Transforme edici büyüme faktörü β-1 tarafından indüklenen epitel-mezenkimal dönüşümde 6-fosfofrukto-2-kinaz/fruktoz-2,6-bisfosfataz enzimlerinin rolü
The role of 6-phosphofurocto-2-kinase / fructose-2,6-bisphosphatase enzymes in epithelial-mesenchymal transition induced by transforming growth factor β-1
Yazar: TUĞBA HAZAL ALTUNOK
Danışman: PROF. DR. ABDULLAH YALÇIN
Bursa Uludağ Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Biyokimya = Biochemistry
Dizin: Enzimler = Enzymes ; Epitel = Epithelium ; Epitel hücreleri = Epithelial cells ; Glikoliz = Glycolysis ; Transforme edici büyüme faktörü-beta = Transforming growth factor-beta

Özet:
Transforme edici büyüme faktörü-β (TGFβ) tümör hücrelerindeki malign özelliklerin edinimi için gerekli olan güçlü bir epitelyal mezenkimal dönüşüm (EMT) aktivatörüdür. Son çalışmalar, tümör hücrelerinde EMT'nin metabolik yeniden programlanma ile ilişkili olduğunu ve TGFβ'nın birden fazla primer hücre hattında glikolizi uyardığını göstermiştir; ancak, TGFβ'nın glukoz metabolizması üzerindeki etkisi hakkında çok az şey bilinmektedir. 6-fosfofrukto-2-kinaz/fruktoz-2,6-bifosfatazlar (PFKFBs) ailesine ait enzimler, glikolizdeki fosfofruktokinaz-1 (PFK-1) enziminin kuvvetli bir aktivatörü olan fruktoz-2,6-bifosfat (F2,6BP)'ın yapım ve yıkımından sorumludurlar.
Bu çalışma ile ilk kez, TGFβ'nın, PFKFB3 ekspresyonunu indükleyerek pankreatik kanser hücre hattı Panc1'de glikolizi artırdığı ve PFKFB3'ün TGFβ aracılı Panc1 hücrelerinin invazyonu için gerekli olduğu gözlendi. Ayrıca, TGFβ'nın Snail üzerindeki artırıcı etkisinin PFKFB3'ün baskılanması ile büyük ölçüde azaldığı görüldü. Elde edilen bulgularla, Panc1 hücrelerinde PFKFB3'ün, TGFβ ile Snail'in indüklenmesi, invazif ve glikolitik bir fenotip edinilmesinde rol oynadığının anlaşılması sağlandı. Panc1 hücrelerinin aksine, TGFβ ile indüklenen EMT'nin, akciğer tümörü hücre hattı A549'da glikolizi azaltıcı yönde etki ettiği belirlendi. Ayrıca, TGFβ ile ekspresyonu artan PFKFB4'ün glikolizdeki yavaşlamaya bir etkisinin olmadığı; fakat, TGFβ ile A549 hücre hattında gözlenen mezenkimal fenotipin PFKFB4'ün baskılanmasıyla kısmen azaldığı belirlenmiş oldu.
Sonuç olarak elde edilen veriler, PFKFB izoenzimlerinin TGFβ-ilişkili hücresel proseslerde önemli olabileceğine işaret etmekte olup; farklı hücrelerde TGFβ ile etkileşime giren farklı PFKFB izoenzimlerinin özgün metabolik fenotiplere neden olabileceğini göstermektedir.

Abstract:
Transforming growth factor-beta (TGFβ) is a potent activator of Epithelial-mesenchymal transition (EMT) that is essential for the acquisition of malignant properties in tumor cells. Although recent studies suggest that the EMT in tumor cells is associated with reprogramming energy metabolism and TGFβ has been shown to stimulate glycolysis in multiple primary cell lines, little is known about TGFβ's effect on glucose metabolism. The 6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2,6-bisphosphatase (PFKFB) enzyme family comprises of bifunctional enzymes that control the levels of fructose-2,6-bisphosphate (F2,6BP), a potent allosteric activator of phosphofructokinase-1 (PFK-1).
We found that, for the first time, TGFβ increases glycolysis in the pancreatic cancer cell line Panc1 by inducing PFKFB3 expression and that PFKFB3 is required for TGFβ mediated invasion of Panc1 cells in vitro. Furthermore, we demonstrated that the effect of TGFβ on Snail induction is largely reduced by PFKFB3 silencing. These findings suggest that PFKFB3 is involved in the regulation of Snail and acquisition of an invasive and glycolytic phenotype by TGFβ in Panc1 cells. In contrast with Panc1 cells, we showed that TGFβ-induced EMT reduces glycolysis in the lung cancer cell line A549. In addition, we determined that PFKFB4, whose expression increased with TGFβ, had no effect on the slowdown in glycolysis, but the mesenchymal phenotype observed in the A549 cell line with TGFβ decreased partially by suppression of PFKFB4.
In conclusion these data suggest that PFKFB enzymes may have important roles in TGFβ-associated cellular processes and that different PFKFB isozymes that interact with TGFβ may contribute to distinct metabolic phenotypes in different tumor cells.