Published April 6, 2021 | Version v1
Publication Open

Tubulin acetylation enhances lung cancer resistance to paclitaxel-induced cell death through Mcl-1 stabilization

Creators

  • 1. Chulalongkorn University

Description

Abstract The posttranslational modifications (PTMs) of microtubules have been reported to play an important role in cancer aggressiveness, including apoptosis resistance. In this study, we aimed to investigate the biological role of microtubule PTMs in the regulation of paclitaxel responsiveness. The acetylated tubulin (Ace-tub) level was strongly associated with paclitaxel sensitivity, as observed in patient-derived primary lung cancer cells and xenografted immunodeficient mice. We showed that paclitaxel-resistant H460 lung cancer cells, generated by a stepwise increase in paclitaxel, exhibited markedly increased tubulin acetylation and consequently acquired paclitaxel resistance. Upregulation of tubulin acetylation by overexpression of α-tubulin acetyltransferase 1 wild-type (αTAT1 wt ), an enzyme required for acetylation, or by treatment with trichostatin A (TSA), a histone deacetylase 6 (HDAC6) inhibitor, significantly attenuated paclitaxel-induced apoptosis. Investigation of the underlying mechanism revealed that the levels of antiapoptotic Mcl-1 appeared to increase in αTAT1 wt -overexpressing and TSA-treated cells compared to control cells, whereas the levels of other antiapoptotic regulatory proteins were unchanged. On the other hand, decreased tubulin acetylation by αTAT1 RNA interference downregulated Mcl-1 expression in patient-derived primary lung cancer and paclitaxel-resistant lung cancer cells. A microtubule sedimentation assay demonstrated that Mcl-1 binds to microtubules preferentially at Ace-type, which prolongs the Mcl-1 half-life (T 1/2 ). Furthermore, immunoprecipitation analysis revealed that polyubiquitination of Mcl-1 was extensively decreased in response to TSA treatment. These data indicate that tubulin acetylation enhances the resistance to paclitaxel-induced cell death by stabilizing Mcl-1 and protecting it from ubiquitin–proteasome-mediated degradation.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

ملخص تم الإبلاغ عن أن تعديلات ما بعد الترجمة (PTMs) للأنابيب الدقيقة تلعب دورًا مهمًا في عدوانية السرطان، بما في ذلك مقاومة الاستماتة. في هذه الدراسة، استهدفنا التحقيق في الدور البيولوجي للأنابيب الدقيقة PTMs في تنظيم استجابة الباكليتاكسيل. ارتبط مستوى التوبولين الأسيتيلاتي (Ace - tub) ارتباطًا وثيقًا بحساسية الباكليتاكسيل، كما لوحظ في خلايا سرطان الرئة الأولية المشتقة من المريض والفئران التي تعاني من نقص المناعة المطعمة بالأجانب. أظهرنا أن خلايا سرطان الرئة H460 المقاومة للباكليتاكسيل، الناتجة عن زيادة تدريجية في الباكليتاكسيل، أظهرت زيادة ملحوظة في أستلة التوبولين وبالتالي اكتسبت مقاومة الباكليتاكسيل. زيادة تنظيم أسيتيل التوبولين عن طريق التعبير المفرط عن أسيتيل ترانسفيراز ألفا توبولين 1 من النوع البري (αTAT 1 بالوزن )، وهو إنزيم مطلوب للأسيتيل، أو عن طريق العلاج باستخدام تريكوستاتين أ (TSA)، وهو مثبط هيستون دي أسيتيلز 6 (HDAC6)، موت الخلايا المبرمج الناجم عن باكليتاكسيل الموهن بشكل كبير. كشف التحقيق في الآلية الأساسية أن مستويات مضادات الاحتقان Mcl -1 بدت وكأنها تزيد في الخلايا المفرطة في التعبير والمعالجة بالوزن αTAT 1 مقارنة بخلايا التحكم، في حين أن مستويات البروتينات التنظيمية الأخرى المضادة للاحتقان لم تتغير. من ناحية أخرى، أدى انخفاض أسيتيل التوبولين عن طريق تداخل αTAT 1 RNA إلى تقليل تنظيم تعبير Mcl -1 في سرطان الرئة الأولي المشتق من المريض وخلايا سرطان الرئة المقاومة للباكليتاكسيل. أظهر اختبار ترسيب الأنابيب الدقيقة أن Mcl -1 يرتبط بالأنابيب الدقيقة بشكل تفضيلي في نوع الآس، مما يطيل عمر النصف لـ Mcl -1 (T 1/2 ). علاوة على ذلك، كشف تحليل الترسيب المناعي أن تعدد الأوبيكويتين لـ Mcl -1 قد انخفض على نطاق واسع استجابةً لعلاج TSA. تشير هذه البيانات إلى أن أسيتيل التوبولين يعزز مقاومة موت الخلايا الناجم عن الباكليتاكسيل عن طريق تثبيت Mcl -1 وحمايته من التحلل بوساطة بروتيازوم اليوبيكويتين.

Translated Description (French)

Résumé Les modifications post-traductionnelles (MTP) des microtubules ont été signalées comme jouant un rôle important dans l'agressivité cancéreuse, y compris la résistance à l'apoptose. Dans cette étude, nous avons cherché à étudier le rôle biologique des PTM des microtubules dans la régulation de la réactivité du paclitaxel. Le taux de tubuline acétylée (Ace-tub) était fortement associé à la sensibilité au paclitaxel, comme observé chez les cellules cancéreuses pulmonaires primaires dérivées du patient et les souris immunodéficientes xénogreffées. Nous avons montré que les cellules cancéreuses du poumon H460 résistantes au paclitaxel, générées par une augmentation progressive du paclitaxel, présentaient une acétylation de la tubuline nettement accrue et acquéraient par conséquent une résistance au paclitaxel. L'augmentation de l'acétylation de la tubuline par la surexpression de l'α-tubuline acétyltransférase 1 de type sauvage (αTAT1 wt ), une enzyme nécessaire à l'acétylation, ou par un traitement par la trichostatine A (TSA), un inhibiteur de l'histone désacétylase 6 (HDAC6), a significativement atténué l'apoptose induite par le paclitaxel. L'étude du mécanisme sous-jacent a révélé que les niveaux de Mcl-1 antiapoptotique semblaient augmenter dans les cellules sur-exprimantes αTAT1 et traitées au TSA par rapport aux cellules témoins, alors que les niveaux d'autres protéines régulatrices antiapoptotiques étaient inchangés. D'autre part, une diminution de l'acétylation de la tubuline par l'interférence de l'ARN αTAT1 a régulé à la baisse l'expression de Mcl-1 dans les cellules cancéreuses pulmonaires primaires dérivées du patient et les cellules cancéreuses pulmonaires résistantes au paclitaxel. Un test de sédimentation des microtubules a démontré que Mcl-1 se lie aux microtubules préférentiellement au type ACE, ce qui prolonge la demi-vie de Mcl-1 (T 1/2 ). De plus, l'analyse de l'immunoprécipitation a révélé que la polyubiquitination de Mcl-1 était considérablement diminuée en réponse au traitement par TSA. Ces données indiquent que l'acétylation de la tubuline améliore la résistance à la mort cellulaire induite par le paclitaxel en stabilisant Mcl-1 et en la protégeant de la dégradation médiée par l'ubiquitine-protéasome.

Translated Description (Spanish)

Resumen Se ha informado que las modificaciones postraduccionales (MPT) de los microtúbulos desempeñan un papel importante en la agresividad del cáncer, incluida la resistencia a la apoptosis. En este estudio, nuestro objetivo fue investigar el papel biológico de las MPT de microtúbulos en la regulación de la capacidad de respuesta al paclitaxel. El nivel de tubulina acetilada (Ace-tub) se asoció fuertemente con la sensibilidad al paclitaxel, como se observó en células de cáncer de pulmón primario derivadas de pacientes y ratones inmunodeficientes xenoinjertados. Demostramos que las células de cáncer de pulmón H460 resistentes al paclitaxel, generadas por un aumento gradual del paclitaxel, mostraron un marcado aumento de la acetilación de la tubulina y, en consecuencia, adquirieron resistencia al paclitaxel. La regulación positiva de la acetilación de la tubulina mediante la sobreexpresión de α-tubulina acetiltransferasa 1 de tipo salvaje (αTAT1 wt ), una enzima necesaria para la acetilación, o mediante el tratamiento con tricostatina A (TSA), un inhibidor de la histona desacetilasa 6 (HDAC6), atenuó significativamente la apoptosis inducida por paclitaxel. La investigación del mecanismo subyacente reveló que los niveles de Mcl-1 antiapoptótico parecían aumentar en las células con sobreexpresión de αTAT1 wt y tratadas con TSA en comparación con las células de control, mientras que los niveles de otras proteínas reguladoras antiapoptóticas no cambiaron. Por otro lado, la disminución de la acetilación de tubulina por la interferencia de ARN αTAT1 reguló negativamente la expresión de Mcl-1 en el cáncer de pulmón primario derivado del paciente y en las células de cáncer de pulmón resistentes al paclitaxel. Un ensayo de sedimentación de microtúbulos demostró que Mcl-1 se une a los microtúbulos preferentemente en el tipo Ace, lo que prolonga la vida media de Mcl-1 (T 1/2 ). Además, el análisis de inmunoprecipitación reveló que la poliubiquitinación de Mcl-1 disminuyó ampliamente en respuesta al tratamiento con TSA. Estos datos indican que la acetilación de tubulina mejora la resistencia a la muerte celular inducida por paclitaxel al estabilizar Mcl-1 y protegerlo de la degradación mediada por ubiquitina-proteasoma.

Files

s41420-021-00453-9.pdf.pdf

Files (1.9 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:708961940ff35952f475eed0c8568bce
1.9 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
أسيتيل التوبولين يعزز مقاومة سرطان الرئة لموت الخلايا الناجم عن الباكليتاكسيل من خلال تثبيت Mcl -1
Translated title (French)
L'acétylation de la tubuline améliore la résistance du cancer du poumon à la mort cellulaire induite par le paclitaxel grâce à la stabilisation de Mcl-1
Translated title (Spanish)
La acetilación de tubulina mejora la resistencia del cáncer de pulmón a la muerte celular inducida por paclitaxel a través de la estabilización de Mcl-1

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3151214409
DOI
10.1038/s41420-021-00453-9

Is supplement to
https://openalex.org/W3030950996 (Other)
https://openalex.org/W2168703354 (Other)
https://openalex.org/W2163867568 (Other)
https://openalex.org/W2086653554 (Other)
https://openalex.org/W2066752826 (Other)
https://openalex.org/W2030893576 (Other)
https://openalex.org/W2009765924 (Other)
https://openalex.org/W1986118356 (Other)
https://openalex.org/W1555013184 (Other)
https://openalex.org/W1028951263 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1612747797
  • https://openalex.org/W1749876465
  • https://openalex.org/W1873916989
  • https://openalex.org/W1966926645
  • https://openalex.org/W1969232124
  • https://openalex.org/W1972026290
  • https://openalex.org/W1990983360
  • https://openalex.org/W1997749844
  • https://openalex.org/W2002294634
  • https://openalex.org/W2003163223
  • https://openalex.org/W2007917102
  • https://openalex.org/W2008780135
  • https://openalex.org/W2041976798
  • https://openalex.org/W2042145670
  • https://openalex.org/W2042956459
  • https://openalex.org/W2048312098
  • https://openalex.org/W2054758238
  • https://openalex.org/W2072853614
  • https://openalex.org/W2075483442
  • https://openalex.org/W2087637704
  • https://openalex.org/W2112320978
  • https://openalex.org/W2133046287
  • https://openalex.org/W2142244607
  • https://openalex.org/W2154747925
  • https://openalex.org/W2215895566
  • https://openalex.org/W2394607623
  • https://openalex.org/W2512323670
  • https://openalex.org/W2589763318
  • https://openalex.org/W2605608973
  • https://openalex.org/W2612606040
  • https://openalex.org/W2725369123
  • https://openalex.org/W2744422984
  • https://openalex.org/W2753841677
  • https://openalex.org/W2791392770
  • https://openalex.org/W2892160808
  • https://openalex.org/W2895750258
  • https://openalex.org/W2900827073
  • https://openalex.org/W2989512403
  • https://openalex.org/W2997329163
  • https://openalex.org/W2999417355
  • https://openalex.org/W3016741145