Functional effects of ATAD2 gene expression in breast cancer

ATAD2 geni, meme kanseri başta olmak üzere bir çok kanser türünde, çoğunlukla gen amplifikasyonu ve E2F/Rb yolağı aktivasyonu ile aşırı ifade gösterdiği bilinen ve ifade seviyeleri hastalığın prognozu ile ilişkili olan, henüz yeni araştırılan bir gendir. ATAD2 (ATPaz ailesi, AAA domain içeren 2) akciğer, meme, prostat ve karaciğer gibi bir çok kanserde amplifikasyon veya diğer düzenleyici mekanizmalar nedeniyle fazlaca ifade edilmektedir. ATAD2'nin AAA+ ATPaz ve bromodomain'inin olması iyi bir anti-kanser ilaç hedefi olabileceğini düşündürmektedir. Ancak ATAD2'yi hedef alan stratejiler geliştirilmeden önce ATAD2 geninin tümörigenezdeki rolü aydınlatılmalıdır. Bu çalışmada, meme kanserinde sürekli olarak yüksek ifade gösteren regülatörlerden biri araştırılmıştır. ATAD2 (ATPase family AAA domain-containing protein 2), hücre çoğalması ve invazyonu gibi önemli hücresel faaliyetlerin düzenleyicisi olan bir gendir. Bu çalışma, ATAD2'nin meme kanserindeki çalışma prensibini aydınlatmayı hedeflemiştir. ATAD2 genini yüksek ifade eden hücre hatları MCF7 ve T47D'de ATAD2 ifadesi siRNA'lar ile susturularak Affymetrix mikroçipleri ile tüm genlerin ifade düzeyleri taranmıştır. Mikroçip gen ifade analizleri sonucu ATAD2'nin meme kanseri hücrelerinde ifadesi bastırıldığında; mikrotübül organizasyonu, hücre büyümesi, hücre adezyonu ve EGFR, FGFR, MAPK, PI3K gibi önemli sinyal yolakların düzenlenmesinde görev aldığını gösterilmiştir. Meme kanseri hücreleriyle yapılan işlevsel çalışmalar gen ifade analizi sonuçlarını desteklemektedir. Çalışmalarımız ATAD2'nin susturulması ile ER(-) meme kanseri hücrelerinin göçünü baskılanırken ER(+) kanser hücrelerinin göçünü etkilemediği gösterildi.. Aynı deneyler HCC1937 hücrelerinin koloni oluşturma kapasitelerini ve çoğalma potansiyellerini önemli ölçüde düşürürken, SKBR3 ve ER(+) hücrelerinde bir değişim gözlenmedi. Ayrıca, ATAD2 susturulması, bütün meme kanseri hücrelerinde senesens yanıtına yol açmıştır. Biyolojik etki mekanizmasının altında yatan sebepleri ortaya çıkarmak için ATAD2'nin moleküler çalışma prensibi araştırılmıştır. Temel hücresel sinyal yolakları üzerindeki etkisini aydınlatmak için MCF7 ve HCC1937 hücreleri kullanılmıştır. Buna göre, ATAD2'nin susturulması her iki hücre tipinde de apoptozis cevabı indüklemiştir. MCF7 hücrelerinde, caspaz-9 yıkımı ile intrinsik yolaklar aktifleştirilirken, HCC1937 hücrelerinde yüksek Bcl2 and BclXL ifadesi caspaz-9 yıkımını engellemiştir. ATAD2'in düşüşü her iki hücrede de, p53 protein seviyesinde bir farklılığa yol açmadı ama sadece MCF7 hücrelerinde p21'in ifadesinde bir artış gözlenirken, RB fosforilasyonu her iki hücrede de engellendi. Sonuçlar gösteriyor ki hücre içi kontrol yolaklarında görev alan proteinlerin regülasyonunun bozulması senesens mekanizmasını tetikledi. MCF7 hücrelerinde ATAD2 gen ifadesinin siRNA ile baskılanması sonucu ERα gen ifadesinin de baskılandığı gösterilmiştir. Bu sonuç, ATAD2'nin, ERα regülasyonunda görev aldığını işaret etmektedir. EGFR aktivitesinin Gefitinib ile baskılanması sonucu ATAD2 gen ifadesinin azaldığı ve ayrıca serum açlığındaki MCF7 hücrelerinin EGF ile muamelesi sonucu ATAD2 gen ifadesinin arttığı gözlenmiştir. Bu sonuçlar EGF sinyal yolağının ATAD2'nin akış üstü aktivatörü olabileceğini düşündürmektedir. Bu gen ifade paterni ATAD2+ERα ve EGFR arasında pozitif bir geri-bildirim ağı olduğunu işaret etmektedir. EGFR'ın meme kanserinde sıklıkla yüksek ifade edildiği ve östrojen reseptörü ile etkileşim halinde olduğu bilinmekle beraber etkileşim mekanizmasına dair detaylı bir bilgi bulunmamaktadır. Mikroçip deney sonuçlarının 'Pathway Enrichment' analizi sonucu ATAD2 ifadesindeki azalma ile EGFR sinyal yolağında görev alan genlerin ifadesinde düşüş olduğu gözlenmiştir. ATAD2 ve ERα' nın birlikte susturulmasının MCF7 hücrelerinde EGFR ifadesini engellerken, ATAD2' nin HCC1937 hücrelerinde tek başına susturulması EGFR ifadesinde bir değişime yol açmadığı ancak reseptörün Tyr1173 bölgesindeki fosforilasyonunun engellendiği gösterilmiştir. HCC1937 hücrelerinde ATAD2 tarafından baskılanan EGFR aktivitesi, ne Akt seviyesinde ne de MEK/ERK aktivitesinde bir değişime yol açmıştır. EGFR reseptörünün akış aşağı sinyal yolaklarının analizi sonucu, MCF7 hücrelerinde ATAD2'nin susturulması ile Akt protein ifadesinin bastırıldığı gözlemlenmiştir. Aynı hücrelerde, ERα ifadesinin düşüşüyle görülen MEK/ERK sinyal yolağı aktivitesindeki artış ATAD2 gen ifadesinin düşüşü ile baskılanmıştır. Kısaca, ATAD2 geninin meme kanserindeki yüksek ifadesi, kanser hücrelerinin büyümesini sağlarken, EGFR sinyal yolağı ile olan etkileşimi genin pro-onkojenik etkilerinin altında yatan sebeplerden biri olabilir. ATAD2'nin EGFR ile birlikte baskılanması meme kanseri çalışmalarına yeni bir tedaviye yönelik seçenek olabilir. Anahtar kelimeler: ATAD2, ERα, EGFR, meme kanseri, yaşlanma, göç, MAPK, Akt