Heat shock factor 1 (HSF-1) is a powerful, multifaceted modifier of carcinogenesis and cancer progression. HSF-1 activates the heat shock response following stress and is frequently upregulated in many tumor cell types already under physiological conditions. As HSF-1 is a key transcription factor for heat shock protein 70 (Hsp70) and 27 (Hsp27), protein levels of these HSPs are increased in numerous tumor cell types. Elevated HSP levels contribute to a malignant tumor phenotype and mediate resistance to chemo- and radiotherapy. Apart from the blockage of HSF-1, the inhibition of Hsp90 is considered as a promising concept to overcome radioresistance. However, most Hsp90 inhibitors induce the release of HSF-1 from the Hsp90 complex and therefore HSF-1 becomes activated. Active HSF-1 induces the transcription of Hsp70 and Hsp27 that are known to promote tumor cell survival by interfering with anti-apoptotic pathways. A dual targeting of the heat shock response with NZ28 and Hsp90 with NVP-AUY922 potentiates the radiation sensitivity of tumor cells that are otherwise resistant to ionizing radiation. NZ28 is known to interfere with the heat shock response by inhibiting not only HSF-1 but also several other transcription factors. Therefore, I wanted to study the combined effects of a specific HSF-1 and Hsp90 inhibition on the sensitivity of tumor cells to ionizing irradiation. In addition to its cytoprotective properties when located intracellular, Hsp70 is also present on the plasma membrane (mHsp70) of many different tumor cell types. Membrane-bound Hsp70 exerts a dual function as it also mediates protection against ionizing irradiation but also plays a role in NK (natural killer) cell-mediated anti-cancer immunity, in vitro and in vivo. Besides Hsp70, MICA and B (major histocompatibility class I chain-related proteins A and B) are also important recognition structures (ligands) on tumor cells for activated NK cells. As HSF-1 is not only known to regulate Hsp27 and Hsp70, but also the MICA/B expression, the effects of a specific HSF-1 knockdown were analyzed with respect to radiation sensitivity and NK cell-mediated tumor cell killing in two different lung carcinoma cell lines (H1339, EPLC-272H). The depletion of HSF-1 resulted in a strong reduction of cytosolic Hsp70 levels, whereas the density of membrane-bound Hsp70 remained unchanged. Since mHsp70 also is involved in mediating radioresistance, a knockdown of HSF-1 alone was unable to increase radiosensitivity in H1339 and EPLC-272H cancer cell lines. Due to an HSF-1 mediated downregulation of MICB on the membrane of H1339 cells, NK cell-mediated lysis of these tumor cells was reduced. In contrast, the combined inhibition of HSF-1 and Hsp90 resulted in an increased radiosensitivity of H1339 cells. With respect to EPLC-272H ctrl and EPLC-272H HSF-1 knockdown sublines a combined treatment regimen did not induce an increased radiosensitivity. This finding might be due to the high basal Hsp27 levels in EPLC-272H cells which were not affected by an HSF-1 knockdown. Surprisingly, an Hsp27 knockdown promotes the transition from G2 to M phase after ionizing irradiation. A shorter G2 phase in which the DNA damage repair occurs presumably increases the number of chromosomal aberrations. Further studies are ongoing to fully understand the role of Hsp27 in DNA damage/cell cycle signaling pathways.     «

Heat shock factor 1 (HSF-1) is a powerful, multifaceted modifier of carcinogenesis and cancer progression. HSF-1 activates the heat shock response following stress and is frequently upregulated in many tumor cell types already under physiological conditions. As HSF-1 is a key transcription factor for heat shock protein 70 (Hsp70) and 27 (Hsp27), protein levels of these HSPs are increased in numerous tumor cell types. Elevated HSP levels contribute to a malignant tumor phenotype and mediate resis...     »

Hitzeschockproteine (HSPs), auch Stressproteine genannt, wie z.B. Hsp90, Hsp70 und Hsp27 sowie deren Transkriptionsfaktor Hitzeschock Faktor 1 (HSF-1) können die Tumorprogression und die Strahlenresistenz auf vielfältige Weise unterstützen. Als Haupttranskriptionsfaktor für Hsp27 und Hsp70 aktiviert der HSF-1 die Stressantwort sowohl in Normal- als auch in Tumorzellen nach Stresseinwirkung (z.B. erhöhte Temperatur, Strahlentherapie, Toxine/Chemotherapeutika etc.). Im Gegensatz zu Normalzellen ist die Expression des HSF-1 in vielen Tumorzellarten bereits unter physiologischen Bedingungen hochreguliert. Aus diesem Grund ist die Expression der Stressproteine Hsp70 und Hsp27 in Tumorzellen unterschiedlicher Entitäten häufig ebenfalls erhöht. Ein hoher intrazellulärer HSP Gehalt trägt zu einem malignen Phänotyp des Tumors bei und kann außerdem Resistenzmechanismen gegen Chemo- und Strahlentherapie aktivieren, indem apoptotische Signaltransduktionswege gehemmt werden. Neben Hsp70 und Hsp27 spielt auch Hsp90 eine wichtige Rolle in der Tumorgenese. In jüngster Zeit gilt die Hemmung von Hsp90 als ein vielversprechendes Konzept zur Erhöhung der Strahlenempfindlichkeit. Hsp90 wird in vielen Tumorzellarten ebenfalls vermehrt produziert und dient der Stabilisierung onkogener Zielproteine und den entsprechenden Signalwegen. Eine Inhibition von Hsp90 setzt jedoch HSF-1 aus dem Komplex mit Hsp90 frei und fördert somit dessen Aktivierung. Der freie aktivierte HSF-1 induziert daraufhin die Expression der anti-apoptotisch wirkenden Hitzeschockproteine Hsp70 und Hsp27. Die simultane Inhibition der Stressantwort durch NZ28 und von Hsp90 durch NVP-AUY922 konnte die Strahlensensitivität in Tumorzellen, die bisher als radioresistent galten, signifikant erhöhen. NZ28 hemmt allerdings die Funktion von verschiedenen anderen Transkriptionsfaktoren und ist somit kein spezifischer Inhibitor für HSF-1. Deshalb wurden in der vorliegenden Arbeit die Effekte einer gezielten Herabregulation von HSF-1 untersucht. Hsp70 wird nicht nur im Zellinneren, sondern auch auf der Membran von Tumorzellen exprimiert und dient dem Schutz der Zellen vor Bestrahlung. Neben dieser Funktion agiert Membran-gebundenes Hsp70 auch als Tumor-spezifische Zielstruktur für aktivierte NK (Natürliche Killer) Zellen. Neben Hsp70 fungieren auch MICA und MICB (major histocompatibility class I chain-related proteins A and B) auf der Oberfläche von Tumorzellen als wichtige NK Zell-spezifische Liganden. Da der HSF-1 nicht nur die Expression von Hsp27 und Hsp70, sondern auch von MICA und MICB induziert, wurde von mir der Effekt eines HSF-1 Knockdown auf die intrazelluläre und Membran-Expression von Hsp27, Hsp70 und MICA/B in Bezug auf Radiosensitivität und die NK Zell-vermittelte Lyse von H1339 und EPLC-272H Lungenkrebszelllinien untersucht. Ergebnisse: Die Herabregulation von HSF-1 führt zu einer starken Reduktion des zytosolischen Hsp70 in beiden Tumorzelltypen, beeinflusste jedoch nicht den Membranstatus von Hsp70. Ein alleiniger HSF-1 knockdown führte daher nicht zu der gewünschten Radiosensitivierung in den beiden Tumorzelllinien. Eine HSF-1 vermittelte Herabregulation von MICB auf der Zelloberfläche von H1339 Zellen führte überdies zu einer reduzierten NK Zell-vermittelten Tumorzelllyse von H1339 Zellen. Lediglich eine kombinierte Inhibition von HSF-1 und Hsp90 konnte die Radiosensitivität von H1339 Zellen signifikant erhöhen. Im Gegensatz zu H1339 Zellen konnten EPLC-272H Zellen durch eine Kombinationsbehandlung mit Hsp90 Inhibitor und HSF-1 Knockdown nicht strahlenempfindlicher gemacht werden. Ein Grund dafür könnte die hohe basale Expression von Hsp27 sein, die durch eine Herabregulation von HSF-1 nicht signifikant erniedrigt werden konnte. Allerdings beschleunigt die Eliminierung von Hsp27 nach Bestrahlung den Übergang der Zellen von der G2 Phase in die Mitosephase. Diese Erniedrigung der G2 Phase, in der normalerweise die DNA Reparatur erfolgt, könnte dazu führen, dass Zellen mit einer erhöhten Anzahl an chromosomalen Aberrationen in den Zellzyklus gehen. Weitere Untersuchungen sind derzeit in Bearbeitung, um die molekularen Mechanismen aufzuklären wie Hsp27 in die DNA Reparatur bzw. den Zellzyklus eingreift.     «

Hitzeschockproteine (HSPs), auch Stressproteine genannt, wie z.B. Hsp90, Hsp70 und Hsp27 sowie deren Transkriptionsfaktor Hitzeschock Faktor 1 (HSF-1) können die Tumorprogression und die Strahlenresistenz auf vielfältige Weise unterstützen. Als Haupttranskriptionsfaktor für Hsp27 und Hsp70 aktiviert der HSF-1 die Stressantwort sowohl in Normal- als auch in Tumorzellen nach Stresseinwirkung (z.B. erhöhte Temperatur, Strahlentherapie, Toxine/Chemotherapeutika etc.). Im Gegensatz zu Normalzellen is...     »