Identification of pmepa1 as a cyclooxygenase-2 induced gene and its potential implication in cancer progression

• Autores: Alba María Jiménez Segovia
• Directores de la Tesis: Manuel Fresno Escudero (dir. tes.), Konstantinos Stamatakis Adriani (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2017
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Carmelo Bernabeu Quirante (presid.), Gema Moreno Bueno (secret.), Ramón García Escudero (voc.), Elia Aguado Fraile (voc.), Manuel López Cabrera (voc.)
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Biología molecular
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• Resumen
  • español

    RESUMEN La elevada expresión de la Ciclooxigenasa 2 (COX2) ha sido asociada con el desarrollo tumoral especialmente en cáncer colorrectal y está bien establecido que la inhibición de COX2 ayuda a prevenir y tratar el cáncer. Con el objetivo de estudiar los mecanismos de los efectos tumorigénicos de COX2, se generaron líneas celulares que sobreexpresaban este gen y su análisis reveló que PMEPA1 era uno de los genes inducidos por COX2. PMEPA1 ha sido identificado previamente como un gen inducido por andrógenos y con alta expresión en varios tipos de cáncer. El producto codificante es una proteína transmembrana inducida por el factor de crecimiento transformante-β (TGF-β), sobreexpresada en cáncer de mama, próstata y colorrectal principalmente.

    Observamos que la expresión de PMEPA1 podía estar inducida por la sobreexpresión de COX2 y por las prostaglandinas producidas. Para analizar su efecto, PMEPA1 fue sobreexpresada en células de adenocarcinoma de colon (HT29) y de carcinoma de ovario (SKOV3) humanos para comprobar si parte de los efectos pro-tumorigénicos de COX2 son debidos a PMEPA1. La sobreexpresión de PMEPA1 incrementaba el crecimiento celular. Además, PMEPA1 ejerce una regulación negativa sobre TGF-β, regulando la señalización de las proteínas SMAD y de la vía no canónica. La distribución del citoesqueleto de actina se ve modificada en las células SKOV3 que sobreexpresan PMEPA1, que resulta en diferencias en la morfología celular. Por ello, las inmunofluorescencias revelaron que PMEPA1 bloquea la translocación nuclear de β-catenina. En paralelo, los ensayos de xenoinjertos subcutáneos e intraperitoneales con ratones nude, mostraron diferencias entre las células HT29 y SKOV3 que sobreexpresan PMEPA1, con una gran ventaja proliferativa y de supervivencia en las SKOV3 respecto de las HT29. Los modelos de xenoinjertos ortotópicos de ovario mostraron la misma ventaja proliferativa y de establecimiento celular de las SKOV3 que sobreexpresan PMEPA1.

    PMEPA1 tiene diferentes tránscritos que se superponen de forma diferente con la secuencia de NKILA (un RNA largo no codificante). Hemos comprobado que los distintos tránscritos co-precipitan con IκBα y NKILA de forma distinta y, por lo tanto, regulan la señalización de NF-κB y SMADs.

    Finalmente, las inmunohistoquímicas en muestras de tumores humanos han revelado la alta expresión de PMEPA1 en pacientes con estadíos tumorales avanzados. Por todo ello, PMEPA1 podría tener un papel importante en la progresión del cáncer y podría ser un biomarcador de diagnóstico y pronóstico en tumores colorrectales y de ovario.

  • English

    ABSTRACT Cyclooxygenase 2 (COX2) elevated expression has been associated with tumour development especially in colorectal cancer and it is well established that COX2 inhibition can help prevent cancer. In order to study the mechanisms that mediate the pro-tumourigenic effects of COX2, cell lines stably overexpressing this gene were generated and gene expression microarray analysis revealed that PMEPA1 was one of the up-regulated genes. It was originally identified as an androgen-induced gene with abundant expression in several cancers. The encoded product is a transforming growth factor-β (TGFβ)-induced transmembrane protein overexpressed in breast, prostate and colorectal cancer. We also found that PMEPA1 can be upregulated by COX2 overexpression in colon cancer cells and the prostaglandins produced by them.

    In view of these observations, we overexpressed PMEPA1 in human colon adenocarcinoma (HT29) and human ovarian carcinoma (SKOV3) cells to test if part of the protumourigenic effects of COX2 were due to PMEPA1. PMEPA1 overexpression increased cell proliferation rates. Also, PMEPA1 provided a negative feedback loop over TGF-β signaling, regulating SMAD and non-canonical signalling pathways. The actin cytoskeleton distribution was modified in PMEPA1 overexpressing SKOV3 cells, resulting in differences in cell morphology. Immunofluorescence revealed β-catenin nuclear translocation blockade when PMEPA1 is overexpressed. Additionally, subcutaneous and intraperitoneal mouse xenografts experiments in nude mice showed a differential effect of PMEPA1 overexpressing HT29 and SKOV3 cells, leading to a final growth delay of HT29 xenografts, while PMEPA1 overexpressing SKOV3 cells have a high survival and proliferative advantage. In addition, orthotopic mouse xenograft experiments, with SKOV3 cells, showed the same proliferative and establishment advantage when PMEPA1 is overexpressed.

    Different PMEPA1 transcripts have been described, that differently overlap with NKILA sequence (a lncRNA that regulates NF-κB). We found that each transcript differently coprecipitates with IκBα and with NKILA and thus regulates signaling of NF-κB and SMAD pathways.

    Finally, immunohistochemistry of human tumour samples revealed a high PMEPA1 expression in patients with advanced tumour stages. These findings suggest that PMEPA1 may have an important role in cancer progression, and could be a diagnostic and prognostic biomarker in colorectal and ovarian tumours, but further investigations should be done.