E’ noto dalla letteratura che le cellule tumorali sono caratterizzate dalla deregolazione del ciclo cellulare e da ipossia, associata alla overespressione del trasduttore dell’ipossia, HIF-1α (hypoxia-inducible factor-1α). Inoltre, in studi precedenti, è stata trovata una correlazione tra l’ipossia e il pathway delle mitogenactivated protein kinases (MAPKs) nella regolazione del ciclo cellulare. Per contribuire a questi studi abbiamo voluto verificare la correlazione tra HIF-1α e il pathway delle tre MAPKs principali, p38, JNK1/2 ed ERK1/2, nella regolazione del ciclo cellulare in ipossia. A questo scopo abbiamo utilizzato un modello cellulare tumorale (MDA-MB 231), invasivo e sensibile allo stimolo ipossico. Per simulare la condizione d’ipossia, abbiamo utilizzato il CoCl2 che è in grado di attivare HIF-1α. In questo modello, abbiamo studiato l’effetto dell’ipossia simulata sull’espressione di HIF-1α e delle MAPKs e la relazione tra di loro, mediante Western blotting; successivamente, mediante citofluorimetria, abbiamo analizzato il ruolo di HIF-1α e delle MAPKs nella regolazione del ciclo cellulare con l’uso di inibitori specifici delle MAPKs. I risultati ottenuti mostrano che il CoCl2 mima una condizione d’ipossia, attivando l’espressione di HIF-1α e che, dopo 16 h, ha un effetto citotossico sulle MDA-MB 231, diminuendo la vitalità. Abbiamo, quindi, analizzato l’effetto del CoCl2 sul ciclo cellulare. I dati mostrano che ad 1 h d’ipossia si ha un accumulo delle cellule in fase S, mentre a 16 h si ha l’arresto del ciclo in fase S; l’ipossia, inoltre, induce l’aumento dell’espressione degli inibitori del ciclo, p21 e p27 sia ad 1 h che a 16 h di trattamento e una riduzione dell’espressione delle cicline D ed E, più marcata a 16 h. Inoltre, l’analisi dell’espressione delle MAPKs in presenza di CoCl2 indica che l’ipossia modula la loro espressione. L’utilizzo di inibitori specifici delle tre MAPKs mostra che l’inibizione dell’espressione di ERK1/2 e di p38 sono correlate ad una modulazione dell’espressione di HIF-1α. Infine lo studio del ciclo cellulare in - 2 - condizioni ipossiche, con l’utilizzo degli inibitori specifici delle MAPKs, indica che esse sono coinvolte nella progressione del ciclo sia in senso positivo che in senso negativo. In particolare ERK1/2 e JNK1/2 svolgono un ruolo di promotori nella progressione del ciclo cellulare, mentre p38 ha un ruolo negativo, di inbitore della proliferazione. Le MAPKs agiscono sulle varie fasi del ciclo alterando l’espressione delle cicline D ed E, implicate nella regolazione delle fasi G1/S ed S e sugli inibitori del ciclo, p21 e p27. Concludendo, in condizioni ipossiche, le tre MAPKs, p38, JNK1/2 e ERK1/2, in correlazione con HIF-1α, contribuiscono in maniera diversa alla regolazione della progressione del ciclo cellulare e quindi al destino della cellula tumorale. Sulla base di questi risultati, le MAPKs possono essere considerate un buon target per le terapie anticancro

Deregolazione ipossia-dipendente del ciclo cellulare nelle cellule tumorali MDA-MB 231. Ruolo delle mitogen-activated protein kinases (MAPKs) e dell’hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α) / A. Bagnacani ; Coordinatore: Maria Luisa Villa. DIPARTIMENTO DI MEDICINA, CHIRURGIA E ODONTOIATRIA, 2009. 19. ciclo, Anno Accademico 2007/2008.

Deregolazione ipossia-dipendente del ciclo cellulare nelle cellule tumorali MDA-MB 231. Ruolo delle mitogen-activated protein kinases (MAPKs) e dell’hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α)

A. Bagnacani
2009

Abstract

E’ noto dalla letteratura che le cellule tumorali sono caratterizzate dalla deregolazione del ciclo cellulare e da ipossia, associata alla overespressione del trasduttore dell’ipossia, HIF-1α (hypoxia-inducible factor-1α). Inoltre, in studi precedenti, è stata trovata una correlazione tra l’ipossia e il pathway delle mitogenactivated protein kinases (MAPKs) nella regolazione del ciclo cellulare. Per contribuire a questi studi abbiamo voluto verificare la correlazione tra HIF-1α e il pathway delle tre MAPKs principali, p38, JNK1/2 ed ERK1/2, nella regolazione del ciclo cellulare in ipossia. A questo scopo abbiamo utilizzato un modello cellulare tumorale (MDA-MB 231), invasivo e sensibile allo stimolo ipossico. Per simulare la condizione d’ipossia, abbiamo utilizzato il CoCl2 che è in grado di attivare HIF-1α. In questo modello, abbiamo studiato l’effetto dell’ipossia simulata sull’espressione di HIF-1α e delle MAPKs e la relazione tra di loro, mediante Western blotting; successivamente, mediante citofluorimetria, abbiamo analizzato il ruolo di HIF-1α e delle MAPKs nella regolazione del ciclo cellulare con l’uso di inibitori specifici delle MAPKs. I risultati ottenuti mostrano che il CoCl2 mima una condizione d’ipossia, attivando l’espressione di HIF-1α e che, dopo 16 h, ha un effetto citotossico sulle MDA-MB 231, diminuendo la vitalità. Abbiamo, quindi, analizzato l’effetto del CoCl2 sul ciclo cellulare. I dati mostrano che ad 1 h d’ipossia si ha un accumulo delle cellule in fase S, mentre a 16 h si ha l’arresto del ciclo in fase S; l’ipossia, inoltre, induce l’aumento dell’espressione degli inibitori del ciclo, p21 e p27 sia ad 1 h che a 16 h di trattamento e una riduzione dell’espressione delle cicline D ed E, più marcata a 16 h. Inoltre, l’analisi dell’espressione delle MAPKs in presenza di CoCl2 indica che l’ipossia modula la loro espressione. L’utilizzo di inibitori specifici delle tre MAPKs mostra che l’inibizione dell’espressione di ERK1/2 e di p38 sono correlate ad una modulazione dell’espressione di HIF-1α. Infine lo studio del ciclo cellulare in - 2 - condizioni ipossiche, con l’utilizzo degli inibitori specifici delle MAPKs, indica che esse sono coinvolte nella progressione del ciclo sia in senso positivo che in senso negativo. In particolare ERK1/2 e JNK1/2 svolgono un ruolo di promotori nella progressione del ciclo cellulare, mentre p38 ha un ruolo negativo, di inbitore della proliferazione. Le MAPKs agiscono sulle varie fasi del ciclo alterando l’espressione delle cicline D ed E, implicate nella regolazione delle fasi G1/S ed S e sugli inibitori del ciclo, p21 e p27. Concludendo, in condizioni ipossiche, le tre MAPKs, p38, JNK1/2 e ERK1/2, in correlazione con HIF-1α, contribuiscono in maniera diversa alla regolazione della progressione del ciclo cellulare e quindi al destino della cellula tumorale. Sulla base di questi risultati, le MAPKs possono essere considerate un buon target per le terapie anticancro
2009
Settore BIO/10 - Biochimica
SAMAJA, MICHELE
Doctoral Thesis
Deregolazione ipossia-dipendente del ciclo cellulare nelle cellule tumorali MDA-MB 231. Ruolo delle mitogen-activated protein kinases (MAPKs) e dell’hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α) / A. Bagnacani ; Coordinatore: Maria Luisa Villa. DIPARTIMENTO DI MEDICINA, CHIRURGIA E ODONTOIATRIA, 2009. 19. ciclo, Anno Accademico 2007/2008.
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