PLoS ONE: Wnt /β-catenina segnalazione Migliora cicloossigenasi-2 (COX-2) trascrizionale attività in cellule cancro gastrico

Astratto

Sfondo

Una maggiore espressione dell'enzima cicloossigenasi-2 (COX-2) è una delle principali caratteristiche del cancro gastrico (GC), che è una delle principali cause di morte negli Stati mondo, in particolare in Asia e Sud America. Anche se il percorso di segnalazione /β-catenina Wnt è stato coinvolto nell'attivazione trascrizionale del gene COX-2, il meccanismo preciso modulazione questa risposta è ancora sconosciuta.

Metodologia /Principali risultati

Qui abbiamo studiato la regolazione trascrizionale del gene COX-2 nelle linee cellulari GC e valutare se questo fenomeno è modulato dal Wnt segnalazione /β-catenina. In primo luogo abbiamo esaminato l'espressione di COX2 mRNA nelle cellule GC e scoperto che c'è un modello di espressione differenziale coerente con alti livelli di β-catenina nucleare-localizzata. Il trattamento farmacologico sia con litio o acido valproico e l'induzione molecolare con purificata canonica Wnt3a significativamente aumentata espressione di mRNA COX2 in maniera dose e tempo-dipendente. eliminazione seriale di un 1,6 Kbp frammento di COX2 promotore e gli esperimenti GAIN- o la perdita di funzione ha permesso di identificare una regione sensibile minimo Wnt /β-catenina costituito da 0,8 Kbp del promotore COX2 (pCOX2-0.8), che ha mostrato risposta massima in saggi gene-giornalista. L'attività di questa regione del promotore pCOX2-0.8 è stata ulteriormente confermata da mutagenesi e DNA-proteina analisi di legame sito-.

Conclusioni /Significato

possiamo concludere che la pCOX2-0.8 promotore minimo contiene una fattore romanzo funzionale delle cellule T /linfoide fattore enhancer (TCF /LEF) elemento di risposta (TBE sito II; -689 /-684) che risponde direttamente a una maggiore segnalazione Wnt /β-catenina e che può essere importante per l'insorgenza /progressione di GC

Visto:. Nuñez F, S Bravo, Cruzat F, Montecino M, De Ferrari GV (2011) Wnt /β-catenina segnalazione Migliora cicloossigenasi-2 (COX-2) trascrizionale attività in cellule cancro gastrico. PLoS ONE 6 (4): e18562. doi: 10.1371 /journal.pone.0018562

Editor: Moray Campbell, Roswell Park Cancer Institute, Stati Uniti d'America

Ricevuto: 5 Novembre 2010; Accettato: 11 marzo 2011; Pubblicato: 6 Aprile 2011

Copyright: © 2011 Nuñez et al. Questo è un articolo ad accesso libero distribuito sotto i termini della Creative Commons Attribution License, che permette l'uso senza restrizioni, la distribuzione e la riproduzione con qualsiasi mezzo, a condizione che l'autore originale e la fonte sono accreditati

Finanziamento:. Questo lavoro è stata sostenuta da CTI-cancro, Programa Bicentenario en Ciencia y Tecnologia (PBCT) - Comisión Nacional de Investigación y Tecnológica Científica (CONICYT) codice di autorizzazione PBCT-6 da parte del governo cileno (MM e GVD). I finanziatori avevano alcun ruolo nel disegno dello studio, la raccolta e l'analisi dei dati, la decisione di pubblicare, o preparazione del manoscritto

Competere interessi:.. Gli autori hanno dichiarato che non esistono interessi in competizione

Introduzione

cancro gastrico (GC) è una malattia multifattoriale, caratterizzata da neoplasie maligne altamente nella mucosa gastrica, e rappresenta la seconda causa di morte per cancro in tutto il mondo con la più alta prevalenza in Asia e Sud America [1], [ ,,,0],2], [3]. Ambientali fattori di rischio associati includono la dieta, il consumo di tabacco, l'obesità e Helicobacter pylori
infezione [4]. Diverse mutazioni nei geni oncosoppressori, tra P53, poliposi adenomatosa coli (APC), E-caderina e RUNX3 [3], [5], così come in oncogeni come k-ras, HER2 e β-catenina [3], [6], [7], sono stati documentati in GC. Inoltre, più espressione di vari geni è stato documentato, compresi WNT2B [8], TC1 (C8orf4) [9], e l'enzima cicloossigenasi 2 (COX2), che catalizza il passaggio cruciale nella produzione di prostaglandina E2, un mediatore chiave di infiammazione articolare [10], [11].

E 'stato osservato che l'espressione del gene COX2 è significativamente aumentata nei tessuti umani adenocarcinoma gastrico, rispetto accoppiati campioni mucosa gastrica privo di cellule tumorali [10 ]. Tale aumento dell'espressione è stato proposto di influenzare l'intensità del dell'invasione, dimensioni, metastasi linfonodali, lo sviluppo del tumore e la prognosi cattiva [4], [12], [13]. A questo proposito, grandi quantità di dati descrivono chemio-preventiva e antitumorale l'attività di farmaci anti-infiammatori non steroidei (FANS) inclusi gli inibitori selettivi della COX-2 come potenziali trattamenti per GC [10], [11], [14].

il controllo trascrizionale del gene COX2 dipende dal macchinario molecolare che interagisce con il promotore COX2, che sembra essere controllata attraverso l'attività di vari percorsi di segnalazione [15], [16], [17]. Infatti, è stato inizialmente stabilito che CRE (-59 /-53), NF-IL6 (-132 /-124) e NF-kB (-233 /-214) sequenze consenso nel promotore COX2 erano necessarie per l'espressione della gene [16]. I successivi studi funzionali nel promotore COX2 individuato una serie di elementi regolatori che partecipano alla trascrizione del gene, tra cui AP-1, AP-2, Sp-1, C /EBPβ [18], [19], [20] e proteine appartenente al fattore T-Cell /linfoide fattore enhancer (TCF /LEF) famiglia di fattori di trascrizione, che sono cruciali per Wnt /β-catenina di trasduzione del segnale [21].

il /β-catenina via di segnalazione Wnt è ampiamente riconosciuto come giocare un ruolo importante nella patologia umana, particolarmente nell'insorgenza e sviluppo del cancro [22], [23], [24]. È interessante notare che recenti esperimenti in cellule di GC derivati ​​hanno mostrato una relazione tra espressione COX2 e l'inibizione della glicogeno sintasi chinasi-3β (GSK3β) enzima [25], che è un componente chiave Wnt che fosforila β-catenina e promuove la sua degradazione successiva via proteasoma [26]. Il rapporto tra Wnt /β-catenina e di espressione COX2 in diversi modelli di cellule di cancro è ulteriormente supportata dai seguenti studi. In primo luogo, è stato osservato a livello dell'epitelio mammario che Wnt /β-catenina svolgono un effetto indiretto sulla COX2 trascrizione, che potrebbe essere mediata dalla up-regolazione di un fattore PEA3 intermediario [27]. In secondo luogo, e in contrasto con una modalità indiretta di azione, Araki e cols. [21] ha riferito che nelle cellule tumorali del colon vi è una induzione di espressione COX2 attraverso un β-catenina /meccanismo dipendente TCF, e parzialmente caratterizzato un /LEF sito di legame consenso TCF (TBE: nucleo CTTTG) posizionato 1.079 bp a monte fin dall'inizio trascrizionale sito nel promotore COX2. In terzo luogo, è stato osservato che nei pazienti con tumore del colon e linee cellulari derivate vi è un'associazione tra iperespressione delle proteine ​​Wnt pathway associate LEF-1 e Pontin52 /TIP49a e up-regolazione dell'espressione COX2 [28]. Infine, usando condrociti, è stato dimostrato che LEF-1, insieme con β-catenina, espressione COX2 regolata da legame diretto del complesso LEF-1 /β-catenina alla regione 3'UTR del locus genomico COX2 [29] . Pertanto, allo stato attuale non vi è un quadro chiaro se segnalazione Wnt si occupa di espressione genica COX2, o come il suo ruolo nella GC insorgenza /progressione. Qui abbiamo cercato di capire se esiste un regolamento diretta dell'espressione genica COX2 via Wnt segnalazione /β-catenina e di identificare elementi regolatori Wnt /β-catenina nella regione promoter del gene COX-2 che può upregulate COX2 trascrizione nelle cellule GC.

Materiali e Metodi

celle e condizioni di coltura

linee cellulari umane MKN45 (giapponese Raccolta delle risorse biologiche di ricerca, Giappone), N87, SNU1, SNU16, KATOIII, AGS, WI38 e HEK293 (American Type Culture Collection, Rockville, MD) sono stati utilizzati in questo studio. cellule MKN45, N87, SNU1 e KATOIII sono state coltivate in RMPI mezzi (Gibco); AGS a medio F12K (Hyclone); WI38 in EMEM (Gibco); e HEK293 in DMEM (Gibco). terreni di coltura è stato integrato con il 10% FBS (Gibco) (AGS con il 20%) e l'1% di penicillina /streptomicina. Linee cellulari sono state mantenute a 37 ° C in 5% di CO _{2 e umidità satura.}

Plasmidi e sito-diretta mutagenesi

Il SuperTOPFlash-luciferasi e il renilla- prl-TK plasmidi luciferasi [30], la costitutiva attiva β-catenina (S33Y) [31] e le dominante-negativi plasmidi di espressione ΔTCF4 [32] sono stati descritti in precedenza. Chimerico COX2 frammenti promotore-luciferasi sono stati generati mediante PCR dal DNA genomico umano utilizzando primer specifici contenenti siti di restrizione e successivamente inseriti nel vettore pGL3-Basic (Promega). Le mutazioni nel sito TBE-II (-689 /-684) del promotore COX2 sono stati generati utilizzando primer pCOX-0,8-TBEMUT con il kit mutagesis sito-diretta QuickChange (Stratagene). I costrutti sono stati verificati attraverso il sequenziamento diretto (ABI-3130 Genetic Analyzer, Applied Biosystems). Primer sequenze sono descritti nella tabella S1.

semiquantitativa e patrimonio Time RT-PCR

L'RNA totale è stato estratto in condizioni RNAsi libere utilizzando TRIZOL (Invitrogen) e 2 mg di RNA è stata trascrizione inversa con 200 U di Superscript II trascrittasi inversa (RT) (Invitrogen) con 500 ng di oligo (dT) primer. Determinazione sperimentale della COX2, c-myc e livelli CCND1 mRNA è stata eseguita secondo [33]. In breve, cDNA sono stati sottoposti a Real-Time PCR in un sistema iQ iCycler (Bio-Rad Laboratories). Ogni volume di reazione di 25 microlitri conteneva 1 unità di Platinum Taq DNA polimerasi (Invitrogen), tampone 1X reazione (20 mM Tris-HCl pH 8,4, e 50 mM KCl), 1,5 mM MgCl _{2, 2,5 mg BSA, 0,01% Glicerina , 200 micron di dNTP, 0.3X SYBR soluzione verde e 0,4 micron di primer specifici (vedi Tabella S1). condizioni di PCR sono stati fissati come segue: 90 secondi a 94 ° C e di 30 cicli di 30 secondi a 94 ° C, 30 secondi a 62 ° C e 30 secondi a 72 ° C. Tutte le reazioni sono state eseguite in triplicato ei risultati ottenuti per ogni gene sono stati normalizzati a quelli ottenuti in parallelo con β-actina. La qualità di RNA e di prodotti di PCR è stato monitorato durante gli esperimenti mediante elettroforesi su gel di agarosio 1%, colorati con bromuro di etidio.}

Induzione del /β-catenina via di segnalazione Wnt

segnalazione Wnt era farmacologicamente indotta in MKN45 cellule seminate in piastre di coltura 6 oltre a 80-90% di confluenza (cioè 1, 2, 4 e 8 ore di incubazione) o con 10-20 mM di LiCl (Sigma) o 5-10 mM di acido valproico (VA; Sigma) come precedentemente descritto [34], [35]. Poi, le cellule sono state raccolte per l'estrazione di mRNA e determinazione tempo reale-PCR come descritto sopra. Analogamente, MKN45 cellule sono state stimolate per 2 ore con 200 e 400 ng /ml di proteina Wnt3a purificata. Purificazione di Wnt3a è stata effettuata come descritto [36].

attività trascrizionale del promotore COX2

attività del promotore COX2 è stata misurata nel 80-90% confluenti MKN45, AGS, WI38 e HEK293 cellule seminate in 6 piastre di coltura bene. In breve, le cellule sono state co-trasfettate con FuGENE (Roche) per 24 con la pCOX2-luciferasi oi giornalisti pSuperTOPFlash e sia costitutiva attivo β-catenina (S33Y) [31] o il dominante negativo ΔTCF4 [32] costrutti. PRL-TK renilla luciferasi plasmide è stato utilizzato come controllo interno. Firefly e attività renilla luciferasi sono stati determinati utilizzando il Dual-reporter luciferasi Assay (Promega) in una Victor-3 strumento lettore multidisco (Perkin Elmer), come descritto in precedenza [30]. attività luciferasi relativi sono stati espressi dividendo attività lucciola luciferasi con l'attività renilla luciferasi per ogni campione (N = 3, ciascuno in triplice copia).

immunoprecipitazione della cromatina (chip) saggi

studi utensile sono stati eseguiti in cellule MKN45 come descritto in precedenza [37]. La frazione del nucleare β-catenina legata sia a siti TBE I, II, III o IV nel promotore COX2 umano è stato immunoprecipitato con anticorpi β-catenina (Santa Cruz) e valutati da tempo reale, PCR usando primer specifici (Tabella S1) . Inoltre, la frazione di RNA polimerasi II (Pol-II) e istoni acetilati H3 e H4 (H3ac e H4ac) vincolata né alla regione TBE-II (-793 /-594) o la regione prossimale (-118 /+ 62 ) del promotore COX2 era ugualmente valutato (anti-Pol-II, Santa Cruz; H3ac e H4ac, Upstate). Come controllo positivo abbiamo usato il sito TBE c-myc [38]. Specificità anticorpale è stato analizzato con normale di coniglio-IgG (Santa Cruz).

elettroforetica saggio mobility shift (EMSA)

EMSA è stata effettuata utilizzando oligonucleotidi contenenti sia la wild-type COX2 TBE-II sequenza consenso (vedi Tabella S1) o precedentemente riportati sequenze mutanti TBE [39]. In breve, wild-type e mutati oligonucleotidi ^{32P-etichettati sono state incubate in tampone con estratti nucleari di MKN-45 cellule vincolante per 30 minuti a 30 ° C. Successivamente, complessi DNA-proteina sono stati separati da oligonucleotidi liberi su un gel di poliacrilammide non denaturante al 5%. Dopo l'elettroforesi, il gel è stato essiccato ed esposto a filmare per 1 giorni. La visualizzazione di bande radioattive è stata analizzata mediante autoradiografia. Binding specificità è stata verificata incubando i complessi DNA-proteina in presenza di un eccesso di wild type non etichettati o mutato oligonucleotidi [21], [39].}

L'analisi statistica

Ogni esperimento è stato ripetuto almeno tre volte con tre repliche. I dati sono mostrati come media ± SD. confronti raggruppare più sono state eseguite da una via ANOVA utilizzando il software STATISTICA 9.0. P
. ≪ 0,05 è stato considerato significativo

Risultati

espressione COX2 è correlata con i livelli di β-catenina nucleari in cellule di GC

inizialmente determinato l'espressione livelli di COX2 mRNA in GC umano linee cellulari MKN45, N87, SNU1, SNU16, KATOIII e AGS [40], [41], [42], così come WI38 fibroblasti qui utilizzato come una linea di cellule di controllo [43], l'esame se essi sono stati correlati con Wnt segnalazione /β-catenina. Come illustrato nella figura 1, forti livelli di espressione COX2 stati osservati già dopo 26 cicli di amplificazione PCR in cellule metastatiche MKN45, SNU16 e KATOIII, e anche nella linea cellulare AGS derivato da un tumore primario. Questo risultato è in accordo con i livelli di espressione COX2 rilevati in precedenza in MKN45, KATOIII e le cellule AGS [44], [45], [46]. Al contrario, i livelli di mRNA della COX-2 erano o molto basso in WI38 fibroblasti o non rilevabili nei N87 e cellule SNU1 (Figura 1A), suggerendo che questo modello differenziale di espressione non è legato alle fasi metastatiche o il livello di trasformazione cellulare. Sorprendentemente, i livelli di nucleare β-catenina sono stati strettamente correlati con l'espressione COX2, dal momento che gli alti livelli della proteina sono stati osservati nelle cellule MKN45, AGS, SNU16 e KATOIII, rispetto al N87, SNU1 e WI38 cellule (Figura 1B), il che implica un ruolo per Wnt segnalazione nell'espressione COX2 mRNA nelle cellule GC.

Aumento di espressione COX2 via Wnt /β-catenina segnalazione

al fine di esaminare se la cascata di Wnt è coinvolta nell'espressione COX2, le cellule erano MKN45 farmacologicamente stimolate per diversi periodi di tempo (ad esempio 1, 2, 4 e 8 h) sia con litio (LiCl) o acido valproico (VA), poiché entrambi i farmaci sono stati precedentemente dimostrato di modulare segnalazione Wnt tramite inibizione dell'attività GSK3β e aumentando così nucleare livelli di β-catenina [34], [35]. È interessante notare, abbiamo osservato un marcato miglioramento di espressione COX2 indotta da 10-20 mM LiCl o 5-10 mM VA, che è iniziato subito dopo incubazione con i composti e che ha raggiunto dopo due ore di trattamento (Figura 2A). determinazione in tempo reale dei livelli COX2 mRNA in cellule MKN45 simile trattate con LiCl o VA (2 h) ha indicato che COX2 era significativamente up-regolato (Figura 2B) e che questo effetto è stato parallelo con quello osservato su Wnt /β-catenina geni bersaglio c-myc [47] e la ciclina D1 [48]. Successivamente, al fine di escludere la possibilità che il fenomeno osservato riflette gli effetti non specifici dei farmaci che agiscono su proteine ​​che interessano diverse cascate di segnalazione, abbiamo applicato direttamente una proteina purificata Wnt3a completamente funzionale per MKN45 cellule (vedi Metodi). Questi esperimenti hanno mostrato chiaramente che 200-400 ng /ml di Wnt3a significativamente aumentata espressione COX2 mRNA purificato dopo brevi periodi di incubazione (Figura 2), parzialmente spiegare il rapido effetto di LiCl e VA e sostenere una correlazione diretta tra canonica Wnt /β-catenina l'attivazione e la stimolazione della COX-2 di trascrizione nelle cellule GC.

Identificazione di siti TBE romanzo nel promotore del gene COX-2

Gli studi precedenti hanno indicato che un sito reattivo TBE /β-catenina Wnt ( nucleo consenso: CTTTG) si trova a -1079 /-1074 bp a monte del sito di inizio della trascrizione (TSS) del gene COX-2 umana [21] (sito IV, figura 3A, vedi anche figura S1). Ulteriore scansione della sequenza monte 1.600 bp dal TSS [49] ha permesso di individuare 3 nuovi siti TBE putativi: -877 /-872 bp (Sito III; orientamento senso), -689 /-684 bp e -318 /-313 bp (Siti II e, rispettivamente; sia in orientamento antisenso) (figura 3A), che non sono conservati tra geni murini COX2 (Figura S1) umana e. Abbiamo quindi clonato il segmento 1600 bp dal promotore umano COX2 (pCOX2), compresi tutti i quattro siti TBE, nel vettore pGL3-basic fuso al gene della luciferasi da utilizzare successivamente in saggi del reporter (Figura 3A). Sorprendentemente, parallelo trasfezione di 10 ng di questo costrutto in MKN-45 e cellule HEK293 rivelato che pCOX2 visualizzato un significativo superiore (9 volte) basale promotore attività in MKN45 cellule (Figura 3B e C). Abbiamo ipotizzato che questa attività promotore pCOX2 basale superiore potrebbe essere correlata al contenuto elevato di nucleare β-catenina in questa linea cellulare GC (Figura 1B). Quindi, le cellule MKN45 e HEK293 sono state co-trasfettate con pCOX2 in presenza di dosi più basse di una costitutiva proteina attiva β-catenina (S33Y) [31]. Come osservato in figura 3, l'attività pCOX2 è stata infatti migliorata in entrambi i tipi di cellule, suggerendo che β-catenina può legare e quindi attivare fattori di trascrizione TCF /LEF nei siti TBE funzionali all'interno del promotore pCOX2.

Contributo della TBE siti per l'attività COX2 promotore in cellule di GC

Per analizzare il contributo di Wnt /β-catenina siti TBE reattivi sulla attività trascrizionale del promotore COX2 quattro eliminazioni pCOX2 costrutti sono stati generati: pCOX-1.2 (-1123 /+ 35 bp); pCOX-0.8 (-741 /+ 35 bp); pCOX-0,65 (-582 /+ 35 bp); e pCOX-0,4 (-371 /+ 35 bp) (Figura 4A). Questi costrutti sono stati successivamente analizzati per la loro attività attraverso trasfezioni transienti in cellule MKN45 e AGS, utilizzando i fibroblasti WI38 come una linea di cellule di controllo. In linea con i livelli di espressione endogeni COX2 in queste linee cellulari GC (Figura 1A), eliminazioni pCOX2 mantenuti diversi livelli di attività in MKN45 e cellule AGS (Figura 4B e C). Al contrario, nessuna attività del promotore è stata rilevata in WI38 fibroblasti (Figura 4D), anche quando le dosi di trasfezione in queste cellule sono stati aumentati 8 volte (cioè fra 50 e 400 ng) (Figura S2). È importante sottolineare che, e in accordo con precedenti relazioni [50], le cellule WI38 espressi in modo efficiente un costrutto luciferasi reporter contenenti il ​​promotore del gene p21 (figura S2), che indica che in queste cellule di controllo del macchinario molecolare responsabile per indurre COX2 trascrizione non è attivo . Ulteriori esperimenti hanno rivelato che transfezione in MKN45 e cellule AGS con il costrutto pCOX2-0.8, che ha 859 bp eliminato dal 1.6 Kb pCOX2 giornalista (Figura 4A), determinato un aumento significativo della attività del promotore rispetto al giornalista pCOX2-1.2 (Figura 4A-C). Mentre non sono state osservate differenze significative tra il 1,6 Kb pCOX2 e costrutti pCOX2-1.2 (figura S3), non abbiamo ad effettuare ulteriori analisi con il costrutto più grande. È importante sottolineare che, pCOX2-0.8 rappresentato il frammento dimensioni promotore minimo esponendo l'attività massima basale, poiché un'ulteriore soppressione sia 159 o 370 bp dal 5'-end, come è il caso con il pCOX2-0.65 o costrutti pCOX2-0.4 rispettivamente , diminuito più di 2 volte i livelli di pCOX2 attività basale. Questi risultati indicano che la regione compresa tra 0,8 e 0,65 Kbp monte del TSS del gene COX2, e che comprende un elemento di risposta romanzo TBE (TBE Sito II; -689 /-684), può essere un componente chiave nella regolazione della il livello basale di espressione del gene COX-2 nelle cellule di GC.

upregulation di pCOX2-0.8 via Wnt /β-catenina segnalazione

Abbiamo poi esaminato l'effetto di Wnt segnalazione /β-catenina al romanzo TBE Site II. Abbiamo trasfettato MKN45 cellule con il costrutto pCOX2-0.8 giornalista e co-espresso la proteina attiva costitutiva β-catenina S33Y osservando che c'era una significativa (2 volte) la valorizzazione delle attività trascrizionale di pCOX2-0.8. Questo aumento β-catenina-mediata era specifico in quanto il costrutto pCOX2-0.4 non è stato stimolato in questo β-catenina sovraespressione condizione (Figura 5A e B). Per controllare per Wnt segnalazione /β-catenina in MKN45 cellule abbiamo usato il /β-catenina SuperTOPFLASH reattiva (STF) giornalista Wnt che trasportano 12 copie di un TBE in tandem [32], che è stato trasfettate da solo o in presenza della codifica plasmide per la proteina mutante S33Y β-catenina. È interessante notare che, mentre la co-espressione con il mutante proteina β-catenina S33Y in cellule MKN45 era in grado di migliorare (1,9 volte) l'attività del reporter STF, sono stati rilevati alti livelli di attività STF basale in assenza del mutante β-catenina (Figura 5C). Questo risultato è in accordo con i nostri precedenti risultati di alti livelli di endogena β-catenina nucleare in questa cella-tipo (vedi Figura 1B), e conferma che questo fattore nucleare è funzionale. Ad ulteriore conferma questo risultato, abbiamo effettuato esperimenti identici in cellule HEK293 e ottenuti risultati sostanzialmente simili anche se in questo caso una curva dose-risposta è stato ottenuto quando pCOX2-0.8 stato trasfettato in presenza di concentrazioni crescenti del costitutivamente attivo β-catenina S33Y proteine ​​(Figura S4). Inoltre, abbiamo scoperto che l'attività STF in cellule HEK293 era altamente sensibile ai livelli del esogeno mutante β-catenina (Figura S4C).

Per esplorare ulteriormente gli effetti della via /β-catenina Wnt sull'attività del pCOX2-0.8 abbiamo condotto esperimenti di perdita di funzione con una TCF4 dominante negativo (ΔTCF) costruire, che codifica per un fattore di trascrizione privo di residui 30 dalla sua amino-terminale e che non è in grado di legare β-catenina [32] . Abbiamo scoperto che in MKN45 cellule ΔTCF espressione ha ridotto i livelli di trascrizione basale pCOX2-0.8 in modo dose-dipendente (Figura 5D). Questo risultato conferma il ruolo chiave dei fattori di trascrizione TCF /LEF tra i regolatori dell'attività della sequenza pCOX2-0.8 promotore, e supporta ulteriormente l'idea che il TBE Sito II (-689 /-684) è coinvolto nella risposta di Wnt /segnalazione β-catenina.

Infine, per affrontare direttamente il ruolo della TBE sito II nel Wnt regolazione /β-catenina-mediata del promotore COX2, abbiamo introdotto per mutagenesi sito-specifica un cambiamento di 2 chiave nucleotidi della sequenza consenso del nucleo TBE sito II (cioè pCOX2-0.8: CTTTG; MpCOX2-0.8: CCTCG). Questi cambiamenti sono stati indicati in precedenza per abolire la trascrizione Wnt /β-catenina-mediata [39]. studi di trasfezione transiente hanno rivelato che la mutazione del TBE Sito II significativamente diminuita (2-3 volte) l'attività basale di pCOX2-0.8 costruire in MKN45 cellule (Figura 5e) se confrontato con il wild-type pCOX2-0.8 promotore costrutto. Inoltre, e in accordo ai nostri risultati precedenti, la mutazione di questo sito TBE II quasi completamente bloccato β-catenina-mediata valorizzazione del pCOX2-0.8 costrutto (Figura S4). Presi insieme, questi risultati indicano che la TBE Sito II (-689 /-684) è un componente funzionale nella regolazione della trascrizione genica COX2.

β-catenina si lega alla regione promotore del gene COX-2 contenente la TBE Sito II

Perché una conformazione trascrizionalmente attivo della struttura della cromatina viene riflessa da un elevato livello di acetilazione degli istoni [51], abbiamo precipitati frammenti cromatina cross-linked (dimensione media 300-500 bp) isolati da MKN45 cellule utilizzando anticorpi policlonali specifici per istoni acetilati H3 e H4. Allo stesso modo, abbiamo rilevato legame di RNA polimerasi II (Pol II) come parametro normalmente associati con l'attività trascrizionale. Abbiamo esaminato l'arricchimento nelle nostre precipitati di due sequenze promotore: la regione del promotore prossimale (PP) (-118 /+ 62 da TSS) e la regione distale (-793 /-594) del promotore COX2 contenente il consenso TBE Sito II ( -689 /-684). In particolare, il TBE Sito II è stato designato dal esperimenti precedenti hanno indicato legame preferenziale di β-catenina in questa regione promotore (Figura S5). Come controllo positivo, abbiamo valutato legame al sito TBE nel promotore del gene c-myc (-1447 /-1.144 da TSS), precedentemente descritto in cellule di carcinoma del colon [38].

acetilato istoni H3 e H4 e l'enzima polimerasi II sono stati trovati per legare all'interno della regione del promotore prossimale (Figura 6A), indicando che la struttura della cromatina intorno promotore COX2 in MKN45 cellule è in una conformazione aperta, quindi in accordo con i nostri risultati precedenti dimostrano che il gene COX-2 è attivamente trascrivendo. In particolare, la proteina β-catenina è stato immunoprecipitato da MKN45 campioni prevalentemente in associazione con la regione promotrice attraversa la sequenza TBE -684 /-689 nel gene COX2 (Figura 6B). Questo fattore è stato quasi impercettibile alla regione del promotore prossimale, indicando che endogena β-catenina nucleare è reclutato principalmente alla TBE Sito II in queste cellule GC. Come previsto, endogena β-catenina era ugualmente legato al sito promotore TBE c-myc, a livelli comparabili a quelli osservati nel promotore del gene COX-2 (Figura 6C).

Collettivamente, questi esperimenti indicano che il TBE Site II è direttamente coinvolto nell'attivazione trascrizionale β-catenina-mediata del promotore COX2. Ad ulteriore conferma di questi risultati abbiamo effettuato test di mobilità elettroforetica (EMSA) in estratti nucleari di cellule MKN45. A questo scopo abbiamo preparato 34 oligonucleotidi basati accoppiato; uno contenente la wild-type -689 /-684 sequenza TBE Sito II (cioè CTACAAAGA; residui sottolineato che rappresenta il core), e due oligonucleotidi contenenti mutazioni missense in entrambi il nucleo della TBE Sito II (cioè CTACGAGGA: TBE-MUT1) o nella sequenza di accompagnamento (ad esempio CGCCAAAGA: TBE-MUT2), come riportato in precedenza [21], [39]. Come mostrato nella figura 6D, la sonda TBE wild-type radiomarcato era capace di formare ritardati complessi DNA-proteina quando incubati con estratti nucleari dalla MKN45 cellule. Questi complessi proteina-DNA erano specifici poiché l'aggiunta di un eccesso di freddo oligonucleotidi wild-type (50 volte) inibisce notevolmente la formazione del complesso DNA-proteina (Figura 6D, corsia 3 e 4, rispettivamente). La sonda mutante radiomarcato TBE-MUT1 era né in grado di formare complessi DNA-proteina propria, né di competere con il wild-type oligonucleotide quando aggiunto in eccesso come sonda fredda (Figura 6D, corsia 5 e 6, rispettivamente). Risultati simili sono stati ottenuti quando la seconda sonda TBE-MUT2 freddo è stato usato come concorrente (Figura 6D, corsia 7). Complessivamente, questi risultati dimostrano che il romanzo TBE Sito II nel promotore COX2 è coinvolto nell'attivazione trascrizionale del gene COX-2 con l'assunzione di macchinari responsabile della trasduzione segnale Wnt /β-catenina (Figura 6E).

Discussione

studi precedenti hanno suggerito un ruolo per Wnt segnalazione /β-catenina durante l'insorgenza e /o lo sviluppo di vari tipi di cancro mediante modulazione dell'espressione del gene COX2 [25]. In questo lavoro abbiamo presentato forti prove a sostegno di un ruolo diretto per Wnt segnalazione /β-catenina nel controllo dell'espressione COX2 nelle cellule GC. In primo luogo, abbiamo dimostrato che esiste una stretta correlazione tra l'espressione COX2 e il contenuto nucleare di β-catenina, che sembra essere indipendente sia malignità o trasformazione stato di cellule CG. In secondo luogo, la valorizzazione tempo e dose-dipendente di espressione COX2 è stata osservata subito dopo l'induzione (2 h) sia con composti farmacologici che mimano Wnt segnalazione /β-catenina. In terzo luogo, saggi gene reporter per valutare l'attività COX2 promotore in risposta alla GAIN- e la perdita di funzione esperimenti, tra cui un costitutivamente attivo proteina β-catenina e dominante fattore di trascrizione TCF4 negativo, dimostrare che i componenti /β-catenina Wnt sono coinvolti nella regolazione trascrizionale del gene COX-2

Abbiamo anche dimostrato qui che nel giro di 2 Kbp monte del promotore COX2 umano ci sono quattro siti putativi TBE. (nucleo: CTTTG), uno dei quali è stato precedentemente studiati da Araki e cols [21], [28]. Attraverso saggi gene reporter con diversi costrutti pCOX2 eliminazione abbiamo dimostrato che pCOX2-0.8 visualizzata la più alta attività trascrizionale basale nelle cellule GC MKN45 e AGS. È interessante notare che, pCOX2-0.8 mantenuto la TBE Site-II (-689 /-684) integrità che indica il suo contributo fondamentale per la regolazione dell'attività trascrizionale del gene COX-2. In particolare, la completa pCOX2 firma TBE Sito II (cioè 5'-WWCAAAGS-3 '; S = C /G; W = A /T), ricorda il sito TCF ottimale descritta da van de Wetering e colli. [52], che è stato successivamente utilizzato per identificare autentici obiettivi di Wnt-trascrizionali in Drosophila
geni nkd
e CG6234
[53].

funzionalità di questo sito TBE II è stato confermato anche dai nostri studi di mutagenesi. Così, quando abbiamo mutato la sequenza TBE-firma nella pCOX2-0.8 costrutto (MpCOX2-0.8), si è riscontrato che l'attività del promotore basale COX2 è stato significativamente influenzato in MKN45 cellule. Inoltre il nostro chip e l'EMSA analisi hanno confermato che β-catenina è preferenzialmente reclutato per la COX2 regione del promotore -689 /-684 nelle cellule GC, ad un livello che è simile a quello trovato al promotore di c-myc [38]. Tale interazione si verifica preferenzialmente su questa regione del promotore del gene COX2 come nessuna β-catenina è risultato legarsi alla regione prossimale promotore del gene COX2. Complessivamente questi risultati indicano che il sito TBE II è un elemento sensibile Wnt /β-catenina funzionale all'interno del promotore COX2 umana. I nostri dati, tuttavia, non esclude il contributo di altre regioni genomiche nel gene COX2 umana [21]. Invece, proponiamo che nelle cellule di GC è presente una complessa rete di interazioni in cui la TBE Sito II collabora con altri elementi di risposta a up-regolare l'espressione di COX2.

Come i nostri risultati in cellule GC sono in accordo con quelli riportati per le cellule tumorali del colon, si è tentati di ipotizzare che Wnt segnalazione /β-catenina potrebbe essere simile coinvolta nella regolazione COX2 in altri tumori [21], [28]. In effetti, da moderati a forti livelli di proteina di β-catenina può essere osservato in ca. 72% di tutti i tumori analizzati nel database di tessuti di proteine ​​Atlas umana [54]. Allo stesso modo, forte o moderata citoplasmatica colorazione COX2 e occasionale reattività membranosa si osserva nel 50% di tutti i tumori del colon-retto, compreso, della prostata, della cervice, all'endometrio, uroteliale, pancreas, fegato e nelle cellule ghiandolari dal tessuto tumorale gastrica.

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