Mecanismos moleculares do efeito citotóxico de FGF2 em células transformadas por RAS / Molecular mechanisms of the cytotoxic effect of FGF2 in rastransformed cells

RESUMO

O FGF2 (Fibroblast Growth Factor 2) é um clássico fator peptídico de crescimento que ativa vias intracelulares de sinalização molecular promovendo a transição G0 → G1 e o comprometimento com o ciclo celular. Não surpreendentemente, seus papéis pró-tumoral e angiogênico estão bem caracterizados e estabelecidos na literatura. No entanto, um crescente corpo de evidências tem indicado que o FGF2 também pode exercer efeitos anti-tumorais in vitro e in vivo, em modelos murinos e também humanos. Neste contexto, nosso grupo publicou em 2008 que o FGF2 exerce um efeito antiproliferativo seletivo em células murinas malignas dependentes de alta atividade de K-Ras e H-Ras. Os genes ras compõem a família de oncogenes mais frequentemente mutada em tumores malignos humanos, alcançando aproximadamente 30% de todos os casos. O desenvolvimento de terapias contra tumores dependentes de Ras fracassou, apesar dos intensos esforços e investimentos desde a descoberta em 1982 de suas mutações ativadoras em múltiplos cânceres. O objetivo deste trabalho foi desvendar os mecanismos moleculares pelo quais o FGF2 inibe irreversivelmente a proliferação de células malignas dependentes da atividade de Ras, empregando como modelos experimentais a linhagem murina Y1 de células adrenocorticais, e 4 linhagens humanas derivadas de sarcomas de Ewing. Identificamos que o efeito citotóxico do FGF2 não se processa por um mecanismo novo e independente das viasproliferativas classicamente ativadas por fatores peptídicos de crescimento. Ao contrário, seu efeito tóxico é resultado de sinalização mitogênica exagerada decorrente de estimulação sustentada por FGF2. A ativação da via de MAPK, principal sinalização mitogênica intracelular, a níveis elevados e sustentados provoca estresse mitogênico, que se propaga para a fase S na forma de estresse replicativo. Nesta situação, a célula passa a depender exageradamente da sinalização protetora de ATR, de modo que a combinação de estimulação com FGF2 e inibição de ATR foi altamente letal para as células malignas dependentes de Ras empregadas neste trabalho. Também analisamos as bases moleculares de resistência a FGF2 exibida por células Y1 anteriormente selecionadas para resistir ao efeito tóxico do FGF2 (Y1FRs). Descobrimos que a pressão seletiva do FGF2 não teve efeito na expressão de seus receptores, mas provocou a eliminação de um dos dois cromossomos que portam a amplificação gênica de ras nesta linhagem, enquanto o segundo cromossomo foi mantido por ser a única fonte de genes ribossomais ativos. Suas cópias de ras, no entanto, mostraram-se transcricionalmente silenciadas. Além disso, as sublinhagens Y1FRs não expressam o principal RasGEF, GRP4, encontrado nas células parentais Y1, o que pode ter influenciado o surgimento do fenótipo resistente ao FGF2. As linhagens resistentes mostraram grande redução no número de cromossomos e aumento da frequência de fusões entre cromossomos não homólogos em relação às células parentais

ABSTRACT

FGF2 (Fibroblast Growth Factor 2) is a classic peptide growth factor that activates intracellular molecular signaling pathways promoting the G0 → G1 transition and cell cycle commitment. Not surprisingly, its pro-tumor and angiogenic roles are well characterized and established in the literature. However, a growing body of evidence has indicated that FGF2 may also exert anti-tumor effects in vitro and in vivo in murine and human models. In this context, our group reported in 2008 that FGF2 exerts a selective antiproliferative effect in murine cells dependent on high activity of K-Ras and H-Ras. Ras genes make up the most frequently mutated oncogene family in human malignant tumors, reaching approximately 30% of all cases. The development of therapies against Ras-dependent tumors has failed despite intense efforts and investments since the discovery in 1982 of its activating mutations in multiple cancers. The objective of this work was to uncover the molecular mechanisms by which FGF2 irreversibly inhibits the proliferation of malignant cells dependent on Ras activity, using as experimental models the Y1 murine lineage of adrenocortical malignant cells and 4 human lineages derived from Ewing sarcomas. We showed that the cytotoxic effect of FGF2 did not involve novel cell cycle regulatory pathways; instead, this cytotoxic effect is a result of sustainedhyper mitogenic stimulation by FGF2. Activation of the KRas/MAPK pathway, the major intracellular mitogenic signaling, at high and sustained levels provokes mitogenic stress, which is propagated to S phase as replicative stress. In this situation, the cell dependence on the ATR protective signaling is enhanced, so that the combination of stimulation with FGF2 and inhibition of ATR was highly lethal for the Ras dependent malignant cells employed in this work. We also analyzed the molecular basis of FGF2 resistance exhibited by Y1 cells previously selected for resistance to FGF2. We found that the selective pressure of FGF2 had no effect on the expression of its receptors but promoted the elimination of one of the two marker chromosomes that carry the K-ras amplified copies, while the second chromosome was maintained because it is the only source of active ribosomal genes; however, its K-ras amplified copies were transcriptionally silenced. In addition, the Y1FRs sublines did not express the main RasGEF, GRP4, found in the parental Y1 cells, which might have played a role in the emergence of the FGF2-resistant phenotype. The resistant Y1FRs sublines showed a large reduction in chromosome numbers and increased frequency of fusions between non-homologous chromosomes in relation to parental cells