The role of GRIM-19 and interacting proteins in human tumours

Abstract

Os tumores oxifílicos ou oncocíticos são compostos exclusivamente ou predominantemente por células oxifílicas ou oncocíticas, caracterizadas pelo seu consistente e elevado número de mitocôndrias, estrutural e funcionalmente aberrantes. Os tumores de células Hürthle (TCH) são um grupo particular de tumores da glândula da tireóide que apresentam estas características. As alterações genéticas que estão na base da etiopatogénese dos tumores oncocíticos continuam ainda por esclarecer, embora dados recentes sugiram que mutações disruptivas em subunidades do complexo I mitocondrial codificadas pelo ADN mitocondrial (ADNmt) possam estar envolvidas. O gene GRIM-19 (Gene 19 associado com a mortalidade induzida por ácido retinóico e interferão) é um supressor tumoral que está envolvido na cascata de morte celular induzida pelo interferão-β (IFN) e ácido retinóico (RA), sendo também uma subunidade do complexo I da cadeia respiratória mitocondrial (CRM). STAT3 (transdutor de sinal e activador da transcrição 3) está envolvido no desenvolvimento embrionário, no crescimento celular e em mecanismos anti-apoptóticos e é uma das proteínas que interagem com GRIM-19, participando na morte celular induzida por IFN/RA mediada pela proteína GRIM-19 e sendo também inibido por esta. Em 2005, Máximo e colaboradores [1] descreveram pela primeira vez mutações do gene GRIM-19 nos TCH, propondo que o GRIM-19 pode ter um papel importante na tumorigénese dos TCH e, possivelmente, em tumores oncocíticos de outros órgãos, como por exemplo em oncocitomas renais. Recentemente foi demonstrado que a expressão da proteína GRIM-19 está reduzida ou até mesmo ausente em carcinomas de células renais, revelando a sua importância na tumorigénese renal. Objectivos: Com o presente estudo, pretendeu-se avaliar a expressão e localização celular da proteína GRIM-19, através de análise imunohistoquímica, numa série de tumores da tireóide com e sem células de Hürthle, e também numa série de tumores renais (focando o histotipo oncocítico) para esclarecer o papel da GRIM-19 na tumorigénese e no desenvolvimento do fenótipo oxifílico. Também se pretende correlacionar a proteína GRIM-19 e a expressão, localização celular e activação de STAT3 a fim de esclarecer se STAT3 está sob regulação de GRIM-19. Resultados: Observámos que a GRIM-19 tem uma expressão diminuída nos tumores de células de Hürthle, mas não em tumores não-Hürthle, independentemente do seu histotipo e da natureza benigna ou maligna dos tumores. No rim, a GRIM-19 tem a sua expressão reduzida em todos os histotipos tumorais (oncocitomas e não oncocitomas). Além disso, não observámos uma correlação entre a expressão da proteína GRIM-19 e a activação de STAT3. Conclusões: Podemos concluir que nos tumores da tireóide, GRIM-19 está especificamente subexpresso nos TCH, corroborando a ideia de que danos no complexo I do CRM é uma característica dos tumores oncocíticos da tireóide. No entanto, nos tumores renais, parece que a GRIM-19 não está relacionada com o fenótipo oncocítico, como acontece na tireóide, mas com a tumorigénese em geral. A proteína GRIM-19 e a activação de STAT3 não estão correlacionados como esperado, sugerindo que, na tumorigénese, a activação através de regulação da fosforilação de STAT3 não é regulado pela GRIM-19. Relevância: Este estudo mostra a GRIM-19 como a primeira subunidade do complexo I codificada pelo ADN nuclear subexpressa nos TCH, sustentando a hipótese de que a disfunção do complexo I da mitocôndria está envolvida na etiopatogénese dos tumores oncocíticos, pelo menos em tireóide. Além disso, os nossos dados também sugerem que a GRIM-19 pode ter um papel mais abrangente na tumourigénese renal.

Oxyphylic or oncocytic tumours are composed exclusively or predominantly by oxyphylic or oncocytic cells, characterized by their consistent excessive mitochondrial number, structurally and functionally abnormal. Hürthle cell tumours (HCT) are a particular group of tumours of the thyroid gland with these features. The genetic alterations underlying the etiopathogenesis of oncocytic tumours remains to be clarified, although recent data suggest that mitochondrial DNA (mtDNA) complex I disruptive mutations may be involved. GRIM-19 (Gene associated with Retinoid Interferon-induced Mortality - 19) is a novel tumour suppressor gene that is involved in interferon-β (IFN- β) and retinoic acid(RA)-induced cell death pathway and is also a subunit of mitochondrial respiratory chain (MRC) complex I. STAT3 (Signal Transducer and Activator of Transcription 3) is involved in embryonic development, cell growth and anti-apoptosis and is one of the GRIM-19 interacting proteins, participating in IFN/RA-induced cell death mediated by GRIM-19 and being inhibited by it. In 2005, Máximo et al. [1] reported GRIM-19 mutations in HCT and proposed that GRIM-19 might have an important role in HCT tumourigenesis and possibly in oncocytic tumours of other organs, such as renal cell oncocytoma. Recently, it has been reported that GRIM-19 expression was low or even absent in renal cell carcinomas, revealing its importance in kidney tumourigenesis. Objectives: In the present study, we intended to assess GRIM-19 expression and cellular location, by immunohistochemistry analysis, in a series of thyroid tumours with and without Hürthle cells, and also in a series of kidney tumours (attempting to the oncocytic histotype) to clarify the role of GRIM-19 in tumourigenesis and in oncocytic phenotype development. We also aimed to correlate GRIM-19 and STAT3 expression,cellular location and activation in order to clarify if STAT3 in tumourigenesis is under GRIM-19 regulation. Results: We observed that GRIM-19 is downregulated in Hürthle cell tumours, but not in non-Hürthle cell tumours, independently of the histotype and of the benign or malignant nature of the tumours. In kidney, GRIM-19 is downregulated, in general, in all tumour histotypes (oncocytomas and non-oncocytomas). Furthermore, we did not observe any correlation between GRIM-19 expression and STAT3 activation. Conclusions: We can conclude that in thyroid tumours GRIM-19 is specifically downregulated in HCT, corroborating the idea that MRC complex I impairment is a feature of oncocytic tumours of the thyroid. However, in kidney tumours, it seems that GRIM-19 is not related with oncocytic phenotype, as in thyroid, but with tumourigenesis in general. GRIM-19 expression and STAT3 activation are not correlated as we expected, suggesting that, in tumourigenesis, STAT3 activation through phosphorylation is not regulated by GRIM-19. Relevance: This study shows GRIM-19 as the first nuclear DNA complex I protein downregulated in HCT, supporting the assumption that mitochondrial complex I dysfunction is involved in the etiopathogenesis of oncocytic tumours, at least in thyroid. Moreover, our data also suggests that GRIM-19 may have a more comprehensive role in kidney tumourigenesis