The Involvement of the ERK-Hypoxia-Angiogenesis Signaling Axis and HIF-1 in Hepatocellular Carcinoma

Mylonis, Ilias; Simos, George

doi:10.5772/30086

Cited by 3 publications

(2 citation statements)

References 99 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Hypoxia-inducible factors (HIFs) play a central role in hepatocellular carcinoma (HCC) (Mylonis and Simos, 2012). HIFs are frequently up-regulated in HCC and seem to control tumor progression and sensitivity to radiation therapy (Nath and Szabo, 2012).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Cobalt stimulates HIF-1-dependent but inhibits HIF-2-dependent gene expression in liver cancer cells

Befani

Mylonis

Gkotinakou

et al. 2013

The International Journal of Biochemistry & Cell Biology

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Hypoxia-inducible factors (HIFs) are transcriptional regulators that mediate the cellular response to low oxygen. Although HIF-1 is usually considered as the principal mediator of hypoxic adaptation, several tissues and different cell types express both HIF-1 and HIF-2 isoforms under hypoxia or when treated with hypoxia mimetic chemicals such as cobalt. However, the similarities or differences between HIF-1 and HIF-2, in terms of their tissue- and inducer-specific activation and function, are not adequately characterized. To address this issue, we investigated the effects of true hypoxia and hypoxia mimetics on HIF-1 and HIF-2 induction and specific gene transcriptional activity in two hepatic cancer cell lines, Huh7 and HepG2. Both hypoxia and cobalt caused rapid induction of both HIF-1α and HIF-2α proteins. Hypoxia induced erythropoietin (EPO) expression and secretion in a HIF-2-dependent way. Surprisingly, however, EPO expression was not induced when cells were treated with cobalt. In agreement, both HIF-1- and HIF-2-dependent promoters (of PGK and SOD2 genes, respectively) were activated by hypoxia while cobalt only activated the HIF-1-dependent PGK promoter. Unlike cobalt, other hypoxia mimetics such as DFO and DMOG activated both types of promoters. Furthermore, cobalt impaired the hypoxic stimulation of HIF-2, but not HIF-1, activity and cobalt-induced HIF-2α interacted poorly with USF-2, a HIF-2-specific co-activator. These data show that, despite similar induction of HIF-1α and HIF-2α protein expression, HIF-1 and HIF-2 specific gene activating functions respond differently to different stimuli and suggest the operation of oxygen-independent and gene- or tissue-specific regulatory mechanisms involving additional transcription factors or co-activators.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Cobalt stimulates HIF-1-dependent but inhibits HIF-2-dependent gene expression in liver cancer cells

Befani

Mylonis

Gkotinakou

et al. 2013

The International Journal of Biochemistry & Cell Biology

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Ακολουθεί η συσσώρευση του HIF-1α στον πυρήνα εξασφαλίζοντας τη µέγιστη µεταγραφική του ενεργότητα (62), τροποποιηµένη.Δοκιµές υπερέκφρασης διαφόρων µορφών της µικρής περιοχής ETD σαν ανεξάρτητο πεπτίδιο, έδειξαν ότι η αγρίου τύπου µορφή του πεπτιδίου ανέστειλε τη δράση του ενδογενούς HIF-1α σε κύτταρα HeLa και Huh7, ανταγωνιζόµενο τον πλήρους µεγέθους HIF-1α. Αντίθετα, η χρήση της µεταλλαγµένης µορφής του πεπτιδίου ETD που δεν φωσφορυλιώνεται από τις ERK1/2 άφησε την ενεργότητα του HIF-1α ανεπηρέαστη (34)(62). που ο ρόλος των κινασών στη ρύθµιση της δράσης των HIF-α και την κυτταρική απόκριση στην υποξία έχει µελετηθεί εκτενώς, πολύ λίγα είναι γνωστά για τις φωσφατάσες που επηρεάζουν τους HIF-α.…”

unclassified

H Σημασία Των Μηχανισμών Μετά-Μεταφραστικής Τροποποίησης Πρωτεϊνών Για Την Κυτταρική Απόκριση Στην Υποξία Και Την Εμπλοκή Της Στην Καρκινογένεση

Καραγιώτα¹

View full text Add to dashboard Cite

Η υποξία (έλλειψη οξυγόνου) είναι ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα των στερεών όγκων και μέσω της ενεργοποίησης των επαγόμενων από την υποξία παραγόντων (HIF) προκαλεί προσαρμοστικές μεταβολές που προωθούν την εξέλιξη του καρκίνου. Οι HIF έχουν συσχετιστεί με την προαγωγή του καρκίνου και θεωρούνται ελκυστικοί στόχοι για την ανάπτυξη αντικαρκινικών θεραπειών. Οι εξαρτώμενες από το οξυγόνο υπομονάδες HIF-α ελέγχονται και από άλλους μηχανισμούς που βασίζονται στη φωσφορυλίωση. Παρόλο που αρκετές κινάσες έχει δειχθεί ότι ρυθμίζουν τους HIF-α, οι αντίστοιχες πιθανές φωσφατάσες που αντισταθμίζουν τη δράση τους παρέμεναν μέχρι τώρα άγνωστες.Στο πρώτο μέρος της παρούσας διατριβής, πραγματοποιήθηκε δοκιμασία διαλογής φωσφατασών με πειράματα αποσιώπησης μέσω siRNA, η οποία αποκάλυψε ότι οι φωσφατάσες ΡΡΡ3CΑ (καλσινευρίνη), που εξαρτάται από το ασβέστιο, και PDP1 (φωσφατάση της αφυδρογονάσης του πυροσταφυλικού 1), που αποφωσφορυλιώνει και ενεργοποιεί την πυροσταφυλική αφυδρογονάση (PDH), επηρεάζουν την ενεργότητα των HIF σε συνθήκες υποξίας (1% Ο2), σε καρκινικά κύτταρα HeLa. Αποδείχθηκε πειραματικά ότι η PPP3CA αναστέλλει τους HIF, καθώς η υπερέκφραση ή η ενεργοποίησή της με ιονομυκίνη μείωσε τη μεταγραφική ενεργότητα των HIF στην υποξία, χωρίς να μεταβάλλει τα πρωτεϊνικά επίπεδα των HIF-α, τον υποκυτταρικό εντοπισμό του HIF-1α ή τη σύνδεσή του με τον HIF-β. Αντίθετα, η υπερέκφραση της PDP1, παρά τον εντοπισμό της στα μιτοχόνδρια, αύξησε τη δράση του HIF-1 κατά την υποξία, γεγονός που επέτρεψε, πιθανόν μέσω αρνητικής ανατροφοδότησης, τη διατήρηση των επιπέδων φωσφορυλίωσης της PDΗ εξαιτίας της επαγωγής της κινάσης PDK1 από τον HIF-1. Ωστόσο, σε πειράματα ανοσοκατακρήμνισης δεν παρατηρήθηκε δημιουργία συμπλόκου μεταξύ του HIF-1α και της PPP3CA ή της PDP1, υποδεικνύοντας ότι οι δύο φωσφατάσες δε δρουν άμεσα στους HIF-α, αλλά ρυθμίζουν τη μεταγραφική δραστικότητα των HIF μέσω ενός έμμεσου μηχανισμού.Στο δεύτερο μέρος της διατριβής, μελετήθηκε ο ρόλος της φωσφορυλίωσης του HIF-1α από τις ERK1/2, μέσω της αναστολής του HIF-1 με τη χρήση πεπτιδίων που περιέχουν αμινοξικές αλληλουχίες του HIF-1α και μπορούν να εμποδίσουν τη φωσφορυλίωση του από τις κινάσες ERK1/2. Με βάση προηγούμενες μελέτες του Εργαστηρίου Βιοχημείας του Τμήματος Ιατρικής του Π.Θ., σύμφωνα με τις οποίες η φωσφορυλίωση του HIF-1α από τις ERK1/2 στα κατάλοιπα Ser641 και Ser643 αυξάνει τη δραστικότητά του παρεμποδίζοντας την εξαγωγή του από τον πυρήνα, έγινε σχεδίαση, κλωνοποίηση, υπερέκφραση σε βακτήρια και απομόνωση σε καθαρή μορφή πεπτιδίων που περιέχουν τη φυσική αλληλουχία της περιοχής ETD (ERK1/2 Targeted Domain, αμινοξέα 616-658) του HIF-1α ή μορφές της ETD που έφεραν μεταλλάξεις που καταστρέφουν τις θέσεις φωσφορυλίωσης από τις κινάσες ERK1/2 (ETD-SA) ή μιμούνται τη φωσφορυλίωση αυτή (ETD-SE) ή καταστρέφουν το σήμα πυρηνικής εξαγωγής του HIF-1α (ETD-ΙΑ). Τα πεπτίδια αυτά έφεραν επίσης στο αμινοτελικό τους άκρο την αλληλουχία ΤΑΤ του ιού ΗIV, που προσδίδει ικανότητα διείσδυσης στα κύτταρα, και στο καρβοξυτελικό τους άκρο τον επίτοπο Flag, που επιτρέπει την ανίχνευσης τους με ειδικό αντίσωμα. Όταν τα πεπτίδια αυτά προστέθηκαν στο μέσο καλλιέργειας κυττάρων ηπατοκαρκινώματος Huh7 σε συνθήκες υποξίας (1% Ο2), εισήλθαν στο εσωτερικό των κυττάρων, και όλα, εκτός από το ETD-SA, συσσωρεύτηκαν στον πυρήνα, προκάλεσαν τη μετατόπιση του ενδογενούς HIF-1α στο κυτταρόπλασμα, μείωσαν τη μεταγραφική δραστικότητα του HIF-1 και εμπόδισαν την έκφραση γονιδίων-στόχων του HIF-1, χωρίς όμως να επηρεάσουν την έκφραση γονιδίων-στόχων του HIF-2. Επίσης τα πεπτίδια TAT- ETD που εντοπίζονται στον πυρήνα ανέστειλαν τη μεταβολική προσαρμογή, τη μετανάστευση και την ικανότητα σχηματισμού αποικιών των καρκινικών κυττάρων και αύξησαν το θάνατό τους ενεργοποιώντας την απόπτωση, αποκλειστικά κάτω από συνθήκες υποξίας. Τα δεδομένα αυτά αποδεικνύουν τη σημασία της φωσφορυλίωσης του HIF-1α από τις κινάσες ERK1/2 για την επιβίωση των καρκινικών κυττάρων σε συνθήκες υποξίας και επιπλέον, προτείνουν τη χρήση των κυτταροδιεισδυτικών πεπτιδίων ΤΑΤ-ETD ως έναν αποτελεσματικό τρόπο για την ειδική αναστολή της δράσης του HIF-1 και των εξαρτώμενων από τον HIF-1 βιολογικών λειτουργιών, που επιτρέπουν τόσο την κυτταρική προσαρμογή στη υποξία, όσο και την ανάπτυξη των στερεών όγκων.

show abstract

Calcitriol Suppresses HIF-1 and HIF-2 Transcriptional Activity by Reducing HIF-1/2α Protein Levels via a VDR-Independent Mechanism

Gkotinakou

Kechagia

Pazaitou‐Panayiotou

et al. 2020

Cells

View full text Add to dashboard Cite

Hypoxia-inducible transcription factors 1 and 2 (HIFs) are major mediators of cancer development and progression and validated targets for cancer therapy. Although calcitriol, the biologically active metabolite of vitamin D, was attributed with anticancer properties, there is little information on the effect of calcitriol on HIFs and the mechanism underling this activity. Here, we demonstrate the negative effect of calcitriol on HIF-1/2α protein levels and HIF-1/2 transcriptional activity and elucidate the molecular mechanism of calcitriol action. We also reveal that the suppression of vitamin D receptor (VDR) expression by siRNA does not abrogate the negative regulation of HIF-1α and HIF-2α protein levels and HIF-1/2 transcriptional activity by calcitriol, thus testifying that the mechanism of these actions is VDR independent. At the same time, calcitriol significantly reduces the phosphorylation of Akt protein kinase and its downstream targets and suppresses HIF-1/2α protein synthesis by inhibiting HIF1A and EPAS1 (Endothelial PAS domain-containing protein 1) mRNA translation, without affecting their mRNA levels. On the basis of the acquired data, it can be proposed that calcitriol reduces HIF-1α and HIF-2α protein levels and inhibits HIF-1 and HIF-2 transcriptional activity by a VDR-independent, nongenomic mechanism that involves inhibition of PI3K/Akt signaling pathway and suppression of HIF1A and EPAS1 mRNA translation.

show abstract

The Involvement of the ERK-Hypoxia-Angiogenesis Signaling Axis and HIF-1 in Hepatocellular Carcinoma

Cited by 3 publications

References 99 publications

Cobalt stimulates HIF-1-dependent but inhibits HIF-2-dependent gene expression in liver cancer cells

Cobalt stimulates HIF-1-dependent but inhibits HIF-2-dependent gene expression in liver cancer cells

H Σημασία Των Μηχανισμών Μετά-Μεταφραστικής Τροποποίησης Πρωτεϊνών Για Την Κυτταρική Απόκριση Στην Υποξία Και Την Εμπλοκή Της Στην Καρκινογένεση

Calcitriol Suppresses HIF-1 and HIF-2 Transcriptional Activity by Reducing HIF-1/2α Protein Levels via a VDR-Independent Mechanism

Contact Info

Product

Resources

About