Role of glutathion peroxidase 4 in regulating cellular redox state and expression of secretoglobins in ovarian cancer

Die Glutathionperoxidase-4 (GPx4) ist als Selenoprotein ein Enzym des Redoxstoffwechsels der Zelle mit der Fähigkeit Wasserstoffperoxide, sowie Peroxide von Cholesterolestern und Lipoproteinen direkt reduzieren zu können. Für das Enzym Glutathionperoxidase-4 ist ein prozessiertes Pseudogen beschrieben worden. Anhand eines murinen heterozygoten GPx4-Knockoutmodells sind mögliche regulative Einflüsse auf die Expression des GPx4-Pseudogens nach Ausschaltung eines GPx4-Gens untersucht worden. Im Ergebnis lässt sich keine kompensatorische Erhöhung der Expression des Pseudogens durch Ausfall eines GPx4-Gens nachweisen. In einer stabilen GPx4-Transfektante einer epithelialen Brustkrebszelllinie konnte die Überexpression der mitochondrialen Form der GPx4 (mGPx4) auf mRNA- und Proteinebene gezeigt werden. Ergänzend war in Aktivitätsanalysen der Zellen der Peroxidstatus in den Zellen der Transfektante deutlich erniedrigt. Anhand der Genexpressionsanalyse der epithelialen Brustkrebszelllinie im Microarray waren Hochregulationen für die Gene Lipophilin B (Faktor 30) und Mammaglobin 1 (Faktor 5) nachweisbar. Beide Gene gehören zur Genfamilie der Sekretoglobine, deren physiologische Funktion bislang nicht abschließend geklärt ist. Für einzelne Vertreter der Sekretoglobin-Familie wird ein verändertes Expressionsverhalten in Tumorgewebe beschrieben. In Untersuchungen von Ovarialgewebe war eine Expression von Mammaglobin 1 (MGB1), Lipophilin B (LIPB) und Mammaglobin 2 (MGB2) nachweisbar. Unterschiede im Expressionsniveau der Sekretoglobine ergaben sich in Abhängigkeit der Dignität des Gewebes. In den untersuchten malignen Ovarialgeweben waren signifikant höhere Expressionslevel für MGB1, LIPB und MGB2 im Vergleich zu den benignen und normalen Ovarialgeweben zu dokumentieren. Ebenfalls sind hohe Korrelationen im Expressionsverhalten von MGB1, LIPB und MGB2 auf mRNA-Ebene auffällig. In Expressionsanalysen von MGB1, LIPB und MGB2 war eine basale Expression von mRNA in humanen Geweben (mittels RNA-Panel) nachweisbar. Eine Korrelation zwischen den untersuchten Sekretoglobinen und der mGPx4 im Expressionsverhalten ergab sich nicht.For the antioxidant enzyme glutathione peroxidase 4 (GPX4) a processed pseudogene is already known. To investigate regulative mechanisms on GPX4-pseudogene expression, we examined the expression pattern in a mouse model utilizing heterozygous GPx4-knockout mice. Deletion of one GPX4-gene does not impair the expression of GPX4-pseudogene and expression levels in different murine tissues were not significantly different between heterozygous knockout and wildtype. For further examination of the biological activities of GPX4 we utilize a stable transfectant overexpressing mGPX4 from a human breast cancer cell line. Therefore mGPX4 overexpression in stable GPX4-transfectants was confirmed by RT-PCR and Western blot analysis. Results of flow cytometry revealed a significant lower peroxide tone in mGPX4-transfectants than in their parenteral cells. Microarray analysis identified 296 up- and 334 down- regulated genes in mGPX4-transfectants of breast cancer cell line. The strongest regulative effect exhibit lipophilin B (LIPB), a member of the secretoglobin family by 30-fold upregulation. Mammaglobin 1 (MGB1), another member of the secretoglobin family is equally upregulated and shows a 5-fold upregulation. The expression levels of mammaglobin 1, lipophilin B and mammaglobin 2 (MGB2) were investigated in ovarian tissue. MGB1, LIPB and MGB2 were significantly overexpressed in ovarian cancer on mRNA-Level in comparison to normal ovarian tissue, while basal mRNA expression of MGB1, LIPB and MGB2 in normal ovarian tissue was detected. In normal human tissues MGB1, LIPB and MGB2 are widely expressed at variable levels. We observed significant bilateral correlations between the different secretoglobins suggesting in vivo co-expression. There is no evidence for a correlation in expression levels between secretoglobins and mGPX4