РЕЗЮМЕ. Остеосаркома – це злоякісна пухлина, що вражає кістки і є поширеною серед дітей та дорослих. Мікросередовище пухлини є високоефективним для розвитку і прогресування остеосаркоми. Трансформуючий фактор росту-β (TGF-β) – один із найпоширеніших цитокінів у мікросередовищі пухлини; він може також регулювати ініціацію й прогресію пухлини, а також метастази, сприяючи перебудові позаклітинної матриці (ECM) та епітеліально-мезенхімальному переходу (EMT). Протеази ADAMTS (ADAM-металопептидази з тромбоспондиновими мотивами) виконують надзвичайно важливі функції у нормальному та пухлинному мікросередовищах шляхом обробки окремих білків у ECM. ADAMTS сприяють перебудові тканин, запаленню, міграції клітин та ангіогенезу. Серед членів сімейства ADAMTS-2 – це добре відомий приклад перебудови ECM, який розщеплює N-кінцевий пропептид проколагену і сприяє правильному фібрилогенезу колагену. Цитокіни можуть регулювати нормальне і пухлинне мікросередовища шляхом здійснення впливу на білки ECM. У цьому дослідженні вивчали вплив TGF-β1 на транскрипційну регуляцію ADAMTS-2, яка є основним ферментом для перебудови ECM у клітинах Saos-2. TGF-β1 позитивно регулював експресію ADAMTS-2 на рівні мРНК і білку. Аналізи тимчасової трансфекції також показали, що TGF-β1 індукував промотерну активність ADAMTS-2. Згідно з дослідженнями інгібування шляхів, за індукцію відповідають і традиційні, і нетрадиційні сигнальні шляхи й пост-трансляційні механізми. Ці дослідження будуть корисними для майбутніх досліджень щодо ADAMTS-2-опосередкованої перебудови ECM в остеосаркомі.
Ключові слова: ADAMTS-2, TGF-β1, остеосаркома, Saos-2, транскрипційна регуляція
Повний текст та додаткові матеріали
Цитована література
Alper, M. and Kockar, F., IL-6 upregulates a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs 2 (ADAMTS-2) in human osteosarcoma cells mediated by JNK pathway, Mol. Cell. Biochem., 2014, vol. 393, nos. 1–2, pp. 165–175. https://doi.org/10.1007/s11010-014-2056-9
Alper, M., Aydemir, A.T., and Köçkar, F., Induction of human ADAMTS-2 gene expression by IL-1α is mediated by a multiple crosstalk of MEK/JNK and PI3K pathways in osteoblast like cells, Gene, 2015, vol. 573, no. 2, pp. 321–327. https://doi.org/10.1016/j.gene.2015.07.064
Berridge, M.V. and Tan, A.S., Characterization of the cellular reduction of 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT): subcellular localization, substrate dependence, and involvement of mitochondrial electron transport in MTT reduction, Arch. Biochem. Biophys., 1993, vol. 303, no. 2, pp. 474–482. https://doi.org/10.1006/abbi.1993.1311
Clayton, S.W., Ban, G.I., Liu, C., et al., Canonical and noncanonical TGF-β signaling regulate fibrous tissue differentiation in the axial skeleton, Sci. Rep., 2020, vol. 10, p. 21364.https://doi.org/10.1038/s41598-020-78206-4
Corre, I., Verrecchia, F., Crenn, vol., et al., The osteosarcoma microenvironment: a complex but targetable ecosystem, Cells, 2020, vol. 9, no. 4, p. 976. https://doi.org/10.3390/cells9040976
Cui, J., Dean, D., Hornicek, F.J., et al., The role of extracellular matrix in osteosarcoma progression and metastasis, J. Exp. Clin. Cancer Res., 2020, vol. 39, no. 1, p. 178. https://doi.org/10.1186/s13046-020-01685-w
Czekanska, E.M., Stoddart, M.J., Richards, R.G., et al., In search of an osteoblast cell model for in vitro research, Eur. Cells Mater., 2012, vol. 24, pp. 1–17. https://doi.org/10.22203/ecm.v024a01
Dong, F., Liu, T., Jin, H., et al., Chimaphilin inhibits human osteosarcoma cell invasion and metastasis through suppressing the TGF-β1-induced epithelial-to-mesenchymal transition markers via PI-3K/Akt, ERK1/2, and Smad signaling pathways, Can. J. Physiol. Pharmacol., 2018, vol. 96, no. 1, pp. 1–7. https://doi.org/10.1139/cjpp-2016-0522
El Mabrouk, M., Sylvester, J., and Zafarullah, M., Signaling pathways implicated in oncostatin M-Induced aggrecanase-1 and matrix metalloproteinase-13 expression in human articular chondrocytes, Biochim. Biophys. Acta, Mol. Cell Res., 2007, vol. 1773, pp. 309–320. https://doi.org/10.1016/j.bbamcr.2006.11.018
Girden, E.R., ANOVA: Repeated Measures, Sage, 1992.
Hubmacher, D. and Apte, S.S., ADAMTS proteins as modulators of microfibril formation and function, Matrix Biol., 2015, vol. 47, pp. 34–43. https://doi.org/10.1016/j.matbio.2015.05.004
Jiang, C., Zhou, Y., Huang, Y., et al., Overexpression of ADAMTS-2 in tumor cells and stroma is predictive of poor clinical prognosis in gastric cancer, Hum. Pathol., 2019, vol. 84, pp. 44–51. https://doi.org/10.1016/j.humpath.2018.08.030
Kelwick, R., Desanlis, I., Wheeler, G.N., et al., The ADAMTS (A Disintegrin and Metalloproteinase with Thrombospondin motifs) family, Genome Biol., 2015, vol. 16, no. 1, p. 113. https://doi.org/10.1186/s13059-015-0676-3
Kockar, F.T., Foka, P., Hughes, T.R., et al., Analysis of the Xenopus laevis CCAAT-enhancer binding protein α gene promoter demonstrates species-specific differences in the mechanisms for both autoactivation and regulation by Sp1, Nucleic Acids Res., 2001, vol. 29, pp. 362–372. https://doi.org/10.1093/nar/29.2.362
Li, F., Li, S., and Cheng, T., TGF-β1 Promotes Osteosarcoma Cell Migration and Invasion Through the miR-143-Versican Pathway, Cell Physiol. Biochem., 2014, vol. 34, pp. 2169–2179. https://doi.org/10.1159/000369660
Liu, S., Chen, S., and Zeng, J., TGF-β signaling: A complex role in tumorigenesis, Mol. Med. Rep., 2018, vol. 17, no. 1, pp. 699–704. https://doi.org/10.3892/mmr.2017.7970
Livak, K.J. and Schmittgen, T.D., Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2−ΔΔC T Method, Methods, 2001, vol. 25, no. 4, pp. 402–408. https://doi.org/10.1006/meth.2001.1262
Lopes‑Júnior, L.C., Silveira, D.S.C., Vulczak, A., et al., Emerging cytokine networks in osteosarcoma, Oncol. Commun., 2016, vol. 2, p. e1167. https://doi.org/10.14800/CCM.1510
Mimata, Y., Kamataki, A., Oikawa S., et al., Interleukin-6 Upregulates Expression of ADAMTS-4 in Fibroblast-like Synoviocytes from Patients with Rheumatoid Arthritis, Int. J. Rheum. Dis., 2012, vol. 15, pp. 36–44. https://doi.org/10.1111/j.1756-185X.2011.01656.x
Minitab L.L.C. 2021. Minitab. Retrieved from https://www.minitab.com.
Pautke, C., Schieker, M., Tischer, T., et al., Characterization of osteosarcoma cell lines MG-63, Saos-2 and U‑2 OS in comparison to human osteoblasts, Anticancer Res., 2004, vol. 24, no. 6, pp. 3743–3748.
Poos, K., Smida, J., Maugg, D., et al., Genomic heterogeneity of osteosarcoma- shift from single candidates to functional modules, PLoS One, 2015, vol. 10, no. 4, p. e0123082. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0123082
Rose, K.W.J., Taye, N., Karoulias, S.Z., et al., Regulation of ADAMTS proteases, Front. Mol. Biosci., 2021, vol. 29, no. 8, p. 701959. https://doi.org/10.3389/fmolb.2021.701959
Satz-Jacobowitz, B. and Hubmacher, D., The quest for substrates and binding partners: A critical barrier for understanding the role of ADAMTS proteases in musculoskeletal development and disease, Dev. Dyn., 2021, vol. 250, no. 1, pp. 8–26. https://doi.org/10.1002/dvdy.248
Schneider, C.A., Rasband, W.S., and Eliceiri, K.W., NIH image to image: 25 years of image analysis, Nat. Methods, 2021, vol. 9, pp. 671–675. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2015.12.010
Schnellmann, R., Sack, R., Hess, D., et al., A selective extracellular matrix proteomics approach identifies fibronectin proteolysis by a disintegrin-like and metalloprotease domain with thrombospondin type 1 motifs (ADAMTS16) and its impact on spheroid morphogenesis, Mol. Cell. Proteomics, 2018, vol. 17, pp. 1410–1425. https://doi.org/10.1074/mcp.RA118.000676
Surridge, A.K., Rodgers, U.R., Swingler, T.E., et al., Characterization and regulation of ADAMTS-16, Matrix B-iol., 2009, vol. 28, pp. 416–424. https://doi.org/10.1016/j.matbio.2009.07.001
Takeda, S., Three-dimensional domain architecture of the ADAM family proteinases. Semin, Cell Dev. Biol., 2009, vol. 20, pp. 146–152. https://doi.org/10.1016/j.semcdb.2008.07.009
Takeuchi, Y., Fukumoto, S., and Matsumoto, T., Relationship between actions of transforming growth factor (TGF)-beta and cell surface expression of its receptors in clonal osteoblastic cells, J. Cell. Physiol., 1995, vol. 162, no. 3, pp. 315–321. https://doi.org/10.1002/jcp.1041620303
Théret, N., Bouezzedine, F., Azar, F., et al., ADAM and ADAMTS proteins, new players in the regulation of hepatocellular carcinoma microenvironment, Cancers (Basel), 2021, vol. 13, no. 7, p.1563. https://doi.org/10.3390/cancers13071563
Tokay, E. and Kockar, F., Identification of intracellular pathways through which TGF β1 upregulates URG-4/URGCP gene expression in hepatoma cells, Life Sci., 2016, vol. 144, pp. 121–128. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2015.12.010
Tokay, E., Sagkan, R.I., and Kockar, F., TNF-α Induces URG-4/URGCP gene expression in hepatoma cells through starvation dependent manner, Biochem. Ge-net., 2021, vol. 59, pp. 300–314 https://doi.org/10.1007/s10528-020-09972-z
Uchida, K., Takano, S., Matsumoto, T., et al., transforming growth factor activating kinase 1 regulates extracellular matrix degrading enzymes and pain-related molecule expression following tumor necrosis factor-α a stimulation of synovial cells: an in vitro study, BMC Musculoskeletal Disord., 2017, vol. 18, p. 283. https://doi.org/10.1186/s12891-017-1648-4
Verrecchia, F. and Rédini, F., Transforming Growth factor-β signaling plays a pivotal role in the interplay between osteosarcoma cells and their microenvironment, Front. Oncol., 2018, vol. 30, no. 8, p. 133. https://doi.org/10.3389/fonc.2018.00133
Wang, W.M., Lee, S., Steiglitz, B.M., et al., Transforming growth factor beta induces secretion of activated ADAMTS-2. A procollagen III N-proteinase, J. Biol. Chem., 2003, vol. 278, pp. 19549–19557. https://doi.org/10.1074/jbc.M300767200
Xiao, H., Chen, L., Luo, G., et al., Effect of the cytokine levels in serum on osteosarcoma, Tumor Biol., 2014, vol. 35, no. 2, pp. 1023–1028. https://doi.org/10.1007/s13277-013-1136-x
Zhang, Y, Alexander, P.B., and Wang, X.F., TGF-β Family Signaling in the Control of Cell Proliferation and Survival, Cold Spring Harbor Perspect. Biol., 2017, vol. 9, no. 4, p. a022145. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a022145