ROS/STAT3/HIF-1αシグナル伝達カスケードは、EGF誘導Twist1発現と前立腺癌細胞浸潤を仲介します

背景：上皮成長因子（EGF）は、上皮間葉系遷移（EMT）および前立腺癌細胞の進行を誘導することが知られています。ただし、EGFがEMTおよび前立腺癌細胞の進行を誘導する詳細な根本的なメカニズムは、回答し続けました。低酸素誘導性因子（HIF）-1αおよびツイスト1は、EMTおよびがん転移に関係する転写因子です。この研究の目的は、EGF誘導Twist1発現と前立腺癌の浸潤の根本的なメカニズムを決定することです。 方法：siRNAは遺伝子を沈黙させるために使用されました。免疫ブロッティング、定量的RT-PCR、および免疫蛍光分析を使用して、タンパク質またはmRNAの発現を調べました。マトリゲルコーティングされたインサートを備えた修正ボイデンチャンバーおよび侵入アッセイキットを使用して、それぞれ前立腺癌細胞の移動と浸潤を決定しました。 結果：EGFがHIF-1αの発現と前立腺癌上皮細胞の間葉系細胞への形態学的変化を誘導することを観察しました。サイレンシングHIF-1α発現は、EGF誘導Twist1発現と前立腺癌細胞EMTを劇的に減少させました。逆に、HIF-1αsiRNAによる細胞のトランスフェクションは、EGFによるE-カドヘリン発現の減少を逆転させました。反応性酸素種[ROS、N-アセチルシステイン（NAC）]およびSTAT3（WP1066）の薬理学的阻害剤による細胞の前処理はp38 MAPK（SB203580）ではなく、EGF誘発性HIF-1αmRNAおよびタンパク質発現を有意に減少させませんでした。さらに、NACによる細胞の前処理により、EGF誘導STAT3リン酸化が減衰しました。さらに、Twist1がEGF誘発性N-カドヘリン発現を媒介し、前立腺癌の浸潤につながることを示しました。 結論：EGFがROS/STAT3/HIF-1α/TIST1/N-カドヘリンシグナル伝達カスケードを介して前立腺癌細胞の進行を促進するメカニズムを実証し、前立腺癌細胞の進行のための新しいバイオマーカーと有望な治療標的を提供します。

BACKGROUND: Epidermal growth factor (EGF) has been known to induce epithelial-mesenchymal transition (EMT) and prostate cancer cell progression. However, a detailed underlying mechanism by which EGF induces EMT and prostate cancer cell progression remained to be answered. Hypoxia-inducible factor (HIF)-1α and TWIST1 are transcription factors implicated in EMT and cancer metastasis. The purpose of this study is to determine the underlying mechanism of EGF-induced TWIST1 expression and prostate cancer invasion. METHODS: siRNAs were used to silence genes. Immunoblotting, quantitative RT-PCR and immunofluorescence analysis were used to examine protein or mRNA expression. Modified Boyden chamber and invasion assay kit with Matrigel-coated inserts were used to determine prostate cancer cell migration and invasion, respectively. RESULTS: We observed that EGF induced HIF-1α expression and morphological change of prostate cancer epithelial cells to mesenchymal cells. Silencing HIF-1α expression dramatically reduced EGF-induced TWIST1 expression and prostate cancer cell EMT. Conversely, transfection of the cells with HIF-1α siRNA reversed the reduced E-cadherin expression by EGF. Pretreatment of the cells with pharmacological inhibitors of reactive oxygen species [ROS, N-acetylcysteine (NAC)] and STAT3 (WP1066) but not p38 MAPK (SB203580) significantly reduced EGF-induced HIF-1α mRNA and protein expression. Further, pretreatment of the cells with NAC attenuated EGF-induced STAT3 phosphorylation. In addition, we showed that TWIST1 mediated EGF-induced N-cadherin expression, leading to prostate cancer invasion. CONCLUSIONS: We demonstrate a mechanism by which EGF promotes prostate cancer cell progression through a ROS/STAT3/HIF-1α/TWIST1/N-cadherin signaling cascade, providing novel biomarkers and promising therapeutic targets for prostate cancer cell progression.