The role of PIM kinases in the epigenetic modification of histones, specifically lactylation and methylation
Ladataan...
1.45 MB
suljettu
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
Lataukset6
Pysyvä osoite
Verkkojulkaisu
DOI
Tiivistelmä
PIM kinases are protein kinases that phosphorylate serine and threonine residues. They take part in signaling pathways that affect cellular metabolism, motility, survival and proliferation. In cancer cells, PIM kinases are often overexpressed. In a recent study by our group, it was found that PIM kinases phosphorylate lactate dehydrogenase (LDHA) at serine 161, providing protection for LDHA from degradation in the nucleus. LDHA catalyzes two reactions: the conversion of pyruvate to lactate and α-ketobutyrate (α-KB) to α-hydroxybutyrate (α-HB).
Nuclear LDHA has been linked to epigenetic modification of histones, particularly lactylation of histone lysine residues (histone Kla) and trimethylation of lysine 79 on histone H3 (H3K79me3). The lactyl group in histone Kla originates from the lactate derivative lactyl-CoA, while α-HB has been proposed to promote the activating interaction of LDHA with the methyltransferase DOT1L that is responsible for H3K79me3. Since PIM kinases affect the expression and activity of nuclear LDHA, the aim of this study was to investigate whether changes in PIM kinase expression or activity cause variations in histone Kla or H3K79me3 levels, and whether there is any correlation with cell motility.
The effects of PIM kinases were investigated in wound healing assays using three types of PC-3 prostate cancer cells: those stably overexpressing PIM3, PIM triple knockout cells, and cells transiently expressing wild-type LDHA or its S161A mutant. In addition, an unpublished pan-PIM inhibitor was used to block PIM activity. Western blot analyses were performed to detect changes in histone modification levels.
In alignment with previous research, wound healing results showed that PC-3 cell motility is enhanced by PIM3 overexpression. By contrast, deletion of the PIM phosphorylation site from LDHA impairs cell motility. The motility of PIM knockout cells was also reduced compared to wild-type cells. No changes in histone modification levels were seen in response to changes in PIM expression in Western blot analyses, but it is possible that the antibodies used did not allow for a sufficiently detailed examination. Consequently, it was not possible to determine correlations between histone modifications and cell motility.
This study highlights the significance of PIM kinases in promoting cancer cell motility and provides preliminary insights into the role of PIM kinases in the epigenetic modification of histones. Although changes in PIM expression did not affect the epigenetic modification of histones, further research is needed to confirm these results. In any case, the vital role of PIM signaling in cancer cell migration underscores the need for further development of PIM-targeted therapies.
PIM-kinaasit ovat seriini- ja treoniinitähteitä fosforyloivia proteiinikinaaseja, joiden on havaittu osallistuvan etenkin solujen aineenvaihduntaan, liikkuvuuteen, hengissä säilymiseen sekä jakautumiseen vaikuttaviin signalointireitteihin. Syöpäsoluissa PIM-kinaasit ilmentyvät usein liiallisesti. Ryhmämme tuoreessa tutkimuksessa havaittiin, että PIM-kinaasit fosforyloivat laktaattidehydrogenaasin (LDHA) seriinin 161. Fosforylaatio suojaa LDHA:ta hajoamiselta tumassa, jossa se katalysoi kahta reaktiota: pyruvaatin muuntumista laktaatiksi ja α-ketobutyraatin (α-KB) muuntumista α-hydroksibutyraatiksi (α-HB).
Tuman LDHA on aiemmin liitetty histonien epigeneettiseen muokkaukseen, erityisesti histonien lysiinien laktylaatioon (histoni-Kla) ja histonin H3 lysiinin 79 trimetylaatioon (H3K79me3). Histoni-Kla:n laktyyliryhmä on peräisin laktaattijohdannaisesta laktyyli-CoA:sta. α-HB puolestaan edistää LDHA:n aktivoivaa vuorovaikutusta metyylitransferaasi DOT1L:n kanssa, joka trimetyloi H3K79:n. Koska PIM-kinaasien oli havaittu vaikuttavan tuman LDHA:n ilmenemiseen ja aktiivisuuteen, oli tämän tutkimuksen tavoitteena selvittää, aiheuttavatko PIM-kinaasin ilmentymisen tai aktiivisuuden muutokset vaihtelua histoni-Kla:n tai H3K79me3 pitoisuuksissa, ja korreloivatko nämä muutokset solujen liikkuvuuden kanssa.
PIM-kinaasien vaikutuksia tutkittiin haavanparanemiskokeilla käyttäen kolmenlaisia PC-3-eturauhassyöpäsoluja: PIM3-kinaasia stabiilisti yli-ilmentäviä, PIM-poistogeenisiä ja villityypin LDHA:ta tai vastaavaa S161A-mutanttia transientisti ilmentäviä soluja. Lisäksi käytettiin vielä julkaisematonta PIM-inhibiittoria estämään PIM-kinaasien aktiivisuutta. Western blot -analyyseillä selvitettiin histonimodifikaatiotasojen muutoksia.
Aiempien tutkimusten mukaisesti haavanparanemistulokset osoittivat, että PIM3-kinaasin yli-ilmentyminen lisää PC-3-solujen liikkuvuutta, ja PIM-kinaasien fosforylaatiokohdan poisto LDHA:sta puolestaan heikentää sitä. Myös PIM-poistogeenisten solujen liikkuvuus oli heikompaa verrattuna villityyppisiin soluihin. Western blot -tulokset eivät osoittaneet vaihtelua histonien modifikaatiotasoissa PIM-ilmentymisen muutosten seurauksena, mutta voi olla, etteivät käytetyt vasta-aineet mahdollistaneet modifikaatioiden riittävän yksityiskohtaista tarkastelua. Näin ollen ei myöskään ollut mahdollista määrittää histonimodifikaatioiden ja solujen liikkuvuuden välistä korrelaatiota.
Tämä tutkimus korostaa PIM-kinaasien roolia syöpäsolujen liikkuvuuden edistämisessä ja tarjoaa alustavia havaintoja PIM-kinaasien merkityksestä histonien epigeneettisessä modifikaatiossa. Vaikka PIM-tason muutoksilla ei ollut vaikutusta histonien epigeneettiseen muokkaukseen, tulokset on syytä vahvistaa jatkotutkimuksilla. PIM-signaloinnin tärkeä rooli syöpäsolujen migraatiossa korostaa kuitenkin PIM-kinaaseihin kohdennettujen hoitojen kehittämisen tarvetta.