Published August 28, 2019
| Version v1
Publication
Open
Human embryonic stem cells display a pronounced sensitivity to the cyclin dependent kinase inhibitor Roscovitine
Creators
- 1. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia
- 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
Description
The essentially unlimited expansion potential and the pluripotency of human embryonic stem cells (hESCs) make them attractive for cell-based therapeutic purposes. Although hESCs can indefinitely proliferate in culture, unlike transformed cancer cells, they are endowed with a cell-intrinsic property termed mitochondrial priming that renders them highly sensitive to apoptotic stimuli. Thus, all attempts to broaden the insights into hESCs apoptosis may be helpful for establishing pro-survival strategies valuable for its in vitro culture and further use in clinical applications. Cyclin-dependent kinases (CDKs), a family of serine/threonine protein kinases originally identified as regulators of the eukaryotic cell cycle, can also regulate transcription and differentiation. Moreover, there are compelling data suggesting that its activities are involved in certain apoptotic programs in different cell types. Currently, it is not completely determined whether CDKs regulate apoptotic processes in rapidly proliferating and apoptosis-prone hESCs. In this study, to elucidate the effect of CDKs inhibition in hESCs we used Roscovitine (ROSC), a purine analogue that selectively inhibits the activities of these kinases. Inhibition of CDKs by ROSC triggers programmed cell death in hESCs but not in proliferating somatic cells (human fibroblasts). The apoptotic process encompasses caspase-9 and -3 activation followed by PARP cleavage. ROSC treatment also leads to p53 stabilization, which coincides with site-specific phosphorylation at serine 46 and decreased levels of Mdm2. Additionally, we observed a transcriptional induction of p53AIP1, a repression of pro-survival factor Mcl-1 and an up-regulation of pro-apoptotic BH3-only proteins NOXA and PUMA. Importantly, we found that the role of CDK2 inhibition appears to be at best accessory as an active CDK2 is not required to ensure hESCs survival. Our experimental data reveal that hESCs, contrary to fibroblasts, exhibit a pronounced sensitivity to ROSC.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
إن إمكانات التوسع غير المحدودة بشكل أساسي وتعدد قدرات الخلايا الجذعية الجنينية البشرية (hESCs) تجعلها جذابة للأغراض العلاجية القائمة على الخلايا. على الرغم من أن hESCs يمكن أن تتكاثر إلى أجل غير مسمى في المزرعة، على عكس الخلايا السرطانية المتحولة، إلا أنها تتمتع بخاصية جوهرية للخلية تسمى فتيلة الميتوكوندريا التي تجعلها حساسة للغاية للمحفزات الاستماتة. وبالتالي، قد تكون جميع المحاولات لتوسيع الرؤى حول الاستماتة في الخلايا الجذعية السرطانية شديدة الحساسية مفيدة في وضع استراتيجيات مؤيدة للبقاء على قيد الحياة ذات قيمة لثقافتها في المختبر واستخدامها بشكل أكبر في التطبيقات السريرية. إن إنزيمات الكيناز المعتمدة على السيكلين (CDKs)، وهي عائلة من إنزيمات كيناز بروتين السيرين/الثريونين التي تم تحديدها في الأصل كمنظم لدورة الخلايا حقيقية النواة، يمكنها أيضًا تنظيم النسخ والتمايز. علاوة على ذلك، هناك بيانات مقنعة تشير إلى أن أنشطتها تشارك في بعض برامج الاستماتة في أنواع مختلفة من الخلايا. في الوقت الحالي، لم يتم تحديد ما إذا كانت CDKs تنظم عمليات الاستماتة في HESCs سريعة الانتشار والمعرضة للاستماتة. في هذه الدراسة، لتوضيح تأثير تثبيط CDKs في hESCs، استخدمنا Roscovitine (ROSC)، وهو نظير البيورين الذي يمنع بشكل انتقائي أنشطة هذه الكينازات. يؤدي تثبيط CDKs بواسطة ROSC إلى موت الخلايا المبرمج في hESCs ولكن ليس في الخلايا الجسدية المتكاثرة (الخلايا الليفية البشرية). تشمل عملية الاستماتة تنشيط caspase -9 و -3 متبوعًا بانقسام PARP. يؤدي علاج ROSC أيضًا إلى تثبيت p53، والذي يتزامن مع الفسفرة الخاصة بالموقع عند سيرين 46 وانخفاض مستويات Mdm2. بالإضافة إلى ذلك، لاحظنا تحريضًا نصيًا لـ p53AIP1، وقمعًا لعامل البقاء على قيد الحياة Mcl -1 وتنظيمًا أعلى لبروتينات BH3 المؤيدة للاستماتة فقط NOXA و PUMA. الأهم من ذلك، وجدنا أن دور تثبيط CDK2 يبدو أنه ملحق في أحسن الأحوال لأن CDK2 النشط غير مطلوب لضمان بقاء hESCs. تكشف بياناتنا التجريبية أن الخلايا الجذعية الكهروستاتيكية، على عكس الخلايا الليفية، تظهر حساسية واضحة تجاه ROSC.Translated Description (French)
Le potentiel d'expansion essentiellement illimité et la pluripotence des cellules souches embryonnaires humaines (CSEh) les rendent attrayantes à des fins thérapeutiques cellulaires. Bien que les CSEh puissent proliférer indéfiniment en culture, contrairement aux cellules cancéreuses transformées, elles sont dotées d'une propriété cellulaire intrinsèque appelée amorçage mitochondrial qui les rend très sensibles aux stimuli apoptotiques. Ainsi, toutes les tentatives visant à élargir les connaissances sur l'apoptose des CSEh peuvent être utiles pour établir des stratégies pro-survie utiles pour sa culture in vitro et son utilisation ultérieure dans des applications cliniques. Les kinases dépendantes des cyclines (CDK), une famille de protéines kinases sérine/thréonine initialement identifiées comme régulateurs du cycle cellulaire eucaryote, peuvent également réguler la transcription et la différenciation. De plus, il existe des données convaincantes suggérant que ses activités sont impliquées dans certains programmes apoptotiques dans différents types de cellules. Actuellement, il n'est pas complètement déterminé si les CDK régulent les processus apoptotiques dans les CSEh à prolifération rapide et sujettes à l'apoptose. Dans cette étude, pour élucider l'effet de l'inhibition des CDK dans les hESC, nous avons utilisé la Roscovitine (ROSC), un analogue de la purine qui inhibe sélectivement les activités de ces kinases. L'inhibition des CDK par le ROSC déclenche la mort cellulaire programmée dans les CSEh mais pas dans les cellules somatiques proliférantes (fibroblastes humains). Le processus apoptotique comprend l'activation des caspases 9 et 3 suivie du clivage PARP. Le traitement par ROSC conduit également à une stabilisation de la p53, qui coïncide avec une phosphorylation spécifique au site à la sérine 46 et une diminution des taux de Mdm2. De plus, nous avons observé une induction transcriptionnelle de p53AIP1, une répression du facteur pro-survie Mcl-1 et une régulation positive des protéines pro-apoptotiques BH3 uniquement NOXA et PUMA. Fait important, nous avons constaté que le rôle de l'inhibition de la CDK2 semble être au mieux accessoire, car une CDK2 active n'est pas nécessaire pour assurer la survie des CSEh. Nos données expérimentales révèlent que les CSEh, contrairement aux fibroblastes, présentent une sensibilité prononcée au ROSC.Translated Description (Spanish)
El potencial de expansión esencialmente ilimitado y la pluripotencia de las células madre embrionarias humanas (hESC) las hacen atractivas para fines terapéuticos basados en células. Aunque las hESC pueden proliferar indefinidamente en cultivo, a diferencia de las células cancerosas transformadas, están dotadas de una propiedad intrínseca celular denominada cebado mitocondrial que las hace altamente sensibles a los estímulos apoptóticos. Por lo tanto, todos los intentos de ampliar los conocimientos sobre la apoptosis de las hESC pueden ser útiles para establecer estrategias favorables a la supervivencia valiosas para su cultivo in vitro y su uso posterior en aplicaciones clínicas. Las cinasas dependientes de ciclina (CDK), una familia de serina/treonina proteína cinasas identificadas originalmente como reguladores del ciclo celular eucariota, también pueden regular la transcripción y la diferenciación. Además, existen datos convincentes que sugieren que sus actividades están involucradas en ciertos programas apoptóticos en diferentes tipos de células. Actualmente, no se determina completamente si las CDK regulan los procesos apoptóticos en hESC de proliferación rápida y propensas a la apoptosis. En este estudio, para dilucidar el efecto de la inhibición de CDK en hESC, utilizamos roscovitina (ROSC), un análogo de purina que inhibe selectivamente las actividades de estas cinasas. La inhibición de CDK por ROSC desencadena la muerte celular programada en hESC, pero no en células somáticas proliferantes (fibroblastos humanos). El proceso apoptótico abarca la activación de caspasa-9 y -3 seguida de escisión de PARP. El tratamiento con ROSC también conduce a la estabilización de p53, que coincide con la fosforilación específica del sitio en la serina 46 y la disminución de los niveles de Mdm2. Además, observamos una inducción transcripcional de p53AIP1, una represión del factor pro-supervivencia Mcl-1 y una regulación positiva de las proteínas pro-apoptóticas BH3 solamente NOXA y PUMA. Es importante destacar que descubrimos que el papel de la inhibición de CDK2 parece ser, en el mejor de los casos, accesorio, ya que no se requiere una CDK2 activa para garantizar la supervivencia de las hESC. Nuestros datos experimentales revelan que las hESC, a diferencia de los fibroblastos, muestran una sensibilidad pronunciada a las ROSC.Files
s12860-019-0222-3.pdf
Files
(4.3 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:ebb2acac2839d79aecfbee7aa7c98ae4
|
4.3 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تظهر الخلايا الجذعية الجنينية البشرية حساسية واضحة لمثبط الكيناز المعتمد على السيكلين روسكوفيتين
- Translated title (French)
- Les cellules souches embryonnaires humaines présentent une sensibilité prononcée à l'inhibiteur de la kinase cycline-dépendante Roscovitine
- Translated title (Spanish)
- Las células madre embrionarias humanas muestran una sensibilidad pronunciada al inhibidor de la quinasa dependiente de ciclina Roscovitina
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2971008388
- DOI
- 10.1186/s12860-019-0222-3
References
- https://openalex.org/W1908458283
- https://openalex.org/W1971140803
- https://openalex.org/W1974600172
- https://openalex.org/W1974842064
- https://openalex.org/W1977451499
- https://openalex.org/W1982078113
- https://openalex.org/W1985139403
- https://openalex.org/W1985263934
- https://openalex.org/W1985844240
- https://openalex.org/W1987402293
- https://openalex.org/W1987451832
- https://openalex.org/W1993675569
- https://openalex.org/W1995741673
- https://openalex.org/W2002235730
- https://openalex.org/W2009078871
- https://openalex.org/W2011125717
- https://openalex.org/W2022489847
- https://openalex.org/W2039771541
- https://openalex.org/W2045959839
- https://openalex.org/W2059671636
- https://openalex.org/W2060734153
- https://openalex.org/W2062846504
- https://openalex.org/W2070405620
- https://openalex.org/W2080780583
- https://openalex.org/W2084810833
- https://openalex.org/W2089020917
- https://openalex.org/W2089353165
- https://openalex.org/W2089744178
- https://openalex.org/W2092288299
- https://openalex.org/W2097919241
- https://openalex.org/W2103231366
- https://openalex.org/W2103625519
- https://openalex.org/W2107594198
- https://openalex.org/W2109017018
- https://openalex.org/W2116755440
- https://openalex.org/W2118528246
- https://openalex.org/W2125928172
- https://openalex.org/W2127438687
- https://openalex.org/W2132066963
- https://openalex.org/W2136411119
- https://openalex.org/W2138492730
- https://openalex.org/W2138566050
- https://openalex.org/W2147318282
- https://openalex.org/W2150043577
- https://openalex.org/W2150122219
- https://openalex.org/W2158665741
- https://openalex.org/W2167690894
- https://openalex.org/W2170057449
- https://openalex.org/W2301131921
- https://openalex.org/W2319148198
- https://openalex.org/W2331194212
- https://openalex.org/W2812150128
- https://openalex.org/W4290959947