Browsing by Author "Maggiolini, Marcello"

Now showing 1 - 12 of 12

Bisphenol A induces gene expression changes an proliferative effects through GPER in breast cancer celles and cancer-associated fibroblasts
(2012) Pupo, Marco; Maggiolini, Marcello; Sisci, Diego
Bisphenol A (BPA) is the principal constituent of baby bottles, reusable water bottles, metal cans, and plastic food containers. BPA exerts estrogen-like activity by interacting with the classical estrogen receptors (ER and ER ) and through the G protein-coupled receptor (GPR30/GPER). In this regard, recent studies have shown that GPER was involved in the proliferative effects induced by BPA in both normal and tumor cells. In this study we evaluated the transduction pathways through which BPA influences cell proliferation and migration in human breast cancer cells and cancer-associated fibroblasts (CAFs), that lack the classical ERs. Specific pharmacological inhibitors and gene-silencing procedures showed that BPA induces the expression of the GPER target genes c􀌻FOS, EGR􀌻1, and CTGF through the GPER/EGFR/ERK transduction signaling in SKBR3 breast cancer cells and CAFs. Moreover, we observed that GPER is required for growth effects and migration stimulated by BPA in both cell types. Our results indicate that GPER is involved in the biological action elicited by BPA in breast cancer cells and CAFs. Hence, GPER-mediated signaling should be included among the transduction mechanisms through which BPA may stimulate cancer progression
Different medicinal chemistry approaches towards the identification of novel targets in breast cancer
(2013-12-02) Pisano, Assunta; Bartolino, Roberto; Gabriele, Bartolo; Sindona, Giovanni; Maggiolini, Marcello
G protein-coupled receptors (GPCRs) belong to the largest family of cellsurface molecules representing the targets of approximately 40% of current medicinal drugs (Overington, J.P et al 2006). GPCRs are ubiquitous in mammalian (Bockaert, J. et al. 1999), regulate several physiological processes and play an important role in multiple diseases ranging from cardiovascular dysfunction, depression, pain, obesity to cancer (Rosenbaum D.M. et al. 2011). One member of this superfamily, named GPR30/GPER, mediates estrogen signaling in different cell contexts, leading to gene expression changes and relevant biological responses (Filardo E.J et al. 2000, Bologa C.G.et al. 2006, Maggiolini M. and Picard D. 2010). GPER acts by transactivating the Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR), which thereafter induces the increase of intracellular cyclic AMP (cAMP), calcium mobilization and the activation of the phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) and the mitogen-activated protein kinases (MAPKs) (Maggiolini M. and Picard D. 2010). Moreover, the GPER-mediated transduction pathways activated by estrogens trigger the expression of a typical gene signature, including the expression of cfos and the gene encoding the connective tissue growth factor (CTGF), which are involved in the proliferation and migration of diverse cell types (Lappano R. et al 2012a, Madeo A. and Maggiolini M. 2010). On the basis of these findings, the first objective of the present study was the characterization of GPER from different points of view: GPERmediated signaling pathways and biological functions, selective ligands and molecular characterization of the receptors. In particular, the research project focused on:1. the transduction pathways by which the environmental contaminant Bisphenol A (BPA) influences cell proliferation and migration of human breast cancer cells and cancer-associated fibroblasts (CAFs); 2. the characterization of novel carbazole derivatives as GPER agonists in ER-negative breast cancer cells; 3. the isolation and characterization of GPER in estrogen-sensitive cancer cells by Mass Spectrometry. Additionally, the second section of this doctoral thesis was focused on the evaluation of the cytotoxic activity of novel synthesized compounds, given the interest and the need to discover new molecules against cancer. In particular, novel titanocene-complexes were studied evaluating their ability to elicit repressive effects on the growth of estrogen-sensitive breast cancer cells.
Functional cooperation between GPER and AHR toward breast cancer progression
(2019-04-11) Cirillo, Francesca; Cerra, Maria Carmela; Maggiolini, Marcello
The cytochrome P450 1B1 (CYP1B1) is a heme-thiolate monooxygenase involved in both estrogen and environmental contaminants metabolism. For instance, CYP1B1 catalyzes the hydroxylation of 17-β estradiol (E2) leading to the production of 4-hydroxyestradiol that may act as a potent carcinogenic agent. In addition, CYP1B1 is overexpressed in different tumors including breast cancer. In this scenario, it is worth mentioning that CYP1B1 expression is triggered by estrogens through the estrogen receptor (ER)α in breast cancer cells. In the present study, we evaluated whether the G protein estrogen receptor namely GPER may provide an alternate route toward the expression and function of CYP1B1 in ER-negative breast cancer cells, in cancer-associated fibroblasts (CAFs) obtained from breast cancer patients, in CAFs derived from a cutaneous metastasis of an invasive mammary ductal carcinoma and in breast tumor xenografts. Our results show that GPER along with the EGFR/ERK/c-Fos transduction pathway can lead to CYP1B1 regulation through the involvement of a half-ERE sequence located within the CYP1B1 promoter region. As a biological counterpart, we found that both GPER and CYP1B1 mediate growth effects in vitro and in vivo. Altogether, these data suggest that estrogens in ER-negative cell contexts may engage the alternate GPER signaling toward CYP1B1 regulation. CYP1B1 is a well-known target gene of the aryl hydrocarbon receptor (AHR) that may be activated by the carcinogenic pollutant 3-methylcholanthrene (3MC). Hence, we aimed to provide novel insights into the molecular mechanisms by which 3MC and E2 may activate a cross talk between AHR and GPER transduction pathways leading to the stimulation of breast cancer cells and CAFs. In particular, our results demonstrate that 3MC and E2 trigger the EGFR/ERK/c-Fos signalling through both AHR and GPER toward the up-regulation of CYP1B1 and cyclin D1 as well as the stimulation of growth responses. Altogether, the present findings suggest that a functional interaction between AHR and GPER may occur toward breast cancer progression
GPER mediates the up-regulation of acid synthase (fasn) intuced by 17B-estradiol in cancer cell and in cancer-associated fibroblasts (CAFs)
(2012-11-26) Santolla, Maria Francesca; Maggiolini, Marcello; Sisci, Diego
Activation of lipid metabolism is an early event in carcinogenesis and a central hallmark of many tumors. Fatty acid synthase (FASN) is a key lipogenic enzyme catalyzing the terminal steps in the de novo biogenesis of fatty acids. In cancer cells, FASN may act as a metabolic oncogene given that it confers growth and survival advantages to these cells, whereas its inhibition effectively and selectively kills tumor cells. Hormones like estrogens and growth factors contribute to the transcriptional regulation of FASN expression also through the activation of downstream signaling and a crosstalk among diverse transduction pathways. In this study, we demonstrate for the first time that 17β-estradiol (E2) and the selective GPER ligand G-1 regulate FASN expression and activity through the GPER-mediated signaling which involved the EGFR/ERK/c-fos/AP1 transduction pathway, as ascertained by using specific pharmacological inhibitors, performing gene-silencing experiments and ChiP assays in breast SkBr3, colorectal LoVo, hepatocarcinoma HepG2 cancer cells and breast cancerassociated fibroblasts (CAFs). In addition, the proliferative effects induced by E2 and G-1 in these cells involved FASN as the inhibitor of its activity, named cerulenin, abolished the growth response to both ligands. Our data suggest that GPER may be included among the transduction mediators involved by estrogens in regulating FASN expression and activity in cancer cells and CAFs that strongly contribute to cancer progression.
IGF system regulates GPER expression and function in cancer cells
(2014-11-28) De Marco, Paola; Maggiolini, Marcello; Sisci, Diego
Molecular mechanisms determining aromatase overexpression and inducing rat tumor Leydig cell proliferation: involvement of IGF-I and COX-2
(2007-10-26) Chimento, Adele; Maggiolini, Marcello; De Benedictis, Giovanna
Molecular mechanisms involved in the biological responses to estrogens and antiestrogens in cancer cell
(2013-11-04) Madeo, Antonio; Passarino, Giuseppe; Maggiolini, Marcello
Novel molecular mechanisms involved in the stimulatory action of zinc in breast cancer
(2016-11-22) Perri, Maria Grazia; Sisci, Diego; Maggiolini, Marcello
Lo Zinco (Zn), minerale essenziale che regola diverse funzioni biologiche, è coinvolto nella progressione del tumore mammario. In particolare, è stato dimostrato che in seguito all’attivazione indotta dallo Zn di recettori ad attività tirosin-chinasica, come IGF-IR, EGFR e IR, vengono innescate vie di trasduzione del segnale che sono alla base della progressione tumorale, quali la via delle MAP-chinasi (MAPK) e la via del fosfatidilinositolo3-chinasi (PI3-K)/AKT. Numerosi studi hanno inoltre dimostrato il coinvolgimento di recettori accoppiati a proteina G (GPCRs) nello sviluppo dei tumori e la loro azione sinergica con vari recettori di membrana . Alla luce di tali osservazioni, una migliore comprensione dei processi attraverso cui i recettori per i fattori di crescita cooperano con segnali mediati da GPCRs potrebbe contribuire allo sviluppo di nuove strategie terapeutiche volte a prevenire e/o ritardare la crescita tumorale. Nel presente studio, è stato dimostrato che lo Zn è coinvolto nel cross-talk funzionale tra IGF-IR, EGFR e GPER in cellule di tumore mammario e fibroblasti tumore-associati (CAFs). In particolare, è stato dimostrato che GPER, IGF-IR e EGFR contribuiscono agli effetti stimolatori indotti da ZnCl2 nella progressione del ciclo cellulare, nella proliferazione e nella migrazione di cellule di carcinoma mammario e dei CAFs. I nostri risultatievidenziano nuovi meccanismi molecolari attraverso i quali lo Zn può indurre effetti stimolatori in cellule di tumore mammario e nei CAF, suggerendo pertanto nuovi potenziali approcci farmacologici nel trattamento del carcinoma mammario.
Ruolo di GPER sulla funzione cardiovascolare in condizioni di ipertensione: caratterizzazione fisiologica del recettore in Ratti Spontaneamente ipertesi (SHR)
(2013-11-25) De Francesco, Ernestina Marianna; Maggiolini, Marcello; Angelone, Tommaso
Estrogens promote beneficial effects in the cardiovascular system mainly through the estrogen receptor (ER)α and ERβ, which act as ligand-gated transcription factors. Recently, the G protein-coupled estrogen receptor (GPER) has been implicated in the estrogenic signaling in diverse tissues, including the cardiovascular system. In this study, we demonstrate that left ventricles of male Spontaneously Hypertensive Rats (SHR) express higher levels of GPER compared to normotensive Wistar Kyoto (WKY) rats. In addition, we show that the selective GPER agonist G-1 induces negative inotropic and lusitropic effects to a higher extent in isolated and Langendorff perfused hearts of male SHR compared to WKY rats. These cardiotropic effects elicited by G-1 involved the GPER/eNOS transduction signaling, as determined by using the GPER antagonist G-15 and the eNOS inhibitor L-NIO. Similarly, the G-1 induced activation of ERK1/2, AKT, GSK3β, c-Jun and eNOS was abrogated by G-15, while L-NIO prevented only the eNOS phosphorylation. In hypoxic Langendorff perfused WKY rat heart preparations, we also found an increased expression of GPER along with that of the hypoxic mediator HIF-1α and the fibrotic marker CTGF. Interestingly, G-15 and L-NIO prevented the ability of G-1 to down-regulate the expression of both HIF- 1α and CTGF, which were found expressed to a higher extent in SHR compared to WKY rat hearts. Collectively, the present study provides novel data into the potential role played by GPER in hypertensive disease on the basis of its involvement in myocardial inotropism and lusitropism as well as the expression of the apoptotic HIF-1α and fibrotic CTGF factors. Hence, GPER may be considered as a useful target in the treatment of some cardiac dysfunctions associated with stressful conditions like the essential hypertension.
Stimulatory actions of IGF-I are mediated by IGF-IR cross-talk with GPER and DDR1 in mesothelioma and lung cancer cells
(2017-06-12) Avino, Silvia; Andò, Sebastiano; Maggiolini, Marcello
Insulin-like growth factor-I (IGF-I)/IGF-I receptor (IGF-IR) system has been largely involved in the pathogenesis and development of various tumors. We have previously demonstrated that IGF-IR cooperates with the G-protein estrogen receptor (GPER) and the collagen receptor discoidin domain 1 (DDR1) that are implicated in cancer progression. Here, we provide novel evidence regarding the molecular mechanisms through which IGF-I/IGF-IR signaling triggers a functional cross-talk with GPER and DDR1 in both mesothelioma and lung cancer cells. In particular, we show that IGF-I activates the transduction network mediated by IGF-IR leading to the up-regulation of GPER and its main target genes CTGF and EGR1 as well as the induction of DDR1 target genes like MATN-2, FBN-1, NOTCH 1 and HES-1. Of note, certain DDR1-mediated effects upon IGF-I stimulation required both IGF-IR and GPER as determined knocking-down the expression of these receptors. The aforementioned findings were nicely recapitulated in important biological outcomes like IGFI promoted chemotaxis and migration of both mesothelioma and lung cancer cells. Overall, our data suggest that IGF-I/IGF-IR system triggers stimulatory actions through both GPER and DDR1 in aggressive tumors as mesothelioma and lung tumors. Hence, this novel signaling pathway may represent a further target in setting innovative anticancer strategies
Targeting systems vulnerabilities in uveal melanoma by CRISPR Cas/9 focal adhesion kinase (FAK) genome editing and therapeutic inhibition
(2018-02-27) Rigiracciolo, Damiano Cosimo; Andò, Sebastiano; Maggiolini, Marcello
Il Melanoma Uveale rappresenta la neoplasia intraoculare più frequente nell’età adulta. Colpisce circa 2,500 individui ogni anno negli USA ed il 50% dei pazienti affetti da tale neoplasia sviluppa metastasi entro 5 anni dalla diagnosi. Non essendo state ancora identificate terapie efficaci, la sopravvivenza in presenza di metastasi è di circa 6 mesi. Il Melanoma Uveale è geneticamente caratterizzato dalla presenza di mutazioni somatiche attivanti a carico degli oncogeni GNAQ e GNA11, che codificano per due diverse subunità α delle proteine G. Tali mutazioni sono state identificate rispettivamente in circa il 94% dei casi di Melanoma Cutaneo ed il 4% dei casi di Melanoma Uveale. Sulla base di tali osservazioni, nel presente lavoro di tesi è stato valutato il ruolo esercitato da una proteina citoplasmatica ad attività tirosin-chinasica associata ai recettori per le integrine denominata FAK (focal adhesion kinase), nella progressione del Melanoma Uveale, sia in vitro che in vivo. In particolare, mediante analisi bioinformatica (www.cbioportal.com) delle alterazioni genomiche di campioni estratti da pazienti affetti da melanoma uveale (n=80), è stato inizialmente determinato che il gene codificante per FAK (PTK2) risulta over-espresso nel 56% dei casi. Inoltre, il presente studio condotto in cellule di Melanoma Uveale OMM1.3 (GNAQ/11 mutate) e in cellule ingegnerizzate per l’espressione di un recettore di membrana accoppiato a proteine-G (Gαq) attivato esclusivamente da ligandi sintetici denominate HEK293 DREADD/Gq, ha dimostrato il coinvolgimento di segnali mediati da GNAQ nell’attivazione di FAK attraverso il reclutamento del fattore coinvolto nello scambio di nucleotidi guaninici denominato TRIO e la proteina appartenente alla super-famiglia di Ras denominata Rho-A. A riprova, saggi biologici hanno dimostrato l’efficacia di specifici inibitori di FAK nei processi di proliferazione cellulare sia in cellule di Melanoma Uveale derivanti da lesioni primarie che da metastasi epatiche. Attraverso l’innovativo approccio genetico denominato CRISPR/Cas 9 genome editing (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), il silenziamento dell’espressione di FAK ha ridotto significativamente la crescita del melanoma uveale in modelli sperimentali utilizzati in vivo. Collettivamente, i risultati ottenuti indicano che FAK può essere considerato un potenziale target terapeutico per il trattamento del Melanoma Uveale e di altre neoplasie caratterizzate da mutazioni oncogeniche a carico delle subunità αq/α11 dei recettori di membrana accoppiati a proteine G.
Torsin a acting as a mechanosensor modulates nuclear transport in pathophysiological conditions
(Università della Calabria, 2020-11-25) Galli, Giulia Raffaella; Cerra, Maria Carmela; Maggiolini, Marcello
Gli esseri umani e l’ambiente circostante comunicano anche attraverso forze meccaniche. Gli input meccanici provenienti dal mondo che ci circonda svolgono un ruolo cruciale nei processi fisiologici e nel mantenimento dell’omeostasi dell’organismo umano. D'altra parte, difetti nelle proprietà meccaniche delle cellule o alterazioni delle forze meccaniche sono coinvolti nelle cause di diverse patologie tra cui il cancro. Le cellule del nostro corpo rispondono attivamente alle forze meccaniche, traducendo tali stimoli in segnali biochimici e nella regolazione dell'espressione genica. Il nucleo, costituito da due membrane separate che controllano il trasporto delle molecole, svolge un ruolo centrale nelle vie della meccano- trasduzione. Il trasporto nucleare delle molecole è meccanicamente sensibile ed è costituito da varie proteine coinvolte nel trasferimento di forze tra il citoscheletro e l'interno del nucleo. La ricerca condotta ha riguardato il ruolo dell'ATP-ase Torsin A come potenziale meccano-sensore in grado di rispondere ai cambiamenti della rigidità del substrato e modulare la traslocazione di proteine attraverso i pori nucleari. Sono stati pertanto studiati i cambiamenti nell'accumulo nucleare di MRTFA e YAP, poiché tali fattori di trascrizione sono fortemente sensibili ai segnali meccanici e risultano coinvolti nella progressione tumorale. Gli esperimenti sono stati eseguiti piastrando le cellule su gel di poliacrilammide con rigidità variabile e modulando i livelli di espressione di Torsin A attraverso tecniche di silenziamento genico ed over-espressione. In seguito ai cambiamenti di espressione di Torsin A è stata osservata un’alterazione nella traslocazione nucleare dei fattori di trascrizione summenzionati, supportando l'ipotesi 5 che Torsin A può agire nella meccano-sensibilità per il trasporto nucleare. L’utilizzo di costrutti mutanti di Torsin A ha ulteriormente consentito di dimostrare che Torsin A è coinvolta nel trasporto nucleare. Successivamente, sono stati anche valutati cambiamenti nella posizione di Torsin A in cellule piastrate su gel a diversa rigidità. Poiché il comportamento di Torsin A è fortemente dipendente dal cofattore noto come Lull1, che permette la traslocazione di Torsin A dal reticolo plasmatico all'involucro nucleare, la posizione di Torsin A in presenza e in assenza di tale cofattore è stata dunque valutata in cellule piastrate su gel a diversa rigidità. I risultati ottenuti hanno suggerito che la posizione di Torsin A è dipendente dalla presenza del cofattore Lull1. Inoltre, è stato osservato che l'accumulo di Torsin A nell'involucro nucleare diminuisce inibendo l'attività di Importin ß, indicando dunque che Importin ß è coinvolta nella localizzazione di Torsin A. È stato infine osservato che l’accumulo perinucleare di Torsina A è inversamente associato alla polimerizzazione dell'actina. Tali risultati indicano che Torsin A è un meccano-sensore in grado di rispondere ai cambiamenti della rigidità del substrato e di modulare la traslocazione nucleare di proteine coinvolte in importanti processi biologici.