The impact of HSF1 or HSF2 knockdown on HSP90 inhibitor sensitivity in mammalian cells

Abstract

The heat shock response (HSR) induces the expression of the heat shock protein 90 (HSP90). HSP90 also maintains protein homeostasis by acting as a molecular chaperone. However, HSP90 is also known to be associated with carcinogenesis. Currently only one HSP90 inhibitor is in clinical use. Most HSP90 inhibitors induce the HSR, which increases the expression of HSP90. The HSR is regulated by the heat shock factor 1 (HSF1) and modulated by HSF2. Interestingly, the viability of both HSF1 and HSF2 knockout (KO) human osteosarcoma U2OS cells is decreased by HSP90 inhibitors. However, it is still unclear whether this sensitivity is cell type specific or if it is caused by clonal selection and adaptation. To investigate this, HSF1 and HSF2 protein levels were suppressed using short hairpin RNAs (shRNA). HSF1 or HSF2 knockdown U2OS cells, human prostate adenocarcinoma PC3 cells, and mouse embryonal carcinoma F9 cells were all treated with HSP90 inhibitor 17-AAG. Cell viability assays were then performed. The results indicate that HSF2 knockdown U2OS cells are the most sensitive to 17-AAG, whereas HSF1 knockdown PC3 cells display the most decreased viability. This suggests that the impact of 17-AAG treatment on HSF2 KD cells is cell type specific. In addition, these results confirm that U2OS HSF2 KO cells are more sensitive than WT cells due to HSF2 deficiency rather than adaptation or clonal selection.

Lämpösokkiproteiini 90 (heat shock protein 90, HSP90) ylläpitää proteiinien homeostaasia lämpösokkivasteessa (heat shock response, HSR) avustamalla väärin laskostuneita proteiineja palaamaan alkuperäiseen rakenteeseensa. HSP90:n on kuitenkin havaittu olevan myös syövälle hyödyllinen proteiini, minkä takia useita HSP90:n estäjiä on kehitetty. Vain yksi estäjä on tällä hetkellä kliinisessä käytössä, sillä yleensä ne indusoivat HSR:n, jossa HSP90:n määrä kasvaa. Lämpösokkitekijä 1 (heat shock factor 1, HSF1) on HSR:n pääasiallinen säätelijä, mutta vasteen säätämiseen osallistuu myös HSF2. HSP90:n estäjien on havaittu vaikuttavan tehokkaammin ihmisen osteosarkoomasoluihin (U2OS), joista on poistettu kokonaan HSF1 tai HSF2. On kuitenkin mahdollista, että solujen lisääntynyt herkkyys on solutyyppikohtaista, tai vaihtoehtoisesti se voisi olla solujen klonaalisen selektion tai adaptaation seurausta. Selektiota tai adaptaatiota voi ilmetä, kun valmistetaan solulinjoja, joista kohdeproteiini on poistettu kokonaan. Näiden kysymysten selvittämiseksi HSF1 tai HSF2 hiljennettiin soluissa shRNA-hiljennyksellä (short hairpin RNA, shRNA), minkä jälkeen solut käsiteltiin HSP90:n estäjällä 17-AAG:llä. U2OS-solujen lisäksi käytettiin ihmisen eturauhassyövän (PC3) sekä hiiren embryonaalisen karsinooman (F9) soluja. Solujen eloonjäämistä mittaavalla analyysillä tarkasteltiin estäjäkäsittelyn vaikutusta soluihin. Tulokset osoittavat, että U2OS-solut, joissa HSF2:n proteiinitasoa on laskettu, ovat herkimpiä 17-AAG-käsittelylle. Tämä näyttäisi kuitenkin olevan solutyyppikohtaista, sillä PC3 solut, joissa HSF1:n proteiinitasoa on laskettu, ovat herkempiä kuin PC3 solut, joissa HSF2:n määrää on laskettu. Tämä kuitenkin vahvistaa aikaisemman tuloksen, jossa näytettiin, että U2OS-solut, joista HSF2 on poistettu kokonaan, ovat herkempiä 17-AAG:lle, eikä tulos johdu klonaalisesta selektiosta tai adaptaatiosta.