БИОХИМИЯ, 2021, том 86, вып. 11, с. 1702–1718

УДК 577.577.175.6

Цитотоксические эффекты селективных лигандов мембранных рецепторов прогестерона в клетках ВхРС3 аденокарциномы поджелудочной железы человека

© 2021 А.И. Гончаров 1, И.С. Левина 2, В.Л. Шляпина 1, И.А. Морозов 3, П.М. Рубцов 3, И.В. Заварзин 2, О.В. Смирнова 1, Т.А. Щелкунова 1*schelkunova-t@mail.ru

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, биологический факультет, 119991 Москва, Россия

Институт органической химии имени Н.Д. Зелинского, 119991 Москва, Россия

Институт молекулярной биологии имени В.А. Энгельгардта, 119991 Москва, Россия

Поступила в редакцию 31.08.2021
После доработки 23.09.2021
Принята к публикации 23.09.2021

DOI: 10.31857/S0320972521110087

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: прогестерон, селективные лиганды, пролиферация, апоптоз, экспрессия, ядерный рецептор, мембранные рецепторы прогестерона.

Аннотация

Прогестерон и его синтетические аналоги оказывают свое действие на клетки через разные типы рецепторов, влияя на процессы пролиферации и апоптоза. Они действуют через ядерные рецепторы и малоизученные мембранные рецепторы (mPRs) семейства адипонектиновых и прогестиновых рецепторов (PAQR). Нами были выявлены два селективных лиганда mPRs, активирующие избирательно только этот тип рецепторов – 19-гидроксипрегн-4-ен-20-он (LS-01) и 19-гидрокси-5β-прегн-3-ен-20-он (LS-02). Главной целью этой работы было исследование их действия на процессы пролиферации и гибели опухолевых клеток ВхРС3 аденокарциномы поджелудочной железы человека, а также изучение участия двух киназ, р38 МАРК и JNK, в сигнальных каскадах, активируемых прогестинами через mPRs. Показано, что прогестерон и соединение LS-01 достоверно (р < 0,05) снижают жизнеспособность клеток ВхРС3, при этом посредником их действия является JNK. Выявлены мишени этих двух стероидов – ими являются гены, кодирующие белки Ki67, циклина D1, PCNA и р21. Установлено, что прогестерон и соединение LS-01 достоверно (р < 0,05) стимулируют процесс фрагментации ДНК, приводя к усилению гибели клеток. Главным посредником в этом является р38 МАРК. Выявленной мишенью для обоих стероидов является ген, кодирующий белок BCL2А1. Соединение LS-02 оказывает достоверное действие (р < 0,05) на проницаемость мембран и экспонирование на наружной мембране фосфатидилсерина, что также приводит к усилению гибели клеток. Показано, что посредниками этого действия являются обе киназы – JNK и р38 МАРК. Мишенью соединения LS-02 являются гены, кодирующие белки HRK, каспазу 9 и DAPK.

Сноски

* Адресат для корреспонденции.

Финансирование

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 20‑015‑00092).

Благодарности

Авторы выражают благодарность Центру коллективного пользования «Геном» Института молекулярной биологии имени В.А. Энгельгардта РАН, а также ведущему научному сотруднику института И.Ю. Петрушанко за помощь в работе на проточном цитофлуориметре.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Соблюдение этических норм

Настоящая статья не содержит описания каких-либо исследований с участием людей или животных в качестве объектов.

Список литературы

1. Zhu, Y., Bond, J., and Thomas, P. (2003) Identification, classification, and partial characterization of genes in humans and other vertebrates homologous to a fish membrane progestin receptor, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 100, 2237-2242, doi: 10.1073/pnas.0436133100.

2. Pang, Y., Dong, J., and Thomas, P. (2013) Characterization, neurosteroid binding and brain distribution of human membrane progesterone receptors δ and ϵ (mPRδ and mPRϵ) and mPRδ involvement in neurosteroid inhibition of apoptosis, Endocrinology, 154, 283-295, doi: 10.1210/en.2012-1772.

3. Щелкунова Т. А., Морозов И. А. (2015) Молекулярные основы и тканевая специфичность действия прогестинов. Обзор, Молекуляр.биология, 49, 728-748, doi: 10.7868/S0026898415050158.

4. Diep, C. H., Daniel, A. R., Mauro, L. J., Knutson, T. P., and Lange, C. A. (2015) Progesterone action in breast, uterine, and ovarian cancers, J. Mol. Endocrinol., 54, R31-53, doi: 10.1530/jme-14-0252.

5. Dressing, G. E., Alyea, R., Pang, Y., and Thomas, P. (2012) Membrane progesterone receptors (mPRs) mediate progestin induced antimorbidity in breast cancer cells and are expressed in human breast tumors, Horm. Cancer, 3, 101-112, doi: 10.1007/s12672-012-0106-x.

6. Wu, X., Sun, L., Wang, X., Su, P., Li, Z., et al. (2016) Breast cancer invasion and metastasis by mPRα through the PI3K/Akt signaling pathway, Pathol. Oncol. Res., 22, 471-476, doi: 10.1007/s12253-015-0023-8.

7. Vares, G., Sai, S., Wang, B., Fujimori, A., Nenoi, M., and Nakajima, T. (2015) Progesterone generates cancer stem cells through membrane progesterone receptor-triggered signaling in basal-like human mammary cells, Cancer Lett., 362, 167-173, doi: 10.1016/j.canlet.2015.03.030.

8. Zuo, L., Li, W., and You, S. (2010) Progesterone reverses the mesenchymal phenotypes of basal phenotype breast cancer cells via a membrane progesterone receptor mediated pathway, Breast Cancer Res., 12, R34, doi: 10.1186/bcr2588.

9. Zhou, L., Zhou, W., Zhang, H., Hu, Y., Yu, L., et al. (2017) Progesterone suppresses triple-negative breast cancer growth and metastasis to the brain via membrane progesterone receptor α, Int. J. Mol. Med., 40, 755-761, doi: 10.3892/ijmm.2017.3060.

10. Gonzalez-Orozcoa, J. C., Hansberg-Pastorb, V., Valadez-Cosmesa, P., Nicolas-Ortegaa, W., Bastida-Beristaina, Y., et al. (2018) Activation of membrane progesterone receptor-alpha increases proliferation, migration, and invasion of human glioblastoma cells, Mol. Cell. Endocrinol., 477, 81-89, doi: 10.1016/j.mce.2018.06.004.

11. Charles, N. J., Thomas, P., and Lange, C. A. (2010) Expression of membrane progesterone receptors (mPR/PAQR) in ovarian cancer cells: implications for progesterone induced signaling events, Horm. Cancer, 1, 167-176, doi: 10.1007/s12672-010-0023-9.

12. Xiao, J., Chen, X., Lu, X., Xie, M., He, B., et al. (2020) Progesterone/Org inhibits lung adenocarcinoma cell growth via membrane progesterone receptor alpha, Thorac. Cancer, 11, 2209-2223, doi: 10.1111/1759-7714.13528.

13. Goncharov, A. I., Maslakova, A. A., Polikarpova, A. V., Bulanova, E. A., Guseva, A. A., et al. (2017) Progesterone inhibits proliferation and modulates expression of proliferation-Related genes in classical progesterone receptor-negative human BxPC3 pancreatic adenocarcinoma cells, J. Steroid Biochem. Mol. Biol., 165, 293-304, doi: 10.1016/j.jsbmb.2016.07.007.

14. Polikarpova, A. V., Maslakova, A. A., Levina, I. S., Kulikova, L. E., Kuznetsov, Y. V., et al. (2017) Selection of progesterone derivatives specific to membrane progesterone receptors, Biochemistry (Mosc.), 82, 140-148, doi: 10.1134/S0006297917020055.

15. Levina, I. S., Kuznetsov, Y. V., Shchelkunova, T. A., and Zavarzin, I. V. (2021) Selective ligands of membrane progesterone receptors as a key to studying their biological functions in vitro and in vivo, J. Steroid Biochem. Mol. Biol., 207, 105827, doi: 10.1016/j.jsbmb.2021.105827.

16. Polikarpova, A. V., Levina, I.S., Sigai, N. V., Zavarzin, I. V., Morozov, I. A., et al. (2019) Immunomodulatory effects of progesterone and selective ligands of membrane progesterone receptors, Steroids, 145, 5-18, doi: 10.1016/j.steroids.2019.02.009.

17. Kasubuchi, M., Watanabe, K., Hirano, K., Inoue, D., Li, X., et al. (2017) Membrane progesterone receptor beta (mPRβ/Paqr8) promotes progesterone-dependent neurite outgrowth in PC12 neuronal cells via non-G protein-coupled receptor (GPCR) signaling, Sci. Rep., 7, 5168, doi: 10.1038/s41598-017-05423-9.

18. Pang, Y., Dong, J., and Thomas, P. (2015) Progesterone increases nitric oxide synthesis in human vascular endothelial cells through activation of membrane progesterone receptor α, Am J. Physiol. Endocrinol. Metab., 308, E899-911, doi: 10.1152/ajpendo.00527.2014.

19. Pang, Y., and Thomas, P. (2018) Progesterone induces relaxation of human umbilical cord vascular smooth muscle cells through mPRa (PAQR7), Mol. Cell. Endocrinol., 474, 20-34, doi: 10.1016/j.mce.2018.02.003.

20. Castelnovo, L. F., Caffino, L., Bonalume, V., Fumagalli, F., Thomas, P., and Magnaghi, V. (2020) Membrane progesterone receptors (mPRs/PAQRs) differently regulate migration, proliferation, and differentiation in rat schwann cells, J. Mol. Neurosci., 70, 433-448, doi: 10.1007/s12031-019-01433-6.

21. Kong, X., Li, M., Shao, K., Yang, Y., Wang, Q., and Cai, M. (2020) Progesterone induces cell apoptosis via the CACNA2D3/Ca2+/p38 MAPK pathway in endometrial cancer, Oncol. Rep., 43, 121-132, doi: 10.3892/or.2019.7396.

22. Godbole, M., Tiwary, K., Badwe, R., Gupta, S., and Dutt, A. (2017) Progesterone suppresses the invasion and migration of breast cancer cells irrespective of their progesterone receptor status, Cell Oncol. (Dordr), 40, 411-417, doi: 10.1007/s13402-017-0330-z.

23. Salazar, M., Lerma-Ortiz, A., Hooks, G. M., Ashley, A. K., and Ashley, R. L. (2016) Progestin-mediated activation of MAPK and AKT in nuclear progesterone receptor negative breast epithelial cells: The role of membrane progesterone receptors, Gene, 591, 6-13, doi: 10.1016/j.gene.2016.06.044.

24. Karteris, E., Zervou, S., Pang, Y., Dong, J., Hillhouse, E. W., et al. (2006) Progesterone signaling in human myometrium through two novel membrane G protein coupled receptors: potential role in functional progesterone withdrawal at term, Mol. Endocrinol., 20, 1519-1534, doi: 10.1210/me.2005-0243.

25. Lu, J., Reese, J., Zhou, Y., and Hirsch, E. (2015) Progesterone-induced activation of membrane-bound progesterone receptors in murine macrophage cells, J. Endocrinol., 224, 183-194, doi: 10.1530/JOE-14-0470.

26. Camilletti, M. A., Ferraris, J., Abeledo-Machado, A., Converse, A., Faraoni, E. Y., et al. (2018) Participation of membrane progesterone receptor α in the inhibitory effect of progesterone on prolactin secretion, J. Neuroendocrinol., 30, e12614, doi: 10.1111/jne.12614.

27. Thomas, P., Pang, Y., Dong, J., Groenen, P., Kelder, J., et al. (2007) Steroid and g protein binding characteristics of the seatrout and human progestin membrane receptor subtypes α and their evolutionary origins, Endocrinology, 148, 705-718, doi: 10.1210/en.2006-0974.

28. Tokumoto, T., Hossain, M. B., and Wang, J. (2016) Establishment of procedures for studying mPR-interacting agents and physiological roles of mPR, Steroids, 111, 79-83, doi: 10.1016/j.steroids.2016.02.015.

29. Tang, Y. T., Hu, T., Arterburn, M., Boyle, B., Bright, J. M., et al. (2005) PAQR Proteins: a novel membrane receptor family defined by an ancient 7-transmembrane pass motif, J. Mol. Evol., 61, 372-380, doi: 10.1007/s00239-004-0375-2.

30. Nader, N., Dib, M., Hodeify, R., Courjaret, R., Elmi, A., et al. (2020) Membrane progesterone receptor induces meiosis in Xenopus oocytes through endocytosis into signaling endosomes and interaction with APPL1 and Akt2, PLoS Biol., 19, e3001117, doi: 10.1371/journal.pbio.3000901.

31. Fernandes, M. S., Brosens, J. J., and Gellersen, B. (2008) Honey, we need to talk about the membrane progestin receptors, Steroids, 73, 942-52, doi: 10.1016/j.steroids.2007.12.004.

32. Atif, F., Yousuf, S., and Stein, D. G. (2015) Anti-tumor effects of progesterone in human glioblastoma multiforme: role of PI3K/Akt/mTOR signaling, J. Steroid Biochem. Mol. Biol., 146, 62-73, doi: 10.1016/j.jsbmb.2014.04.007.

33. Atif, F., Sayeed, I., Yousuf, S., Ishrat, T., Hua, F., et al. (2011) Progesterone inhibits the growth of human neuroblastoma: in vitro and in vivo evidence, Mol. Med., 17, 1084-1094, doi: 10.2119/molmed.2010.00255.

34. Shchelkunova, T. A., Albert, E. A., Morozov, I. A., Rubtsov, P. M., Samokhodskaya, L. M., et al. (2011) Contents of mRNAs encoding endosome/lysosome components in normal human aorta and in stage II of atherogenesis: a hidden regulation, Biochemistry (Mosc.), 76, 1178-1184, doi: 10.1134/S0006297911100129.

35. Sui, X., Kong, N., Ye, L., Han, W., Zhou, J., et al. (2014) p38 and JNK MAPK pathways control the balance of apoptosis and autophagy in response to chemotherapeutic agents, Cancer Lett., 344, 174-179, doi: 10.1016/j.canlet.2013.11.019.