Unraveling the biological role of latexin in cell fate specification

Abstract

Latexin es un gen de respuesta a ácido retinoico (RA) cuya función celular se conoce escasamente. Latexin se encuentra silenciada por un mecanismo de hipermetilación en numerosas líneas tumorales, sugiriendo que ésta podría estar ejerciendo una función como supresor tumoral. Con el objetivo de elucidar su potencial implicación en cáncer, empleamos líneas derivadas de neuroblastoma ya que representan modelos adecuados para estudiar tanto procesos de apoptosis como de diferenciación. En este estudio revelamos que la escasa expresión de latexin parece una característica común de las líneas de neuroblastoma y que dicha expresión puede ser modulada mediante el tratamiento con RA. La sobreexpresión estable de latexin no altera los procesos proliferación celular ni de muerte celular en la línea SH-SY5Y. Sin embargo, su sobreexpresión sí que tiene un efecto significativo promoviendo la aparición de células del tipo S (del linaje Schwanniano) cuando son tratadas con RA. Además, su expresión también facilita la emergencia del fenotipo S cuando las células se exponen al agente 5-bromo-2’-deoxyuridine (BrdU). De hecho, la inhibición del axis PI3K/Akt impide la activación de senescencia Estas evidencias sugieren que latexin podría ser un determinante en la decisión del destino celular entre apoptosis y senescencia en células de neuroblastoma, probablemente modulando dicha cascada de señalización. Estos resultados nos alentaron a tratar de desvelar el panorama de expresión génico que promovueve latexin con el objetivo de identificar piezas claves en los efectos previamente mencionados que promueve latexin. Interesantemente, latexin promueve la expresión de un gran número de genes, principalmente involucrados en procesos de adhesión celular, desarrollo y morfogénesis. Curiosamente, la mayoría de genes promovidos por latexin, ya sea en presencia o ausencia de RA, pertenecen a la matriz extracelular (ECM), sugiriendo una potencial asociación entre la ECM y los efectos favorecidos por latexin en células SH-SY5Y. Cuando extendimos nuestros resultados a otros modelos celulares, observamos que latexin también fomenta el proceso de senescencia en respuesta al estímulo adecuado en la línea de neuroblastoma SK-N-LP y en la línea derivada de Glioblastoma Multiforme (GBM) LN-18. Sorprendentemente, una bajada en la expresión de latexin en las células U87-MG resulta en diferenciación tipo astrocitario cuando las células son tratadas con el agente genotóxico doxorubicina. Cabe remarcar que las células U87-MG con una expresión disminuida de latexin tienen perturbada la activación del proceso de senescencia. De una manera general, estos descubrimientos revelan una nueva función de latexin en la regulación de la especificación celular hacia la adquisición de un fenotipo senescente en diferentes modelos celulares.

Latexin is a recently discovered and poorly known retinoic acid (RA)-responsive gene whose cellular function is scarcely known. Latexin expression appears downregulated through promoter hypermethylation in several types of cancer, suggesting it can function as a tumor suppressor. With the aim to elucidate its potential role in cancer, we employed neuroblastoma-derived cells since they represent canonical and well-established models of apoptosis and differentiation. We first reveal that the lack of latexin expression appears as a common hallmark in neuroblastoma-derived cells although it can be modulated by RA treatment. The stable overexpression of latexin does not significantly alter cell proliferation or cell death responses in SH-SY5Y cells. However, the overexpression of latexin remarkably favors the emergence of S-type cells (Schwannian lineage) upon RA treatment. Consistently, latexin overexpression also facilitates the appearance of the S-type phenotype upon exposure to 5-bromo-2’-deoxyuridine (BrdU). Moreover, latexin-overexpressing cells display enhanced Akt activation upon RA or BrdU stimuli, or even in basal growth conditions. This activation allows latexin-overexpressing cells to survive for long periods under unfavorable extracellular conditions and to undergo cellular senescence. Indeed, the inhibition of the PI3K/Akt axis impedes the activation of cellular senescence. These evidences suggest that latexin could be a critical determinant of cell fate choices between apoptosis or senescence in neuroblastoma cells likely by modulating this cascade. These results encouraged us to unveil the landscape of gene expression promoted by latexin to identify key targets involved in the aforementioned latexin-mediated effects. Interestingly, latexin upregulated a large number of genes, most of them involved in cell adhesion, cell development and morphogenesis processes. Surprisingly, the vast majority of genes upregulated by latexin either in the presence or in the absence of RA belong to the extracellular matrix (ECM), therefore suggesting the potential involvement of the ECM in latexin-promoted effects in SH-SY5Y cells. When extending our results to other cellular models, we observe that latexin also promotes cellular senescence upon the adequate stimuli in the neuroblastoma cell line SK-N-LP and in the Glioblastoma Multiforme (GBM)-derived cell line LN-18. Intriguingly, latexin knock down in U87-MG cells results in astrocytic-like differentiation upon treatment with the genotoxic drug doxorubicin. Remarkably, U87-MG cells with decreased levels of latexin expression remarkably impair the activation of cellular senescence. Altogether, these findings disclose a novel functional role of latexin in regulating cell specification towards the acquisition of a senescent phenotype in different cellular models.