The Role of Tyrosine Kinase Activity of Mitochondrial ERBB2/HER2 in Breast Cancer

Abstract

Breast cancer is a common malignant disease affecting millions of women worldwide. Amplification of HER2 oncogene, a tyrosine kinase receptor, in breast cancer allows application of targeted therapy, but approximately one third of patients develop resistance to treatment. Relocalization of HER2 from the plasma membrane into the mitochondria was found and suggested as one of the potential causes of such resistance. Here we document that the function of mitochondrial HER2 is distinct from that of HER2 in the plasma membrane. Mitochondrial HER2 enhances cancer cell energetic metabolism, proliferation and migration in vitro, and tumour formation in vivo in mice correlating with elevated level of ROS signalling. The kinase activity of mitochondrial HER2 is unaffected, therefore I investigated its role in mitochondrial HER2 function. Moderate, endogenous levels of the kinase activity of mitochondrial HER2 drive pro-tumorigenic properties of breast cancer cells, while constitutive kinase activity sensitizes these cells to cell death and attenuates tumour formation in animal models. On the other hand, impairment of kinase activity due to mutation in the ATP binding site of mitochondrial HER2 supports adherence-independent growth in vitro and tumor growth in vivo. We propose that HER2 function in...

Rakovina prsu je častým nádorovým onemocněním postihující miliony žen po celém světe. Amplifikace onkogenu HER2 v rakovině prsu sice umožňuje nasazení cílené terapie, nicméně až u třetiny pacientek dochází k vytvoření rezistence vůči léčbě. Jeden z možných mechanismů rezistence může být relokalizace HER2, receptoru s tyrosinkinázovou aktivitou, z plazmatické membrány do mitochondrií. Nicméně mechanismus působení mitochondriální frakce HER2 zřejmě nevyužívá kanonickou signalizaci HER2 umístěného v plazmatické membráně. Mitochondriální HER2 zvyšuje energetický metabolismus rakovinných buněk, proliferaci a migraci v několika in vitro modelech a tvorbu nádorů v myších spojenou se zvýšenou produkcí ROS. Mitochondriální HER2 je kinázově aktivní, a já jsem se proto zabývala rolí kinázové aktivity v jeho funkci. Kinázová aktivita mitochodnriálního HER2 podporuje některé vlastnosti potřebné v tumorigenezi, ale konstitutivní kinázová aktivita způsobila zvýšenou citlivost buněk k buněčné smrti a zpomalila růst nádorů v myším modelu. Na druhé straně, mutace v ATP-vazebném místě HER2, s níž je HER2 kinázově neaktivní, zvýhodnila buňky v růstu bez možnosti adheze a v tvorbě nádorů in vivo. Lze proto navrhnout, že mitochondriální funkce onkogenu HER2 je závislá nejen na jeho kinázové aktivitě, ale také zahrnuje...