Prostat kanserinde normal ve hipoksik koşullarda KLK4 geninin TGF-β ile regülasyonu

Abstract

KLK' lar, serin proteazların kimotripsin (S1) ailesine ait proteinlerdir ve 15 üye içermektedirler. KLK' lar prostat, meme, yumurtalık kanserlerinde biyolojik belirteç olarak kullanılmaktadırlar. KLK proteinlerinden kanser biyobelirteçi olarak kulanılan en yaygını, prostata spesifik antijen (PSA- ayrıca KLK3 olarak da bilinir) dir. PSA ve diğer KLK' lar arasındaki yapısal benzerlik göz önüne alındığında, ailenin kalan üyelerinin kanser biyobelirteçleri olarak potansiyel rolü son yıllarda çokça araştırılmıştır. Prostat kanserinde KLK4' ün aşırı ekspresyonunun kemik metastazı veya ileri evre arasında korelasyon olduğu da bildirilmiştir. Kanser progresyonunda kanser hücreleri ile onların mikro çevre arasındaki karşılıklı iletişimi önemlidir. Dokudaki oksijen seviyesinin normal seviyenin altına düşmesine hipoksiya denir. Bu duruma daha çok katı tümörlerde rastlanılır. Bu tümör hücreleri yeterli oksijeni alamadığında hücre ölümüne gitmeden bir takım genetik farklılıklar yaparak oksijensiz ortama uyum sağlarlar. Yapılan birçok klinik çalışmalar hipoksik ortamın artmasıyla tümör çapının arttığını göstermektedir. Bu kapsamda hücrelerin mikro çevresinin hipoksik durumu da düşünüldüğünde, KLK4' ün hipoksiya ile regülasyonun aydınlatılması gerekliliği açıktır. Çalışmamız kapsamında Prostat kanseri hücre hatları olan PC-3 ve LNCaP hücrelerinde normal ve hipoksik koşullarda TGF-β sitokini ve HIF transkripsiyon faktörünün KLK4 geninin regülasyonuna katkısı incelenmiştir. KLK4 gen ifadesindeki değişim mRNA, protein ve promotor aktivitesinin ölçülmesi ile değerlendiridi. Bu amaçla farklı uzunluklarda KLK4 promotor parçaları pMetLuc lusiferaz ifade vektörüne klonlandı. Çalışmamız kapsamında ilk kez prostat kanseri hücre hatlarında TGF-β ve hipoksinin KLK4 ifadesini regüle ettiği tespit edilmiştir. Çalışmamızda hipoksinin KLK4 ifadesini arttırdığı ve TGF-β'nın azaltıcı etkisi tespit edilmiştir. KLK4 promotor bölgesi üzerindeki olası HIF ve SMAD bağlanma bölgeleri EMSA deneyleri ile teyit edilmiştir.

KLKs are proteins belonging to the chymotrypsin (S1) family of serine proteases and contain 15 members. CLKs are used as biomarkers in prostate, breast and ovarian cancers. The most common of the KLK proteins used as a cancer biomarker is prostate-specific antigen (PSA-also known as KLK3). Given the structural similarity between PSA and other CLKs, the potential role of remaining family members as cancer biomarkers has been extensively investigated in recent years. It has also been reported that overexpression of KLK4 in prostate cancer is correlated with bone metastasis or advanced stage. The mutual communication between cancer cells and their microenvironment is important in cancer progression. A decrease in the oxygen level in the tissue below the normal level is called hypoxia. This is more common in solid tumors. When these tumor cells cannot receive enough oxygen, they adapt to an oxygen-free environment by making some genetic differences before cell death. Many clinical studies show that the tumor diameter increases with the increase in the hypoxic environment. In this context, considering the hypoxic state of the microenvironment of the cells, it is clear that the regulation of KLK4 by hypoxia should be clarified. In our study, the contribution of TGF-β cytokine and HIF transcription factor to the regulation of the KLK4 gene in PC-3 and LNCaP cells, which are prostate cancer cell lines, under normal and hypoxic conditions was investigated. KLK4 gene expression was evaluated at different steps by measuring mRNA, protein and promoter activity. For this purpose, different lengths of KLK4 promoter fragments were cloned into the pMetLuc luciferase expression vector. In our study, it was determined for the first time that TGF-β and hypoxia regulate KLK4 expression in prostate cancer cells. It was determined that hypoxia increased the expression of KLK4 and that TGF-β had a reducing effect. Possible HIF and SMAD binding sites on the KLK4 promoter region were also confirmed by EMSA experiments.