Analysis of antiproliferative mechanisms resulting from pharmacological inhibition of the enzyme fatty acid synthase in mouse B16-F10 melanoma cells

Orientadores: Karina Gottardello Zecchin, Edgard GranerTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de PiracicabaResumo: Ácido graxo sintase (FASN - fatty acid synthase, EC 2.3.1.85) é a enzima metabólica responsável pela síntese endógena do ácido graxo saturado palmitato, a partir dos precursores acetil-CoA e malonil-CoA. Diversos estudos mostram que, em contraste com a maioria das células normais, FASN é altamente expressa em vários tipos de neoplasias malignas humanas, tais como as de próstata, mama e melanoma sendo que, em alguns destes tumores, a alta expressão de FASN está associada a um pior prognóstico. A inibição da enzima FASN resulta em inibição da proliferação e induz morte celular em diversas neoplasias malignas. Recentemente demonstramos que, in vitro, a inibição específica da atividade de FASN em linhagem celular de melanoma murino, B16-F10, induz a via intrínseca da apoptose, com liberação de citocromo c e ativação de caspase-3, assim como altera a composição dos ácidos graxos livres presentes nas mitocôndrias das células B16-F10. O objetivo deste trabalho foi investigar de que maneira a inibição farmacológica de FASN reduz a proliferação de células B16-F10, in vitro e in vivo, utilizando C75 como inibidor de FASN. O tratamento de células e animais com C75 reduziu significativamente a proliferação celular e induziu apoptose. Houve significativa redução de células na fase S do ciclo celular, com acúmulo de células de G0/G1, em comparação com os controles. Western blottings feitos a partir de extratos de células em cultura e de tumores intraperitoneais mostraram aumento de p21WAF1/Cip1, p27Kip1, redução de Skp2 e cdk2, sem mudanças nos níveis de cdk4, 6 e ciclina E após tratamento com C75. A especifidade destes resultados foi confirmada pela redução da atividade enzimática de FASN após tratamento com C75 e pelo silenciamento de FASN com RNAi. Efeito anti-tumoral de C75 foi sugerido pela formação de tumores subcutâneos de menor volume quando comparados aos tumores de animais controle. Nossos achados mostram que a proliferação de células de melanoma é dependente de FASN, e que sua inibição primeiramente altera os níveis de proteínas envolvidas na transição de G1 para S, para posteriormente induzir apoptose em células de melanoma B16-F10Abstract: Fatty acid synthase (FASN) is the metabolic enzyme responsible for the endogenous synthesis of the saturated long-chain fatty acid palmitate, from the precursors acetyl-CoA and malonyl-CoA. In contrast to most normal cells, the overexpression of FASN in several human malignancies, such as those of prostate, breast, ovary, melanoma, and soft tissue sarcomas has been associated with poor prognosis. FASN inhibition reduces cell proliferation by blocking DNA replication during S-phase, and induces apoptosis in several malignant neoplasias. We have previously shown that the specific inhibition of FASN activity significantly reduce proliferation and promote apoptosis, as demonstrated by the cytochrome c release and caspase-9 and -3 activation, as well as induces signi?cant changes in the free fatty acids composition of B16-F10 cells mitochondria. Here we investigated the events involved in cell cycle arrest subsequent to FASN inhibition with C75. C75 treatment significantly reduced melanoma cells proliferation and induced apoptosis in vitro and in mice. Cell cycle arrest after C75 treatment was evidenced by a significant increase in G0/G1 phase, as well as decline of the S phase, in comparison with untreated cells. Western blotting analysis showed significant accumulations of the tumor suppressor proteins p21WAF1/Cip1 and p27Kip1, together with decreased amounts of Skp2, essential for the proteasomal degradation of p27Kip1, and cdk2, a Ser/Thr protein kinase necessary for the G1/S transition, in C75-treated cells or mice tumors. The levels of other proteins involved in G1/S cell cycle progression, such as cyclin E, cdk4, and cdk6 were not affected by FASN inhibition. These results were confirmed by inhibition of FASN activity after C75 treatment and by RNAi for FASN. Antitumoral effect of C75 was suggested by reduced subcutaneous tumors volume when compared to controls mice. Our results suggest that melanoma murine B16-F10 cells proliferation is dependent on FASN activity, and its inhibition first modify the levels of some proteins involved in the transition G1?S of cell cycle, to finally induce apoptosis in neoplasic cellsDoutoradoEstomatologiaDoutora em Estomatopatologi