MYC modulerar aktiviteten hos mitokondriekomplex I samt uttrycket av dess underenheter i trippelnegativ bröstcancer

Abstract

Triple-negative breast cancer (TNBC), responsible for 15-20% of all breast cancer cases, is an aggressive subtype characterized by poor clinical prognosis, limited treatment options, and a high tendency for invasion and relapse. The transcription factor MYC, a key regulator of many cellular programs such as proliferation and apoptosis, is frequently overexpressed in TNBC, promoting oncogenic cell growth and survival, and thus cancer progression. In rapidly dividing cells, oxidative phosphorylation (OXPHOS) is upregulated to meet the increased bioenergetic, biosynthetic and redox demands. Mitochondrial complex I (CI), the first and largest complex in the electron transport chain, is a proton-translocating multi-subunit protein complex that plays a central role in aerobic energy metabolism. Studies by us and others have suggested that cancers with high levels of MYC rely heavily on OXPHOS and CI, presenting a potential vulnerability for therapeutic intervention. This thesis aimed to elaborate on these suggestions by further investigating the molecular and physiological impacts of MYC on CI in TNBC cell lines. Seven TNBC cell lines were chosen based on transcriptomic MYC signature data; four with high MYC target gene expression and three with low MYC target gene expression . Mitochondria were isolated from three biological replicates of each cell line and subjected to a CI activity assay. RNA sequencing data from these cell lines were bioinformatically analyzed to identify differentially expressed CI genes in cell lines with high and low MYC target expression. Five differentially expressed subunits were identified for subsequent validation with Western blotting (WB). The results revealed that TNBC cell lines with high MYC target expression exhibit slightly higher CI activity and increased abundance of all five investigated CI subunits. These findings suggest that MYC-driven metabolic reprogramming enhances CI activity and subunit expression in TNBC cells, enabling them to meet the increased need of bioenergetics and anabolic metabolism. These data highlight the potential of targeting MYC and CI with a synergistic approach and provides a foundation for further studies on specific subunits, including how their inactivation might influence CI activity under varying levels of MYC expression.Trippelnegativ bröstcancer (TNBC) står för 15–20 % av alla bröstcancerfall och är en aggressiv undertyp som kännetecknas av dålig klinisk prognos, begränsade behandlingsalternativ och en hög tendens till metastasering och återfall. Transkriptionsfaktorn MYC är en nyckelregulator för många cellulära program, såsom proliferation och apoptos och är ofta överuttryckt i TNBC, vilket främjar onkogen celltillväxt och därmed cancerprogression. I snabbt delande celler är oxidativ fosforylering (OXPHOS) uppregulerat för att möta det stigande behovet av bioenergetik, biosyntes och redoxbalans. Mitokondriekomplex I (CI) är det första och största komplexet i elektrontransportkedjan och spelar en central roll som protontransporterande proteinkomplex i aerob energimetabolism. Tidigare forskning har föreslagit att tumörer med höga nivåer av MYC är starkt beroende av OXPHOS och CI, vilket presenterar en potentiell sårbarhet för terapeutisk intervention. Syftet med denna avhandling var att fördjupa sig i dessa antaganden genom att ytterligare undersöka de molekylära och fysiologiska effekterna av MYC på CI i TNBC-cellinjer. Sju TNBC-cellinjer valdes ut baserat på transkriptomisk MYC-signaturdata; fyra linjer med högt uttryck av MYC-målgener och tre med lågt uttryck av MYC-målgener. Mitokondrier isolerades i tre biologiska replikat av varje cellinje och utsattes för en CI-aktivitetsanalys. RNA-sekvenseringsdata från dessa cellinjer analyserades bioinformatiskt för att identifiera olikt uttryckta CI-gener i cellinjer med högt och lågt MYC-uttryck. Fem olikt uttryckta underenheter identifierades och ytterligare validerades med Western blotting (WB). Resultaten visade att TNBC-cellinjer med högt MYC-uttryck uppvisar något högre CI-aktivitet och en ökad expression av alla fem undersökta CI-underenheter. Dessa fynd tyder på att MYC-driven metabolistisk omprogrammering förhöjer aktiviteten av CI samt uttrycket av underenheter i TNBC-celler för att möta det ökade kravet på bioenergetik och anabol metabolism. Dessa resultat lyfter fram möjligheterna med att rikta in sig på MYC och CI med en synergistisk strategi och utgör även en grund för ytterligare studier på specifika underenheter, inklusive hur deras inaktivering kan påverka CI-aktivitet under varierande nivåer av MYC-uttryck