Influence of arsenic trioxide on the expression of cyclin A in the Jurkat cel line

Abstract

Improper expression of cell cycle regulators is characteristic for most cancer cells. Cyclins are a group of proteins, with concentration changing in time, which control progression through each phase of the cell cycle. Maximum cyclin A expression falls inside S and at the beginning of M phase. In the S phase cyclin A is responsible for a proper run of the replication process, and together with cyclin B conditions transition into the M phase. Arsenic trioxide (ATO) is an efficient drug used in acute promyelocytic leukemia (AML). Numerous reports point that arsenic trioxide can be applied in therapy of other types of cancer as well. The purpose of these study was to evaluate influence of arsenic trioxide on the expression and localization of cyclin A in Jurkat cell line. Additionally, we determined the effect of ATO on morphology and ultrastructure of the Jurkat cells. In order to reach this aim we applied classic light, florescence and electron transmission microscopy. A dose-dependent decrease in the percentage of viable cells was observed. Morphological and ultrastructural alterations suggest that apoptosis and autophagy are induced by ATO. Image-based cytometry showed high extent of necrotic cells after ATO treatment. A decrease in cyclin A level was observed, but without a change in protein nuclear localization.

Nieprawidłowa ekspresja regulatorów cyklu komórkowego jest cechą charakterystyczną komórek nowotworowych. Cykliny stanowią grupę białek, których stężenie zmienia się w czasie, kontrolują one prawidłowy przebieg cyklu komórkowego. Cyklina A stanowi białko, którego maksimum ekspresji przypada na fazy S i G2 i jest ona odpowiedzialna za właściwy przebieg procesu replikacji w fazie S, a wraz z cykliną B warunkuje przejście komórki do fazy M. Zastosowany w badaniu trójtlenek arsenu (ATO) stanowi skuteczny lek w terapii ostrej białaczki promielo-cytowej. Liczne doniesienia wskazują, że może być on także wykorzystywany w terapii innych typów nowotworów. Celem niniejszej pracy było określenie wpływu trójtlenku arsenu na ekspresję cykliny A w linii komórkowej Jurkat. Poziom ekspresji i lokalizację cykliny A określono za pomocą klasycznego mikroskopu fluorescencyjnego. Ponadto zbadano wpływ trójtlenku arsenu na morfologię i ultrastrukturę komórek Jurkat przy użyciu mikroskopu świetlnego i transmisyjnego mikroskopu elektronowego. Stwiedzono zależny od zastosowanej dawki cytostatyku spadek odsetka żywych komórek. Zaobserwowane zmiany morfologiczne i ultrastruturalne sugerują indukcję apoptozy i autofagii pod wpływem trójtlenku arsenu. Badania za pomocą cytometru obrazowego wykazały wysoki odsetek komórek nekrotycznych po traktowaniu trójtlenkiem arsenu. Stwierdzono spadek ekspresji cykliny A wraz z rosnącą dawką trójtlenku arsenu, jednocześnie nie została zauważona zmiana lokalizacji cykliny z jądrowej na cytoplazmatyczną.