Molecular mechanisms of PI3K isoform dependence in carcinogenesis

PI3K hücresel büyüme ve hücre sağkalımı açısından önemli bir yolaktır. Kanser hücrelerinde, PTEN kaybı ve PIK3CA gen mutasyonu fazlaca görülen PI3K mutasyonlarındandır. PIK3CA'daki geninde olan aktive edici mutasyonlar, tümörleri p110α'ya bağımlı hale getirir. Ayrıca, PTEN yetersizliğinde, p110β izoformu baskın SınıfIA üyesi haline gelir. Bununla birlikte, p110 prevalansı için mekanizmalar tam olarak açığa çıkmadı ve araştırmamızda, PTEN yetersiz kanser türlerinde isoform bağımlılığı değişikliğinin altında yatan mekanizmayı anlamayı amaçladık. İlk olarak, PTEN ekspresyon seviyesindeki değişimlerinin hem MEF'lerde hem de PC3'lerde baskın izoform bağımlılığında bir azalmaya neden olduğunu bulduk. Dolayısıyla, PTEN nakavtı yapılan MEF'lerde p110α bağımlılığı azaldı ve PTEN ifade edilen PC3'lerde p110β'ya bağımlılıkta bir azalma oldu. Bunun yanı sıra, PTEN ekspresyon seviyesi değiştiğinde, baskın olmayan diğer SınıfIA PI3K izoformlarına bağımlılıkta herhangi bir değişiklik olmadı. Daha sonra, PTEN nakavtı yapılan MEF'lerde yapısal etkin p110β ekspresyonu gerçekleştirildiğinde, hücreler p110a'ya daha az bağımlı hale geldi ve hücresel canlılık için p110β izoformlarına daha fazla bağımlı hale geldi. Bununla birlikte, hem konstitütif olarak aktifleştirilmiş p110β ifadesi hem de PTEN ekspresyon değişikliği SınıfIA PI3K'leri için tam olarak izoform değişimi sağlayamadı. PI3K izoform prevalansında yer alan ilave modülleri ortaya çıkarmak için, GSE21543 veri seti analiz edildi ve AK4, SQLE, CREB3L4 genlerinin, konstitütif olarak aktifleştirilmiş p110β içeren murin prostat kanseri modellerinde önemli ölçüde yukarı regüle edildiği bulundu. Ayrıca, hız belirleyici bir kolesterol sentez enzimi olan SQLE, hasta verilerindeki çeşitli tümör örneklerinde yüksek oranda amplifiye edilmiştir. Meme ve prostat kanserleri diğer kanserlere göre nispeten daha yüksek amplifikasyon oranlarına sahiptir, PTEN mutasyonu ve SQLE amplifikasyon oranının aynı anda görülme oranı da meme ve prostat kanserlerinde daha yüksektir. PI3K yolağı p110β miristilasyonuyla yapısal olarak aktive edildiğinde, GSE21543 veri setinde kolesterol sentez genlerinin mRNA seviyeleri yukarı regüle edildi. Ayrıca, qPCR sonuçlarımızda PTEN'in yeniden ekspresyonu ile PI3K baskılanması SQLE mRNA seviyelerini azalttı. Yapısal olarak aktive edilmiş p110β içeren MEF'ler ve PTEN-yetersiz prostat ve göğüs kanseri hücre hatları, kolesterol sentez yolunun hız sınırlayıcı enzimlerinin inhibitörlerine sansitiftir. mRNA seviyelerinin yanı sıra, SQLE protein seviyeleri, PTEN yeniden eksprese edilen prostat kanseri hücre hatlarında azaldı. Diğer yandan PTEN eksprese edilmiş prostat kanser hatlarında, SQLE seviyeleri, proteaz inhibitörü uygulanması ile stabilize edildi. Bu PTEN ve PI3K aktivitesinin, SQLE transkripsiyonunun yanı sıra translasyon sonrası olarak etkileyebileceğini göstermektedir. Ayrıca tamoksifen tedavisine yanıt verenlerin, hasta verilerine göre daha düşük hayatta kalma oranına ve daha yüksek SQLE ekspresyonuna sahip olduğunu da gösterdik. Bu veriler doğrultusunda, tamoksifen dirençli meme kanserinin hücresel modellerinde, yüksek SQLE seviyeleri gördük. Sonuç olarak, verilerimiz kolesterol sentez yolunun PI3K yolağının bir metabolik efektörü olarak kritik önemini vurgulamaktadır ve PTEN-null kanser türlerinde p110β bağımlılığının aşırı aktivasyonunun bir sonucu olarak ortaya çıkabileceğini tahmin edebiliriz.