Download Abstract

KRISTINA MÄEMETS-ALLAS
Rakkude paljunemist soodustav AKT signaalirada kui potentsiaalne kasvajavastase ravi
sihtmärk
AKT kinaas on seriin/treoniinkinaas, mis kuulub AGC valkude perekonda. Sihtmärkvalke
fosforüleerides reguleerib AKT rakkudes mitmeid olulisi füsioloogilisi protsesse nagu rakkude
elulemus, rakutsükli edenemine, metabolism, transkriptsioon, valkude süntees, rakkude
liikuvus jne. Kontrollimatult aktiivset PI3K/AKT signaalirada on kirjeldatud inimese maksa-, aju, rinna-, soole- ja eesnäärmekasvajates ning seda loetakse mõnede kasvajate puhul halva
prognoosi markeriks. Käesoleva töö raames leidsime, et aktiveeritud AKT signaalirada osaleb
ka healoomulise hüperproliferatiivse patoloogia – Dupuytreni kontraktuuri - arengus. AKT
kinaasi olulisuse ja sagedase seotuse tõttu kasvajate tekkimisega, peetakse teda heaks
märklauaks kasvajavastaste terapeutikumide väljatöötamisel. Praeguseks on avastatud ja
kliinilistesse katsetustesse võetud juba mitmeid AKT signaaliraja inhibiitoreid, kuid paraku on
tugevad mittespetsiifilised kõrvaltoimed ja toksilisus takistanud nende edasise kasutamise
raviskeemides. Käesoleva doktoritöö põhieesmärk oli leida ja iseloomustada AKT signaaliraja
aktiivsust pärssivaid väikesemolekulaarseid aineid, mida võiks kasutada potentsiaalsete
kasvajavastaste ravimitena. Otsitavate inhibiitorite täpsem sihtmärk oli AKT1 ja PDPK1
valkude omavaheline interaktsioon, mis on vajalik AKT1 esmaseks aktiveerimiseks.
Väikesemolekulaarsete ainete skriinimine valgu komplementaarsusel põhinevat
lähenemisviisi kasutades ning sellele järgnenud erinevatest meetoditest koosnenud
valideerimisprotsess tuvastas ühe kemikaali – NSC156529 - mis pidurdas erinevat päritolu
kasvajarakkude paljunemist nii koekultuuri tingimustes kui in vivo hiire kasvajamudelis.
Tuumorirakkude töötlemine NSC156529 kemikaaliga mõjutas lisaks AKT kinaasi enda
aktiivsusele ka AKT-i märklaudvalkude aktiivsust, viidates sellele, et antud kemikaal mõjutab
AKT signaaliraja poolt reguleeritud raku biokeemilisi protsesse. Kuna in vivo kasvajamudelitest
eraldatud tuumorite analüüsimisel leiti NSC156529 kemikaaliga töödeldud kasvajates rakkude
diferentseerumisele viitavate markerite suurenenud ekspressioon, järeldati, et lisaks suudab
NSC156529 tuumorirakkude paljunemist pärssida neid diferentseeruma suunates. Käesoleva
töö kokkuvõtteks võib öelda, et AKT kinaasiga seotud signaalirada on sobiv märklaud
kasvajavastaste terapeutikumide väljatöötamiseks ning testitud ühend NSC156529 võiks olla
potentsiaalne kandidaat AKT signaaliraja aktiivsuse pärssimiseks kasvajarakkudes.
KRISTINA MÄEMETS-ALLAS
Studies on cell growth promoting AKT signaling pathway - a promising anti-cancer drug
target
AKT protein is a serine/threonine kinase, which belongs to AGC group of protein kinases. By
substrate phosphorylation AKT regulates several physiological processes in the cells, such as
cell survival, cell cycle promotion, metabolism, transcription, translation, cell migration etc.
Aberrantly activated PI3K/AKT signaling has been frequently found in several human tumors,
like liver, brain, breast, colorectal and prostate cancers, and it is a poor prognostic marker for
a number of cancer types. In this work we found that the activated AKT signaling might play a
role in the progression of benign hyperproliferative pathology – the Dupuytren’s contracture.
Due to AKT involvement in critical steps of human tumor pathogenesis, targeting AKT pathway
has become a promising strategy in anti-cancer therapy. Although a number of small molecule
AKT kinase inhibitors have been developed and tested in clinical trials, severe side effects have
prevented their use in current treatment schemes. The main purpose of the present thesis
was to identify and characterize the inhibitors of AKT signaling pathway that could be used as
potential anti-cancer drugs. The exact target of the inhibitors was the AKT1-PDPK1 interaction,
which is the first step in AKT activation cascade. Protein complementation-based screening
and the following experiments revealed one chemical – NSC156529 – which inhibited the
growth of tumor cells from different origin in cell culture as well as in a mouse tumor xenograft
model. In addition to AKT activity inhibition, cancer cell incubation with NSC156529 chemical
also reduced the phosphorylation of AKT downstream target proteins, which confirmed that
NSC156529 treatment inhibited the key biochemical activities of the AKT signaling pathway.
The analysis of NSC156529-treated xenografts revealed increased expression level of
differentiation markers, suggesting that NSC156529 could limit tumor growth at least in part
by directing cancer cells to differentiate. Conclusively, inhibiting activated AKT-regulated
signaling pathway in tumor cells is a promising anti-cancer drug target and the small molecular
compound NSC156529 could be a potent suppressor of AKT1 pathway in tumor cells harboring
active AKT signaling.