Mechanisms behind the oncogene-induced senescence (OIS) – oncogene-induced apoptosis (OIA) decision in cells expressing p95HER2

Abstract

In response to oncogenic stresses cells activate two different tumor suppressor mechanisms: Oncogene-induced senescence (OIS), a terminal cell proliferation arrest, or oncogene-induced apoptosis (OIA), which leads to cell disintegration.

We have shown that the oncogene p95HER2-611 leads cells to OIS and that senescent cells increase the ability of neighbor proliferating breast cancer cells to metastatize. In contrast, available evidence indicates that OIA does not have this undesirable side effect. The mechanisms by which an oncogenic insult results in OIS or OIA remains poorly characterized.

In this work, we addressed the functional characterization and the mechanism of activation of another previously described, but uncharacterized, p95HER2 fragment, the p95HER2-648. We showed that the expression of p95HER2-648 does not lead to senescence but to apoptosis. In vivo data showed that p95HER2611-induced senescent cells favor the metastatic capability of MDA-MB-231 cells while p95HER2-648-induced apoptotic cells do not have this effect.

We observed that cells bearing p95HER2-611 seem to be protected from apoptosis. Consistently, cells expressing p95HER2-611 showed increased levels of p21, a well-known cell cycle regulator and also an apoptotic repressor. Knock-down of p21 in these cells showed increased apoptosis indicating that p21 is protecting senescent cells against apoptosis.

We conclude that the expression of different active p95HER2 fragments can lead to either apoptosis or senescence, indicating that HER2 signaling can induce both cellular responses depending on the activated pathways. Elucidating the complete mechanism by which these pathways are activated could help to find a way to promote apoptosis on senescent cells, in order to avoid their pro-metastatic effect.

En resposta a un estrès oncogènic, les cèl·lules activen dos mecanismes de supressió tumoral diferents: senescència induïda per oncogens (oncogene-induced senescence, OIS), que consisteix en una parada terminal de la proliferació cel·lular, o apoptosis induïda per oncogens (oncogene-induced apoptosis, OIA), que porta a la desintegració cel·lular.

Hem mostrat que l’oncogen p95HER2-611 indueix OIS i que les cèl·lules senescents augmenten la capacitat de metastatitzar de cèl·lules veïnes de càncer de mama amb capacitat proliferant. D’altra banda, es disposa d’evidències que indiquen que la OIA no té aquest efecte secundari indesitjat. Els mecanismes pels quals un insult oncogènic resulta en OIS o en OIA estan poc caracteritzats.

En aquest treball ens encarreguem de la caracterització funcional i del mecanisme d’activació d’un altre fragment p95HER2 prèviament descrit, però no caracteritzat, p95HER2-648. Mostrem que l’expressió de p95HER2-648 no porta a senescència sinó a apoptosis. Resultats in vivo mostren que cèl·lules induïdes a senescència per p95HER2-611 afavoreixen la capacitat metastàtica de cèl·lules MDA-MB-231, mentre que cèl·lules induïdes a apoptosis per p95HER2-648 no tenen aquest efecte.

Hem observat que cèl·lules expressant p95HER2-611 semblen estar protegides de l’apoptosi. De manera consistent, cèl·lules p95HER2-611 mostren elevats nivells de p21, una proteïna ben coneguda per ser reguladora del cicle cel·lular així com repressora d’apoptosis. La supressió de p21 en aquestes cèl·lules mostra un augment de l’apoptosi indicant que p21 protegeix les cèl·lules senescents contra l’apoptosi.

En conclusió, l’expressió dels diferents fragments actius de p95HER2 pot portat tant a apoptosis com a senescència, indicant que la senyalització de HER2 pot induir ambdues respostes depenent de les vies de senyalització activades. Elucidar el mecanisme complert pel qual aquestes dues vies s’activen podria ajudar a trobar una manera de promoure apoptosis en cèl·lules senescents i evitar així els efectes pro-metastàtics.

En respuesta a un estrés oncogénico, las células activan dos mecanismos de supresión tumoral distintos: Senescencia inducida por oncogenes (oncogene-induced senescence, OIS), que consiste en una parada terminal de la proliferación celular, o apoptosis inducida por oncogenes (oncogene-induced apoptosis, OIA), que lleva a la desintegración celular.

Hemos mostrado que el oncogen p95HER2-611 induce OIS y que las células senescentes aumentan la capacidad de metastatizar de células vecinas de cáncer de mama con capacidad proliferante. Por otro lado, se dispone de evidencias que indican que la OIA no tiene este efecto secundario indeseado. Los mecanismos por los cuales un insulto oncogénico resulta en OIS o en OIA están poco caracterizados.

En este trabajo, nos encargamos de la caracterización funcional y del mecanismo de activación de otro fragmento p95HER2 previamente descrito, pero no caracterizado, p95HER2-648. Mostramos que la expresión de p95HER2-648 no lleva a senescencia sino a apoptosis. Resultados in vivo muestran que células inducidas a senescencia por p95HER2-611 favorecen la capacidad metastática de las células MDA-MB-231, mientras que células inducidas a apoptosis por p95HER2-648 no tienen este efecto.

Hemos observado que células expresando p95HER2-611 parecen estar protegidas de la apoptosis. De forma consistente, células p95HER2-611 muestran elevados niveles de p21, una proteína bien conocida por ser reguladora del ciclo celular así como represora de apoptosis. La supresión de p21 en estas células muestra un aumento de la apoptosis indicando que p21 protege las células senescentes contra la apoptosis.

En conclusión, la expresión de los distintos fragmentos activos de p95HER2 puede llevar tanto a apoptosis como a senescencia, indicando que la señalización de HER2 puede inducir las dos respuestas celulares dependiendo de las vías de señalización activadas. Elucidar el mecanismo completo por el cual estas dos vías se activan podría ayudar a encontrar una forma de promover apoptosis en células senescentes y evitar así los efectos pro-metastáticos.