BCL-XLは、乳がん細胞株で発現した場合、BCL-2とは異なり、10倍効果的です

背景：BCL-2およびBCL-XLは、さまざまな刺激によって誘発されたアポトーシスを阻害し、がんの発生と治療に対する耐性に重要な役割を果たす抗アポトーシスパラログです。多くの臨床研究では、腫瘍におけるこれらの抗アポトーシスタンパク質の発現が予後不良に関連していることが示されています。したがって、細胞では、Bcl-2とBcl-XLの本質的な違いには発現の調節が含まれ、それ以外の場合は機能的に類似していると想定されています。この問題を調べるために、さまざまな細胞内部位を特異的に標的とするBcl-2およびBcl-XLのタンパク質と変異体の機能を比較しました。 方法：定量的免疫ブロッティングによって決定されるように、既知の量のBcl-2またはBcl-XLを安定に発現するヒト乳がん系統MCF-7のクローンを生成しました。細胞質、小胞体、またはミトコンドリア膜の外側膜に限定された細胞内局在を伴うBcl-2およびBcl-XLの野生型および変異体を発現するクローンは、MCF-7およびRat-1線維芽細胞の両方で研究されました。MCF-7細胞では、4つの異なる薬剤（ドキソルビシン、セラミド、タプシガルギン、TNF-alpha）によって誘導されるアポトーシスの予防におけるこれらのタンパク質の機能活性を測定しました。エトポシドと低血清を使用して、線維芽細胞のアポトーシスの誘導に伴う小胞体に位置するBcl-2、Bcl-XL、および変異体の効果を比較しました。 結果：細胞内のこれら2つの抗アポトーシスタンパク質の機能活性における定性的および定量的違いの両方に注意しました：小胞体網状体に局在するBcl-2は、セラミドおよびタプシガルギンによって誘導されるアポトーシスを阻害しますが、ドキソルビシンまたはTnfalphaによって誘導されませんが、Bcl-xlはBcl-xlではありません。小胞体は、4つの薬物すべてに対して活性があります。線維芽細胞では、ERに局在するBcl-2は、エトポシドによる細胞死を防ぎませんでしたが、同じ場所のBcl-XLはそうでした。最後に、MCF-7細胞では、BCL-XLは、ドキソルビシンによって誘導されるアポトーシスを抑制する際にBCL-2の約10倍の活性です。この違いは、クローン生存の大きな違いとして現れることがあります。 結論：同じ細胞の文脈で調べた場合、Bcl-2とBcl-XLは、特定の細胞内経路の阻害の違いによって部分的に媒介されるアポトーシスを阻害する効力が大幅に異なります。

BACKGROUND: Bcl-2 and Bcl-XL are anti-apoptotic paralogues that inhibit apoptosis elicited by a wide variety of stimuli, and play critical roles in cancer development and resistance to treatment. Many clinical studies have indicated that expression of these anti-apoptotic proteins in tumours is associated with poor prognosis. It has therefore been assumed that in cells the essential difference between Bcl-2 and Bcl-XL involves regulation of expression and that they are otherwise functionally similar. To examine this issue, we have compared the function of the proteins and of mutants of Bcl-2 and Bcl-XL specifically targeted to different subcellular sites. METHODS: We generated clones of the human breast cancer line MCF-7 stably expressing known amounts of Bcl-2, or Bcl-XL as determined by quantitative immunoblotting. Clones expressing equivalent amounts of wild-type and mutants of Bcl-2 and Bcl-XL with subcellular localization restricted to the cytoplasm, endoplasmic reticulum or outer mitochondrial membrane were studied in both MCF-7 and Rat-1 fibroblasts. In MCF-7 cells we measured the functional activities of these proteins in preventing apoptosis induced by four different agents (doxorubicin, ceramide, thapsigargin, TNF-alpha). Etoposide and low serum were used to compare the effect of Bcl-2, Bcl-XL and mutants located at the endoplasmic reticulum on induction of apoptosis in fibroblasts. RESULTS: We noted both qualitative and quantitative differences in the functional activity of these two anti-apoptotic proteins in cells: Bcl-2 localized to the endoplasmic reticulum inhibits apoptosis induced by ceramide and thapsigargin but not by doxorubicin or TNFalpha, while Bcl-XL at the endoplasmic reticulum is active against all four drugs. In fibroblasts Bcl-2 localized to the ER did not prevent cell death due to etoposide whereas Bcl-XL in the same location did. Finally in MCF-7 cells, Bcl-XL is approximately ten times more active than Bcl-2 in repressing apoptosis induced by doxorubicin. This difference can be manifest as a large difference in clonal survival. CONCLUSION: When examined in the same cellular context, Bcl-2 and Bcl-XL differ substantially in the potency with which they inhibit apoptosis, mediated in part by differences in the inhibition of specific subcellular pathways.