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.
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.
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.
There is a conserved ATPase domain in topoisomerase II (topo II) and heat shock protein 90 (Hsp90) which belong to the GHKL (gyrase, Hsp90, histidine kinase, and MutL) family. The inhibitors that target each of topo II and Hsp90 are intensively studied as anti-cancer drugs since they play very important roles in cell proliferation and survival. Therefore the development of dual targeting anti-cancer drugs for topo II and Hsp90 is suggested to be a promising area. The topo II and Hsp90 inhibitors, known to bind to their ATP binding site, were searched. All the inhibitors investigated were docked to both topo II and Hsp90. Four candidate compounds as possible dual inhibitors were selected by analyzing the molecular docking study. The pharmacophore model of dual inhibitors for topo II and Hsp90 were generated and the design of novel dual inhibitor was proposed.
Hur, Su-Jung;Lee, Hye-Won;Shin, Ai-Hyang;Park, Sung Jean
Journal of the Korean Magnetic Resonance Society
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v.18
no.1
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pp.10-14
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2014
Hsp90 is a good drug target molecule that is involved in regulating various signaling pathway in normal cell and the role of Hsp90 is highly emphasized especially in cancer cells. Thus, much efforts for discovery and development of Hsp90 inhibitor have been continued and a few Hsp90 inhibitors targeting the N-terminal ATP binding site are being tested in the clinical trials. There are no metabolic signature molecules that can be used to evaluate the effect of Hsp90 inhibition. We previously found a potential C-domain binder named PPC1 that is a synthetic small molecule. Here we report the metabolomics study to find signature metabolites upon treatment of PPC1 compound in lung cancer cell line, A549 and discuss the potentiality of metabolomic approach for evaluation of hit compounds.
Honokiol, a bioactive compound isolated from the cone and bark of Magnolia officinalis, has been shown to have various activities including inhibition of the growth of Candida albicans. We investigated the roles of the Hsp90-calcineurin pathway in the antifungal activity of honokiol. The pharmacologic tool was employed to evaluate the effects of Hsp90 and calcineurin in the antifungal activity of honokiol. We also evaluated the protective effects of the calcineurin inhibitor cyclosporin A (CsA) on honokiol-induced mitochondrial dysfunction by the fluorescence staining method. The Hsp90 inhibitor potentiated the antifungal activity of honokiol. A C. albicans strain with the calcineurin gene deleted displayed enhanced sensitivity to honokiol. However, co-treatment with calcineurin inhibitor CsA attenuated the cytotoxic activity of honokiol due to the protective effect on mitochondria. Our results provide insight into the action mechanism of honokiol.
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 critical role of heat shock protein 90 (Hsp90) in tumorigenesis led to the development of several first- and second-generation Hsp90 inhibitors, which have demonstrated promising responses in cancers. In this study, we found second-generation Hsp90 inhibitor BIIB021-resistant multidrug-resistant (MDR) human cancer cells, although BIIB021 was shown to be active in first-generation Hsp90 inhibitor 17-allylamino-17-demethoxygeldanamycin (17-AAG)-resistant MDR cells. MCF7-MDR and HeyA8- MDR cells were more resistant to BIIB021 than their parental counterparts, indicating that BIIB021 cannot be applicable to all cancer cells expressing MDR proteins. We revealed that dimethyl-celecoxib (DMC), one of the non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs), potentiated cytotoxicity of BIIB021 against both BIIB021-resistant and BIIB021-sensitive MDR cells. The effectiveness of NSAIDs involving celecoxib and DMC in combination with BIIB021 led to the autophagic degradation/down-regulation of mutant p53 (mutp53) that overexpressed MDR cells and the suppression of Hsp70 induction. This resulted in sensitization of MDR cells to BIIB021. Moreover, autophagy induction by sulindac sulfide, another type of NSAID, and niclosamide, an FDA-approved anthelmintic drug, potentiated 17-AAG-mediated autophagic degradation/down-regulation of mutp53 and c-Myc, client proteins of Hsp90. Therefore, our results suggest that NSAIDs and niclosamide positively enhance the anticancer activity of Hsp90 inhibitors through an autophagic pathway. They may also be new candidates for sensitizing MDR cells to Hsp90 inhibitors.
2',4'-Dihydroxychalcone (2',4'-DHC) was identified from a heat shock protein 90 (Hsp90)-targeting library as a compound with Hsp90 inhibitory and antifungal effects. In the presence of 2',4'-DHC ($8{\mu}g/mL$), radial growth of Aspergillus fumigatus was inhibited 20% compared to the control, and green pigmentation was completely blocked. The expression of the conidiation-associated genes abaA, brlA, and wetA was significantly decreased (approximately 3- to 5-fold) by treatment with 2',4'-DHC. The expression of calcineurin signaling components, cnaA and crzA, was also significantly reduced. The inhibitory effects of 2',4'-DHC on metabolic activity and mycelial growth were significantly enhanced by combination treatment with itraconazole and caspofungin. Docking studies indicated that 2',4'-DHC bind to the ATPase domain of Hsp90. These results suggest that 2',4'-DHC act as an Hsp90-calcinurin pathway inhibitor.
The 90-kDa heat shock protein (HSP90) normally functions as a molecular chaperone participating in folding and stabilizing newly synthesized proteins, and refolding denatured proteins. The HSP90 inhibitor geldanamycin (GA) occupies the ATP/ADP binding pocket of HSP90 so inhibits its chaperone activity and causes subsequent degradation of HSP90 client proteins by proteasomes. Here we show that GA reduces the level of endogenous c-Jun in human embryonic kidney 293 (HEK293) cells in a time and dose dependent manner, and that this decrease can be reversed by transfection of HSP90 plasmids. Transfection of HSP90 plasmids in the absence of GA increases the level of endogenous c-Jun protein, but has no obvious affect on c-Jun mRNA levels. We also showed that HSP90 prolongs the half-life of c-Jun by stabilizing the protein; the proteasome inhibitor N-benzoyloxycarbonyl (Z)-Leu-Leu-leucinal (MG132) blocks the degradation of c-Jun promoted by GA. Transfection of HSP90 plasmids did not obviously alter phosphorylation of c-Jun, and a Jun-2 luciferase activity assay indicated that over-expression of HSP90 elevated the total protein activity of c-Jun in HEK293 cells. All our evidence indicates that HSP90 stabilizes c-Jun protein, and so increases the total activity of c-Jun in HEK293 cells.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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