Role molekulárních chaperonů a ko-chaperonů v biologii nádorů


Autoři: M. Ďurech;  B. Vojtesek;  P. Müller
Působiště autorů: Regional Centre for Applied Molecular Oncology, Masaryk Memorial Cancer Institute, Brno, Czech Republic
Vyšlo v časopise: Klin Onkol 2012; 25(Supplementum 2): 45-49

Práce byla podpořena granty IGA MZ ČR NT/13794-4/2012, GAČR P206/12/G151 a Evropským fondem pro regionální rozvoj a státním rozpočtem České republiky (OP VaVpI –RECAMO, CZ.1.05/2.1.00/03.0101).

Autoři deklarují, že v souvislosti s předmětem studie nemají žádné komerční zájmy.

Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do bi omedicínských časopisů.

Obdrženo: 11. 10. 2012
Přijato: 24. 10. 2012

Souhrn

Molekulární chaperony (heat-shock proteiny, Hsps) jsou proteiny, které udržují intracelulární homeostázu skládáním a stabilizací konformace jiných proteinů. Díky schopnosti chránit proteom před špatně složenými a agregovanými proteiny jsou chaperony nezbytné pro přežití buněk vystavených stresu. Kromě základní funkce v udržování buněčné homeostázy a ochraně před vnějšími stresovými faktory hrají některé molekulární chaperony důležitou roli i při transformaci nádorové buňky. Zvýšená hladina chaperonů byla detekována u mnoha solidních nádorů a hematopoetických malignit. Nárůst aktivity chaperonů v nádorových buňkách odráží jejich schopnost kompenzovat stresové podmínky způsobené hypoxií, zvýšenou proteosyntézou a přítomností mutantních a potenciálně nestabilních proteinů. Chaperony navíc umožňují nádorovým buňkám tolerovat genetické změny stabilizováním terciární struktury mutantních proteinů – typicky onkoproteinů –, které by jinak byly pro buňku letální. Z tohoto pohledu chaperony zprostředkovávají fenotypové vyjádření onkogeních mutací a přispívají k získání všech základních znaků nádorové buňky. Kvůli jejich nezbytné funkci v nádorech ovlivňující současně několik esenciálních onkogenních drah se chaperony staly atraktivním cílem nádorové terapie.

Klíčova slova:
molekulární chaperony – ko-chaperony – Hsp90 – nádorové onemocnění


Zdroje

1. Taipale M, Jarosz DF, Lindquist S. HSP90 at the hub of protein homeostasis: emerging mechanistic insights. Nat Rev Mol Cell Biol 2010; 11(7): 515–528.

2. Smith DF, Whitesell L, Nair SC et al. Progesterone receptor structure and function altered by geldanamycin, an hsp90-binding agent. Mol Cell Biol 1995; 15(12): 6804–6812.

3. Prodromou C, Panaretou B, Chohan S et al. The ATPase cycle of Hsp90 drives a molecular ‚clamp‘ via transient dimerization of the N-terminal domains. EMBO J 2000; 19(16): 4383–4392.

4. Whitesell L, Lindquist SL. HSP90 and the chaperoning of cancer. Nat Rev Cancer 2005; 5(10): 761–772.

5. Lee P, Shabbir A, Cardozo C et al. Sti1 and Cdc37 can stabilize Hsp90 in chaperone complexes with a protein kinase. Mol Biol Cell 2004; 15(4): 1785–1792.

6. Roe SM, Ali MM, Meyer P et al. The Mechanism of Hsp90 regulation by the protein kinase-specific cochaperone p50(cdc37). Cell 2004; 116(1): 87–98.

7. Hanahan D, Weinberg RA. The hallmarks of cancer. Cell 2000; 100(1): 57–70.

8. Nathan DF, Vos MH, Lindquist S. In vivo functions of the Saccharomyces cerevisiae Hsp90 chaperone. Proc Natl Acad Sci U S A 1997; 94(24): 12949–12956.

9. Pratt WB. The hsp90-based chaperone system: involvement in signal transduction from a variety of hormone and growth factor receptors. Proc Soc Exp Biol Med 1998; 217(4): 420–434.

10. Ruckova E, Muller P, Vojtesek B. [Hsp90 – a target for anticancer therapy]. Klin Onkol 2011; 24(5): 329–337.

11. Falsone SF, Leptihn S, Osterauer A et al. Oncogenic mutations reduce the stability of SRC kinase. J Mol Biol 2004; 344(1): 281–291.

12. Xu Y, Singer MA, Lindquist S. Maturation of the tyrosine kinase c-src as a kinase and as a substrate depends on the molecular chaperone Hsp90. Proc Natl Acad Sci U S A 1999; 96(1): 109–114.

13. Brugge J, Yonemoto W, Darrow D. Interaction between the Rous sarcoma virus transforming protein and two cellular phosphoproteins: analysis of the turnover and distribution of this complex. Mol Cell Biol 1983; 3(1): 9–19.

14. Oppermann H, Levinson W, Bishop JM. A cellular protein that associates with the transforming protein of Rous sarcoma virus is also a heat-shock protein. Proc Natl Acad Sci U S A 1981; 78(2): 1067–1071.

15. Picard.ch [online]. Department of Cell Biology. University of Geneva, Switzerland; c2011 [updated 2012 August; cited 2012 October]. Available from: http://www.picard.ch/downloads/Hsp90interactors.pdf.

16. Kim YS, Alarcon SV, Lee S et al. Update on Hsp90 inhibitors in clinical trial. Curr Top Med Chem 2009; 9(15): 1479–1492.

17. Neckers L, Workman P. Hsp90 molecular chaperone inhibitors: are we there yet? Clin Cancer Res 2012; 18(1): 64–76.

18. Roe SM, Prodromou C, O‘Brien R et al. Structural basis for inhibition of the Hsp90 molecular chaperone by the antitumor antibiotics radicicol and geldanamycin. J Med Chem 1999; 42(2): 260–266.

19. Xu W, Marcu M, Yuan X et al. Chaperone-dependent E3 ubiquitin ligase CHIP mediates a degradative pathway for c-ErbB2/Neu. Proc Natl Acad Sci U S A 2002; 99(20): 12847–12852.

20. Kamal A, Boehm MF, Burrows FJ. Therapeutic and diagnostic implications of Hsp90 activation. Trends Mol Med 2004; 10(6): 283–290.

21. Kamal A, Thao L, Sensintaffar J et al. A high-affinity conformation of Hsp90 confers tumour selectivity on Hsp90 inhibitors. Nature 2003; 425(6956): 407–410.

22. Whitesell L, Bagatell R, Falsey R. The stress response: implications for the clinical development of hsp90 inhibitors. Curr Cancer Drug Targets 2003; 3(5): 349–358.

23. Kim HR, Kang HS, Kim HD. Geldanamycin induces heat shock protein expression through activation of HSF1 in K562 erythroleukemic cells. IUBMB Life 1999; 48(4): 429–433.

24. Dai C, Whitesell L, Rogers AB et al. Heat shock factor 1 is a powerful multifaceted modifier of carcinogenesis. Cell 2007; 130(6): 1005–1018.

25. Birch-Machin I, Gao S, Huen D et al. Genomic analysis of heat-shock factor targets in Drosophila. Genome Biol 2005; 6(7): R63.

26. Solimini NL, Luo J, Elledge SJ. Non-oncogene addiction and the stress phenotype of cancer cells. Cell 2007; 130(6): 986–988.

27. Guo F, Rocha K, Bali P et al. Abrogation of heat shock protein 70 induction as a strategy to increase anti­leukemia activity of heat shock protein 90 inhibitor 17-allylamino-­demethoxy geldanamycin. Cancer Res 2005; 65(22): 10536–10544.

28. Powers MV, Clarke PA, Workman P. Dual targeting of HSC70 and HSP72 inhibits HSP90 function and induces tumor-specific apoptosis. Cancer Cell 2008; 14(3): 250–262.

29. Williamson DS, Borgognoni J, Clay A et al. Novel adenosine-derived inhibitors of 70 kDa heat shock protein, discovered through structure-based design. J Med Chem 2009; 52(6): 1510–1513.

30. Wandinger SK, Richter K, Buchner J. The Hsp90 chaperone machinery. J Biol Chem 2008; 283(27): 18473–18477.

31. Pearl LH, Prodromou C. Structure and mechanism of the Hsp90 molecular chaperone machinery. Annu Rev Bio­chem 2006; 75: 271–294.

32. Forafonov F, Toogun OA, Grad I et al. p23/Sba1p protects against Hsp90 inhibitors independently of its intrinsic chaperone activity. Mol Cell Biol 2008; 28(10): 3446–3456.

33. Holmes JL, Sharp SY, Hobbs S et al. Silencing of HSP90 cochaperone AHA1 expression decreases client protein activation and increases cellular sensitivity to the HSP90 inhibitor 17-allylamino-17-demethoxygeldanamycin. Cancer Res 2008; 68(4): 1188–1197.

34. Usmani SZ, Bona R, Li Z. 17 AAG for HSP90 inhibition in cancer – from bench to bedside. Curr Mol Med 2009; 9(5): 654–664.

35. Smith JR, Workman P. Targeting CDC37: an alternative, kinase-directed strategy for disruption of oncogenic chaperoning. Cell Cycle 2009; 8(3): 362–372.

36. Hernandez MP, Sullivan WP, Toft DO. The assembly and intermolecular properties of the hsp70-Hop-hsp90 molecular chaperone complex. J Biol Chem 2002; 277(41): 38294–38304.

37. Wochnik GM, Ruegg J, Abel GA et al. FK506-binding proteins 51 and 52 differentially regulate dynein interaction and nuclear translocation of the glucocorticoid receptor in mammalian cells. J Biol Chem 2005; 280(6): 4609–4616.

38. McDowell CL, Bryan Sutton R, Obermann WM. Expression of Hsp90 chaperone [corrected] proteins in human tumor tissue. Int J Biol Macromol 2009; 45(3): 310–314.

39. Gray PJ Jr, Stevenson MA, Calderwood SK. Targeting Cdc37 inhibits multiple signaling pathways and induces growth arrest in prostate cancer cells. Cancer Res 2007; 67(24): 11942–11950.

40. Kubota H, Yamamoto S, Itoh E et al. Increased expression of co-chaperone HOP with HSP90 and HSC70 and complex formation in human colonic carcinoma. Cell Stress Chaperones 2010; 15(6): 1003–1011.

41. Sun W, Xing B, Sun Y et al. Proteome analysis of hepatocellular carcinoma by two-dimensional difference gel electrophoresis: novel protein markers in hepatocellular carcinoma tissues. Mol Cell Proteomics 2007; 6(10): 1798–1808.

42. Walsh N, O‘Donovan N, Kennedy S et al. Identification of pancreatic cancer invasion-related proteins by proteomic analysis. Proteome Sci 2009; 7: 3.

43. Walsh N, Larkin A, Swan N et al. RNAi knockdown of Hop (Hsp70/Hsp90 organising protein) decreases invasion via MMP-2 down regulation. Cancer Lett 2011; 306(2): 180–189.

44. Shimokawa T, Matsushima S, Tsunoda T et al. Identification of TOMM34, which shows elevated expression in the majority of human colon cancers, as a novel drug target. Int J Oncol 2006; 29(2): 381–386.

45. Murata S, Minami Y, Minami M et al. CHIP is a chaperone-dependent E3 ligase that ubiquitylates unfolded protein. EMBO Rep 2001; 2(12): 1133–1138.

46. Kajiro M, Hirota R, Nakajima Y et al. The ubiquitin ligase CHIP acts as an upstream regulator of oncogenic path­ways. Nat Cell Biol 2009; 11(3): 312–319.

47. Muller P, Ruckova E, Halada P et al. C-terminal phosphorylation of Hsp70 and Hsp90 regulates alternate binding to co-chaperones CHIP and HOP to determine cellular protein folding/degradation balances. Oncogene. In press 2012.

48. Ruckova E, Muller P, Nenutil R et al. Alterations of the Hsp70/Hsp90 chaperone and the HOP/CHIP co-chap­erone system in cancer. Cell Mol Biol Lett 2012; 17(3): 446–458.

Štítky
Dětská onkologie Chirurgie všeobecná Onkologie

Článek vyšel v časopise

Klinická onkologie

Číslo Supplementum 2

2012 Číslo Supplementum 2

Nejčtenější v tomto čísle

Tomuto tématu se dále věnují…


Kurzy

Zvyšte si kvalifikaci online z pohodlí domova

Zánětlivá bolest zad a axiální spondylartritida – Diagnostika a referenční strategie
nový kurz
Autoři: MUDr. Monika Gregová, Ph.D., MUDr. Kristýna Bubová

Inhibitory karboanhydrázy v léčbě glaukomu
Autoři: as. MUDr. Petr Výborný, CSc., FEBO

Příběh jedlé sody
Autoři: MUDr. Ladislav Korábek, CSc., MBA

Krvácení v důsledku portální hypertenze při jaterní cirhóze – od pohledu záchranné služby až po závěrečný hepato-gastroenterologický pohled
Autoři: PhDr. Petr Jaššo, MBA, MUDr. Hynek Fiala, Ph.D., prof. MUDr. Radan Brůha, CSc., MUDr. Tomáš Fejfar, Ph.D., MUDr. David Astapenko, Ph.D., prof. MUDr. Vladimír Černý, Ph.D.

Rozšíření možností lokální terapie atopické dermatitidy v ordinaci praktického lékaře či alergologa
Autoři: MUDr. Nina Benáková, Ph.D.

Všechny kurzy
Kurzy Doporučená témata Časopisy
Přihlášení
Zapomenuté heslo

Nemáte účet?  Registrujte se

Zapomenuté heslo

Zadejte e-mailovou adresu se kterou jste vytvářel(a) účet, budou Vám na ni zaslány informace k nastavení nového hesla.

Přihlášení

Nemáte účet?  Registrujte se