Biochemical and proteomic analyses of normal human astrocytes and glioblastoma

Abstract

Glioblastoma beyin tümörleri içinde en sık rastlanan ve ölümcül özellikte olanıdır. Günümüz tedavi koşullarıyla tedavisi en zor ve yaiam ömrü en az olan beyin kanseri türüdür. Hücre metabolizması, normal hücrenin kanserli hücreye dönüşüm aşamasında en çok etki gören ve değişim gösteren bir faktördür. Kanserleşen hücreler, hızlı büyüme ve çoğalma hızlarını karşılamak için gerekli biyomakromolekülleri hücre içi metabolizmasında kapasite arttıran değişiklikler yaparak karşılarlar. Asetik asit analoğu olan dikloroasetat, mitokondriyal bozuklukların tedavisi amacıla tıpta kullanılmaktadır. Bu çalımayla, sağlıklı astrositler ve glioblastoma kanserli hücrelerin hücre metabolizmalarında gerçekleşen değişimlerin araştırılması, dikloroasetat uygulamasıyla mitokondri metabolizmasına yapılan etkinin sonuçlarını ortaya koyulması amaçlanmıştır. İlk olarak, glikoliz metabolizmasında görevli enzim ve metabolitlerin değişimi incelenmiş ve kanserli hücrelerde artışları tespit edilmiştir. Daha sonra yapılan mitokondriyal analizlerde, mitokondri miktar ve aktivitesi kıyaslanarak, kanser hücrelerinin enerji üretiminde arttırıma gittiği gözlenmiştir. Son olarak kütle spektrometrisi analizi ile de, proteomik düzeyde oluşan farklılıklar incelenerek aday proteinler oluşturulmuştur. Bu çalışma, hücre metabolizmasındaki farkların temek alınarak gerçekleştireceği yeni yaklaşımlara öncülük edebilir.

Glioblastoma is the most malignant type of brain tumor that has limited lifespan with current treatments. Cellular energy metabolism is one of the main factor which is affected during transition of a normal cell to a cancer cell. Cancer cells promote a metabolic switch for supporting their needs of biomacromolecules which are essentials for rapid growth and proliferations. Dichloroacetate in an anaolog of acetic acid and and antiglycolytic agent that is used for mitochondria disorder in medicine. In this study, we aimed to reveal the energy metabolism differences between normal human astrocytes and glioblastoma multiforme cells, and also dichloroacetate treatment to manipulate mitochondrial activity. First, glycolytic enzymes were compared between normal and glioblastoma cells upon biochemical analyses which revealed that the level of glycolytic enzymes and metabolites was elevated in cancer cells. Then mitochondrial assays were performed to determine the alterations in the mitochondrial activities of normal astrocytes and glioblastoma cells. Lastly, mass spectrometry based proteomic analysis was performed for demonstrating protein-based alterations which revealed the candidate proteins that participate in different pathways in the cell metabolism. This study, might provide a basis for metabolic differences based new approaches for cancer studies.