腫瘍関連脂肪酸合成酵素依存性乳癌細胞の増殖と生存に関与する新規シグナル伝達分子：外因性食事性脂肪酸の役割、p53-p21waf1/cip1、erk1/2 mapk、p27kip1、brca1、およびnf-kappababababababab

ヒト乳がんの生物学的に攻撃的なサブセットは、内因性FA生合成の重要な酵素である脂肪酸シンターゼ（FAS）を過剰発現することが実証されています。FAS依存性の脂肪生成のこの乳がん特異的活性化、正常細胞ではわずかな重要性のアナボリックエネルギー貯蔵経路は、乳がん細胞を治療標的としてFASによる代謝産物介入に対してより脆弱にします。当然のことながら、FASの薬理学的阻害剤は、ヒト乳癌細胞に細胞症と細胞毒性の両方の効果を生成し、DNAの複製を抑制することが報告されています。ただし、FASの多動と乳癌細胞の成長を結びつけるシグナル伝達経路は未解決です。ここでは、ヒト乳癌細胞の生存と増殖におけるFASシグナル伝達の役割を評価するための体系的なアプローチを提供しようとしました。まず、ヒト乳癌細胞株（MCF-7、MDA-MB-231、MDA-MB-453、MDA-MB-435、ZR-75B、T47-D、BTのパネルでFASタンパク質のレベルを評価しました。-474、およびsk-br3）。FAS発現は、SK-BR3細胞の++++（過剰発現）からMDA-MB-231細胞の+（非常に低い発現）に等級付けされました。FASの過剰発現とエストロゲン受容体（ER）またはプロゲステロン受容体（PR）状態の間に相関は認められませんでしたが、高レベルのFAS発現とHER-2/Neu癌遺伝子の増幅および/または過剰発現の間に正の相関が見られました。乳がん細胞の周囲脂肪酸濃度への代謝適応は、化学療法標的としてFAS阻害を利用するという目標に関連する可能性があるため、FAS活性の阻害に起因する細胞毒性に対する外因性食事性脂肪酸の効果を評価しました。天然抗生物質セルレニン[（2S、3R）-2,3-エポキシ-4-オキソ-7E、10e-ドデカディエナアミド]によるFAS活性の薬理学的阻害は、FASの内生レベルに正の平行した用量依存性細胞毒性をもたらしました。外因性オレイン酸（OA）の超生理学的レベル、パルミチン酸ファスの一次産生産物から合成されたオメガ-9モノ飽和脂肪酸は、セルレニンによって引き起こされる細胞毒性を大幅に減少させました。実際、OA暴露は、FAS過剰発現SK-BR3細胞でFAS活性と発現を55％減少させました。しかし、オメガ-3（α-リノレン酸、エイコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸）およびオメガ-6（リノール酸およびアラキドン酸）ポリ不飽和脂肪酸（PUFAS）は、セルレニン誘発性細胞毒性から乳癌細胞を救助することができませんでした。FAS過剰発現SK-BR3細胞におけるFAS活性の薬理学的遮断は、ヒストン関連DNAフラグメントの酵素結合免疫吸着アッセイによって決定され、Tunel DNA-END標識実験によって確認されたアポトーシスを引き起こしました。さらに、FAS活性の阻害に続き、乳がん細胞のアポトーシスに先行する細胞イベントに関与するシグナル伝達分子を特徴付けました。SK-BR3細胞では、FAS活性のセルレニン誘発性阻害により、p53のダウンレギュレーションが生じ、サイクリン依存性キナーゼ阻害剤（CDKI）P21WAF1/CIP1のアップレギュレーションが生じました。セルレニンまたはFAS C75の新規小分子阻害剤による治療は、CdKI P27KIP1の劇的な蓄積をもたらし、これにはサイトゾルから細胞核へのP27KIP1の注目に値する転座を伴いました。驚くべきことに、FAS阻害はまた、RAF-ミトン活性化プロテインキナーゼ（MEK）細胞外シグナル調節キナーゼ（ERK1/2）細胞生存経路の有意な活性化を引き起こしました。興味深いことに、FAS活性の阻害は、乳がん腫瘍抑制タンパク質であるBRCA1の核とシトラズムの比を増加させ、抗アポトーシス核転写因子-Kappab（NF-Kappab）の核伝統的な変換を誘導することを実証しました。。結論として、a）乳がん細胞は、内因性脂肪酸合成への依存と、食事性脂肪酸の超生理学的レベルの存在下でのFAS阻害への感度への依存を保持し、FAS阻害がトレフェス阻害に有用である可能性があるという概念を支持する可能性があることを示しています。生体内で乳がんの治療に役立ちます。b）内因性脂肪酸合成は乳癌細胞で機能し、その薬理学的阻害はアポトーシスを促進することにより細胞毒性があり、c）FAS活性の特定の遮断は、複数および多様なプロプロの蓄積、活性化、および/または細胞の再局在化を誘導するため、重要です。抗アポトーシスシグナル伝達経路は、P53-P21WAF1/CIP1、ERK1/2 MAPK、P27KIP1、BRCA1、およびNF-KAPPABが、FAS依存性de Novoの摂動後の代謝ストレスに対する乳癌細胞反応において斬新な役割を果たしていることを示唆しています。脂肪酸生合成。

A biologically aggressive subset of human breast cancers has been demonstrated to overexpress fatty acid synthase (FAS), the key enzyme of endogenous FA biosynthesis. This breast cancer-specific activation of FAS-dependent lipogenesis, an anabolic-energy-storage pathway of minor importance in normal cells, would render breast cancer cells more vulnerable to anti-metabolite interventions with FAS as therapeutic target. Not surprisingly, pharmacological inhibitors of FAS have been reported to produce both cytostatic and cytotoxic effects in human breast cancer cells, as well as to suppress DNA replication. However, the signal transduction pathway(s) that link FAS hyperactivity and breast cancer cell growth has been unresolved. Here, we have attempted to provide a systematic approach to assess the role of FAS signaling on the survival and proliferation of human breast cancer cells. First, we assessed the level of FAS protein in a panel of human breast cancer cell lines (MCF-7, MDA-MB-231, MDA-MB-453, MDA-MB-435, ZR-75B, T47-D, BT-474, and SK-Br3). FAS expression was graded from ++++ (overexpression) in SK-Br3 cells to + (very low expression) in MDA-MB-231 cells. No correlation was noted between FAS overexpression and estrogen receptor (ER) or progesterone receptor (PR) status, whereas a positive correlation was found between high levels of FAS expression and the amplification and/or overexpression of HER-2/neu oncogene. Because metabolic adaptation of breast cancer cells to the ambient fatty acid concentration may be relevant to the goal of utilizing FAS inhibition as a chemotherapeutic target, we evaluated the effect of exogenous dietary fatty acids on the cytotoxicity resulting from the inhibition of FAS activity. Pharmacological inhibition of FAS activity by the natural antibiotic cerulenin [(2S,3R)-2,3-epoxy-4-oxo-7E,10E-dodecadienamide] resulted in a dose-dependent cytotoxicity which positively paralleled the endogenous level of FAS. Supraphysiological levels of exogenous oleic acid (OA), a omega-9 monounsaturated fatty acid synthesized from a primary-end product of FAS palmitate, significantly diminished cell toxicity caused by cerulenin. Indeed, OA exposure significantly reduced FAS activity and expression by 55% in FAS-overexpressing SK-Br3 cells. omega-3 (alpha-linolenic acid, eicosapentaenoic acid and docosahexaenoic acid) and omega-6 (linoleic acid and arachidonic acid) polyunsaturated fatty acids (PUFAs), however, were unable to rescue breast cancer cells from cerulenin-induced cytotoxicity. Pharmacological blockade of FAS activity in FAS-overexpressing SK-Br3 cells resulted in apoptosis as determined by an enzyme-linked immunosorbent assay for histone-associated DNA fragments, and confirmed by TUNEL DNA-end labeling experiments. We further characterized signaling molecules that participate in the cellular events that follow inhibition of FAS activity and precede apoptosis in breast cancer cells. In SK-Br3 cells, cerulenin-induced inhibition of FAS activity resulted in down-regulation of p53, and up-regulation of cyclin-dependent kinase inhibitor (CDKi) p21WAF1/CIP1. Treatment with cerulenin or a novel small-molecule inhibitor of FAS C75 resulted in a dramatic accumulation of CDKi p27KIP1, which was accompanied by a noteworthy translocation of p27KIP1 from cytosol to cell nuclei. Strikingly, FAS inhibition also caused a significant activation of the Raf-mitogen-activated protein kinase (MEK) extracellular signal-regulated kinase (ERK1/2) cell survival pathway. Interestingly, we demonstrated that inhibition of FAS activity increased the nuclear-to-cytoplasmic ratio of BRCA1, a breast cancer tumor suppressor protein, as well as it induced a nuclear translocalization of the anti-apoptotic nuclear transcription factor-kappaB (NF-kappaB). In conclusion, here we demonstrate that: a) breast cancer cells retain dependence on endogenous fatty acid synthesis and sensitivity to FAS inhibition in the presence of supraphysiological levels of dietary fatty acids, supporting the notion that FAS inhibition may be useful in treFAS inhibition may be useful in treating breast cancer in vivo; b) endogenous fatty acid synthesis is functional in breast cancer cells and is vital since its pharmacological inhibition is cytotoxic by promoting apoptosis, and c) specific blockade of FAS activity induces the accumulation, activation, and/or cellular relocalization of multiple and diverse pro- and anti-apoptotic signaling pathways, suggesting that p53-p21WAF1/CIP1, ERK1/2 MAPK, p27KIP1, BRCA1, and NF-kappaB play a novel role in the breast cancer cell response to a metabolic stress after perturbation of FAS-dependent de novo fatty acid biosynthesis.