Zinc induced phosphorylation of KSR1 protein in prostate cancer cells

Abstract

Prostate cancer is one of the most common causes of cancer death in men and the treatment options are limited for advanced prostate cancer. Zinc is a vital metal ion that plays a crucial role in prostate physiology. Zinc is particularly concentrated in normal prostate cells, being mainly used for citrate secretion. On the other hand, Zinc levels are heavily reduced in prostate cancer, which lead to a more energy-efficient metabolic state. Interestingly, Zinc has also been shown to negatively affect MAPK signalling. In this study, DU-145 and PC-3 prostate cancer cell lines were tested with ZnSO4 for the assessment of the phosphorylation of KSR1, a scaffold protein of the MAPK/ERK 1/2 pathway. Our findings revealed that only the DU-145 cell line transfected with KSR1 plasmid presented detectable phosphorylation levels of KSR1. To overcome the scarce uptake of Zinc by prostate cancer cell lines, the transformed K1-4 cells were used to prove the modulation of ERK 1/2 activity by KSR1. This role of KSR1 was confirmed by MEK and KSR1 inhibitors that demonstrated that the inhibition of KSR1 results in diminished ERK 1/2 activation. This correlates with the hypothesis that the Zinc-induced phosphorylation of KSR1 leads to lower ERK 1/2 activity. KSR1 can be therefore considered as a new valid target for the development of prostate cancer therapies.

Cancro da próstata é uma das causas mais comuns de morte em homens e as opções de tratamento para cancro da próstata avançado são limitadas. O Zinco é um ião vital que desempenha um papel crucial na fisiologia da próstata. Zinco encontra-se particularmente concentrado em células da próstata normais, sendo maioritariamente usado para produção de citrato. Por outro lado, o Zinco encontra-se muito reduzido em cancro da próstata, o que leva a um estado metabólico energeticamente mais eficiente. Curiosamente, o Zinco tem sido associado a afetar negativamente a via de sinalização MAPK. Neste estudo, as linhas celulares de cancro da próstata DU-145 e PC-3 foram testadas com ZnSO4 para avaliar a fosforilação de KSR1, uma proteína esqueleto da via MAPK/ERK 1/2. Os nossos resultados revelaram que apenas a linha celular DU-145 transfectada com um plasmídeo KSR1 apresentou níveis detetáveis de KSR1. Para ultrapassar a diminuta absorção de zinco pelas linhas celulares de cancro da próstata, as células transformadas K1-4 foram utilizadas para provar que KSR1 modula a atividade da ERK 1/2. Este papel da proteína KSR1 foi confirmada por inibidores de MEK e KSR1 que demonstraram que a inibição de KSR1 resulta numa ativação reduzida da ERK 1/2. Isto correlaciona com a hipótese de que a fosforilação da proteína KSR1 induzida por Zinco leva a uma menor atividade da ERK 1/2. Assim a KSR1 pode ser considerada como um novo alvo válido para o desenvolvimento de terapias de cancro da próstata.