Assessment of inter-regulation of TDP-43, FUS and the androgen receptor in prostate cancer cells

Abstract

Prostate cancer is common in many western countries. Advanced prostate cancer is treated with hormonal therapy to suppress the cancer-promoting androgen and androgen receptor (AR) function. Incurable castration resistant prostate cancer (CRPC) emerges after therapy. Understanding of mechanisms leading into castration resistance is needed to discover treatment methods.

The purpose of this thesis was to determine how changing the levels of the three proteins alters the levels of each individual protein. The objective was to provide a preliminary study of their inter-regulation and to assess the required experimental methods.

Changes in the regulation of two proteins, TDP-43 and FUS, in prostate cancer cells were studied in this thesis. Their inter-regulation affected by cell line AR status was determined. The genes responsible for the proteins and AR were silenced and overexpressed with transfections in two prostate cancer cell lines. Changes in protein levels were then assessed with Western Blotting.

Some evidence was found of inter-regulation linked to sample AR status. In the cells with high AR expression, FUS overexpression increased TDP-43 levels and silencing TDP-43 decreased FUS levels. No alterations occurred in cells with low AR expression. This study forms the groundwork of further experimentation that is required to confirm and further analyse these results.

Eturauhassyöpä on yleisin syöpä ja toiseksi yleisin syöpäkuolemien aiheuttaja monissa länsimaissa. Pitkälle edennyttä syöpää hoidetaan hormoniterapialla, joka vaimentaa eturauhassyövälle olennaista androgeenireseptorin (AR) signalointia. Onnistuneen hormoniterapian jälkeen eturauhassyöpä kuitenkin uusiutuu aggressiivisena, hormoniterapialle resistanttina muotona (kastraatioresistantti eturauhassyöpä, CRPC), johon ei tällä hetkellä ole toimivaa hoitokeinoa. CRPC:ä estävien ja hoitavien keinojen löytämiseksi ymmärrystä kastraatioresistanssiin johtavista molekyylibiologisista mekanismeista on lisättävä.

Tässä opinnäytetyössä tutkittiin tarkemmin viimeaikaisia tutkimustuloksia proteiinitason muutoksista eturauhassyövän taudinkehityksen aikana. Työ keskittyi kahden syövän etenemiselle merkittäväksi havaituksi, proteiinitasolla vastakkaisiin suuntiin säädellyn RNA;ta sitovan proteiiniin, TDP-43:n ja FUS:n. Opinnäytetyössä selvitettiin näiden proteiinien proteiinitason mahdollista yhteissäätelyä toisiinsa nähden ja AR-tasojen sekä eturauhassyöpäsolulinjojen AR-statuksen vaikutusta siihen.

Opinnäytetyön tavoite oli tuottaa esikatsaus näiden kolmen proteiinin mahdollisesta yhteissäätelystä ja testata tutkimuksessa käytettävien protokollien sekä välineiden toimivuus. Tutkimuksen tarkoitus oli määrittää, miten kolmea proteiinia tuottavien geenien hiljentäminen sekä yliekspressio vaikuttavat muiden proteiinien tasoihin eturauhassyöpäsoluissa.

Proteiineja tuottavat geenit hiljennettiin ja yliekspressoitiin siRNA- sekä plasmiditransfektioilla eturauhassyöpäsolulinjoissa LNCaP ja PC-3, joiden AR-status eroaa toisistaan. Transfektioita seuraavat muutokset kolmen proteiinin tasoissa soluissa määritettiin Western Blottingilla.

Opinnäytetyön tulokset antoivat muun muassa viitteitä mahdollisesta TDP-43:n ja FUS:n yhteissäätelystä tavalla, joka liittyy eturauhassyöpäsolujen AR-statukseen. Korkeaa AR-statusta mallintavissa LNCaP-soluissa FUS:n yliekspressoiminen johti TDP-43-tason nousuun, kun taas TDP-43:n hiljentäminen FUS-tason laskuun. Matalan AR-ekspression PC-3-soluissa ei havaittu samaa vaikutusta. Tutkimustulosten varmistaminen ja syvempi tutkiminen kuitenkin vaativat kokeiden uusimista. Opinnäytetyön tulokset luovat pohjan jatkotutkimuksille aiheeseen.