Park, Sangkyu;Park, Jeong-A;Jeon, Jae-Hyung;Lee, Younghee
Biomolecules & Therapeutics
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v.27
no.5
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pp.423-434
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2019
HSP90 is a molecular chaperone that increases the stability of client proteins. Cancer cells show higher HSP90 expression than normal cells because many client proteins play an important role in the growth and survival of cancer cells. HSP90 inhibitors mainly bind to the ATP binding site of HSP90 and inhibit HSP90 activity, and these inhibitors can be distinguished as ansamycin and non-ansamycin depending on the structure. In addition, the histone deacetylase inhibitors inhibit the activity of HSP90 through acetylation of HSP90. These HSP90 inhibitors have undergone or are undergoing clinical trials for the treatment of cancer. On the other hand, recent studies have reported that various reagents induce cleavage of HSP90, resulting in reduced HSP90 client proteins and growth suppression in cancer cells. Cleavage of HSP90 can be divided into enzymatic cleavage and non-enzymatic cleavage. Therefore, reagents inducing cleavage of HSP90 can be classified as another class of HSP90 inhibitors. We discuss that the cleavage of HSP90 can be another mechanism in the cancer treatment by HSP90 inhibition.
Hsp90, an evolutionarily conserved molecular chaperone, is involved in the folding, stabilization, activation, and assembly of a wide range of 'client' proteins, thus playing a central role in many biological processes. Especially, several oncoproteins act as Hsp90 client proteins and tumor cells require higher Hsp90 activity than normal cells to maintain their malignancy. For this reason, Hsp90 has emerged as a promising target for anti-cancer drug development. It is still largely unknown how Hsp90 can recognize structurally unrelated client proteins. However, recent progress in structural studies on Hsp90 and its interaction with various co-chaperones has broadened our knowledge of how the Hsp90 ATPase activity, which is essential for its chaperone function, is regulated and coupled with the conformational changes of Hsp90 dimer. This review focuses on the roles of various Hsp90 co-chaperones in the regulation of the Hsp90 ATPase cycle, as well as in the selection of client proteins. In addition, the current development of Hsp90 inhibitors based on the structural information will be discussed.
The present investigation was undertaken to examine the effectiveness of the combination treatment of an Hsp90 inhibitor and a SIRT1 inhibitor on suppressing the growth of chemo-resistant human cancer cells. We showed that inhibition of SIRT1 effectively potentiated the cytotoxicity of 17-allylamino-17-demethoxygeldanamycin (17-AAG) and reversed Hsp90 inhibitor resistance in multidrug-resistant (MDR) human ovarian HeyA8-MDR cells. Amurensin G, a potent natural SIRT1 inhibitor, enhanced Hsp90 inhibitor-mediated abrogation of the Hsp90 chaperone function and accelerated degradation of mutated p53 (mut p53), an Hsp90 client protein, by up-regulation of ubiquitin ligase CHIP. Knock-down of CHIP significantly attenuated amurensin G-induced mut p53 degradation. Down-regulation of mut p53 reduced the expression of heat shock factor1 (HSF1)/heat shock proteins (Hsps), a major cause of Hsp90 inhibitor resistance, which led to sensitization of the MDR cells to the Hsp90 inhibitor by the SIRT1 inhibitor. Amurensin G potentiated cytotoxicity of the Hsp90 inhibitor in HeyA8-MDR cells through suppression of 17-AAG-induced Hsp70 and Hsp27 induction via down-regulation of mut p53/HSF1, and it caused activation of PARP and inhibition of Bcl-2. Our data suggests that SIRT1 inhibitors could be used to sensitize MDR cells to Hsp90 inhibitors, possibly through suppression of the mut p53/HSF1-dependent pathway, and a novel mut p53-directed action of SIRT1 inhibition could effectively prevent mut p53 accumulation in MDR cells.
Heat shock proteins (HSPs) are induced as a self-defense mechanism of cells when exposed to various external stresses, such as high fever, infection, free radicals, and heavy metals. They affect the prognosis in the process of tumor formation. HSP is classified into four families: HSP27, HSP60, HSP90, and HSP100, depending on molecular weight. Heat shock protein 90 (HSP90), a molecular chaperone, plays an important role in the cellular protection against various stressful stimuli and in the regulation of cell cycle progression and apoptosis. In the present study, we assessed the differential expression of HSP90 family proteins in non-small cell lung cancer (NSCLC), and the correlation of their expression levels with clinicopathologic factors and patient survival rates. The result of this study can be summarized as follows; $HSP90{\alpha}$ showed higher expression in patients with no lymphovascular invasion (p=0.014). $HSP90{\beta}$ showed a higher expression of squamous cell carcinoma (p=0.003), and an over expression of glucose-related protein (GRP94) was significantly associated with poor differentiation (p=0.048). However, none of the HSP90 proteins showed a significant association with the survival status in patients with NSCLC. This study also indicates that $HSP90{\alpha}$ might contribute more to the carcinogenesis of NSCLC than $HSP90{\beta}$, and GRP94 and isoform selectivity should be considered when HSP90 inhibitors are studied or utilized in the treatment of NSCLC.
The objective of the present study was to investigate the expression of heat shock protein 90 (HSP90) and 70 (HSP70) mRNA as cellular stress responses, the levels of plasma cortisol with glucose as neuro-endocrine stress responses during water temperature rising in freshwater adapted black porgy, Acanthopagrus schlegeli. A cDNA fragment of 891 (HSP90) and 465 (HSP70) bp was cloned from black porgy testis by Reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) with primers designed from the conserved regions of other teleost. The PCR product of HSP90 showed very high homology to red seabream (99%), rainbow trout (95%), Atlantic salmon (94%), zebrafish (94%) HSP90, HSP70 of black porgy was also highly similar to those of rainbow trout (96%), silver seabream (95%), zebrafish (95%) HSP70. Water temperature rising ($20{\sim}30^{\circ}C$) induced elevation of HSP90 mRNA in black porgy gonad, liver, brain, intestine and kidney, whereas it resulted in an induction of the HSP70 mRNA expression in gonad only. Plasma cortisol levels increased significantly at $30^{\circ}C$ in the fish compared to those at $20^{\circ}C$. Glucose levels of the fish showed a tendency of co-increase with cortisol during water temperature rising. These results suggest that increased HSP90 mRNA in liver with plasma cortisol following heat shock may be related to increasing glucose for homeostasis in this species.
NF-κB acts as a critical transcription factor in inflammation and innate immunity, and it is also closely involved in cell survival and tumorigenesis via induction of anti-apoptotic genes. In these processes, NF-κB cooperates with multiple other signaling molecules and pathways, and although many studies have demonstrated that Hsp90 regulates NF-κB activity, the exact mechanism is unclear. In this study, we investigated the relationship between Hsp90 and IKKγ in the regulation of NF-κB using expression plasmids of IKK complex components. Wild-type and deletion mutants of IKKγ were expressed together with Hsp90, and the combined regulatory effect of Hsp90 and IKKγ on NF-κB activation was assayed. The results show that Hsp90 activates NF-κB by promoting the phosphorylation and degradation of IκBα and that activation of NF-κB by NIK and LPS was increased by Hsp90. IKKγ elevated the effect of Hsp90 on NF-κB activation by increasing phosphorylation and degradation of IκBα. The positive regulation on NF-κB by Hsp90 and IKKγ was also proved in analysis with IKKβ-EE, the constitutively active form of IKKβ. In experiments with the deletion mutants of IKKγ, the N-terminal IKKβ binding domain, C-terminal leucine zipper, and zinc finger domains of IKKγ were found not necessary for the positive regulation of NF-κB activity. Additionally, the expression of pro-inflammatory cytokines was synergistically elevated by Hsp90 and IKKγ. These results indicate that inhibiting the interaction between Hsp90 and IKKγ is a possible strategic method for controlling NF-κB and related diseases.
Heat shock proteins (HSPs) were induced in cells in the thermal stress, and the HSP90 family is one of the major classes of HSPs. Gene encoding HSPs have been characterized from various mammals and piscine. We have cloned and sequenced the HSP90 cDNA from a brain cDNA library constructed from flounder (Paralichthys oliThe result of sequence analysis shows it to be the HSP90~. The nucleotide sequence of the HSP90$\beta$ was composed of 2791 long, encoding 726 amino acid residues. The flounder hsp90$\beta$ gene showed very high sequence homology with hsp90f3 of European sea bass (96.6%), zebrafish (92.9%), Atlantic salmon (92.0%) and human (89.5%). We also constructed a phylogenetic tree based on HSP90 amino acid sequences from vertebrate species. Gene-specific primers were selected and used in RT-PCR reactions to measure the basal hsp90$\beta$ mRNA. The hsp90f3 gene is constitutively expressed at a fairly high level in all examined tissues (brain, liver, kidney, muscle, and spleen). In order to express protein of flounder hsp90$\beta$ in E. coli, we used the His-tagged pETvector. Then, the expression of flounder HSP90$\beta$ was confirmed by Western blot analysis.
Hsp90 is often overexpressed with activated form in cancer cells, and many key cellular proteins are dependent upon the Hsp90 machinery (these proteins are called "client protein"). Nowadays, more client proteins and more inhibitors of Hsp90 are being discovered. Chaetocin has been identified as an inhibitor of histone methyl transferase SUV39H1. Herein, we find that Chaetocin is an inhibitor of Hsp90 which binds to the C-terminal of Hsp90α. Chaetocin inhibited a variety of Hsp90 client proteins including AMl1-ETO and BCL-ABL, the mutant fusion-protein in the K562 and HL-60 cells. SUV39H1 mediates epigenetic events in the pathophysiology of hematopoietic disorders. We found that inhibition of Hsp90 by Chaetocin and 17-AAG had ability to induce degradation of SUV39H1 through proteasome pathway. In addition, SUV39H1 interacted with Hsp90 through co-chaperone HOP. These results suggest that SUV39H1 belongs to a client protein of Hsp90. Moreover, Chaetocin was able to induce cell differentiation in the two cells in the concentration range of Hsp90 inhibition. Altogether, our results demonstrate that SUV39H1 is a new client protein of Hsp90 degradated by Chaetocin as a novel C-terminal inhibitor of Hsp90. The study establishes a new relationship of Chaetocin and SUV39H1, and paves an avenue for exploring a new strategy to target SUV39H1 by inhibition of Hsp90 in leukemia.
The 90 kDa-heat shock protein (HSP90) is one of the major ubiquitous heat shock proteins induced by a vadety of ceilular stresses. HSP90 Is constitutively synthesized even under nonstressed condidons and found In association with several regulatory and structural proteins such as protein kinases and steroid hormone receptors. In the present study, to facilitate its biochemical characterization, HSP90 was pudfied from chick muscle by sequential column chromatography steps including DEAE- cellulose, hydroxyapatite, and Sephacryl S-300 gel filtration and monoclonal antillodies specific to HSP90 were produced by the inurine hybridomal technique. We report the production of 4 posItive hybridoma clones, named as A204, C112, C302 and A204, C112, C302. Among these MoAbs, Cl 12 strongly reconnized chick HSP90 in Western blot and native immunoprocipitation. In addition, C112 showed the crossreactivitles against HSP90 from human, rabbit, mouse, fish and chick but not from Drosophila and E. coil.
Sangkyu Park;Dongbum Kim;Haiyoung Jung;In Pyo Choi;Hyung-Joo Kwon;Younghee Lee
Biomolecules & Therapeutics
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v.32
no.1
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pp.115-122
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2024
Heat shock protein (HSP) 90 is expressed in most living organisms, and several client proteins of HSP90 are necessary for cancer cell survival and growth. Previously, we found that HSP90 was cleaved by histone deacetylase (HDAC) inhibitors and proteasome inhibitors, and the cleavage of HSP90 contributes to their cytotoxicity in K562 leukemia cells. In this study, we first established mouse xenograft models with K562 cells expressing the wild-type or cleavage-resistant mutant HSP90β and found that the suppression of tumor growth by the HDAC inhibitor suberoylanilide hydroxamic acid (SAHA) was interrupted by the mutation inhibiting the HSP90 cleavage in vivo. Next, we investigated the possible function of thioredoxin interacting protein (TXNIP) in the HSP90 cleavage induced by SAHA. TXNIP is a negative regulator for thioredoxin, an antioxidant protein. SAHA transcriptionally induced the expression of TXNIP in K562 cells. HSP90 cleavage was induced by SAHA also in the thymocytes of normal mice and suppressed by an anti-oxidant and pan-caspase inhibitor. When the thymocytes from the TXNIP knockout mice and their wild-type littermate control mice were treated with SAHA, the HSP90 cleavage was detected in the thymocytes of the littermate controls but suppressed in those of the TXNIP knockout mice suggesting the requirement of TXNIP for HSP90 cleavage. We additionally found that HSP90 cleavage was induced by actinomycin D, β-mercaptoethanol, and p38 MAPK inhibitor PD169316 suggesting its prevalence. Taken together, we suggest that HSP90 cleavage occurs also in vivo and contributes to the anti-cancer activity of various drugs in a TXNIP-dependent manner.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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