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The Role of Progesterone Receptor Membrane Component 1 (PGRMC1) in Cytochromes P450 (CYP)- Mediated Drug Metabolism and its Implication in Chemotherapy Resistance / Isabel Sousa Barata ; orient. Michel Kranendonk, Franciscco Esteves

Main Author Barata, Isabel Sousa Secondary Author Kranendonk, Michel
Esteves, Francisco
Publication Lisboa : NOVA Medical School , 2022 Description 84 p. : il. Abstract RESUMO: Citocromos P450 (CYPs) são extremamente relevantes no metabolismo de endobióticos e xenobióticos. A variabilidade na expressão e atividade de CYPs, entre indivíduos, pode dar origem a fenótipos metabólicos distintos. Variações no fenótipo metabólico de CYPs microssomais podem também ser causadas por interação diferencial com outras proteínas, destacando-se o seu fornecedor de eletrões obrigatório, a citocromo P450 oxidorredutase (CPR), mas também o citocromo b5 (cyt b5) e a progesterone receptor membrane component 1 (PGRMC1). PGRMC1 possui uma região que coordena o grupo heme, semelhante àquela que encontramos no cyt b5, que permite a sua dimerização através de empilhamento hidrofóbico heme heme. A dimerização poderá ser potencialmente determinante para a interação PGRMC1:CYPs. Estas interações sugerem um papel no metabolismo mediado por CYP, com potenciais implicações a nível da quimiorresistência e proliferação do cancro. A sobre-expressão da PGRMC1 em vários tipos de cancros torna-a num potencial biomarcador e alvo terapêutico. Trabalho anterior levado a cabo no nosso laboratório, utilizando um modelo in house, que permite a co-expressão de CYPs, PGRMC1 e CPR de origem humana, evidenciou um efeito da PGRMC1 na atividade dos CYPs. Este efeito aparenta ser dependente da isoforma CYP e do substrato. No presente trabalho, utilizaram-se linhas celulares de cancro de mama (CM), uma sensível (MCF-7) e outras resistentes (MCF-7-resistente e KCR) à doxorubicina (DOX), de modo a avaliar o papel da expressão da PGRMC1 na resistência à DOX e o seu efeito no complexo CYP. A expressão de genes envolvidos no metabolismo de xeno- e endobióticos em células resistentes à DOX foi estudada. Não foram observadas diferenças nos perfis de expressão de mRNA de PGRMC1 entre células MCF-7 resistentes e não resistentes. No entanto, os resultados sugerem um papel das vias metabólicas dos ácidos araquidónico e retinóico na resistência inicial à DOX em CM. Apesar de expressarem níveis de CYPs (mRNA) relativamente baixos, as células de CM parecem ser competentes no metabolismo de fármacos.
ABSTRACT: Cytochrome P450s (CYPs) are of major importance in endobiotic and xenobiotic metabolism. Variability in CYP expression and activity between individuals and disease states leads to different metabolic phenotypes. Variation in the metabolic phenotype of microsomal CYPs may also be caused by differential interaction with other proteins, such as their obligatory electron supplier, cytochrome P450 oxidoreductase (CPR), cytochrome b5 (cyt b5) and progesterone receptor membrane component 1 (PGRMC1). PGRMC1 contains a cyt b5-like haem-binding region that enables PGRMC1 dimerization through hydrophobic haem-haem stacking. This dimerization was first deemed as necessary for the interaction of PGRMC1 with CYPs and the epidermal growth factor receptor (EGFR). These interactions have been suggested to play a role in CYP-mediated metabolism, cancer cell chemoresistance and cancer proliferation. PGRMC1 overexpression in several cancers, including breast cancer (BC), makes it a potential therapeutic target and demands a better characterization of its structure, function and binding partners. Previous work developed at our lab using an in-house developed bacterial cell model that allows co-expression of human CYPs, PGRMC1 and CPR evidenced that PGRMC1’s effect on CYP’s activity is not only isoform dependent but also substrate-dependent. To extend our findings to more human-like conditions, breast cancer cell lines were used, either sensitive (MCF-7) or resistant to doxorubicin (DOX) (MCF-7-resistant and KCR), to assess the role of PGRMC1 expression in DOX resistance and its effect on the CYP complex. The expression of genes involved in xeno- and endobiotic metabolism in cells that acquired DOX-resistance was studied. No significant differences were found in the expression profiles of PGRMC1 mRNA between DOX-resistant and non-resistant MCF-7 cells. Nevertheless, the results suggest a role of arachidonic and retinoid acid metabolic pathways in early resistance to DOX in BC. Although expressing relative low levels of xenobiotic CYPs (mRNA), BC cells were shown to be metabolically competent in drug metabolism.
Topical name Progesterone
Drug Interactions
Academic Dissertations
Index terms Universidade NOVA de Lisboa
NOVA Medical School
Dissertação de Mestrado
Bioquímica para a Saúde
2022
CDU 616 Online Resources Click here to access the eletronic resource http://hdl.handle.net/10362/137621
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Holdings
Item type Current location Call number url Status Date due Barcode
Documento Eletrónico Biblioteca NMS|FCM
online
RUN http://hdl.handle.net/10362/137621 Available 20220100

RESUMO: Citocromos P450 (CYPs) são extremamente relevantes no metabolismo de endobióticos e xenobióticos. A variabilidade na expressão e atividade de CYPs, entre indivíduos, pode dar origem a fenótipos metabólicos distintos. Variações no fenótipo metabólico de CYPs microssomais podem também ser causadas por interação diferencial com outras proteínas, destacando-se o seu fornecedor de eletrões obrigatório, a citocromo P450 oxidorredutase (CPR), mas também o citocromo b5 (cyt b5) e a progesterone receptor membrane component 1 (PGRMC1). PGRMC1 possui uma região que coordena o grupo heme, semelhante àquela que encontramos no cyt b5, que permite a sua dimerização através de empilhamento hidrofóbico heme heme. A dimerização poderá ser potencialmente determinante para a interação PGRMC1:CYPs. Estas interações sugerem um papel no metabolismo mediado por CYP, com potenciais implicações a nível da quimiorresistência e proliferação do cancro. A sobre-expressão da PGRMC1 em vários tipos de cancros torna-a num potencial biomarcador e alvo terapêutico. Trabalho anterior levado a cabo no nosso laboratório, utilizando um modelo in house, que permite a co-expressão de CYPs, PGRMC1 e CPR de origem humana, evidenciou um efeito da PGRMC1 na atividade dos CYPs. Este efeito aparenta ser dependente da isoforma CYP e do substrato. No presente trabalho, utilizaram-se linhas celulares de cancro de mama (CM), uma sensível (MCF-7) e outras resistentes (MCF-7-resistente e KCR) à doxorubicina (DOX), de modo a avaliar o papel da expressão da PGRMC1 na resistência à DOX e o seu efeito no complexo CYP. A expressão de genes envolvidos no metabolismo de xeno- e endobióticos em células resistentes à DOX foi estudada. Não foram observadas diferenças nos perfis de expressão de mRNA de PGRMC1 entre células MCF-7 resistentes e não resistentes. No entanto, os resultados sugerem um papel das vias metabólicas dos ácidos araquidónico e retinóico na resistência inicial à DOX em CM. Apesar de expressarem níveis de CYPs (mRNA) relativamente baixos, as células de CM parecem ser competentes no metabolismo de fármacos.

ABSTRACT: Cytochrome P450s (CYPs) are of major importance in endobiotic and xenobiotic metabolism. Variability in CYP expression and activity between individuals and disease states leads to different metabolic phenotypes. Variation in the metabolic phenotype of microsomal CYPs may also be caused by differential interaction with other proteins, such as their obligatory electron supplier, cytochrome P450 oxidoreductase (CPR), cytochrome b5 (cyt b5) and progesterone receptor membrane component 1 (PGRMC1). PGRMC1 contains a cyt b5-like haem-binding region that enables PGRMC1 dimerization through hydrophobic haem-haem stacking. This dimerization was first deemed as necessary for the interaction of PGRMC1 with CYPs and the epidermal growth factor receptor (EGFR). These interactions have been suggested to play a role in CYP-mediated metabolism, cancer cell chemoresistance and cancer proliferation. PGRMC1 overexpression in several cancers, including breast cancer (BC), makes it a potential therapeutic target and demands a better characterization of its structure, function and binding partners. Previous work developed at our lab using an in-house developed bacterial cell model that allows co-expression of human CYPs, PGRMC1 and CPR evidenced that PGRMC1’s effect on CYP’s activity is not only isoform dependent but also substrate-dependent. To extend our findings to more human-like conditions, breast cancer cell lines were used, either sensitive (MCF-7) or resistant to doxorubicin (DOX) (MCF-7-resistant and KCR), to assess the role of PGRMC1 expression in DOX resistance and its effect on the CYP complex. The expression of genes involved in xeno- and endobiotic metabolism in cells that acquired DOX-resistance was studied. No significant differences were found in the expression profiles of PGRMC1 mRNA between DOX-resistant and non-resistant MCF-7 cells. Nevertheless, the results suggest a role of arachidonic and retinoid acid metabolic pathways in early resistance to DOX in BC. Although expressing relative low levels of xenobiotic CYPs (mRNA), BC cells were shown to be metabolically competent in drug metabolism.

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