Expression of Genes Involved in Glycolytic Pathway Upon Glucose Limitation in Leukemia Cells

Lösemi Hücrelerinde Glukoz Kısıtlamasında Glikolitik Yolaktaki Genlerin Ekspresyonu

Özet

Objective: Leukemia is the cancer of hematopoietic system and is characterized by abnormal proliferation of blood precursor cells. Leukemia cells as other cancer cells multiply rapidly and they have increased nutrient needs. The most commonly used nutrient by cancer cells is glucose and therefore it is hypothesized that glucose is present at a low level in the microenvironment of cancer cells. Metabolic changes in leukemia cells due to nutrient deficiency add extra liabilities to the cells. In recent studies, increased glycolysis and reprogrammed glucose metabolism have been shown in different tumors Intermediate steps of glycolysis involving hexokinase, phosphofructokinase, pyruvate dehydrogenase kinase and lactate dehydrogenase enzymes are rate-limiting steps in the reaction and increased expressions were correlated with poor prognosis of leukemia.The aim of this study is to investigate the expression of glycolytic genes in low glucose conditions. Method: In this study, we control expression of rate-limiting glycolytic enzymes’ mRNA expressions in K562, NB-4 and HL-60 cell lines in low glucose (1 mM) concentration compared to normal (10 mM) concentration using qRT-PCR assay. Results: We found that PKM2 and LDHA mRNA expressions were significantly decreased in low glucose conditions. On the other hand, HK1 and HK2 expressions were increased in K562 cells (p<0.001). We also found that PFKL expression was decreased in K562 cells. Conclusion: Our results show that targeting glucose metabolism can reduce expression of glycolytic genes and therefore in compliance with the literature suggest that glucose metabolism may be a target in the treatment of leukemia.

Abstract

Amaç: Lösemi, hematopoetik sistemin kanseridir ve kan öncül hücrelerinin anormal proliferasyonu ile karakterizedir. Diğer kanser hücreleri gibi lösemi hücreleri de hızla çoğalır ve artmış besin gereksinimleri vardır. Kanser hücreleri tarafından en yaygın olarak kullanılan besin maddesi glukozdur ve bu nedenle kanser hücrelerinin çevresinde düşük seviyede glukozun bulunduğu varsayılmaktadır. Lösemi hücrelerine besin eksikliği meydana gelen metabolik değişiklikler nedeniyle ekstra sorumluluk katar. Son zamanlarda yapılan çalışmalarda, farklı tümörlerde artmış glikoliz ve yeniden programlanmış glukoz metabolizması gösterilmiştir. Heksokinaz, fosfofruktokinaz, piruvat dehidrojenaz kinaz ve laktat dehidrojenaz enzimlerini içeren glikoliz ara adımları reaksiyonda hız sınırlayıcı adımlardır ve artan ekspresyonları löseminin zayıf prognozu ile ilişkilendirilmiştir. Bu çalışmanın amacı, düşük glukoz konsantrasyonlarında glikolizde rol alan genlerin ekspresyonlarını araştırmaktır. Yöntem: Bu çalışmada, normal (10 mM) ortama kıyasla düşük glukozlu (1 mM) ortamda, K562, NB-4 ve HL-60 hücre hatlarında hız sınırlayıcı glikolitik enzimlerin mRNA ifadelerini qRT-PCR ile kontrol ettik. Bulgular: PKM2 ve LDHA mRNA ifadelerinin düşük glukoz koşullarında önemli ölçüde azaldığını bulduk. Öte yandan, HK1 ve HK2 mRNA’ları ise K562 hücrelerinde artmıştır (p<0.001). K562 hücrelerinde PFKL ekspresyonunun azaldığını da bulduk. Sonuç: Sonuçlarımız, glukoz metabolizmasının hedeflenmesinin glikolitik genlerin ekspresyonunu azaltabileceğini ve dolayısıyla glukoz metabolizmasının lösemi tedavisinde bir hedef olabileceğini göstermektedir. Anahtar kelimeler: Lösemi