BACKGROUND: Resistance to chemotherapy is a major problem in the treatment of patients with triple-negative breast cancer (TNBC). Preclinical data suggest that TNBC is dependent on proteasomes; however, clinical observations indicate that the efficacy of proteasome inhibitors in TNBC may be limited, suggesting the need for combination therapies. METHODS: We compared bortezomib and carfilzomib and their combinations with nelfinavir and lopinavir in TNBC cell lines and primary cells with regard to their cytotoxic activity, functional proteasome inhibition, and induction of the unfolded protein response (UPR). Furthermore, we evaluated the involvement of sXBP1, ABCB1, and ABCG2 in the cytotoxic activity of drug combinations. RESULTS: Carfilzomib, via proteasome β5 + β2 inhibition, is more cytotoxic in TNBC than bortezomib, which inhibits β5 + β1 proteasome subunits. The cytotoxicity of carfilzomib was significantly potentiated by nelfinavir or lopinavir. Carfilzomib with lopinavir induced endoplasmic reticulum stress and pro-apoptotic UPR through the accumulation of excess proteasomal substrate protein in TNBC in vitro. Moreover, lopinavir increased the intracellular availability of carfilzomib by inhibiting carfilzomib export from cells that express high levels and activity of ABCB1, but not ABCG2. CONCLUSION: Proteasome inhibition by carfilzomib combined with nelfinavir/lopinavir represents a potential treatment option for TNBC, warranting further investigation.

• MeSH
• ABC transportér z rodiny G, člen 2 * metabolismus   antagonisté a inhibitory   MeSH
• apoptóza účinky léků   MeSH
• bortezomib * farmakologie   MeSH
• inhibitory HIV-proteasy * farmakologie   MeSH
• inhibitory proteasomu farmakologie   MeSH
• lidé MeSH
• Lopinavir * farmakologie   MeSH
• nádorové buněčné linie MeSH
• nádorové proteiny antagonisté a inhibitory   metabolismus   MeSH
• nelfinavir * farmakologie   MeSH
• oligopeptidy * farmakologie   MeSH
• P-glykoproteiny metabolismus   MeSH
• protokoly antitumorózní kombinované chemoterapie farmakologie   MeSH
• signální dráha UPR * účinky léků   MeSH
• stres endoplazmatického retikula účinky léků   MeSH
• synergismus léků * MeSH
• triple-negativní karcinom prsu * farmakoterapie   patologie   MeSH
• XBP1 metabolismus   genetika   MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• ženské pohlaví MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH

Východiska: Endoplazmatické retikulum (ER), organela tvořená soustavou cisteren a tubulů, je esenciální pro řadu buněčných dějů, mj. pro syntézu a transport proteinů. Pokud se chybně složené proteiny hromadí v lumen ER, dochází k rozvoji stresu ER, přičemž následnou odpovědí na narušení homeostázy je aktivace signální dráhy UPR (z angl. unfolded protein response, tj. odpověď na přítomnost nesbalených proteinů). Cílem procesu je obnovit homeostázu zvyšováním kapacity ER a jeho schopnosti skládat proteiny. K aktivaci homeostatické UPR dochází prostřednictvím některého ze tří transmembránových proteinů, kterými jsou enzym vyžadující inositol 1a (inositol-requiring enzyme 1a – IRE1a), kináza ER podobná R kináze (proteine kinase R-like ER kinase – PERK) a aktivující transkripční faktor 6 (activating transcription factor 6 – ATF6). V případě selhání pokusu o obnovu homeostázy naopak dochází prostřednictvím hyperaktivace týchž proteinů k rozvoji terminální UPR a apoptóze. Aktivace různých větví UPR byla popsána u mnoha nádorových onemocnění vč. mnohočetného myelomu (MM), který se vyznačuje maligní transformaci plazmatických buněk a zvýšenou syntézou monoklonálního imunoglobulinu, kdy je role ER zvláště podstatná. Navzdory pokrokům v léčbě MM zůstává onemocnění jen obtížně léčitelné a cílení na signální dráhy spojené s UPR by mohlo např. podpořit účinek inhibitorů proteazomu. Cíl: Tato práce si klade za cíl představit molekulární odpověď na stres ER za fyziologických okolností i v kontextu nádorových onemocnění, a to zejména s přihlédnutím k potenciálním terapeutickým cílům u MM.

Background: The endoplasmic reticulum (ER), an organelle composed of a system of cisternae and tubules, is essential for many cellular processes, including protein synthesis and transport. When misfolded proteins accumulate in the ER lumen, ER stress is induced, and the subsequent response to the disruption of homeostasis is the activation of the unfolded protein response (UPR). The purpose of this process is to restore homeostasis by increasing the capacity of the ER and its ability to fold proteins. Activation of the homeostatic UPR occurs via one of three transmembrane proteins, inositol-requiring enzyme 1a (IRE1a), protein kinase R-like ER kinase (PERK) and activating transcription factor 6 (ATF6). Failure of the attempt to restore homeostasis, on the other hand, leads to the development of terminal UPR and apoptosis via hyperactivation of the same proteins. Activation of UPR has been described in many malignancies, including multiple myeloma (MM), which is characterized by malignant transformation of plasma cells and increased monoclonal immunoglobulin synthesis, where the role of the ER is of particular importance. Despite advances in the treatment of MM, the disease remains difficult to treat and targeting signaling pathways associated with the UPR could, for example, enhance the effect of proteasome inhibitors. Purpose: This review intends to present the molecular response to ER stress under physiological circumstances and in the context of cancer, particularly with regard to potential therapeutic targets in MM.

• MeSH
• cílená molekulární terapie metody   MeSH
• endoplazmatické retikulum * genetika   účinky léků   MeSH
• inhibitory proteasomu farmakologie   klasifikace   terapeutické užití   MeSH
• lidé MeSH
• mnohočetný myelom * farmakoterapie   genetika   MeSH
• signální dráha UPR účinky léků   MeSH
• stres endoplazmatického retikula účinky léků   MeSH
• XBP1 analýza   účinky léků   MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• Publikační typ
• práce podpořená grantem MeSH
• přehledy MeSH

BACKGROUND/AIMS: Melatonin is a hormone transferring information about duration of darkness to the organism and is known to modulate several signaling pathways in the cells, e.g. generation of endoplasmic reticulum stress, oxidative status of the cells, etc. Melatonin has been shown to exert antiproliferative and cytotoxic effects on various human cancers. We proposed that this hormone can differently affect tumour cells and healthy cells. METHODS: We compared the effect of 24 h melatonin treatment on calcium transport (by fluorescent probes FLUO-3AM and Rhod-5N), ER stress (determined as changes in the expression of CHOP, XBP1 and fluorescently, using Thioflavin T), ROS formation (by CellROX® Green/Orange Reagent) and apoptosis induction (by Annexin-V-FLUOS/propidiumiodide) in two tumour cell lines - ovarian cancer cell line A2780 and stable cell line DLD1 derived from colorectal carcinoma, with non-tumour endothelial cell line EA.hy926. RESULTS: Melatonin increased apoptosis in both tumour cell lines more than twice, while in EA.hy926 cells the apoptosis was increased only by 30%. As determined by silencing with appropriate siRNAs, both, type 1 sodium/calcium exchanger and type 1 IP3 receptor are involved in the apoptosis induction. Antioxidant properties of melatonin were significantly increased in EA.hy926 cells, while in tumour cell lines this effect was much weaker. CONCLUSION: Taken together, melatonin has different antioxidative effects on tumour cells compared to non-tumour ones; it also differs in the ability to induce apoptosis through the type 1 sodium/calcium exchanger, and type 1 IP3 receptor. Different targeting of calcium transport systems in tumour and normal, non-tumour cells is suggested as a key mechanism how melatonin can exert its anticancer effects. Therefore, it might have a potential as a novel therapeutic implication in cancer treatment.

• MeSH
• apoptóza účinky léků   MeSH
• cytosol metabolismus   MeSH
• fluorescenční mikroskopie MeSH
• inositol-1,4,5-trisfosfát - receptory antagonisté a inhibitory   genetika   MeSH
• lidé MeSH
• malá interferující RNA metabolismus   MeSH
• melatonin toxicita   MeSH
• nádorové buněčné linie MeSH
• pumpa pro výměnu sodíku a vápníku antagonisté a inhibitory   genetika   metabolismus   MeSH
• reaktivní formy kyslíku metabolismus   MeSH
• RNA interference MeSH
• stres endoplazmatického retikula účinky léků   MeSH
• transkripční faktor CHOP genetika   metabolismus   MeSH
• vápník metabolismus   MeSH
• XBP1 genetika   metabolismus   MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH

Bcl2 and IAP families are anti-apoptotic proteins deregulated in multiple myeloma (MM) cells. Pharmacological inhibition of each of these families has shown significant activity only in subgroups of MM patients. Here, we have examined a broad-spectrum Bcl2 family inhibitor Obatoclax (OBX) in combination with a Smac mimetic LCL161 in MM cell lines and patient cells. LCL161/OBX combination induced synergistic cytotoxicity and anti-proliferative effects on a broad range of human MM cell lines. The cytotoxicity was mediated through inhibition of the IAPs, activation of caspases and up regulation of the pro-apoptotic proteins Bid, Bim, Puma and Noxa by the drug combination. In addition, we observed that OBX caused ER stress and activated the Unfolded Protein Response (UPR) leading to drug resistance. LCL161, however inhibited spliced Xbp-1, a pro-survival factor. In addition, we observed that OBX increased GRP78 localization to the cell surface, which then induced PI3K dependent Akt activation and resistance to cell death. LCL161 was able to block OBX induced Akt activation contributing to synergistic cell death. Our results support clinical evaluation of this combination strategy in relapsed refractory MM patients.

• MeSH
• antitumorózní látky farmakologie   terapeutické užití   MeSH
• apoptóza účinky léků   MeSH
• chemorezistence MeSH
• down regulace MeSH
• fosfatidylinositol-3-kinasy metabolismus   MeSH
• fosforylace MeSH
• intracelulární signální peptidy a proteiny agonisté   MeSH
• kaspasy metabolismus   MeSH
• lidé MeSH
• lokální recidiva nádoru farmakoterapie   patologie   MeSH
• mitochondriální proteiny agonisté   MeSH
• mnohočetný myelom farmakoterapie   patologie   MeSH
• nádorové buněčné linie MeSH
• proteiny tepelného šoku metabolismus   MeSH
• protokoly antitumorózní kombinované chemoterapie farmakologie   terapeutické užití   MeSH
• protoonkogenní proteiny c-akt metabolismus   MeSH
• protoonkogenní proteiny c-bcl-2 antagonisté a inhibitory   metabolismus   MeSH
• pyrroly farmakologie   terapeutické užití   MeSH
• signální dráha UPR účinky léků   MeSH
• stres endoplazmatického retikula účinky léků   MeSH
• synergismus léků MeSH
• thiazoly farmakologie   terapeutické užití   MeSH
• upregulace MeSH
• XBP1 metabolismus   MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH