Date of Award

11-2021

Document Type

Dissertation

Degree Name

Doctor of Philosophy (PhD)

Department

Biology

First Advisor

Rabah Iratni

Abstract

Carnosol, a naturally occurring Phyto polyphenol found in sage, oregano, and rosemary, has been extensively studied by our laboratory for its anticancer effects in various types of cancer. In human Triple-Negative Breast Cancer (TNBC), carnosol was shown to inhibit cellular viability, colony growth, induced cell cycle arrest, autophagy, and apoptosis. Nonetheless, very little is known about the molecular mechanism of action. In the current study, the ability of carnosol to inhibit metastasis and tumour growth was examined. Wound healing and invasion assays revealed that carnosol inhibited migration and invasion at non-cytotoxic concentrations of MDA-MB-231 cells. Also, carnosol was found to inhibit the activity and downregulated the expression of MMP-9. Activation of STAT3, a transcription factor that regulates MMP-9 expression, was also inhibited via carnosol-mediated ROS-dependent proteasome degradation. In vivo study using chick embryo tumour growth assay has shown that carnosol significantly and markedly suppressed tumour growth and metastasis of breast cancer xenografts. Additionally, we found that carnosol induces ROS-dependent, p38-dependent ER stress and activates UPR via upregulating the ER stress sensors (ATF4/CHOP, ATF6⍺, and IRE1⍺/XBP1). Also, upstream triggers of Unfolded Protein Response (UPR) pathway, β-catenin and ER stress chaperones were upregulated. On the other hand, the cell survival Akt/mTOR signalling pathway was downregulated in a ROS-dependent manner. We also found that carnosol targeted p300 and PCAF Histone Acetyltransferases (HATs) to proteasome degradation through a ROS-dependent mechanism. Interestingly, using a cell-free system, we show for the first time that carnosol efficiently and selectively inhibited histone acetyltransferase activity of p300 while having no effect on the other HATs such as PCAF and GCN5. This work provides further confirmation that carnosol represents a promising anti-breast cancer therapeutic compound and identifies it as a novel natural p300 inhibitor that could be added to the existing panel.

Comments

الكاريوسول هو مركب فيتو بوليفينول موجود طبيعيا في بعض النباتات كالمرمية والزعتر واكليل الجبل، تمت دراسة تأثيره على أنواع مختلفة من السرطانات. في سرطان الثدي الثلاثي السلبية ‏(TNBC)، ثبت أن الكارنوسول بتيط تكاثر الخلايا السرطانية ونمو المستعمراتها، كما أنه يوقف دورة الخلية ويؤدي إلى موتها إما بالالتهام الذاتي أو الموت المبرمج. ومع ذلك، لا يعرف سوى القليل جدا عن الية عمل الكارتوسول الخلوية والجزيئية. في هذه الدراسة الحالية، تم تقييم قدرة الكارتوسول على تشيط انتقال الخلايا السرطانية من عضو إلى آخر (metastasis) وأيضا نمو الورم الخبيث، كما أنه تمت دراسة تأثير الكارتوسول ونقص الحمض الميني الأستيل على بروتينات الهيستون في المختبر والجسم الحي كشفت التجارب المختبرية في الدراسة الحالية الكارنوسول قادر على تشبيط انتقال وغزو الخلايا السرطانية وأيضا نمو الورم الخبيث عن طريق تجربة اللثام الجرح وغزو الجيلاتين إضافة إلى ذلك، كشفت تحارب الجيلاتين زيموغرافي ‏( gelatin zymography) والانزيم المرتبط بالمناعة (ELISA) والنسخ العكسي المتفاعل المتسلسل البوليميرازي (RT-PCR) أن الكارنوسول قادر على تثبيط تعبير ونشاط 9-MMP‏ بروتين معامل الاستنساخ STAT3 له دور كبير في التحكم في التعبير البروتيني ل 9-MMP‏ لذلك تم اختيار تأثير الكارنوسول عليه وأظهرت النتائج انه تعبير ال STAT3 تم تشبيطه بواسطة تواجد الاكسجينات التفاعلية ROS المحفزة بواسطة الكارنوسول، إضافة إلى ذلك، تم اختيار الكارتوسول على نمو الورم الخبيث في أجلة الفراخ، وأظهرت النتائج قدرة الكارتوسول على إحباط نمو الورم بشكل ملحوظ وفي الجزء الآخر من البحث، أثبت الكارتوسول قدرته على إحداث إجهاد الشبكة الإندوبلازمية (ER-stress) الذي يؤدي إلى تفعيل مسار الاستجابة للبروتينات المتدمرة UPR عن طريقة ازدياد التعبير البروتيني ل ATF4/CHOP‏ ‏IRElɑ XBP ATF6α، علاوة على ذلك، ꞵ-cafenin والبروتينات المرافقة لإجهاد الشبكة الإندوبلازمية chaperones، تم تبيط تعابير هم البروتينه بواسطة الكارنوسول. وفي الجهة المقابلة قام الكارتوسول بتخفيض الإشارات الحيوية عن طريق شبيط بروتينين Akt / mTOR‏ كما اثبتت التجارب أن الكارتوسول قادر على تنظيم موت الخلايا السرطانية عن طريقة تحفيز التعبير البروتيني لP38 . وفي الجزء الأخير من الدراسة أظهر الكارنوسول قدرته على تحفيز نقص الحمض الميني الأستيل على بروتينات الهيستون عن طريق إحباط البروتينات المسؤولة کال P300 و PCAFخصيصا وذلك اعتمادا على تواجد الاكسجينات التفاعلية ROS. وفي الختام تقدم هذه الدراسة دليلاً على أن الكارنوسول قد يمثل مرشحا علاجيا واعدا يعالج انتشار ونمو ورم سرطان الثدي وكمنبط طبيعي جديد كال P300‏

Download

Share

COinS