Long-term zinc treatment alters the mechanical properties and metabolism of prostate cancer cells

NAVRÁTIL, Jiří, Monika KRATOCHVÍLOVÁ, Martina RAUDENSKÁ, Jan BALVAN, Tomáš VIČAR, Kateřina PETRLÁKOVÁ, Kanako SUZUKI, Lucie JADRNA, Jiri BURSA, Martin KRÄTER, Kyoohyun KIM, Michal MASAŘÍK a Jaromír GUMULEC. Long-term zinc treatment alters the mechanical properties and metabolism of prostate cancer cells. Cancer Cell International. London: BMC, 2024, roč. 24, č. 1, s. 1-17. ISSN 1475-2867. Dostupné z: https://dx.doi.org/10.1186/s12935-024-03495-y.

Základní údaje

Originální název

Long-term zinc treatment alters the mechanical properties and metabolism of prostate cancer cells

Autoři

NAVRÁTIL, Jiří (203 Česká republika, domácí), Monika KRATOCHVÍLOVÁ (203 Česká republika, domácí), Martina RAUDENSKÁ (203 Česká republika, domácí), Jan BALVAN (203 Česká republika, domácí), Tomáš VIČAR (203 Česká republika, domácí), Kateřina PETRLÁKOVÁ (203 Česká republika, domácí), Kanako SUZUKI (392 Japonsko, domácí), Lucie JADRNA (203 Česká republika), Jiri BURSA (203 Česká republika), Martin KRÄTER (276 Německo), Kyoohyun KIM (276 Německo), Michal MASAŘÍK (203 Česká republika, domácí) a Jaromír GUMULEC (203 Česká republika, domácí)

Vydání

Cancer Cell International, London, BMC, 2024, 1475-2867

---

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

30204 Oncology

Stát vydavatele

Velká Británie a Severní Irsko

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

URL

Impakt faktor

Impact factor: 5.800 v roce 2022

Organizační jednotka

Lékařská fakulta

DOI

http://dx.doi.org/10.1186/s12935-024-03495-y

UT WoS

001310159400002

Klíčová slova anglicky

Mechanobiology; Zinc; Actin; Cytoskeleton; Mitochondria; Vimentin; Metabolism; Cancer

Štítky

14110515, 14110518, rivok

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno

---

Anotace

V originále

The failure of intracellular zinc accumulation is a key process in prostate carcinogenesis. Although prostate cancer cells can accumulate zinc after long-term exposure, chronic zinc oversupply may accelerate prostate carcinogenesis or chemoresistance. Because cancer progression is associated with energetically demanding cytoskeletal rearrangements, we investigated the effect of long-term zinc presence on biophysical parameters, ATP production, and EMT characteristics of two prostate cancer cell lines (PC-3, 22Rv1). Prolonged exposure to zinc increased ATP production, spare respiratory capacity, and induced a response in PC-3 cells, characterized by remodeling of vimentin and a shift of cell dry mass density and caveolin-1 to the perinuclear region. This zinc-induced remodeling correlated with a greater tendency to maintain actin architecture despite inhibition of actin polymerization by cytochalasin. Zinc partially restored epithelial characteristics in PC-3 cells by decreasing vimentin expression and increasing E-cadherin. Nevertheless, the expression of E-cadherin remained lower than that observed in predominantly oxidative, low-invasive 22Rv1 cells. Following long-term zinc exposure, we observed an increase in cell stiffness associated with an increased refractive index in the perinuclear region and an increased mitochondrial content. The findings of the computational simulations indicate that the mechanical response cannot be attributed exclusively to alterations in cytoskeletal composition. This observation suggests the potential involvement of an additional, as yet unidentified, mechanical contributor. These findings indicate that long-term zinc exposure alters a group of cellular parameters towards an invasive phenotype, including an increase in mitochondrial number, ATP production, and cytochalasin resistance. Ultimately, these alterations are manifested in the biomechanical properties of the cells.

---

Návaznosti

EF18_046/0015974, projekt VaV	Název: Modernizace České infrastruktury pro integrativní strukturní biologii
LM2018129, projekt VaV	Název: Národní infrastruktura pro biologické a medicínské zobrazování Czech-BioImaging Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, National research infrastructure for biological and medical imaging
LM2023042, projekt VaV	Název: Česká infrastruktura pro integrativní strukturní biologii Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, CIISB - Česká infrastruktura pro integrativní strukturní biologii
MUNI/A/1587/2023, interní kód MU	Název: Patofyziologie vybraných komplexních nemocí od molekulární do systémovou úroveň Investor: Masarykova univerzita, Patofyziologie vybraných komplexních nemocí od molekulární do systémovou úroveň
NU22J-08-00062, projekt VaV	Název: Mechanická a morfologická high-throughput fenotypizace nádorových buněk během smykového napětí: prediktor migračního a invazivního potenciálu Investor: Ministerstvo zdravotnictví ČR, Mechanická a morfologická high-throughput fenotypizace nádorových buněk během smykového napětí: prediktor migračního a invazivního potenciálu, Podprogram 2 - juniorský - výzkumníci do 35 let
90254, velká výzkumná infrastruktura	Název: e-INFRA CZ II
964997, interní kód MU	Název: Alliance for Life Sciences: From Strategies to Actions in Central and Eastern Europe (Akronym: A4L_ACTIONS) Investor: Evropská unie, Alliance for Life Sciences: From Strategies to Actions in Central and Eastern Europe, Health, demographic change and wellbeing (Societal Challenges)