オーロラキナーゼ-Bとp21WAF1を介した前立腺癌細胞におけるMDM2による細胞周期の制御

Regulation of cell cycle by MDM2 in prostate cancer cells through Aurora Kinase-B and p21WAF1 mediated pathways.

• Thanigaivelan Kanagasabai
• Thiagarajan Venkatesan
• Umamaheswari Natarajan
• Saad Alobid
• Khalid Alhazzani
• Mohammad Algahtani
• Appu Rathinavelu

抄録

MDM2 オンコプロテインの過剰発現は、多くの多様なヒト悪性腫瘍で検出されており、がん発生において p53 依存性および p53 非依存性の両方の役割を果たすことが示されている。我々の研究は、腫瘍の進行を促進し、転移の可能性を高めることが知られているオーロラキナーゼB（AURK-B）、CDC25C、CDK1を含む様々な細胞周期制御タンパク質のレベルに対するMDM2の過剰発現の影響を調べることを目的としています。我々のヒト細胞周期RTプロファイラーPCRアレイ実験のデータから、LNCaP-MST（MDM2トランスフェクト）前立腺癌細胞において、細胞周期制御の異なる段階に関与する遺伝子の発現プロファイルが有意に変化していることが明らかになった。今回の研究では、MDM2特異的阻害剤Nutlin-3によって調節された野生型LNCaP細胞と比較して、LNCaP-MST細胞におけるAURK-B、CDC25C、Cyclin A2、Cyclin B、およびCDK1の発現レベルが有意に増加していることが示された。実際、上記のタンパク質の発現レベルは、20μMのNutlin-3で24時間処理した後、mRNAとタンパク質の両方のレベルで有意に変化した。さらに、p53、p21、およびBaxを含むプロアポトーシスタンパク質は、MDM2阻害剤処理後の主要な抗アポトーシスタンパク質の減少と同時に上昇した。また、Nutlin-3処理細胞は、カスパーゼ3/7特異的DEVD-amc基質を用いたin-vitroカスパーゼ3蛍光アッセイにより、カスパーゼ3の活性化が観察された。これらの結果は、MDM2 阻害が AURKB-CDK1 軸を介したシグナル伝達を阻害し、LNCaP-MST 癌細胞の細胞周期停止やアポトーシス誘導に有効であることを示す重要な証拠である。我々のデータから明らかなように、LNCaP-MST細胞ではMDM2の過剰発現がCDK1のアップレギュレーションの主な原因となっており、これはおそらくAURK-Bの活性化を介して発生したのではないかと考えられる。しかし、MDM2陽性癌におけるオーロラキナーゼBとCDK1軸の制御に関与する細胞内メカニズムについては、今後の研究が必要であると考えられる。

Overexpression of MDM2 oncoprotein has been detected in a large number of diverse human malignancies and has been shown to play both p53-dependent and p53-independent roles in oncogenesis. Our study was designed to explore the impact of MDM2 overexpression on the levels of various cell cycle regulatory proteins including Aurora kinase-B (AURK-B), CDC25C and CDK1, which are known to promote tumor progression and increase metastatic potential. Our data from human cell cycle RT profiler PCR array experiments revealed significant changes in the expression profile of genes that are involved in different phases of cell cycle regulation in LNCaP-MST (MDM2 transfected) prostate cancer cells. Our current study has demonstrated a significant increase in the expression level of AURK-B, CDC25C, Cyclin A2, Cyclin B and CDK1 in LNCaP-MST cells as compared with wild type LNCaP cells that were modulated by MDM2 specific inhibitor Nutlin-3. In fact, the expression levels of the above- mentioned proteins were significantly altered at both mRNA and protein levels after treating the cells with 20 μM Nutlin-3 for 24h. Additionally, the pro-apoptotic proteins including p53, p21, and Bax were elevated with the concomitant decrease in the key anti-apoptotic proteins following MDM2 inhibitor treatment. Also, Nutlin-3 treated cells demonstrated caspase-3 activation was observed with an in-vitro caspase-3 fluorescent assay performed with caspase 3/7 specific DEVD-amc substrate. Our results offer significant evidence towards the effectiveness of MDM2 inhibition in causing cell cycle arrest via blocking the transmission of signals through AURKB-CDK1 axis and inducing apoptosis in LNCaP-MST cancer cells. It is evident from our data that MDM2 overexpression probably is the primary cause for CDK1 up-regulation in the LNCaP-MST cells, which might have occurred possibly through activation of AURK-B. However, further studies in this direction should shed more light on the intracellular mechanisms involved in the regulation of Aurora kinase-B and CDK1 axis in MDM2 positive cancers.

Copyright © 2019 Elsevier Inc. All rights reserved.