UBE2C promueve la proliferación del cáncer de mama a través de la vía de señalización AKT/mTOR

El cáncer de mama (CM) sigue siendo una de las principales causas de mortalidad relacionada con el cáncer en mujeres a nivel mundial. A pesar de los avances en el diagnóstico temprano y el tratamiento, los mecanismos moleculares que impulsan la progresión del CM requieren una exploración más profunda. Estudios recientes destacan el papel de la enzima ubiquitina-conjugante E2C (UBE2C) en la tumorigénesis en múltiples tipos de cáncer, pero sus contribuciones específicas a la patogénesis del CM siguen siendo poco estudiadas. Esta investigación dilucida los mecanismos moleculares mediante los cuales UBE2C influye en la proliferación del CM, centrándose en su regulación de la vía de señalización AKT/mTOR.

Adquisición de datos e identificación de genes diferencialmente expresados

El estudio integró conjuntos de datos del Gene Expression Omnibus (GEO) y The Cancer Genome Atlas (TCGA) para identificar genes asociados al CM. Se analizaron tres conjuntos de datos de GEO (GSE21422, GSE45827, GSE70947) que comprenden 292 muestras tumorales y 164 muestras normales, junto con datos de TCGA. El análisis de expresión diferencial con umbrales de |log2 cambio de expresión| > 2 y una tasa de descubrimiento falso (FDR) < 0.05 reveló 151 genes diferencialmente expresados (GDE). Entre estos, 55 estaban regulados al alza y 96 regulados a la baja en tejidos de CM. El análisis de diagramas de Venn demostró la superposición de GDE en los conjuntos de datos, lo que permitió centrarse en genes alterados consistentemente en la progresión del CM.

Análisis funcional y de enriquecimiento de rutas

El análisis de Ontología Génica (GO) categorizó los GDE en procesos biológicos (PB), funciones moleculares (FM) y componentes celulares (CC). Los términos de PB enriquecidos incluyeron división nuclear mitótica, almacenamiento de lípidos y división nuclear. Para CC, los GDE se agruparon en gotas lipídicas, cuerpos medios y balsas de membrana. El análisis de FM destacó unión a ácidos orgánicos y unión a factores de crecimiento como significativos. El análisis de rutas de KEGG asoció los GDE con señalización PPAR, regulación de la lipólisis en adipocitos y reclamación de bicarbonato en el túbulo proximal, sugiriendo la reprogramación metabólica como una característica distintiva del CM.

Red de interacción proteína-proteína e identificación de genes centrales

Una red de interacción proteína-proteína (PPI) construida utilizando STRING y visualizada en Cytoscape identificó tres genes centrales: FOXM1, UBE2C y CDKN3. Estos genes exhibieron las puntuaciones de conectividad más altas, implicando sus roles centrales en la patogénesis del CM. El análisis de supervivencia mediante el método de Kaplan-Meier reveló que la expresión elevada de UBE2C se correlacionó con una peor supervivencia libre de recaída (SLR) en pacientes con CM (razón de riesgo [HR] = 1.83, P < 0.05), estableciendo su relevancia pronóstica.

Validación experimental de UBE2C en células de CM

Para validar los hallazgos bioinformáticos, se silenció UBE2C en las líneas celulares de CM MCF-7 y MDA-MB-231 utilizando ARN de interferencia pequeño (siRNA). La PCR cuantitativa de transcripción inversa (RT-qPCR) y el Western blot confirmaron reducciones significativas en los niveles de ARNm (MDA-MB-231: P < 0.001; MCF-7: P < 0.01) y proteína (P < 0.05) de UBE2C post-silenciamiento. Los ensayos funcionales demostraron que la supresión de UBE2C inhibió marcadamente la proliferación e invasión celular.

Ensayo de proliferación
Los ensayos de recuento celular (CCK-8) revelaron una inhibición del crecimiento dependiente del tiempo en células con UBE2C silenciado. A las 72 horas, la proliferación de MDA-MB-231 disminuyó en un 45% (P < 0.001), mientras que las células MCF-7 mostraron una reducción del 38% (P < 0.01) en comparación con los controles.

Ensayo de invasión
Los ensayos Transwell con cámaras recubiertas de Matrigel demostraron una reducción del 60% en la invasividad de MDA-MB-231 (P < 0.001) y una disminución del 52% en las células MCF-7 (P < 0.01) tras el silenciamiento de UBE2C, subrayando su papel en el potencial metastásico.

Perspectivas mecanísticas sobre la regulación de UBE2C en la señalización AKT/mTOR

El análisis de Western blot exploró el impacto de UBE2C en las vías de señalización clave. El silenciamiento de UBE2C aumentó los niveles de fosfofosfatasa y homólogo de tensina fosforilada (p-PTEN) (P < 0.05), un supresor tumoral que inhibe la activación de AKT. Simultáneamente, los niveles de AKT fosforilada (p-AKT) y mTOR fosforilada (p-mTOR) disminuyeron (P < 0.05), indicando la inactivación de la vía. El factor 1α inducible por hipoxia (HIF-1α), un objetivo aguas abajo de mTOR relacionado con la angiogénesis y metástasis tumoral, también se reguló a la baja (P < 0.05). Estos hallazgos sugieren que UBE2C promueve la progresión del CM al suprimir PTEN y activar la señalización AKT/mTOR.

Discusión

UBE2C, un miembro de la familia de enzimas ubiquitina-conjugantes, está implicado en la regulación del ciclo celular a través de su papel en la proteólisis mediada por ubiquitina. La sobreexpresión de UBE2C se ha documentado en cánceres gástricos, pulmonares y ováricos, donde impulsa la proliferación y la quimiorresistencia. Este estudio extiende estos hallazgos al CM, demostrando que el silenciamiento de UBE2C suprime el crecimiento tumoral y la invasividad al modular la actividad del eje PTEN/AKT/mTOR.

La vía AKT/mTOR es un regulador central de la supervivencia, proliferación y metabolismo celular. PTEN, un regulador negativo de esta vía, se inactiva con frecuencia en los cánceres, lo que lleva a la activación constitutiva de AKT. Aquí, el silenciamiento de UBE2C aumentó p-PTEN, sugiriendo que UBE2C puede desestabilizar PTEN o mejorar su degradación. Las reducciones posteriores en p-AKT y p-mTOR destacan el papel de UBE2C en la activación de la vía, mientras que la regulación a la baja de HIF-1α vincula a UBE2C con las respuestas al estrés hipóxico críticas para la adaptación tumoral.

Notablemente, la expresión de UBE2C varió entre los subtipos de CM, con niveles más altos en las células MDA-MB-231 agresivas en comparación con las células MCF-7 menos invasivas. Esto se alinea con los datos clínicos que asocian la sobreexpresión de UBE2C con estadios avanzados de CM y un mal pronóstico. La integración de enfoques bioinformáticos y experimentales en este estudio refuerza la conclusión de que UBE2C es un objetivo terapéutico viable.

Conclusión

Este estudio establece a UBE2C como un oncogén clave en el CM, impulsando la proliferación y la invasión a través de la activación de la vía AKT/mTOR. Al aumentar la fosforilación de PTEN e inhibir las señales oncogénicas aguas abajo, el silenciamiento de UBE2C presenta una estrategia prometedora para el tratamiento del CM. Estudios futuros deberían validar estos hallazgos in vivo y explorar inhibidores de UBE2C en modelos preclínicos.

doi.org/10.1097/CM9.0000000000001708