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The impact of chemically induced oxidative stress and mechanical cues on mechanosensitive transcription factors in ovarian cancer cells
Sarah Angela Younan
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Chemie
Betreuer*in
Giorgia Del Favero
DOI
10.25365/thesis.79719
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-22121.99226.990547-6
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Eierstockkrebs ist eine der tödlichsten gynäkologischen Erkrankungen, was zum Teil auf unspezifische Symptomatik, Heterogenität zwischen den Subtypen und die Fähigkeit chemoresistent zu werden basiert. Um die Behandlungsprognose zu verbessern ist es deshalb von Relevanz, ein tieferes Verständnis von den zugrundeliegenden molekularen Mechanismen zu erlangen, welche zu diesem aggressiven Phänotyp beitragen. Die Tumormikroumgebung (TME) von Ovarialkarzinomen ist unter anderem durch ein hohes Maß an oxidativem Stress (OS) sowie dynamischen mechanischen Stimuli gekennzeichnet. Diese chemischen und mechanischen Faktoren beeinflussen das Verhalten und die Anpassungsfähigkeit von Eierstockkrebs, indem sie molekulare Signalwege verändern, die auf OS reagieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurde deshalb der Fokus auf den Keap1/Nrf2/ARE Signalweg gelegt, welcher bekannt für die Aktivierung von intrazellulären Verteidigungsmechanismen als Antwort auf OS ist. Genauer gesagt wurde untersucht, wie OS das zelluläre Verhalten von epithelialen Eierstockkrebszellen in Bezug auf die Expression und Translokation des Transkriptionsfaktors (TF) Nrf2 beeinflusst, sowie ob mechanische Stimuli und der TF KLF2 bei der Signalauslösung dieser antioxidativen Reaktion beteiligt sind. Dazu wurden die epithelialen Eierstockkrebszelllinien SKOV3 und OVCAR3 physiologisch relevanten Konzentrationen an H2O2 sowohl isoliert als auch in Kombination mit einstündiger Scherspannung („Fluid shear stress“, SS) ausgesetzt und auf TF-Translokation und die Überlebensfähigkeit der Zellen untersucht. Fluoreszenzmikroskopie und Bildanalyse zeigten in beiden Zelllinien eine konzentrationsabhängige Zunahme der nukleären Translokation von Nrf2. Darüber hinaus führte die mechanische Stimulation durch SS ebenfalls zu einer Aktivierung von Nrf2, während eine Translokation von KLF2 ausschließlich in SKOV3-Zellen beobachtet wurde. Zellviabilitätsassays zeigten eine Abnahme des zytotoxischen Potenzials unter hohen OS-Bedingungen bei beiden Eierstockkrebs Subtypen, wenn sie gleichzeitig SS ausgesetzt waren, was auf eine funktionelle Nrf2-vermittelte antioxidative Antwort hindeutet. Für SKOV3-Zellen könnte zudem die potenzielle Beteiligung von KLF2 in dieser funktionellen Anpassungsfähigkeit postuliert werden, wohingegen OVCAR3-Zellen eher auf komplexere, von der Stressintensität abhängige Anpassungsmechanismen zurückgreifen. Insgesamt unterstreichen die erhaltenen Ergebnisse die zentrale Rolle von Nrf2 als Regulator der zellulären Anpassung an OS im epithelialen Ovarialkarzinom sowie die mögliche Beteiligung von KLF2 als Antwort auf mechanische Stimuli. Die erzielten Ergebnisse deuten auf unterschiedliche Stressanpassungsstrategien der beiden Zelllinien hin und unterstreichen den heterogenen Phänotyp von Eierstockkrebs. Die Ergebnisse unterstreichen, wie wichtig es ist, die Komponenten der TME nicht isoliert, sondern als miteinander verbundene Signale zu untersuchen, die das Verhalten von Eierstockkrebszellen beeinflussen.
Abstract
(Englisch)
Ovarian cancer (OC) is one of the deadliest gynecological malignancies, driven by its unspecific symptoms, high heterogeneity among subtypes and ability to acquire chemoresistance. Gaining a deeper understanding of what contributes to this aggressive phenotype is therefore of relevance to improving treatment prognosis. The tumour microenvironment (TME) of OC is characterized by high levels of oxidative stress (OS) as well as dynamic mechanical stimuli, amongst others. Therefore, investigating these chemical and mechanical stressors is of interest, as they seem to play a role in shaping the OC phenotype. One way these cells adapt is through altering OS responsive key molecular signaling pathways such as the Keap1/Nrf2/ARE pathway, known for its main function of increasing antioxidant defenses. Therefore, the aim of this thesis was to investigate how chemically and mechanically induced OS impacts the cellular behavior and viability of epithelial OC cells in terms of the expression and translocation of the mechanosensitive transcription factors (TF) Nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2), as well as the potential role of Krüppel-like factor 2 (KLF2) in priming this antioxidant response. The epithelial OC cell lines SKOV3 and OVCAR3 were subjected to physiologically relevant levels of H2O2 in isolation and in combination with 1h of fluid shear stress (FSS) and assessed for TF translocation and cell viability. For both cell lines, fluorescence microscopy and image analysis revealed a concentration dependent increase in nuclear translocation of Nrf2. Additionally, mechanical stimulation via SS was also found to promote Nrf2 activation, whereas KLF2 translocation was only observed in SKOV3 cells. Cell viability assays revealed a decrease in cytotoxic potential under high OS conditions in both ovarian cancer subtypes when co-exposed to SS, suggesting a functional Nrf2 mediated antioxidant response. The potential involvement of KLF2 in this response could be postulated for SKOV3 cells, whereas OVCAR3 cells seem to rely on more complex mechanisms dependent on perceived stress intensity. Taken together, the obtained findings underscore the relevance of Nrf2 as a central regulator to functional OS adaptation in epithelial ovarian cancer. The results indicate differential stress adaptation strategies employed by the two cell lines, highlighting the heterogeneous phenotype of OC. The findings emphasize the importance of investigating components of the TME not in isolation but as interconnected cues that shape the behaviour of OC cells.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Eierstockkrebs Tumormikroumgebung Oxidativer Stress Mechanische Reize Nrf2-Signalweg KLF2 Antioxidative Zellantwort Scherspannung Zelluläre Stressantwort
Autor*innen
Sarah Angela Younan
Haupttitel (Englisch)
The impact of chemically induced oxidative stress and mechanical cues on mechanosensitive transcription factors in ovarian cancer cells
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
54 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Giorgia Del Favero
Klassifikation
35 Chemie > 35.99 Chemie. Sonstiges
AC Nummer
AC17719898
Utheses ID
78268
Studienkennzahl
UA | 066 | 862 | |