The role for alcohol-induced Golgi disorganization in the progression of prostate cancer

酒精引起的高尔基体紊乱在前列腺癌进展中的作用

基本信息

  • 批准号:
    10459629
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 34.31万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-08-02 至 2024-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

ABSTRACT Chronic alcohol abuse and alcoholism are considered risk factors for prostate cancer (PCa) progression, but the mechanism is unknown. The current project will address an important question raised by clinicians: whether alcohol abstinence is an important therapeutic intervention in PCa. Previously, we found that: (1) fragmentation of the Golgi complex correlates with the progression of PCa; (2) ethanol (EtOH) induces Golgi disorganization that is caused by the impaired dimerization of the largest Golgi matrix protein giantin, which, in turn, alters intra-Golgi localization of some Golgi proteins. Indeed, we recently observed that in androgen-responsive PCa cells, EtOH- induced Golgi fragmentation leads to translocation of glycogen synthase kinase β (GSK3β) from the Golgi to the cytoplasm, followed by the activation of HDAC6-HSP90-AR pathway. Additionally, we reported that non-muscle myosin IIA (NMIIA) motor protein forces EtOH-induced Golgi disruption. Also, alcohol induces endoplasmic reticulum (ER) stress and unfolded protein response (UPR), which are the known drivers of PCa advancement; however, the mechanism of EtOH-induced UPR in cancer remains largely uncovered. Here, we found that in low passage LNCaP cells, one of the UPR sensor, ATF6, is cleaved in Golgi by S1P and S2P proteases; however, EtOH treatment alters the Golgi localization of S1P and S2P, trapping them in the ER and facilitating ATF6 transactivation. Further, EtOH induces translocation of the glycosyltransferase MGAT3 from the Golgi to the cytoplasm followed by its degradation. However, MGAT5, the enzyme that competes with MGAT3 for N-glycan branching, is still retained in the Golgi. This results in MGAT5-mediated glycosylation of pro-metastatic proteins (including matriptase and integrins) and their overexpression at the cell surface. Finally, we detected that loss of NMIIA function prevents alcohol-induced Golgi fragmentation in PCa cells. This, in turn, recovers MGAT3’s intra- Golgi localization and reduces the expression of integrins. In light of these facts, we propose to test the hypothesis that alcohol accelerates PCa progression through Golgi fragmentation, which: (a) enhances ER stress response via induction of ATF6-mediated UPR, and (b) stimulates expression of pro-metastatic proteins over their abnormal MGAT5-mediated glycosylation. Hence, targeting alcohol-induced Golgi fragmentation is therapeutically important. The three specific aims of the proposed study are to: 1) elucidate the mechanism of alcohol-induced activation of ER stress by determining how alcohol metabolites induce translocation of Golgi localized S1P and S2P proteases to the ER; 2) examine the role of EtOH-induced MGAT5-mediated glycosylation in the progression of PCa; and 3) examine whether inhibition or knockdown of NMIIA prevents EtOH-induced Golgi fragmentation and attenuates the aggressive phenotype of PCa cells. The approach will include a variety of in vitro and in vivo experiments using EtOH-treated PCa cell lines, animal models and clinical samples from alcohol consuming PCa patients. The accomplishment of the goal of the proposed study would expand our understanding of the basic biology of PCa carcinogenesis, and elucidate the mechanisms of alcohol's tumor promotion action.
抽象的 长期酗酒和酗酒被认为是前列腺癌 (PCa) 进展的危险因素,但是 目前的项目将解决一个重要问题:是否存在该机制。 戒酒是前列腺癌的重要治疗干预措施,此前我们发现:(1)碎片化。 高尔基复合体与 PCa 的进展相关;(2) 乙醇 (EtOH) 会诱导高尔基体解体,即 由最大的高尔基体基质蛋白巨蛋白的二聚化受损引起,这反过来又改变了高尔基体内部 事实上,我们最近观察到,在雄激素反应性 PCa 细胞中,EtOH- 诱导的高尔基体断裂导致糖原合酶激酶 β (GSK3β) 从高尔基体易位到 此外,我们报道了非肌肉。 肌球蛋白 IIA (NMIIA) 运动蛋白迫使乙醇诱导的高尔基体破坏。此外,酒精还会诱导内质。 网状 (ER) 应激和未折叠蛋白反应 (UPR),这是 PCa 进展的已知驱动因素; 然而,EtOH 诱导的 UPR 在癌症中的作用机制在很大程度上仍未被揭示。 LNCaP 细胞中的 UPR 传感器之一 ATF6 在高尔基体中被 S1P 和 S2P 蛋白酶切割; EtOH 处理改变了 S1P 和 S2P 的高尔基体定位,将它们困在 ER 中并促进 ATF6 此外,EtOH 诱导糖基转移酶 MGAT3 从高尔基体易位至高尔基体。 然而,MGAT5 与 MGAT3 竞争 N-聚糖。 分支,仍然保留在高尔基体中,这导致 MGAT5 介导的促转移蛋白的糖基化。 (包括基质酶和整合素)及其在细胞表面的过度表达最后,我们检测到了这种损失。 NMIIA 功能可防止 PCa 细胞中酒精诱导的高尔基体碎裂,从而恢复 MGAT3 的内部结构。 高尔基体定位并减少整合素的表达鉴于这些事实,我们建议检验该假设。 酒精通过高尔基体断裂加速 PCa 进展,这:(a) 通过以下方式增强 ER 应激反应 ATF6 介导的 UPR 的诱导,以及 (b) 刺激促转移蛋白的异常表达 因此,针对酒精诱导的高尔基体断裂在治疗上很重要。 该研究的三个具体目标是:1)阐明酒精诱导的激活机制 通过确定酒精代谢物如何诱导高尔基体局部 S1P 和 S2P 蛋白酶的易位来确定 ER 应激 到 ER;2) 检查 EtOH 诱导的 MGAT5 介导的糖基化在 PCa 进展中的作用; 检查 NMI​​IA 的抑制或敲低是否可以防止 EtOH 诱导的高尔基体断裂并减弱 该方法将包括使用各种体外和体内实验。 乙醇处理的 PCa 细胞系、动物模型和来自饮酒 PCa 患者的临床样本。 拟议研究目标的实现将扩大我们对 PCa 基础生物学的理解 致癌作用,并阐明酒精促进肿瘤作用的机制。

项目成果

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