Inactivation of NUPR1 promotes cell death by coupling ER-stress responses with necrosis

Abstract

Ya se describió que la inhibición genética de la NUPR1 induce la detención del crecimiento del tumor. En este trabajo estudiamos los cambios en el metabolismo después de la disminución del NUPR1 en las células cancerosas del páncreas, lo que resulta en una disminución significativa de la actividad de OXPHOS con una concomitante menor producción de ATP que precede a la muerte de la célula necrótica. Demostramos que la regulación a la baja de NUPR1 induce una falla mitocondrial con una pérdida del potencial de la membrana mitocondrial, un fuerte incremento en la producción de ROS y una concomitante relocalización de las mitocondrias en la vecindad del retículo endoplásmico (RE). Además, el análisis transcriptómico de las células deficientes de NUPR1 muestra una disminución de la expresión de algunos genes asociados a la respuesta al estrés del RE. De hecho, en las células tratadas con estresantes ER con thapsigargin, brefeldin A o tunicamicina, se observó un mayor aumento de la necrosis y una disminución del contenido de ATP en las células deficientes de NUPR1. Por último, en experimentos in vivo, utilizando la pancreatitis aguda que induce estrés de ER así como la activación de NUPR1, observamos que la expresión de NUPR1 protege a las células acinares de la necrosis en ratones. Es importante señalar que también informamos de que la muerte celular observada después de reducir la expresión de NUPR1 se invierte completamente mediante la incubación con Necrostatina-1, pero no mediante la inhibición de la actividad de la caspasa con Z-VAD-FMK. En conjunto, estos datos nos permiten describir un modelo en el que la inactivación del NUPR1 en las células cancerosas del páncreas da lugar a un estrés en la sala de emergencias que induce un mal funcionamiento mitocondrial, una producción deficiente de ATP y, como consecuencia, la muerte celular mediada por una necrosis programada

It was already described that genetic inhibition of NUPR1 induces tumor growth arrest. In this paper we studied the metabolism changes after NUPR1 downregulation in pancreatic cancer cells, which results in a significant decrease of OXPHOS activity with a concomitant lower ATP production which precedes the necrotic cell death. We demonstrated that NUPR1 downregulation induces a mitochondrial failure with a loss of the mitochondrial membrane potential, a strong increase in ROS production and a concomitant relocalization of mitochondria to the vicinity of the endoplasmic reticulum (ER). In addition, the transcriptomic analysis of NUPR1-deficient cells shows a decrease in the expression of some ER stress response-associated genes. Indeed, in ER stressors-treated cells with thapsigargin, brefeldin A or tunicamycin, a greater increase in necrosis and decrease of ATP content was observed in NUPR1-defficent cells. Finally, in vivo experiments, using acute pancreatitis which induces ER stress as well as NUPR1 activation, we observed that NUPR1 expression protects acinar cells from necrosis in mice. Importantly, we also report that the cell death observed after knocking-down NUPR1 expression is completely reversed by incubation with Necrostatin-1, but not by inhibiting caspase activity with Z-VAD-FMK. Altogether, these data enable us to describe a model in which inactivation of NUPR1 in pancreatic cancer cells results in an ER stress that induces a mitochondrial malfunction, a deficient ATP production and, as consequence, the cell death mediated by a programmed necrosis