IRE 1α is critical for kaempferol induced neuroblastoma differentiation
IRE1α est essentiel pour la différenciation des neuroblastomes induits par le Kaempférol
Résumé
Neuroblastoma is an embryonic malignancy that arises out of the neural crest cells of the sympathetic nervous system. It is the most common childhood tumor known for its spontaneous regression via the process of differentiation. The induction of differentiation using small molecules such as retinoic acid is one of the therapeutic strategies to treat the residual disease. In this study, we have reported the effect of kaempferol in inducing differentiation of neuroblastoma cells in vitro. Treatment of neuroblastoma cells with kaempferol reduced the proliferation and enhanced apoptosis along with the induction of neuritogenesis. Analysis of the expression of neuron‐specific markers such as β‐III tubulin, neuron‐specific enolase and NRDG1 (N‐myc down‐regulated gene 1) revealed the process of differentiation accompanying kaempferol‐induced apoptosis. Further analysis to understand the molecular mechanism of action showed that the effect of kaempferol is mediated by the activation of the endoribonuclease activity of IRE1α (Inositol‐requiring enzyme 1 alpha), an endoplasmic reticulum (ER) resident transmembrane protein. In silico docking analysis and biochemical assays using recombinant human IRE1α confirm the binding of kaempferol to the ATP binding site of IRE1α, which thereby activates IRE1α ribonuclease activity. Treatment of cells with the small molecule STF083010, which specifically targets and inhibits the endoribonuclease activity of IRE1α, showed reduced expression of neuron‐specific markers and curtailed neuritogenesis. The knockdown of IRE1α using plasmid‐based shRNA lentiviral particles also showed diminished changes in the morphology of the cells upon kaempferol treatment. Thus, our study suggests that kaempferol induces differentiation of neuroblastoma cells via the IRE1α ‐XBP1 pathway.
Le neuroblastome est une tumeur maligne embryonnaire qui provient des cellules de la crête neurale du système nerveux sympathique. Il s’agit de la tumeur infantile la plus courante, connue pour sa régression spontanée via le processus de différenciation. L'induction de la différenciation à l'aide de petites molécules comme l'acide rétinoïque est l'une des stratégies thérapeutiques pour traiter la maladie résiduelle. Dans cette étude, nous avons rapporté l'effet du kaempférol (KFL) sur l'induction de la différenciation des cellules de neuroblastome in vitro. Le traitement des cellules de neuroblastome avec KFL a réduit la prolifération et amélioré l'apoptose ainsi que l'induction de la neuritogenèse. L'analyse de l'expression de marqueurs spécifiques des neurones tels que la tubuline β-III, l'énolase spécifique des neurones et le gène 1 régulé négativement par N-myc a révélé le processus de différenciation accompagnant l'apoptose induite par le KFL. Une analyse plus approfondie visant à comprendre le mécanisme d'action moléculaire a montré que l'effet du KFL est médié par l'activation de l'activité endoribonucléase de l'enzyme 1 alpha (IRE1α) nécessitant l'inositol, une protéine transmembranaire résidant dans le réticulum endoplasmique. L'analyse in silico docking et les analyses biochimiques utilisant l'IRE1α humain recombinant confirment la liaison du KFL au site de liaison ATP de l'IRE1α, qui active ainsi l'activité ribonucléase de l'IRE1α. Le traitement des cellules avec la petite molécule STF083010, qui cible et inhibe spécifiquement l’activité endoribonucléase d’IRE1α, a montré une expression réduite de marqueurs spécifiques des neurones et une neurotogenèse réduite. L'inactivation d'IRE1α à l'aide de particules lentivirales shRNA à base de plasmide a également montré une diminution des changements dans la morphologie des cellules lors du traitement au KFL. Ainsi, notre étude suggère que KFL induit la différenciation des cellules de neuroblastome via la voie IRE1α -XBP1.