Investigating the Effects of Curcumin on the TGF-β mediated Smad4 Signaling Pathway in Breast Cancer at Gene Expression Level

Year 2020, Volume: 6 Issue: 3, 108 - 119, 30.09.2020

Erhan Bezdegümeli , Asuman Deveci Özkan , Merve Nur İnce , Zeynep Özman , Bilge Nur Küçükakça , Ahmet Yasir Men , Gamze Güney Eskiler , Cemil Bilir , Süleyman Kaleli

Abstract

Aim: Curcumin is a polyphenol extracted from the Curcuma longa plant known for its anti-cancer properties in the literature. Although the effects of curcumin on the MAPK and PI3K signaling pathways in breast cancer are known, its effect on the TGF-β signaling pathways has not been identified. In this context, our study aimed to determine the effects of curcumin on gene expression levels of GSK-3β, Smad4 and CCDN1, which regulate the TGF-β signaling pathway, in two different subtypes of breast cancer [MCF-7 (Luminal A) and MDA-MB-231 (triple-negative)], and HUVEC control cell lines.
Materials and method: First, the effective concentration of curcumin was determined using WST-1 viability assay to investigate its effects on GSK-3β, Smad4 and CCDN1gene expression levels in MCF-7, MDA-MB-231, and HUVEC cell lines. Subsequently, RNA was isolated from cells treated with curcumin, and gene expression levels were analyzed by RT-PCR.
Results: 10 µM curcumin was the most effective concentration in MCF-7 and MDA-MB-231 breast cancer cell lines according to WST-1 results. Our results showed a 6.1-, 15.0-, and 7.6- fold increase in GSK-3β expression levels and a 1.7-, 5.1-, and 8.9-fold increase in Smad4 expression levels in MCF-7, MDA-MB-231, and HUVEC cell lines, respectively. Additionally, 7.6-, 3.8- and 8.6-fold increase in CCDN1 mRNA levels were detected in MCF-7, MDA-MB-231 and HUVEC cells, respectively following 10 µM curcumin incubation.

Keywords

Breast cancer, Curcumin, GSK-3β, Smad4, CCDN1

Kurkuminin meme kanserinde TGF-β temelli Smad4 sinyal yolağında etkisinin gen ekspresyon düzeyinde araştırılması

Abstract

Amaç: Kurkumin, Curcuma longa bitkisinden izole edilen ve literatürde anti-kanser etkiye sahip olduğu bilinen bir polifenoldür. Kurkuminin, meme kanserinde MAPK ve PI3K sinyal yolaklarında etkisine dair çalışmalar bulunmasına rağmen, TGF-β sinyali üzerinde etkisine dair bir çalışma mevcut değildir. Bu kapsamda, mevcut çalışmada kurkuminin iki farklı alt tip [MCF-7 (Luminal A) ve MDA-MB-231 (triple negatif)] meme kanseri ve HUVEC kontrol hücrelerinde TGF-β sinyalinin düzenlenmesinde rol alan GSK-3β, Smad4 ve CCDN1 genlerinde ekspresyon seviyesinde etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır.
Materyal ve Method: Kurkuminin MCF-7, MDA-MB-231 ve HUVEC hücrelerinde GSK-3β, Smad4 ve CCDN1 genlerinin ekspresyon seviyelerinde değişimlerin belirlenmesi için, kurkuminin etkin dozu belirlendikten sonra, kurkumin uygulanan hücrelerden RNA izole edilerek ilgili genlerin ekspresyon seviyeleri RT-PCR ile analiz edilmiştir.
Bulgular: WST-1 bulgularına göre meme kanseri hücrelerinde en etkin doz olarak belirlenen 10 µM kurkumin uygulanan MCF-7, MDA-MB-231 ve HUVEC hücrelerinde GSK-3β ekspresyon seviyeleri sırasıyla 6.1-, 15.0- ve 7.6- kat iken, Smad4 ekspresyon seviyelerinin 1.7-, 5.1- ve 8.9-kat arttığı belirlenmiştir (p<0.05). Ayrıca, 10 µM kurkumin uygulanan MCF-7, MDA-MB-231 ve HUVEC hücrelerinde CCDN1 mRNA seviyesinin sırasıyla 7.6-, 3.8- ve 8.6- kat artığı tespit edilmiştir.
Sonuç: Sonuç olarak, kurkumin meme kanseri hücrelerinde TGF- β temelli sinyal yolaklarının düzenlenmesinde rol almaktadır. Ayrıca, kurkuminin daha agresif özelliğe sahip olan MDA-MB-231 hücrelerinde azalan CCDN1 seviyesine bağlı olarak, MCF-7 hücrelerine göre GSK-3β ve Smad4 ‘ün ekspresyon seviyelerinde daha fazla kat artışına neden olduğu tespit edilmiştir. Ancak, kurkuminin meme kanseri hücrelerinde TGF-β temelli Smad4 ve diğer sinyal yolaklarında etkisinin belirlenmesine yönelik daha ileri moleküler analizlerin gerçekleştirilmesi gereklidir.

Keywords

Meme kanseri, Kurkumin, GSK-3β, Smad4, CCDN1

References

• 1. Siegel, R.L.; Miller, K.D.; Jemal, A. Cancer statistics, 2018. CA Cancer J. Clin. 2018, 68, 7–30.