Differential effects of low and high doses of taxol in anaplastic thyroid cancer cells: possible implication of the PIN1 prolyl isomerase

Abstract

To study the molecular mechanisms of dose-dependent effects of an anticancer drug, Taxol, on the cell cycle machinery and apoptosis-related proteins in thyroid anaplastic cancer cell lines ARO and KTC-2. Materials and Methods: Western blot analysis was used for the detection of various proteins and of their phosphorylated forms. Results: Low dose of Taxol that cause apoptosis (25 nM) enhanced Rb protein phosphorylation, decreased the expression of cyclin-dependent kinase inhibitors р27KIP1 and p21WAF1, and potentiated the accumulation of phosphorylated p53 and of the prolyl isomerase Pin1. High Taxol doses (100 and 1000 nM) that cause necrosis-like cell death drastically decreased Pin1 level in both cell lines. Conclusion: Low doses of Taxol promoted G1/S transition, thus exhibiting mitogen-like effect. Drug-induced Pin1 accumulation could probably facilitate this transition and in parallel contribute to apoptosis via the p53/p73-dependent mechanism. At higher doses of Taxol, there was a dramatic decrease of Pin1 levels which may be a reason for G2/M cell cycle arrest.

Цель: изучить молекулярный механизм дозозависимых эффектов противоопухолевого препарата таксола на клеточный цикл и ассоциированные с апоптозом белки в клетках линий ARO и KTC-2 анапластического рака щитовидной железы. Материалы и методы: для количественного анализа содержания различных белков и их фосфорилированных форм использовали Вестерн блоттинг. Результаты: при действии таксола в дозе 25 нмоль/л, которая вызывает апоптоз клеток ARO и KTC-2, отмечается усиление фосфорилирования белка Rb, снижение экспрессии ингибиторов циклинзависимых киназ р27KIP1 и p21WAF1, а также накопление фосфорилированного р53 и пролил-изомеразы Pin1. Высокие дозы таксола (100 и 1000 нмоль/л), вызывающие некрозоподобную гибель клеток, заметно снижают уровень Pin1 в обеих клеточных линиях. Выводы: низкие дозы таксола способствуют переходу из G1 в S-фазу клеточного цикла, что свидетельствует о митогенподобном действии препарата. Индуцированное таксолом накопление изомеразы Pin1, возможно, облегчает этот переход и параллельно участвует в апоптотических процессах через p53/p73-зависимый механизм. При более высоких дозах препарата отмечают существенное снижение уровня Pin1, что может быть одной из причин задержки клеточного цикла на стадии G2 /M.