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

Léčba bolesti v ordinaci praktického lékaře
nový kurz
Autoři: MUDr. PhDr. Zdeňka Nováková, Ph.D.

Revmatoidní artritida: včas a k cíli
Autoři: MUDr. Heřman Mann

Jistoty a nástrahy antikoagulační léčby aneb kardiolog - neurolog - farmakolog - nefrolog - právník diskutují
Autoři: doc. MUDr. Štěpán Havránek, Ph.D., prof. MUDr. Roman Herzig, Ph.D., doc. MUDr. Karel Urbánek, Ph.D., prim. MUDr. Jan Vachek, MUDr. et Mgr. Jolana Těšínová, Ph.D.

Léčba akutní pooperační bolesti
Autoři: doc. MUDr. Jiří Málek, CSc.

Nové antipsychotikum kariprazin v léčbě schizofrenie
Autoři: prof. MUDr. Cyril Höschl, DrSc., FRCPsych.

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