Regulation of proliferative response by SETD7 in breast cancer

Abstract

Breast cancer growth is dependent on stimulation by the ovarian hormone estrogen. Estrogen activates estrogen receptora (ERa) which is a ligandactivated transcription factor. Estrogen-bound ERa transactivates genes which stimulate proliferation and survival. Hormonal therapy is an effective strategy to treat hormone-related breast cancer. However, it is associated with endocrine resistance and recurrence. Activation of growth factors signaling pathways and alterations on ERα protein have been propossed as resistance mechanisms. ERa protein stability and activation of transcription is regulated by post transcriptional modifications such as methylation and by proteasome degradation. SETD7 is a methyltransferase which targets histones and others non-histone proteins important for cellular proliferation, including ERa. Methylation of ERa seems to contribute to ERa stability and activity; this would lead to an increase in cell survival. However, previous results from our lab indicate that SETD7 inhibits mammary epithelial cell proliferation. Therefore, in this project, we intent to study the co-regulation between ERa and SETD7 as well as the subsequent effects on proliferation in response to different mitogenic stimuli, with focus on estrogen. For this purpose, we used a SETD7 activity inhibitor known as R-PFI. In this study, we show that SETD7 levels decrease when cells are stimulated to proliferate. Inhibition of SETD7 activity by R-PFI leads to an increase in cell number. However, when cells were co-treated with R-PFI and estrogen the increase was not significant once cells suffer a cell cycle arrest. In the presence of R-PFI, we show an increase of ERa protein levels, identical to the levels obtained when ERa degradation is impaired by blocking the proteasome, suggesting that SETD7 may control ERa protein levels at this level. However, this increase of ERa levels did not translate into an increase of ERa activity. Thus, SETD7 can be dispensable for ERa activity. Our findings suggest an inhibitory role of SETD7 in breast cells growth in the absence of estradiol. But, on the other hand, our results do not support studies previously reported in relation to ERa regulation. Therefore, further studies are needed to establish SETD7 function in ERα- induced proliferation.

O crescimento e progressão do cancro da mama é maioritariamente dependente da estimulação hormonal, nomeadamente pela hormona ovariana estrogénica. Esta hormona liga-se e ativa o recetor de estrogénio a (ERα) que culmina na transativação de genes que por sua vez gera uma resposta celular ao nível da proliferação e sobrevivência celular. Uma das terapias para cancros dependentes de estrogénio é a terapia hormonal. Porém, apesar de eficaz, a longo tempo gera mecanismo de resistência endócrina e até recorrência. A ativação de vias de sinalização dependentes de fatores de crescimento e outras vias de sinalização alteram a estrutura do ERα, a sua estabilidade e função. Estes mecanismos são os propostos para explicar a resistência endócrina. A estabilidade e atividade do ERαsão processos regulados por modificações pós traducionais bem como a degradação da proteína mediada pelo proteossoma. A metilação do ERαpela SETD7 parece contribuir para a estabilidade e atividade transcricional do recetor. Tal, traduzir-se-ia num aumento de sobrevivência celular. Contudo, resultados anteriores do laboratório indicam que a SETD7 inibe a proliferação celular de células epiteliais mamárias. Assim, este estudo tem como objetivo principal estudar a regulação do ERα pela SETD7 e vice-versa, bem como os efeitos desta regulação ao nível da proliferação celular mediada por diversos estímulos mitogénicos, e com foco nos efeitos dos estrogénios. Para tal, realizámos vários estudos utilizando um inibidor da atividade da SETD7, RPFI. Neste estudo mostrámos que os níveis de SETD7 diminuem quando as células são estimuladas a proliferar. A inibição da atividade da SETD7 pelo R-PFI origina um aumento do número de células. Contudo, quando combinado com estrogénio, o aumento deixa de ser significativo devido a uma paragem no ciclo celular. Na presença de R-PFI, pudemos observar um incremento dos níveis proteicos de ERa idênticos aos que se verificam quando o proteossoma está inibido, sugerindo um controlo dos níveis proteicos de ERa pela SETD7 poderia estar associado ao controlo da degradação do ERα. Contudo, este aumento dos níveis de ER não se traduz num aumento de atividade do recetor, pelo que a SETD7 parece ser dispensável para a atividade do ERα. Os resultados obtidos sugerem um papel inibitório da SETD7 sobre o crescimento de células mamárias na ausência de estradiol. Por outro lado, os nossos resultados não estão de acordo com estudos já publicados, pelo que será necessário aprofundar os estudos para esclarecer qual a função da SETD7 na regulação da proliferação mediada pelo ERα.