Heme Oxygenase-1 Is a Pivotal Modulator of Bone Turnover and Remodeling: Molecular Implications for Prostate Cancer Bone Metastasis

Aims: Bone is the most frequent site of prostate cancer (PCa) metastasis. Tumor cells interact with the bone microenvironment interrupting tissue balance. Heme oxygenase-1 (HO-1; encoded by Hmox1) appears as a potential target in PCa maintaining the cellular homeostasis. Our hypothesis is that HO-1 is implicated in bone physiology and modulates the communication with PCa cells. Here we aimed at (i) assessing the physiological impact of Hmox1 gene knockout (KO) on bone metabolism in vivo and (ii) determining the alterations of the transcriptional landscape associated with tumorigenesis and bone remodeling in cells growing in coculture (PCa cells with primary mouse osteoblasts [PMOs] from BALB/c Hmox1+/+, Hmox1+/-, and Hmox1-/- mice). Results: Histomorphometric analysis of Hmox1-/- mice bones exhibited significantly decreased bone density with reduced remodeling parameters. A positive correlation between Hmox1 expression and Runx2, Col1a1, Csf1, and Opg genes was observed in PMOs. Flow cytometry studies revealed two populations of PMOs with different reactive oxygen species (ROS) levels. The high ROS population was increased in PMOs Hmox1+/- compared with Hmox1+/+, but was significantly reduced in PMOs Hmox1-/-, suggesting restrained ROS tolerance in KO cells. Gene expression was altered in PMOs upon coculture with PCa cells, showing a pro-osteoclastic profile. Moreover, HO-1 induction in PCa cells growing in coculture with PMOs resulted in a significant modulation of key bone markers such as PTHrP and OPG. Innovation and Conclusion: We here demonstrate the direct implications of HO-1 expression in bone remodeling and how it participates in the alterations in the communication between bone and prostate tumor cells.Fil: Anselmino, Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Starbuck, Michael. University of Texas; Estados UnidosFil: Labanca, Estefania. University of Texas; Estados UnidosFil: Cotignola, Javier Hernan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Navone, Nora. University of Texas; Estados UnidosFil: Gueron, Geraldine. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Zenclussen, Ana Claudia. Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg; AlemaniaFil: Vazquez, Elba Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Ho-1 modulates aerobic glycolysis through ldh in prostate cancer cells

Prostate cancer (PCa) is the second most diagnosed malignancy and the fifth leading cause of cancer associated death in men worldwide. Dysregulation of cellular energetics has become a hallmark of cancer, evidenced by numerous connections between signaling pathways that include oncoproteins and key metabolic enzymes. We previously showed that heme oxygenase 1 (HO-1), a cellular homeostatic regulator counteracting oxidative and inflammatory damage, exhibits anti-tumoral activity in PCa cells, inhibiting cell proliferation, migration, tumor growth and angiogenesis. The aim of this study was to assess the role of HO-1 on the metabolic signature of PCa. After HO-1 pharmacological induction with hemin, PC3 and C4-2B cells exhibited a significantly impaired cellular metabolic rate, reflected by glucose uptake, ATP production, lactate dehydrogenase (LDH) activity and extracellular lactate levels. Further, we undertook a bioinformatics approach to assess the clinical significance of LDHA, LDHB and HMOX1 in PCa, identifying that high LDHA or low LDHB expression was associated with reduced relapse free survival (RFS). Interestingly, the shortest RFS was observed for PCa patients with low HMOX1 and high LDHA, while an improved prognosis was observed for those with high HMOX1 and LDHB. Thus, HO-1 induction causes a shift in the cellular metabolic profile of PCa, leading to a less aggressive phenotype of the disease.Fil: Cascardo, Florencia Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Anselmino, Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Paez, Alejandra. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Oncología "Ángel H. Roffo"; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Labanca, Estefania. Md Anderson Cancer Center; Estados UnidosFil: Sanchis, Pablo Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Antico Arciuch, Valeria Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Navone, Nora. Md Anderson Cancer Center; Estados UnidosFil: Gueron, Geraldine. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Vazquez, Elba Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Cotignola, Javier Hernan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Novel Interplay between p53 and HO-1 in Embryonic Stem Cells

Stem cells genome safeguarding requires strict oxidative stress control. Heme oxygenase-1 (HO-1) and p53 are relevant components of the cellular defense system. p53 controls cellular response to multiple types of harmful stimulus, including oxidative stress. Otherwise, besides having a protective role, HO-1 is also involved in embryo development and in embryonic stem (ES) cells differentiation. Although both proteins have been extensively studied, little is known about their relationship in stem cells. The aim of this work is to explore HO-1-p53 interplay in ES cells. We studied HO-1 expression in p53 knockout (KO) ES cells and we found that they have higher HO-1 protein levels but similar HO-1 mRNA levels than the wild type (WT) ES cell line. Furthermore, cycloheximide treatment increased HO-1 abundance in p53 KO cells suggesting that p53 modulates HO-1 protein stability. Notably, H2O2 treatment did not induce HO-1 expression in p53 KO ES cells. Finally, SOD2 protein levels are also increased while Sod2 transcripts are not in KO cells, further suggesting that the p53 null phenotype is associated with a reinforcement of the antioxidant machinery. Our results demonstrate the existence of a connection between p53 and HO-1 in ES cells, highlighting the relationship between these stress defense pathways.Fil: Toro, Ayelen Rayen. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Anselmino, Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Solari, Claudia María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Francia, Marcos Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Oses Oliveto, Camila Maite. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Sanchis, Pablo Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Bizzotto, Juan Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Vazquez Echegaray, Camila. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Petrone Parcero, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Levi, Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Vazquez, Elba Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Guberman, Alejandra Sonia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Androgen-deprivation therapy boosts MX1 expression, a silent effector against COVID-19

Cancer is a risk factor for SARS-CoV-2 infection. Recent reports have shown that prostate cancer (PCa) patients undergoing androgen-deprivation therapies (ADT) were partially protected from COVID-19. The human myxovirus resistance gene 1 (MX1) is expressed in many tissues, including prostate, and we have previously demonstrated its antitumoral activity in PCa, tilting the balance of endoplasmic reticulum stress towards pro-death events. Another key aspect of this protein is its participation in the antiviral response. It is recognized as an IFN-stimulated gene (ISGs), especially during influenza virus infection. Currently, there are several ongoing clinical trials for COVID-19 prevention and/or treatment using type I or III interferons. However, IFN administration could enhance a "cytokine-storm" causing a hyper-inflammatory response and contributing to multiple organ failure. In this work, we performed bioinformatics analyses in a case-control study from SARS-CoV-2 positive (n=403) and negative (n=50) patients. We analyzed the response to infection assessing gene expression profiles in nasopharyngeal swabs of key host cell receptors (ACE2, TMPRSS2, BSG/CD147, CTSB, CTSL, ADAM17) and antiviral proteins (MX1, MX2, NRF2, IRF3, HIF1A, HMOX1). The expression analysis associated with reported risk factors for COVID-19 was also assessed.SARS-CoV-2 positive cases had higher ACE2, but lower TMPRSS2, BSG/CD147 and CTSB expression compared with negative cases. Patient age negatively affected ACE2 expression. MX1 and MX2 were higher in SARS-CoV-2 positive individuals, and negative trends were observed as patients? age increased. Principal Component Analysis determined that ACE2, MX1, MX2 and BSG/CD147 expressions were able to cluster non-COVID-19 and COVID-19 individuals. Multivariable regression showed that MX1 expression significantly increased for each unit of viral load increment. Given that MX1 was differentially expressed between COVID-19 and non-COVID-19 patients, we evaluated MX1 expression in A549 and Calu3 lung cell lines. MX1 was significantly up-regulated upon infection with SARS-CoV-2.Because ADT reduces SARS-CoV-2 infection incidence, we aim to study MX1 regulation by dihydrotestosterone (DHT). We browsed publicly available ChIP-seq experiments evaluating androgen receptor (AR) binding sites in different PCa cell lines under DHT stimulation. Results indicated enriched AR binding sites on the MX1 sequence. Therefore, we treated LNCaP cells with DHT, observing a significant decrease in MX1 mRNA levels. Accordingly, we observed a significant increase of MX1 gene expression in PCa patients after ADT treatment.In summary, our study findings support differences in ACE2, MX1, MX2 and BSG/CD147 expression between COVID-19 and non-COVID-19 patients; and point out to MX1 as a critical responder in SARS-CoV-2 infection. Furthermore, we demonstrated MX1 modulation by ADT. Taking into consideration the fact that PCa patients that underwent ADT were less prone to present the infection, we propose this gene as an alternative druggable target for COVID-19 patients, especially those with PCa as a previous condition.Fil: Sanchis, Pablo Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Lavignolle, Rocio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Sabater, Agustina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Bizzotto, Juan Antonio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Lage Vickers, Sofia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Abbate, Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Toro, Ayelen Rayen. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Cascardo, Florencia Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Olszevicki, Santiago. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Anselmino, Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. University of Texas; Estados UnidosFil: Labanca, Estefania. University of Texas; Estados UnidosFil: Ortiz, Emiliano Germán. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Vazquez, Elba Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Cotignola, Javier Hernan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Gueron, Geraldine. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina27th Annual PCF Scientific Retreat Virtual Poster SessionEstados UnidosThe Prostate Cancer FoundationUniversidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológic

Bone Progenitors Pull the Strings on the Early Metabolic Rewiring Occurring in Prostate Cancer Cells

Metastatic prostate cancer (PCa) cells soiling in the bone require a metabolic adaptation. Here, we identified the metabolic genes fueling the seeding of PCa in the bone niche. Using a transwell co-culture system of PCa (PC3) and bone progenitor cells (MC3T3 or Raw264.7), we assessed the transcriptome of PC3 cells modulated by soluble factors released from bone precursors. In a Principal Component Analysis using transcriptomic data from human PCa samples (GSE74685), the altered metabolic genes found in vitro were able to stratify PCa patients in two defined groups: primary PCa and bone metastasis, confirmed by an unsupervised clustering analysis. Thus, the early transcriptional metabolic profile triggered in the in vitro model has a clinical correlate in human bone metastatic samples. Further, the expression levels of five metabolic genes (VDR, PPARA, SLC16A1, GPX1 and PAPSS2) were independent risk-predictors of death in the SU2C-PCF dataset and a risk score model built using this lipid-associated signature was able to discriminate a subgroup of bone metastatic PCa patients with a 23-fold higher risk of death. This signature was validated in a PDX pre-clinical model when comparing MDA-PCa-183 growing intrafemorally vs. subcutaneously, and appears to be under the regulatory control of the Protein Kinase A (PKA) signaling pathway. Secretome analyses of conditioned media showcased fibronectin and type-1 collagen as critical bone-secreted factors that could regulate tumoral PKA. Overall, we identified a novel lipid gene signature, driving PCa aggressive metastatic disease pointing to PKA as a potential hub to halt progression.Fil: Sanchis, Pablo Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Anselmino, Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. University of Texas Health Science Center at Houston. University of Texas Md Anderson Cancer Center; Estados UnidosFil: Lage Vickers, Sofia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Sabater, Agustina Ayelen. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Lavignolle, Rosario. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Labanca, Estefania. University of Texas Health Science Center at Houston. University of Texas Md Anderson Cancer Center; Estados UnidosFil: Shepherd, Peter D. A.. University of Texas Health Science Center at Houston. University of Texas Md Anderson Cancer Center; Estados UnidosFil: Bizzotto, Juan Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Toro, Ayelen Rayen. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Mitrofanova, Antonina. University of Texas Health Science Center at Houston. University of Texas Md Anderson Cancer Center; Estados UnidosFil: Valacco, Maria Pia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Navone, Nora. University of Texas Health Science Center at Houston. University of Texas Md Anderson Cancer Center; Estados UnidosFil: Vazquez, Elba Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Cotignola, Javier Hernan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Gueron, Geraldine. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Heme Oxygenase 1 Impairs Glucocorticoid Receptor Activity in Prostate Cancer

Glucocorticoids are used during prostate cancer (PCa) treatment. However, they may also have the potential to drive castration resistant prostate cancer (CRPC) growth via the glucocorticoid receptor (GR). Given the association between inflammation and PCa, and the anti-inflammatory role of heme oxygenase 1 (HO-1), we aimed at identifying the molecular processes governed by the interaction between HO-1 and GR. PCa-derived cell lines were treated with Hemin, Dexamethasone (Dex), or both. We studied GR gene expression by RTqPCR, protein expression by Western Blot, transcriptional activity using reporter assays, and nuclear translocation by confocal microscopy. We also evaluated the expression of HO-1, FKBP51, and FKBP52 by Western Blot. Hemin pre-treatment reduced Dex-induced GR activity in PC3 cells. Protein levels of FKBP51, a cytoplasmic GR-binding immunophilin, were significantly increased in Hemin+Dex treated cells, possibly accounting for lower GR activity. We also evaluated these treatments in vivo using PC3 tumors growing as xenografts. We found non-significant differences in tumor growth among treatments. Immunohistochemistry analyses revealed strong nuclear GR staining in almost all groups. We did not observe HO-1 staining in tumor cells, but high HO-1 reactivity was detected in tumor infiltrating macrophages. Our results suggest an association and crossed modulation between HO-1 and GR pathways.Fil: Leonardi, Daiana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Anselmino, Nicolás. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Brandani, Javier Nahuel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Jaworski, Felipe Martín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Paez, Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Mazaira, Gisela Ileana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica. Laboratorio de Biología Celular y Molecular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Meiss, Roberto P.. Academia Nacional de Medicina de Buenos Aires; ArgentinaFil: Nuñez, Myriam. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Físico Matemática; ArgentinaFil: Nemirovsky, Sergio Ivan. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Giudice, Jimena. McAllister Heart Institute; Estados Unidos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. University of North Carolina; Estados UnidosFil: Galigniana, Mario Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica. Laboratorio de Biología Celular y Molecular; ArgentinaFil: Pecci, Adali. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Gueron, Geraldine. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Vazquez, Elba Susana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Cotignola, Javier Hernan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentin

Heme oxygenase-1 in the forefront of a multi-molecular network that governs cell–cell contacts and filopodia-induced zippering in prostate cancer

Prostate cancer (PCa) cells display abnormal expression of cytoskeletal proteins resulting in an augmented capacity to resist chemotherapy and colonize distant organs. We have previously shown that heme oxygenase 1 (HO-1) is implicated in cell morphology regulation in PCa. Here, through a multi 'omics' approach we define the HO-1 interactome in PCa, identifying HO-1 molecular partners associated with the integrity of the cellular cytoskeleton. The bioinformatics screening for these cytoskeletal-related partners reveal that they are highly misregulated in prostate adenocarcinoma compared with normal prostate tissue. Under HO-1 induction, PCa cells present reduced frequency in migration events, trajectory and cell velocity and, a significant higher proportion of filopodia-like protrusions favoring zippering among neighboring cells. Moreover forced expression of HO-1 was also capable of altering cell protrusions in transwell co-culture systems of PCa cells with MC3T3 cells (pre-osteoblastic cell line). Accordingly, these effects were reversed under siHO. Transcriptomics profiling evidenced significant modulation of key markers related to cell adhesion and cell–cell communication under HO-1 induction. The integration from our omics-based research provides a four molecular pathway foundation (ANXA2/HMGA1/POU3F1; NFRSF13/GSN; TMOD3/RAI14/VWF; and PLAT/PLAU) behind HO-1 regulation of tumor cytoskeletal cell compartments. The complementary proteomics and transcriptomics approaches presented here promise to move us closer to unravel the molecular framework underpinning HO-1 involvement in the modulation of cytoskeleton pathways, pushing toward a less aggressive phenotype in PCa

Fibroblast Growth Factor Receptor 1 Drives the Metastatic Progression of Prostate Cancer

BACKGROUND: No curative therapy is currently available for metastatic prostate cancer (PCa). The diverse mechanisms of progression include fibroblast growth factor (FGF) axis activation. OBJECTIVE: To investigate the molecular and clinical implications of fibroblast growth factor receptor 1 (FGFR1) and its isoforms (α/β) in the pathogenesis of PCa bone metastases. DESIGN, SETTING, AND PARTICIPANTS: In silico, in vitro, and in vivo preclinical approaches were used. RNA-sequencing and immunohistochemical (IHC) studies in human samples were conducted. OUTCOME MEASUREMENTS AND STATISTICAL ANALYSIS: In mice, bone metastases (chi-square/Fisher's test) and survival (Mantel-Cox) were assessed. In human samples, FGFR1 and ladinin 1 (LAD1) analysis associated with PCa progression were evaluated (IHC studies, Fisher's test). RESULTS AND LIMITATIONS: FGFR1 isoform expression varied among PCa subtypes. Intracardiac injection of mice with FGFR1-expressing PC3 cells reduced mouse survival (α, p < 0.0001; β, p = 0.032) and increased the incidence of bone metastases (α, p < 0.0001; β, p = 0.02). Accordingly, IHC studies of human castration-resistant PCa (CRPC) bone metastases revealed significant enrichment of FGFR1 expression compared with treatment-naïve, nonmetastatic primary tumors (p = 0.0007). Expression of anchoring filament protein LAD1 increased in FGFR1-expressing PC3 cells and was enriched in human CRPC bone metastases (p = 0.005). CONCLUSIONS: FGFR1 expression induces bone metastases experimentally and is significantly enriched in human CRPC bone metastases, supporting its prometastatic effect in PCa. LAD1 expression, found in the prometastatic PCa cells expressing FGFR1, was also enriched in CRPC bone metastases. Our studies support and provide a roadmap for the development of FGFR blockade for advanced PCa. PATIENT SUMMARY: We studied the role of fibroblast growth factor receptor 1 (FGFR1) in prostate cancer (PCa) progression. We found that PCa cells with high FGFR1 expression increase metastases and that FGFR1 expression is increased in human PCa bone metastases, and identified genes that could participate in the metastases induced by FGFR1. These studies will help pinpoint PCa patients who use fibroblast growth factor to progress and will benefit by the inhibition of this pathway.Fil: Labanca, Estefania. University of Texas; Estados UnidosFil: Yang, Jun. University of Texas; Estados UnidosFil: Shepherd, Peter D. A.. University of Texas; Estados UnidosFil: Wan, Xinhai. University of Texas; Estados UnidosFil: Starbuck, Michael W.. University of Texas; Estados UnidosFil: Guerra, Leah D.. University of Texas; Estados UnidosFil: Anselmino, Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Bizzotto, Juan Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Dong, Jiabin. University of Texas; Estados UnidosFil: Chinnaiyan, Arul M.. University Of Michigan Medical School; Estados UnidosFil: Ravoori, Murali K.. University of Texas; Estados UnidosFil: Kundra, Vikas. University of Texas; Estados UnidosFil: Broom, Bradley M.. University of Texas; Estados UnidosFil: Corn, Paul G.. University of Texas; Estados UnidosFil: Troncoso, Patricia. University of Texas; Estados UnidosFil: Gueron, Geraldine. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Logothethis, Christopher J.. University of Texas; Estados UnidosFil: Navone, Nora. University of Texas; Estados Unido

Prostate cancer castrate resistant progression usage of non-canonical androgen receptor signaling and ketone body fuel

Prostate cancer (PCa) that progresses after androgen deprivation therapy (ADT) remains incurable. The underlying mechanisms that account for the ultimate emergence of resistance to ADT, progressing to castrate-resistant prostate cancer (CRPC), include those that reactivate androgen receptor (AR), or those that are entirely independent or cooperate with androgen signaling to underlie PCa progression. The intricacy of metabolic pathways associated with PCa progression spurred us to develop a metabolism-centric analysis to assess the metabolic shift occurring in PCa that progresses with low AR expression. We used PCa patient-derived xenografts (PDXs) to assess the metabolic changes after castration of tumor-bearing mice and subsequently confirmed main findings in human donor tumor that progressed after ADT. We found that relapsed tumors had a significant increase in fatty acids and ketone body (KB) content compared with baseline. We confirmed that critical ketolytic enzymes (ACAT1, OXCT1, BDH1) were dysregulated after castrate-resistant progression. Further, these enzymes are increased in the human donor tissue after progressing to ADT. In an in silico approach, increased ACAT1, OXCT1, BDH1 expression was also observed for a subset of PCa patients that relapsed with low AR and ERG (ETS-related gene) expression. Further, expression of these factors was also associated with decreased time to biochemical relapse and decreased progression-free survival. Our studies reveal the key metabolites fueling castration resistant progression in the context of a partial or complete loss of AR dependence.Fil: Labanca, Estefania. University of Texas; Estados UnidosFil: Bizzotto, Juan Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Sanchis, Pablo Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Anselmino, Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Yang, Jun. University of Texas; Estados UnidosFil: Shepherd, Peter D. A.. University of Texas; Estados UnidosFil: Paez, Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Antico Arciuch, Valeria Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Lage Vickers, Sofia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Hoang, Anh G.. University of Texas; Estados UnidosFil: Tang, Ximing. University of Texas; Estados UnidosFil: Raso, Maria Gabriela. University of Texas; Estados UnidosFil: Titus, Mark. University of Texas; Estados UnidosFil: Efstathiou, Eleni. University of Texas; Estados UnidosFil: Cotignola, Javier Hernan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Araujo, John. University of Texas; Estados UnidosFil: Logothetis, Christopher. University of Texas; Estados UnidosFil: Vazquez, Elba Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Navone, Nora. University of Texas; Estados UnidosFil: Gueron, Geraldine. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Rol de Hemo oxigenasa 1 (HO-1) en la progresión ósea del cáncer de próstata

El cáncer de próstata (CaP) es el segundo tipo de cáncer másfrecuentemente diagnosticado en hombres. En estadíos avanzados laenfermedad puede diseminarse siendo el hueso el principal sitio de metástasis.Este no es un evento aleatorio, sino que se generan loops regulatorios de retroalimentación entre las células de CaP y las células del microambiente de lametástasis, interrumpiendo la homeostasis del hueso. El hueso es un tejidodinámico que se somete a una remodelación mediada por el balance deosteoblastos y osteoclastos. La disrupción de este equilibrio por la presencia decélulas tumorales convierte el nicho óseo normal en un nicho tumoral ometastásico.Como en otras malignidades la generación de daño oxidativo amacromoléculas y componentes celulares, y el proceso inflamatorio asociado,promueven la carcinogénesis prostática y su progresión. Se ha demostrado quelas células óseas producen factores que aumentan el crecimiento y sobrevida delas células tumorales y que esta interacción, a su vez, favorece la progresiónmetastásica. Sin embargo, la naturaleza molecular de dicha interacción aún nose conoce completamente y existen pocos modelo experimentales apropiadospara estudiar dicha interacción.La inducción de Hemo oxigenasa 1 (HO-1) surge como un proceso dedefensa celular fundamental frente a estímulos de estrés e inflamatorios.Previamente demostramos que HO-1 cumple funciones críticas antitumorales enla carcinogénesis prostática.Nuestra hipótesis se basa en que HO-1 modifica el microambientetumoral modulando la expresión de factores inflamatorios y angiogénicosalterando la interacción entre la célula prostática y la ósea.Los objetivos de este trabajo de tesis fueron: evaluar el impacto fisiológicoin vivo de la carencia de HO-1 en el metabolismo óseo de ratones Knock-out(KO) para Hmox-1 (gen de HO-1); determinar el perfil transcripcional de genesinvolucrados tanto en la tumorigénesis como en la remodelación ósea en unsistema de co-cultivo donde células de CaP compartían el medio con cultivosprimarios de osteoblastos de ratón (PMOs) aislados de ratones BALB/c Hmox-1+/+, +/- o -/-; o en co-cultivo con células precursoras de osteoblastos (MC3T3) uosteoclastos (Raw264.7). También analizamos mediante proteómica el5secretoma en los medios condicionados del co-cultivo de células de CaP conprecursores óseos.El análisis histomorfométrico de los fémures de ratones transgénicos paraHmox-1 reveló una disminución de la densidad ósea concomitante con la pérdidade copias de este gen. En línea con esto se observó un menor número y actividadde osteoblastos y osteoclastos, indicando un metabolismo óseo disminuido. Seobservó una correlación entre los niveles de expresión de Hmox-1 y diferentesgenes implicados en la diferenciación de osteoblastos o en la regulación de lafisiología ósea como Runx2, Col1a1, Csf-1 y Opg, coincidiendo no solo con elmenor número y actividad de osteoblastos, sino también con la disminucióngeneral del metabolismo óseo antes mencionada.Mediante citometría de flujo se detectaron dos poblaciones de PMOs condiferentes niveles de ROS; la población con niveles altos estabasignificativamente reducida en los animales KO, demostrando que estas célulaspresentaban una tolerancia restringida al estrés oxidativo.En líneas generales, el co-cultivo con células PC3 derivó en un perfil deexpresión génica pro-osteolítico en las células óseas, el cual fue parcialmenterevertido cuando las células tumorales se encontraban pre-tratadas con Hemina,inductor farmacológico de HO-1. Entre los principales factores alterados seencuentran PTHrP, OPG, RANKL y RUNX2, todos ellos fuertemente implicadosen el proceso de remodelación ósea.En resumen, los niveles de HO-1 impactan sobre la expresión de factoresosteoblastogénicos y osteoclastogénicos, impactando en el balance óseo yalterando la comunicación entre las células del CaP y las células óseas.Prostate cancer (PCa) is the second leading cause of cancer-associated death in men. Bone is the most common and frequently the unique site of PCa progression. This is not a random event, regulatory feedback loops are generated between PCa cells and the cells in the metastatic microenvironment, interrupting bone homeostasis. Similar to others malignances the oxidative stress damage in macromolecules and cellular components and the associated inflammatory process, promote prostate carcinogenesis and subsequent progression. It has been demonstrated that bone cells produce factors that increase the growth and survival of tumor cells, and this interaction in turn favors metastatic progression. However the molecular nature of this interaction is not yet fully known and there are scarce experimental models to study such interaction. Heme oxygenase 1 (HO-1) induction appears as an essential process for cellular defense against inflammatory and stressor stimuli. We have previously demonstrated that HO-1 plays a critical anti-tumoral role in PCa. Our hypothesis is that HO-1 modifies the tumor microenvironment modulating the expression of inflammatory and angiogenic factors, disrupting the bone and PCa cell interaction. The aims of this work were: 1) to evaluate in vivo the pathophysiologic implications of HO-1 absence in bone metabolism of Hmox-1 (HO-1 gene) Knock-out (KO) mice; 2) to determine the transcriptional profile of genes involved in tumorigenesis and bone turn over & remodeling, in a co-culture system in which PCa cells share the culture medium with primary mouse osteoblast (PMOs) isolated from BALB/c Hmox-1 +/+, +/- or -/- mice; or in co-culture with osteoblast (MC3T3) or osteoclasts (Raw264.7) precursor cell lines; 3) to assess the secretome of the conditioned medium of PCa and bone progenitor co-culture systems. The histomorphometric analysis of the Hmox-1 transgenic mice femurs showed significant bone density reduction concomitant with the Hmox-1 copy loss. A positive significant correlation was observed between Hmox-1 expression levels and different genes implicated in the osteoblast differentiation or in bone physiology regulation such as Runx2; Col1a1; Mcsf1 and Opg. Accordingly, lower number and activity of osteoblasts and general decrease in bone metabolism was observed under the same conditions. Flow cytometry analysis, revealed two PMOs populations with different ROS levels. The population with high levels were significantly reduced in KO animals, showing that these cells have a restricted tolerance to oxidative stress. In summary, co-culture systems of PCa cells with bone cells resulted in a proosteolytic gene expression in the bone cells, which was partially reversed when tumor cells were pre-treated with Hemin (HO-1 specific pharmacological inductor). Among the main altered factors are PTHrP, OPG, RANKL and RUNX2, all of them strongly involved in bone turnover. Altogether, HO-1 levels critically alters the expression of osteoblastic/osteoclastic factors, affecting bone balance and the communication between bone and prostate tumor cells.Fil: Anselmino, Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; Argentin