Remodeling of the mammary epithelial cell lipidome by SETD7 and its significance to breast cancer: a lipidomic approach

Abstract

Lipids are structural components of cell membranes, as well as important signaling mediators. The membrane’s lipid composition dictates its fluidity, and consequently the cell’s proliferative, migratory, and secretory potential. When lactation is induced on the mammary gland, mammary epithelial cells differentiate into a specialized secretory state, and their lipidome accompanies this transition, to cope with the increased lipidic demand for lactation. It has been reported that the lipidome of breast cancer cells with a worse disease prognosis is resemblant to that of proliferative undifferentiated mammary epithelial cells. Therefore, it is imperative to study the mechanisms controlling the lipid metabolism on these cells and the factors involved in the transition from a proliferative to a functionally differentiated lipidomic phenotype. SETD7 is a methyltransferase that modulates the expression of several transcription factors related to biological processes with relevance for cancer, including cell proliferation and chromatin remodelling. Previous results showed that inhibition of SETD7 on HC11 mammary epithelial cells led to an abnormal phenotype on differentiated cells, resembling that of undifferentiated cells, suggesting a role for SETD7 in epithelial differentiation as well. SETD7 is also known to target key players of lipid metabolism like XBP1 and RORα2. In this study, we inhibited the activity of SETD7 on HC11 mammary epithelial cells to study the effect of this shut down on the lipidome and relate the differences to the profile presented during differentiation. Mass spectrometry and thin-layer chromatography were used to study the lipidome of these cells. A decrease in phosphatidylcholine and synthesis of phosphatidylethanolamine, longer and more unsaturated fatty acids, are observed during differentiation to facilitate secretion. These adaptations seemed to be impaired by the inhibition of SETD7. This inhibition led to a lipid profile suggestive of higher proliferative potential, characteristic of undifferentiated cells and cancer cells with metastatic potential. In sum, when combined with previous observations, these results suggest not only that SETD7 has an important modulating role in the differentiation of MEC, but that its activity is important for lipid homeostasis and the adaptation to the demands of lactation.

Lípidos são componentes estruturais das membranas celulares e importantes mediadores de sinalização. A composição lipídica da membrana celular determina a sua fluidez, e consequentemente, o seu potencial proliferativo, migratório e secretor. Quando a lactação é induzida na glândula mamária, células epiteliais mamárias diferenciam-se e adquirem uma função secretora. Como tal, o seu lipidoma acompanha esta transição, a fim de suportar as necessidades lipídicas da lactação. Sabe-se que o lipidoma de células de cancro da mama com um prognóstico da doença mais negativo é semelhante àquele apresentado por células epiteliais mamárias proliferativas e indiferenciadas. Assim, é imperativo estudar os mecanismos que controlam o metabolismo lipídico nestas células, e os fatores envolvidos na transição do fenótipo lipídico de um estádio proliferativo para um diferenciado e funcional. A SETD7 é uma metiltransferase que modula a expressão de vários fatores de transcrição relacionados com processos biológicos de relevância para o cancro, incluído a proliferação celular e remodelação da cromatina. Resultados anteriores demonstraram que a inibição da SETD7 em células epiteliais mamárias HC11 levou a um fenótipo anormal em células diferenciadas, semelhante ao apresentado por células indiferenciadas, sugerindo assim um papel da SETD7 na diferenciação epitelial. Sabe-se que a SETD7 atua sobre alguns dos reguladores principais do metabolismo lipídico, como XBP1 e RORα2. Assim, neste estudo, foi inibida a atividade da SETD7 em células HC11, a fim de estudar o efeito desta inibição no lipidoma, e relacioná-lo com as alterações sofridas ao longo da diferenciação. Foram aplicadas espectrometria de massa e cromatografia em camada fina para avaliar o lipidoma destas células. Uma redução na quantidade de fosfatidilcolina, e promoção da síntese de fosfatidiletanolamina, e de ácidos gordos mais longos e insaturados, foram alterações observadas durante a diferenciação, a fim de facilitar a função secretora. Estas adaptações pareceram ser prejudicadas pela inibição de SETD7. Esta inibição levou a um perfil lipídico sugestivo de um maior potencial proliferativo, característico de células indiferenciadas e cancerígenas com potencial metastático. Quando combinados com observações anteriores, estes resultados sugerem que a SETD7 não só tem uma importante função moduladora na diferenciação de células epiteliais mamárias, mas que a sua atividade é importante para a homeostasia lipídica, e adaptação às necessidades da lactação.