Possible mechanisms for induced effect of gestagens to breast cancer risk at hormone therapy in contraception and postmenopause
Final Report Abstract
In unseren Vorarbeiten konnten wir zeigen, dass PGRMC1 in Abhängigkeit von Gestagenen proliferative Eigenschaften auf MCF7 Mammakarzinomzellen vermittelt und somit an der Tumorgenese beteiligt sein könnte. Dies ist gerade in Bezug auf in klinischen Studien beobachtete, erhöhte Brustkrebsraten während einer gestagenhaltigen, postmenopausalen Hormontherapie von immenser Bedeutung. Der Mechanismus, unter welchen Bedingungen bestimmte Gestagene einen proliferativen Effekt auf Mammakarzinomzellen ausüben können, ist jedoch noch unbekannt. Mit dem beantragten Projekt sollte daher die funktionelle Bedeutung von PGRMC1 bei der Umsetzung des Membran-initiierten Gestagensignals untersucht werden. Dazu sollte in Mammakarzinomzellen die Proliferation und Apoptose in Abhängigkeit von PGRMC1 und einer Gestagenbindung und das PGRMC1-Signaling in untersucht werden. Zunächst wurde, um die Ergebnisse aus den Vorarbeiten zu bestätigen, die Proliferation von weiteren PGRMC1-überexprimierenden Mammakarzinomzelllinien nach Gestagenbehandlung bestimmt. Während für die Zelllinie T47D/PGRMC1 der selbe Effekt nach Behandlung mit aktivierenden Gestagen beobachtet werden konnte, wie für PGRMC1-überexprimierende MCF7 Zellen, zeigte die Zelllinie MDA-MB-231 keinen proliferationssteigernden Effekt. Um das Gestagen-abhängige PGRMC1-Siganling weiter aufzuklären, wurde anschließend die Phosphorylierung von PGRMC1 in Abhängigkeit von NET untersucht. Hier konnten wir zum ersten Mal zeigen, dass PGRMC1 nach Behandlung mit NET an der Phosphorylierungsstelle S181 phosphoryliert wird und diese Phosphorylierung wichtig für die PGRMC1-induzierte Steigerung der Proliferation ist. Die Behandlung mit einem CK2-Inhibitor zeigte, dass CK2 verantwortlich für die Phosphorylierung von PGRMC1 an S181 ist. Um PGRMC1-Interaktionspartner nach Gestagenbehandlung zu finden, wurde im nächsten Schritt ein Screening mittels Massenspektrometrie durchgeführt. Unter den Interaktionspartnern befanden sich die Transkriptionsfaktormodulatoren PHB1 und PHB2. Weitere Analysen konnten die Interaktion von PGRMC1 mit PHB1 und PHB2 bestätigen. Im weiteren Verlauf des Projektes sollte das PGRMC1 Signaling weiter aufgeklärt werden. Dazu wurde eine RPPA Analyse durchgeführt. Hierbei zeigte sich, dass ERα nach Gestagenbehandlung herunterreguliert wird, während ERα-regulierte Gene, wie c-Myc oder TFF1, in PGRMC1-überexprimierenden Zellen stärker exprimiert sind. Aus diesem unerwartetem Ergebnis schlussfolgerten wir, dass ERα aufgrund eines Feedbackmechanismus nach Zugabe von NET aktiviert und im Anschluss abgebaut wird. Der stärkere Abbau von ERα in PGRMC1-überexprimierenden Genen konnte durch eine grundsätzlich höhere Expression von ERα in PGRMC1-überexprimierenden Zellen erklärt werden. Die Induktion der ERα-Expression durch PGRMC1 wurde in dieser Studie zum ersten Mal beobachtet und der zugrundeliegende Mechanismus sollte nun weiter aufgeklärt werden. Zusätzlich konnte in dieser Studie zum ersten Mal gezeigt werden, dass PGRMC1 in Abhängigkeit von NET die Phosphorylierung des Wachstumsfaktorrezeptors Her2 sowie weiterer nachgeschalteter Proteine fördert. Dies könnte neben der Induktion einer erhöhten ERα-Expression zur Tumorprogression beitragen. Auch hier sollte in weiteren Studien der zugrundeliegende Mechanismus aufgeklärt werden. Mit der vorliegende Studie konnten wir maßgeblich zur Aufklärung des Gestagenabhängigen PGRMC1-Siganling beitragen und die Rolle von PGRMC1 bei der Tumorgenese erneut unterstreichen. PGRMC1 scheint über verschiedene Signalwege zu erhöhten Brustkrebsraten während einer gestagenhaltigen, postmenopausalen Hormontherapie beizutragen. Die Untersuchung des genauen Mechanismus ist wichtig, um aufzuklären, welche Gestagene genau an der Tumorprogression beteiligt sind und welche Frauen möglicherweise ein größeres Risiko besitzen, bei Einnahme von Gestagenen Brustkrebs zu entwickeln.
Publications
- Die Rolle von PGRMC1 in der Tumorprogression des Mammakarzinoms bei Hormonersatztherapie in der Kontrazeption und Postmenopause. Geburtshilfe Frauenheilkd 2016; 76 - FV02
Willibald M, Seeger H, Mueck AO, Fehm T, Ruan X, Neubauer H
(See online at https://dx.doi.org/10.1055/s-0036-1593262) - Die Rolle von PGRMC1 in der Tumorprogression des Mammakarzinoms bei Progestin-basierter Hormonersatztherapie. Senologie - Zeitschrift für Mammadiagnostik und -therapie 2016; 13 - A151
Willibald M, Seeger H, Mueck AO, Fehm T, Ruan X, Neubauer H
(See online at https://dx.doi.org/10.1055/s-0036-1583473) - Progesterone receptor membrane component 1 is phosphorylated upon progestin treatment in breast cancer cells. Oncotarget 2017; 8(42):72480-72493
Willibald M, Bayer G, Stahlhut V, Poschmann G, Stühler K, Gierke B, Pawlak M, Seeger H, Mueck A O, Niederacher D, Fehm T, Neubauer H
(See online at https://doi.org/10.18632/oncotarget.19819) - Progesterone receptor membrane component- 1 is phosphorylated upon treatment with progestins and binds to estrogen receptor α coregulators PHB1 and PHB2 in breast cancer cells. Senologie - Zeitschrift für Mammadiagnostik und -therapie 2017; 14(02): A1-A53
Willibald M, Bayer G, Stahlhut V, Poschmann G, Stühler K, Seeger H, Mueck AO, Niederacher D, Fehm T, Neubauer H
(See online at https://dx.doi.org/10.1055/s-0037-1602574) - Progesterone receptor membrane component-1 is phosphorylated in breast cancer cells and binds to estrogen receptor α coregulators PHB1 and PHB2. Geburtshilfe Frauenheilkd 2017; 77(08): 904-916
Willibald M, Bayer G, Stahlhut V, Poschmann G, Stühler K, Seeger H, Niederacher D, Fehm T, Neubauer H, Meier-Stiegen F
(See online at https://dx.doi.org/10.1055/s-0037-1606151)
