pickering L., Stamp G., Gore M., Szallasi Z., Downward J., Futreal P.A., Swanton C. Intratumor heterogeneity and branched evolution revealed by multiregion sequencing. N Engl J Med 2012; 366(10): 883–892, https://doi.org/10.1056/nejmoa1113205.
Quintayo M.A., Munro A.F., Thomas J., Kunkler I.H., Jack W., Kerr G.R., Dixon J.M., Chetty U., Bartlett J.M. GSK3β and cyclin D1 expression predicts outcome in early breast cancer patients. Breast Cancer Res Treat 2012; 136(1): 161–168, https://doi.org/10.1007/s10549-012-2229-8.
Almatore D.A., Tesla J.R. Perturbations of the AKT signaling pathway in human cancer. Oncogene 2005; 24(50): 7455–7464, https://doi.org/10.1038/sj.onc.1209085.
Darwish O.M., Kapur P., Youssef R.F., Bagrodia A., Belsante M., Alhalabi F., Sagalowsky A.I., Lotan Y., Margulis V. Cumulative number of altered biomarkers in mammalian target of rapamycin pathway is an independent predictor of outcome in patients with clear cell renal cell carcinoma. Urology 2013; 81(3): 581–586, https://doi.org/10.1016/j.urology.2012.11.030.
Спирина Л.В., Усынин Е.А., Кондакова И.В., Юрмазов З.А., Слонимская Е.М., Колегова Е.С. Активация AKT сигнального пути и уровень субстратов m-TOR в опухоли больных раком почки, связь с распространенностью злокачественного процесса. Вопросы онкологии 2016; 62(3): 490–494.
Lidgren A., Bergh A., Grankvist K., Lindh G., Ljungberg B. Hypoxia-inducible factor-1α mRNA and protein levels in renal cell carcinoma. J Cancer Mol 2008; 4(5): 153–157.
Юрмазов З.А., Усынин Е.А., Кондакова И.В., Слонимская Е.М., Спирина Л.В. Связь молекулярных параметров опухоли с эффективностью лечения пазопанибом у больных диссеминированным раком почки. Молекулярная медицина 2015; 6: 61–66.
Akbani R., Ng P.K., Werner H.M., Shahmoradgoli M., Zhang F., Ju Z., Liu W., Yang J.Y., Yoshihara K., Li J., Ling S., Seviour E.G., Ram P.T., Minna J.D., Diao L., Tong P., Heymach J.V., Hill S.M., Dondelinger F., Städler N., Byers L.A., Meric-Bernstam F., Weinstein J.N., Broom B.M., Verhaak R.G., Liang H., Mukherjee S., Lu Y., Mills G.B. A pan-cancer proteomic perspective on The Cancer Genome Atlas. Nat Commun 2014; 5: 3887, https://doi.org/10.1038/ncomms4887.
Lolkema M.P., Mans D.A., Ulfman L.H., Volpi S., Voest E.E., Giles R.H. Allele-specific regulation of primary cilia function by the von Hippel-Lindau tumor suppressor. Eur J Hum Genet 2008; 16(1): 73–78, https://doi.org/10.1038/sj.ejhg.5201930.
Mendoza M.C., Er E.E., Blenis J. The Ras-ERK and PI3K-mTOR pathways: cross-talk and compensation. Trends Biochem Sci 2011; 36(6): 320–328, https://doi.org/10.1016/j.tibs.2011.03.006.
Schultz L., Chaux A., Albadine R., Hicks J., Kim J.J., De Marzo A.M., Allaf M.E., Carducci M.A., Rodriguez R., Hammers H.J., Argani P., Reuter V.E., Netto G.J. Immunoexpression status and prognostic value of mTOR and hypoxia-induced pathway members in primary and metastatic clear cell renal cell carcinomas. Am J Surg Pathol 2011; 35(10): 1549–1556, https://doi.org/10.1097/pas.0b013e31822895e5.
Yu S., Hou Q., Sun H., Liu J., Li J. Upregulation of C-C chemokine receptor type 7 expression by membrane-associated prostaglandin E synthase-1/prostaglandin E2 requires glycogen synthase kinase 3β-mediated signal transduction in colon cancer cells. Mol Med Rep 2015; 12(5): 7169–7175, https://doi.org/10.3892/mmr.2015.4290.
Greenbaum D., Colangelo C., Williams K., Gerstein M. Comparing protein abundance and mRNA expression levels on a genomic scale. Genome Biol 2003; 4(9): 117, https://doi.org/10.1186/gb-2003-4-9-117.
Han G., Zhao W., Song X., Kwok-Shing Ng P., Karam J.A., Jonasch E., Mills G.B., Zhao Z., Ding Z., Jia P. Unique protein expression signatures of survival time in kidney renal clear cell carcinoma through a pan-cancer screening. BMC Genomics 2017; 18(Suppl 6): 678, https://doi.org/10.1186/s12864-017-4026-6.
Guo H., German P., Bai S., Barnes S., Guo W., Qi X., Lou H., Liang J., Jonasch E., Mills G.B., Ding Z. The PI3K/AKT Pathway and Renal Cell Carcinoma. J Genet Genomics 2015; 42(7): 343–353, https://doi.org/10.1016/j.jgg.2015.03.003.