Cross-talk between cyclic AMP and TGFβ signaling in breast cancer cells

Abstract

Eine Fehlsteuerung der cAMP/CREB- und TGFß/Smad-Signalwege spielt eine Rolle bei der Brustkrebsprogression. In dieser Arbeit wurde die Interaktion dieser Signalwege in 2-dimensional- (2D-) und 3D-kultivierten Zellen untersucht. Die gleichzeitige Aktivierung der Signalwege führte zu unerwarteten Genexpressionsänderungen verglichen mit der Aktivierung der einzelnen Signalwege. In 2D-Kultur führte eine cAMP Erhöhung zu einer verstärkten TGFß-abhängigen Genexpression und Smad3-Phosphorylierung und erhöhte die Expression des TGFß Rezeptors I (TßRI). Eine TßRI Überexpression simulierte die durch eine cAMP Erhöhung ausgelösten Effekte. Der Mechanismus der TßRI Hochregulation wurde genauer untersucht. Ebenfalls wurden mögliche Ursachen für das Ausbleiben der cAMP Effekte in 3D-Kultur betrachtet. Weiterhin wurde auf morphologische und funktionelle Veränderungen eingegangen, die durch cAMP und TGFß verursacht werden. Diese Arbeit zeigt, dass eine cAMP-Erhöhung den TGFß-Signalweg verstärken kann und dass cAMP und TGFß morphologische und funktionelle Veränderungen auslösen, die davon unabhängig reguliert werden.

Aberrant activation of the cAMP/CREB and TGFß/Smad signaling is involved in breast cancer progression. I investigated the interplay of these pathways in breast cancer cells in 2-dimensional (2D) and 3D cultures. Simultaneous activation of both pathways affected gene expression differently as expected from the single responses. In 2D cultures, cAMP elevation increased TGFß responsiveness of some genes and TGFß-dependent Smad3 phosphorylation. Furthermore, cAMP elevation induced TGFß receptor I (TßRI) upregulation. The mechanism of this upregulation was further investigated by the use of inhibitors of transcription and histone modification, siRNAs and reporter constructs. Ectopic expression of TßRI mimicked the response to cAMP elevation. 3D-cultured cells showed different responses which were further investigated. Furthermore, morphological and functional changes were induced by cAMP elevation and TGFß. Taken together, this study suggests that, cAMP can interfere with TGFß signaling by upregulating TßRI and that cAMP and TGFß induce morphological and functional alterations independently of this mechanism.