Constitutive activation of MET signaling impairs myogenic differentiation of rhabdomyosarcoma and promotes its development and progression

Rhabdomyosarcoma (RMS) is a soft tissue sarcoma, which may originate from impaired differentiation of mesenchymal stem cells (MSC). Expression of MET receptor is elevated in alveolar RMS subtype (ARMS) which is associated with worse prognosis, compared to embryonal RMS (ERMS). Forced differentiation of ARMS cells diminishes MET level and, as shown previously, MET silencing induces differentiation of ARMS. In ERMS cells introduction of TPR-MET oncogene leads to an uncontrolled overstimulation of the MET receptor downstream signaling pathways. In vivo, tumors formed by those cells in NOD-SCID mice display inhibited differentiation, enhanced proliferation, diminished apoptosis and increased infiltration of neutrophils. Consequently, tumors grow significantly faster and they display enhanced ability to metastasize to lungs and to vascularize due to elevated VEGF, MMP9 and miR-378 expression. In vitro, TPR-MET ERMS cells display enhanced migration, chemotaxis and invasion toward HGF and SDF-1. Introduction of TPR-MET into MSC increases survival and may induce expression of early myogenic factors depending on the genetic background, and it blocks terminal differentiation of skeletal myoblasts. To conclude, our results suggest that activation of MET signaling may cause defects in myogenic differentiation leading to rhabdomyosarcoma development and progression

SNAIL is a key regulator of alveolar rhabdomyosarcoma tumor growth and differentiation through repression of MYF5 and MYOD function

AbstractRhabdomyosarcoma (RMS) is a mesenchymal tumor of soft tissue in children that originates from a myogenic differentiation defect. Expression of SNAIL transcription factor is elevated in the alveolar subtype of RMS (ARMS), characterized by a low myogenic differentiation status and high aggressiveness. In RMS patients SNAIL level increases with higher stage. Moreover, SNAIL level negatively correlates with MYF5 expression. The differentiation of human ARMS cells diminishes SNAIL level. SNAIL silencing in ARMS cells inhibits proliferation and induces differentiation in vitro, and thereby completely abolishes the growth of human ARMS xenotransplants in vivo. SNAIL silencing induces myogenic differentiation by upregulation of myogenic factors and muscle-specific microRNAs, such as miR-206. SNAIL binds to the MYF5 promoter suppressing its expression. SNAIL displaces MYOD from E-box sequences (CANNTG) that are associated with genes expressed during differentiation and G/C rich in their central dinucleotides. SNAIL silencing allows the re-expression of MYF5 and canonical MYOD binding, promoting ARMS cell myogenic differentiation. In differentiating ARMS cells SNAIL forms repressive complex with histone deacetylates 1 and 2 (HDAC1/2) and regulates their expression. Accordingly, in human myoblasts SNAIL silencing induces differentiation by upregulation of myogenic factors. Our data clearly point to SNAIL as a key regulator of myogenic differentiation and a new promising target for future ARMS therapies.</jats:p

SNAIL promotes metastatic behavior of rhabdomyosarcoma by increasing EZRIN and AKT expression and regulating microRNA networks

Rhabdomyosarcoma (RMS) is a predominant soft tissue tumor in children and adolescents. For high-grade RMS with metastatic involvement, the 3-year overall survival rate is only 25 to 30%. Thus, understanding the regulatory mechanisms involved in promoting the metastasis of RMS is important. Here, we demonstrate for the first time that the SNAIL transcription factor regulates the metastatic behavior of RMS both in vitro and in vivo. SNAIL upregulates the protein expression of EZRIN and AKT, known to promote metastatic behavior, by direct interaction with their promoters. Our data suggest that SNAIL promotes RMS cell motility, invasion and chemotaxis towards the prometastatic factors: HGF and SDF-1 by regulating RHO, AKT and GSK3&beta; activity. In addition, miRNA transcriptome analysis revealed that SNAIL-miRNA axis regulates processes associated with actin cytoskeleton reorganization. Our data show a novel role of SNAIL in regulating RMS cell metastasis that may also be important in other mesenchymal tumor types and clearly suggests SNAIL as a promising new target for future RMS therapies

Effect of heme oxygenase-1 on melanoma development in mice : role of tumor-infiltrating immune cells

Objective: Heme oxygenase-1 (HO-1) is a cytoprotective, proangiogenic and anti-inflammatory enzyme that is often upregulated in tumors. Overexpression of HO-1 in melanoma cells leads to enhanced tumor growth, augmented angiogenesis and resistance to anticancer treatment. The effect of HO-1 in host cells on tumor development is, however, hardly known. Methods and results: To clarify the effect of HO-1 expression in host cells on melanoma progression, C57BL/6xFvB mice of different HO-1 genotypes, HO-1+/+, HO-1+/&minus;, and HO-1&minus;/&minus;, were injected with the syngeneic wild-type murine melanoma B16(F10) cell line. Lack of HO-1 in host cells did not significantly influence the host survival. Nevertheless, in comparison to the wild-type counterparts, the HO-1+/&minus; and HO-1&minus;/&minus; males formed bigger tumors, and more numerous lung nodules; in addition, more of them had liver and spleen micrometastases. Females of all genotypes developed at least 10 times smaller tumors than males. Of importance, the growth of primary and secondary tumors was completely blocked in HO-1+/+ females. This was related to the increased infiltration of leukocytes (mainly lymphocytes T) in primary tumors. Conclusions: Although HO-1 overexpression in melanoma cells can enhance tumor progression in mice, its presence in host cells, including immune cells, can reduce growth and metastasis of melanoma

Role of the mitochondria during mammalian preimplantation embryogenesis.

Mitochondria play a vital role during oogenesis and preimplantation embryogenesis in mammals. They are responsible for such activities like ATP synthesis, calcium homeostasis, production of reactive oxygen species (ROS) or apoptosis. They are the most abundant organelles in mammalian oocyte and early embryo, and their number can be used as the indicator of the developmental competence. Because mitochondria does not replicate before the implantation of the embryo, their functional and numerical disorders may lead to the impaired embryogenesis or embryo arrest. Structural transformation of the mitochondria are essential for the proper development of the early embryo. Mitochondria answer in this way to the increasing energy demand of the developing embryo. Metabolism of mammalian embryos depends on the species and developmental stage of the embryo. For example, in mouse and human glucose is used in a very limited scale and may even inhibit early embryogenesis while in the culture medium. On the contrary, in porcine early embryos glucose is essential for proper embryogenesis and is metabolized from the first cell division of the embryo. The subplasmalemmal population of mitochondria with high inner membrane potential ∆ᴪm participates in intracellular calcium signaling and is essential for the functional response to changes in embryo environment. Mammalian embryos posses a high sensitivity to oxidative stress so it is important to maintain optimal conditions of the culture medium in order to prevent the increased ROS production. Finding all of the features that describes high developmental competence of oocytes and embryos may be crucial for obtaining the minimal amount of fertilized embryos with the highest probability of implantation during in vitro fertilization treatment (IVF). The purpose of this review is to discuss issues associated with mitochondrial functions during mammalian oogenesis and preimplantation embryogenesis. Discussion is based on the three model organisms: mouse, pig and human.Mitochondria odgrywają kluczową rolę podczas oogenezy i wczesnej embriogenezy ssaków. Cechują się funkcjonalną wszechstronnością będąc zaangażowane między innymi w syntezę ATP, gospodarkę wapniową komórek, produkcję reaktywnych form tlenu oraz apoptozę. Są najliczniejszymi organellami występującymi w oocytach i komórkach wczesnych zarodków, a ich liczba może być wyznacznikiem potencjału rozwojowego zarodka. Replikacja mitochondriów w zarodkach ssaków zachodzi dopiero po implantacji, stąd zaburzenia w liczbie oraz funkcjonowaniu mitochondriów prowadzą do nieprawidłowej embriogenezy lub całkowitego jej braku. Transformacje mitochondriów z form o „prymitywnej” budowie i niewielkiej aktywności metabolicznej, do form o budowie złożonej oraz wysokiej aktywności, są niezbędne aby rozwijający się zarodek odpowiedział podwyższonym metabolizmem na zwiększające się potrzeby energetyczne. Sam metabolizm zarodków ssaków zależy od ich stadium rozwojowego oraz jest specyficzny gatunkowo. Na szczególną uwagę zasługuje metabolizm glukozy, która jest w minimalnym stopniu wykorzystywana przez wczesne zarodki myszy i człowieka, mogąc mieć wręcz inhibujący wpływ na ich rozwój, natomiast u świni jest niezbędnym substratem energetycznym już od pierwszych podziałów komórkowych. Podbłonowa populacja mitochondriów o wysokim potencjale wewnętrznej błony mitochondrialnej ∆ᴪm pełni w oocytach i przedimplantacyjnych zarodkach ważne funkcje, odbierając sygnały ze środowiska zewnętrznego i kontrolując procesy wewnątrzkomórkowe poprzez sygnalizację jonami wapnia. Aktywność metaboliczna mitochondriów generuje reaktywne formy tlenu, na których działanie zarodki ssaków są szczególnie wrażliwe. Ważne jest dlatego utrzymanie odpowiednich warunków hodowli in vitro tych zarodków, celem minimalizacji stresu oksydacyjnego. Zrozumienie wszystkich procesów, w których biorą udział mitochondria, pozwala na określenie czym charakteryzuje się zdolny do rozwoju oocyt i zarodek. Ma to znaczenie w leczeniu bezpłodności metodą zapłodnienia in vitro, gdzie dąży się do zapładniania tylko oocytów, posiadających największe szanse na rozwój in vivo. Niniejsza praca przedstawia jak funkcje oraz własności mitochondriów wpływają na embriogenezę ssaków. Problem został ujęty pod kątem trzech modelowych organizmów: myszy, świni i człowieka

Rola receptora MET i czynnika transkrypcyjnego SNAIL1 w biologii mięsaka prążkowanokomórkowego

Mięsak prążkowanokomórkowy (ang. rhabdomyosarcoma; RMS) jest jednym z najczęściej występujących nowotworów tkanek miękkich u dzieci i młodzieży. Rozróżniane są dwa główne podtypy tego nowotworu: pęcherzykowy (ARMS) i zarodkowy (ERMS). Pacjenci chorzy na ARMS mają gorsze rokowania, co wiązane jest z obecnością przegrupowania PAX3/7-FKHR. Nową strategią w leczeniu RMS może być terapia prowadząca do różnicowania komórek nowotworowych. W celu opracowania takich terapii, należy dobrze poznać czynniki wpływające na stopień zróżnicowania komórek RMS. Badania in vitro pokazały, że różnicowanie komórek RH30 (podtyp pęcherzykowy) związane jest z obniżeniem ekspresji MET i SNAIL1. By głębiej zbadać role obu tych czynników w biologii RMS, wyprowadzone zostały stabilne linie komórkowe SMS (podtyp zarodkowy) z nadekspresją Tpr-MET oraz SNAIL1. Wprowadzenie Tpr-MET do komórek SMS spowodowało znaczny wzrost ekspresji SNAIL1, natomiast nadekspresja SNAIL1 wywołała zwiększenie poziomu MET. Sugeruje to istnienie pętli regulatorowej między tymi dwoma czynnikami w RMS. Badania in vivo ujawniły, że guzy powstałe po wszczepieniu komórek SMS z nadekspresją Tpr-MET rosły znacząco szybciej i wykazywały mniej wyróżnicowaną morfologię niż guzy komórek kontrolnych. Co więcej, wprowadzenie Tpr-MET oraz SNAIL1 do komórek SMS zwiększyło ich zdolności do przerzutowania do płuc. To zjawisko mogło być częściowo spowodowane zwiększonym poziomem ekspresji metaloproteinaz macierzy zewnątrzkomórkowej. Podsumowując, wyniki uzyskane in vitro oraz in vivo pokazują istnienie zależności między działaniem receptora MET oraz SNAIL1 w biologii RMS.Rhabdomyosarcoma (RMS) is the soft tissue sarcoma that occurs mainly in children and adolescents. It is divided into two main subtypes: alveolar (ARMS) and embryonal (ERMS). Patients diagnosed with ARMS have poor prognosis what can be explained by the presence of fusion protein PAX3/7-FKHR. Differentiation therapy can be a new therapeutic approach in RMS treatment. Thus it is important to investigate factors affecting differentiation of RMS cells. In this study, differentiation of RH30 cells (ARMS subtype) significantly decreased levels of MET receptor and SNAIL1 transcription factor. Stable SMS cell lines (ERMS subtype) were established in order to examine the role of these two factors in RMS cells. Introducing Tpr-MET transgene into the SMS cells resulted in increased expression of SNAIL1. Furthermore, SNAIL1 overexpression in SMS cells caused significant upregulation of MET receptor. These data suggest the regulatory loop between MET and SNAIL1 in RMS. In vivo study revealed that tumors formed by SMS cells expressing Tpr-MET were larger and less differentiated than control cells. What is more, introduction of both Tpr-MET and SNAIL1 increased invasive properties of SMS cells, most probably due to the rise in matrix metalloproteinases-9 levels. Together, in vitro and in vivo data provide an evidence that there is a crosstalk between MET receptor and SNAIL1 that can influence the biology of rhabdomyosarcoma cells