Red fluorescent genetically encoded indicator for intracellular hydrogen peroxide

Reactive oxygen species (ROS) are conserved regulators of numerous cellular functions, and overproduction of ROS is a hallmark of various pathological processes. Genetically encoded fluorescent probes are unique tools to study ROS production in living systems of different scale and complexity. However, the currently available recombinant redox sensors have green emission, which overlaps with the spectra of many other probes. Expanding the spectral range of recombinant in vivo ROS probes would enable multiparametric in vivo ROS detection. Here we present the first genetically encoded red fluorescent sensor for hydrogen peroxide detection, HyPerRed. The performance of this sensor is similar to its green analogues. We demonstrate the utility of the sensor by tracing low concentrations of H2O2 produced in the cytoplasm of cultured cells upon growth factor stimulation. Moreover, using HyPerRed we detect local and transient H2O2 production in the mitochondrial matrix upon inhibition of the endoplasmic reticulum Ca(2+) uptake

РОЛЬ ЭПИТЕЛИАЛЬНО-МЕЗЕНХИМАЛЬНОГО ПЕРЕХОДА И АУТОФАГИИ В ПРОТИВООПУХОЛЕВОМ ОТВЕТЕ КЛЕТОЧНЫХ ЛИНИЙ МЕЛАНОМЫ НА ТАРГЕТНОЕ ИНГИБИРОВАНИЕ MEK и mTOR КИНАЗ

Introduction. Cutaneous melanoma is a challenge to treat due to rapid progression of disease and acquired resistance to therapy. Autophagy and the epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) are closely interrelated and play a key role in tumor progression. Targeted co-inhibition of MEK and mTOR kinases is a potential target for melanoma therapy by downregulatoin of the EMT.Objective: to study the effect of MEK and mTOR co-inhibition on cell viability, ability to form 3D-spheroids and migratory capacity of melanoma cell lines, and correlation of these changes with EMTand autophagy-related markers.Material and Methods. Melanoma cell lines Mel Z and Mel MTP were derived from patients, who were treated at the N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology. The antiproliferative effect of binimetinib and/or rapamycin was studied by the MTT -test. 3D spheroids were formed using RGD peptides. Cell migration and invasion were assessed by a Boyden chamber migration assay. The expression levels of autophagy and EMT markers were investigated by immunocytochemistry or immunoblotting.Results. Rapamycin increased cytotoxicity of binimetinib in both 2D and 3D melanoma cell line cultures. At the same time, binimetinib and rapamycin reduced invasion, but not migration capacity of melanoma cells in vitro. The effectiveness of the combination was associated with a decrease in the EMT markers (N-cadherin and β-catenin) and autophagy markers (Beclin 1, p62/SQST M1 and LC3BII ) in melanoma cells.Conclusion. Inactivation of autophagy and EMT leads to overcoming the resistance to current anti-melanoma therapy and can be considered as a promising target for the treatment of melanoma.Введение. Возникновение резистентности и дальнейшая опухолевая прогрессия остаются актуальной проблемой в лечении меланомы кожи. Процесс аутофагии и эпителиально-мезенхимальный переход (ЭМП) тесно связаны между собой и играют ключевую роль в опухолевой прогрессии. Таргетное коингибирование МЕК и mTOR киназ является потенциальной мишенью для терапии меланомы, нацеленной на блокирование ЭМП.Цель работы – изучение влияния ко-ингибирования МЕК и mTOR киназ на выживаемость, возможность формирования 3D-сфероидов и миграционные способности клеточных линий меланомы, а также взаимосвязь этих изменений с маркерами ЭМП и аутофагии.Материал и методы. Работа проведена на клеточных линиях меланомы Mel Z и Mel MTP, полученных от пациентов, проходивших лечение в НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина. Оценку антипролиферативной активности биниметиниба и/или рапамицина исследовали МТТ-тестом. 3D-сфероиды получали на основе RGDпептидов, миграционную способность и инвазивность оценивали к камере Бойдена и базальном матриксе. Изменения экспрессии маркеров аутофагии и ЭМП исследованы иммуноцитохимически или иммуноблоттингом.Результаты. Рапамицин усиливал цитотоксичность биниметиниба как в 2D-, так и в 3D-культурах клеточных линий меланомы. При этом биниметиниб и рапамицин снижали инвазию, но не миграцию клеток меланомы in vitro. Эффективность комбинации связана со снижением маркеров ЭМП N-кадхерина и β-катенина и аутофагии в клетках меланомы – Беклин 1, р62/SQST M1 и LC3BII .Заключение. Инактивация аутофагии и ЭМП позволяет преодолевать резистентность к существующей терапии и может быть рассмотрена как перспективная мишень для терапии меланомы