Endoplasmic Reticulum Stress Inducer Dithiothreitol Affects the Morphology and Motility of Cultured Human Dermal Fibroblasts and Fibrosarcome HT1080 Cell Line

E. P. Turishcheva; Турищева Е. П.; G. A. Ashniev; Ашниев Г. А.; M. S. Vildanova; Вильданова М. С.; E. A. Smirnova; Смирнова Е. А.

doi:10.31857/S0475145023050063

Индуктор стресса эндоплазматического ретикулума дитиотреитол влияет на морфологию и подвижность культивируемых дермальных фибробластов человека и клеток фибросаркомы линии HT1080

Авторы: Турищева Е.П.¹, Ашниев Г.А.¹, Вильданова М.С.¹, Смирнова Е.А.¹
Учреждения:
1. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, биологический факультет
Выпуск: Том 54, № 5 (2023)
Страницы: 341-357
Раздел: ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
URL: https://bakhtiniada.ru/0475-1450/article/view/137068
DOI: https://doi.org/10.31857/S0475145023050063
EDN: https://elibrary.ru/KAKJKK
ID: 137068

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Некоторые индукторы стресса эндоплазматического ретикулума (ЭПР) способны влиять на подвижность нормальных и опухолевых клеток. Однако неизвестно, какие механизмы опосредуют такой эффект и является ли он следствием стресса ЭПР. Целью нашей работы являлось исследование влияния индуктора стресса ЭПР дитиотреитола (ДТТ) на морфологические признаки, отражающие локомоторные свойства клеток, а также непосредственно на миграторные свойства культивируемых дермальных фибробластов и клеток фибросаркомы HT1080 человека. Мы показали, что ДТТ вызывает нарушение организации актинового цитоскелета в обоих типах клеток, что сопровождается изменением клеточной поверхности и формы клеток, а также уменьшением площади их распластывания. Кроме того, в дермальных фибробластах наблюдалось уменьшение количества фокальных контактов. ДТТ также снижал подвижность дермальных фибробластов и клеток фибросаркомы. Для анализа клеточной подвижности и определения момента возникновения ее изменения мы разработали метод, показавший, что изменение миграторных свойств клеток фибросаркомы при культивировании с ДТТ начиналось раньше, чем в дермальных фибробластах. Таким образом, активация стресса ЭПР с помощью ДТТ сопровождается изменением организации актинового цитоскелета и подвижности в нормальных и опухолевых клетках человека. Следовательно, стресс ЭПР, запускаемый различными индукторами с разными механизмами действия, влияет на подвижность нормальных и опухолевых клеток, что необходимо учитывать при разработке противоопухолевых препаратов, вызывающих гибель клеток через активацию стресса ЭПР.

Ключевые слова

дитиотреитол, подвижность клеток, фибробласты, клетки фибросаркомы, стресс ЭПР

Список литературы

Турищева Е.П., Вильданова М.С., Онищенко Г.Е. и др. Роль стресса эндоплазматического ретикулума в дифференцировке клеток мезенхимного происхождения // Биохимия. 2022. Т. 87. № 9. С. 1203–1222.
Al-Beltagi S., Preda C.A., Goulding L.V. et al. Thapsigargin is a broad-spectrum inhibitor of major human respiratory viruses: coronavirus, respiratory syncytial virus and influenza A virus // Viruses. 2021. V. 13. № 2. P. 234–252.
Almanza A., Carlesso A., Chintha C. et al. Endoplasmic reticulum stress signalling–from basic mechanisms to clinical applications // FEBS. 2019. V. 286. № 2. P. 241–278.
Bachar-Wikstrom E., Manchanda M., Bansal R. et al. Endoplasmic reticulum stress in human chronic wound healing: rescue by 4-phenylbutyrate // Int. Wound J. 2021. V. 18. № 1. P. 49–61.
Belloni D., Veschini L., Foglieni C. et al. Bortezomib induces autophagic death in proliferating human endothelial cells // Exp. cell res. 2010. V. 316. № 6. P. 1010–1018.
Brüning A., Burger P., Vogel M. et al. Bortezomib treatment of ovarian cancer cells mediates endoplasmic reticulum stress, cell cycle arrest, and apoptosis // Invest. new drugs. 2009. V. 27. P. 543–551.
Chang Z., Fu X. Biogenesis of Secretory Proteins in Eukaryotic and Prokaryotic Cells // Encyclopedia of cell biology (second edititon). 2023. V. 1. P. 689–702.
Cleuren Y.T., Boonstra J. Actin: structure, function and disease // Actin: Structure, Functions and Disease, Consuelas VA, Minas DJ (eds.). 2012. P. 61–96.
Corazzari M., Gagliardi M., Fimia G.M. et al. Endoplasmic reticulum stress, unfolded protein response, and cancer cell fate // Front. oncol. 2017. V. 7. P. 78–88.
Curran M.P., McKeage K. Bortezomib: a review of its use in patients with multiple myeloma // Drugs. 2009. V. 69. P. 859–888.
Eghiaian F., Rigato A., Scheuring S. Structural, mechanical, and dynamical variability of the actin cortex in living cells // Biophys. J. 2015. V. 108. № 6. P. 1330–1340.
Földi I., Tóth A.M., Szabó Z. et al. Proteome-wide study of endoplasmic reticulum stress induced by thapsigargin in N2a neuroblastoma cells // Neurochem. Int. 2013. V. 62. № 1. P. 58–69.
Gundamaraju R., Vemuri R., Ambati R.R. et al. Tunicamycin via ER stress mediated 6th hour time point aggravates cell migration, cell invasion and cell proliferation in colonic epithelial cells // Advances in Cancer Biology-Metastasis. 2021. V. 2. P. 100007.
Hetz C., Saxena S. ER stress and the unfolded protein response in neurodegeneration // Nat. Rev. Neurol. 2017. V. 13. № 8. P. 477–491.
Jung Y.H., Lim E.J., Heo J. et al. Tunicamycin sensitizes human prostate cells to TRAIL-induced apoptosis by upregulation of TRAIL receptors and downregulation of cIAP2 // Int. J. Oncol. 2012. V. 40. №. 6. P. 1941–1948.
Kohno K., Hiragun A., Mitsui H. et al. Effect of tunicamycin on cell growth and morphology of nontransformed and transformed cell lines // Agric. Biol. Chem. 1979. V. 43. №. 7. P. 1553–1561.
Limia C.M., Sauzay C., Urra H. et al. Emerging roles of the endoplasmic reticulum associated unfolded protein response in cancer cell migration and invasion // Cancers. 2019. V. 11. № 5. P. 631–655.
Liu B., Dan W., Wei Y. et al. β-asarone inhibits the migration, invasion, and EMT of bladder cancer through activating ER stress // Cancer Medicine. 2023. V. 12. P. 13610–13622.
Nami B., Donmez H., Kocak N. Tunicamycin-induced endoplasmic reticulum stress reduces in vitro subpopulation and invasion of CD44+/CD24-phenotype breast cancer stem cells // Exp. Toxicol. Pathol. 2016. V. 68. № 7. P. 419–426.
Oslowski C.M., Urano F. Measuring ER stress and the unfolded protein response using mammalian tissue culture system // Methods Enzymol. 2011. V. 490. P. 71–92.
Ren B., Wang Y., Wang H. et al. Comparative proteomics reveals the neurotoxicity mechanism of ER stressors tunicamycin and dithiothreitol // Neurotoxicology. 2018. V. 68. P. 25–37.
Schwartz M.P., Rogers R.E., Singh S.P. et al. A quantitative comparison of human HT-1080 fibrosarcoma cells and primary human dermal fibroblasts identifies a 3D migration mechanism with properties unique to the transformed phenotype // PLoS One. 2013. V. 8. № 12. P. e81689.
Sharma P., Lam V.K., Raub C.B. et al. Tracking Single Cells Motility on Different Substrates // Methods and protocols. 2020. V. 3. № 3. P. 56–69.
Sicari D., Delaunay-Moisan A., Combettes L. et al. A guide to assessing endoplasmic reticulum homeostasis and stress in mammalian systems // FEBS. 2020. V. 287. № 1. P. 27–42.
Sixt M. Cell migration: fibroblasts find a new way to get ahead // J. Cell Biol. 2012. V. 197. № 3. P. 347–349.
Tojkander S., Gateva G., Lappalainen P. Actin stress fibers–assembly, dynamics and biological roles // J. Cell Sci. 2012. V. 125. № 8. P. 1855–1864.
Urra H., Dufey E., Avril T. et al. Endoplasmic reticulum stress and the hallmarks of cancer // Trends Cancer. 2016. V. 2. № 5. P. 252–262.
Weiss K., Racho J., Riemer J. Compartmentalized disulfide bond formation pathways // Redox Chemistry and Biology of Thiols. Academic Press, 2022. P. 321–340.
Wu J., Chen S., Liu H. et al. Tunicamycin specifically aggravates ER stress and overcomes chemoresistance in multidrug-resistant gastric cancer cells by inhibiting N-glycosylation // J. Exp. Clin. Cancer Res. 2018. V. 37. № 1. P. 1–12.
Wu L., Huang X., Kuang Y. et al. Thapsigargin induces apoptosis in adrenocortical carcinoma by activating endoplasmic reticulum stress and the JNK signaling pathway: an in vitro and in vivo study // Drug Des. Devel. Ther. 2019. V. 13. P. 2787–2798.
Yamazaki D., Kurisu S., Takenawa T. Regulation of cancer cell motility through actin reorganization // Cancer science. 2005. V. 96. № 7. P. 379–386.
Yi N., Chen S.Y., Ma A. et al. Tunicamycin inhibits PDGF-BB-induced proliferation and migration of vascular smooth muscle cells through induction of HO-1 // Anat. Rec. 2012. V. 295. № 9. P. 1462–1472.
Yoo J., Mashalidis E.H., Kuk A.C. et al. GlcNAc-1-P-transferase–tunicamycin complex structure reveals basis for inhibition of N-glycosylation // Nat. Struct. Mol. Biol. 2018. V. 25. № 3. P. 217–224.