transmedТрансляционная медицинаTranslational Medicine2311-44952410-5155Almazov National Medical Research Centre, Saint Petersburg, Russia10.18705/2311-4495-2025-12-3-283-294NQTQXPtransmed-1011Research ArticleОНКОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАБОЛЕВАНИЯCANCERРоль мембранно-ассоциированного белка теплового шока Hsp70 в миграции клеток глиобластомыThe role of membrane-associated heat shock protein Hsp70 in migration of glioblastoma cellhttps://orcid.org/0000-0001-8347-7274ЛихомановаР. Б.LikhomanovaR. B.

Лихоманова Руслана Батыровна, младший научный сотрудник ФГБУ «НМИЦ им. В. А. Алмазова» Мин здрава России; младший научный сотрудник ФГБУН «Институт цитологии РАН»

ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, 197341

Ruslana B. Likhomanova, junior researcher, Almazov National Medical Research Centre

Akkuratova str., 2, Saint Petersburg, 197341

tagaeva97@yandex.ruФофановГ. К.FofanovG. K.

Фофанов Георгий Константинович, студент Института медицинского образования 

Санкт-Петербург

 Georgii K. Fofanov, student

Saint Petersburg

fofanovgeorgij@gmail.comРозановО. П.RozanovO. P.

Розанов Олег Павлович, студент Института медицинского образования

Санкт-Петербург

Oleg P. Rozanov, student

Saint Petersburg

rozanovop343@gmail.comГараевТ. Р.GaraevT. R.

Гараев Тимур Римович, студент Института медицинского образования

Санкт-Петербург

Timur R. Garaev, student

Saint Petersburg

tgaraev667@gmail.comАксеновН. Д.AksenovN. D.

Аксенов Николай Дмитриевич, к.х.н., старший научный сотрудник

Санкт-Петербург

 Nikolay D. Aksenov, PhD, senior researcher

Saint Petersburg

aksenovn@gmail.comЗиганшинР. Х.ZiganshinR. Kh.

Зиганшин Рустам Хусманович, к.х.н., старший научный сотрудник

Москва

Rustam Kh. Ziganshin, PhD, senior researcher

Moscow

rustam.ziganshin@gmail.comЮдинцеваН. М.YudintcevaN. M.

Юдинцева Наталия Михайловна, к.б.н., ведущий научный сотрудник ФГБУ «НМИЦ им. В. А. Алмазова» Минздрава России; ведущий научный сотрудник ФГБУН «Институт цитологии РАН»

Санкт-Петербург

Natalia M. Yudintceva, PhD, Leading Researcher, Al mazov National Medical Research Centre; Leading Re searcher, Institute of Cytology of The Russian Academy of Sciences

Saint Petersburg

yudintceva@mail.ruБобковД. Е.BobkovD. E.

Бобков Данила Евгеньевич, к.б.н., старший научный сотрудник ФГБУ «НМИЦ им. В. А. Алмазова» Минздрава России; старший научный сотрудник ФГБУН «Институт цитологии РАН»

Санкт-Петербург

Danila E. Bobkov, PhD, Senior Researcher, Almazov National Medical Research Centre; Senior Researcher, In stitute of Cytology of The Russian Academy of Sciences

Saint Petersburg

bobkovde@yandex.ruШевцовМ. А.ShevtsovM. A.

Шевцов Максим Алексеевич, д.б.н., ведущий научный сотрудник ФГБУ «НМИЦ им. В. А. Алмазова» Минздрава России; ведущий научный сотрудник ФГБУН «Институт цитологии РАН»

Санкт-Петербург

Maxim A. Shevtsov, Phd, Dr.Sc.Biol., Leading Re searcher, Almazov National Medical Research Centre; Leading Researcher

Saint Petersburg

shevtsov-max@mail.ruФедеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени В. А. Алмазова» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Научный центр мирового уровня «Центр персонализированной медицины»; Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт цитологии Российской академии наук»РоссияAlmazov National Medical Research Centre, World-Class Research Centre for Personalized MedicineRussian FederationФедеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени В. А. Алмазова» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Научный центр мирового уровня «Центр персонализированной медицины»РоссияAlmazov National Medical Research Centre, World-Class Research Centre for Personalized MedicineRussian FederationФедеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт цитологии Российской академии наук»РоссияInstitute of Cytology of the Russian Academy of SciencesRussian FederationФедеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт биоорганической химии имени академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова Российской академии наук»РоссияShemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry of the Russian Academy of SciencesRussian FederationФедеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени В. А. Алмазова» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Научный центр мирового уровня «Центр персонализированной медицины»; Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт цитологии Российской академии наук»РоссияAlmazov National Medical Research Centre, World-Class Research Centre for Personalized Medicine; Institute of Cytology of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202521082025123283294Copyright © Лихоманова Р.Б., Фофанов Г.К., Розанов О.П., Гараев Т.Р., Аксенов Н.Д., Зиганшин Р.Х., Юдинцева Н.М., Бобков Д.Е., Шевцов М.А., 20252025Лихоманова Р.Б., Фофанов Г.К., Розанов О.П., Гараев Т.Р., Аксенов Н.Д., Зиганшин Р.Х., Юдинцева Н.М., Бобков Д.Е., Шевцов М.А.Likhomanova R.B., Fofanov G.K., Rozanov O.P., Garaev T.R., Aksenov N.D., Ziganshin R.K., Yudintceva N.M., Bobkov D.E., Shevtsov M.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://transmed.almazovcentre.ru/jour/article/view/1011

Актуальность. Мембранно-ассоциированный белок теплового шока Hsp70 (mHsp70) избирательно экспрессируется в опухолевых, но не в нормальных клетках. Спектр функций mHsp70 до сих пор не до конца изучен. Цель — исследование роли mHsp70 в миграции клеток глиобластомы. Материалы и методы. В работе использовали клеточные линии С6 глиомы крысы, U251 и T98G глиобластомы человека, положительные по mHsp70. Каждую клеточную линию сортировали на две субпопуляции — с высокой (mHsp70+) и низкой (mHsp70-) экспрессией белка. Вклад mHsp70 в миграцию оценивали с помощью теста на зарастание раны, ручного трекинга единичных клеток и метода Transwell. В работе также иссле довали влияние ингибиторов белка PES и JG-98 на клеточную подвижность. Для выявления возможных белковых партнеров mHsp70, регулирующих клеточную подвижность, проводили протеомный анализ липидных рафтов клеток T98G. Результаты. Субпопуляции mHsp70+ обладают более высокой скоростью движения (по данным ручного трекинга) и приводят к полному зарастанию раны за более короткий промежуток времени по сравнению с mHsp70-. Применение ингибиторов PES и JG-98 способствует снижению скорости движения, а также уменьшению количества инвазирующих клеток, при этом наи больший эффект наблюдается для субпопуляций mHsp70+. Протеомный анализ липидных рафтов клеток T98G выявил связь между mHsp70 и белками, участвующими в ремоделировании цитоскелета, внеклеточного матрикса, адгезии и миграции. Заключение. mHsp70 участвует в миграции клеток глиобластомы и может быть использован в качестве мишени для тераностики злокачественных новообразований.

Background. Membrane-associated heat shock protein Hsp70 (mHsp70) is selectively expressed in tu mor, but not in normal cells. The mHsp70 functions are not fully understood. Objective: to study the role of mHsp70 in glioblastoma cell migration. Design and methods. mHsp70-positive rat glioma C6 and human glioblastoma U251 and T98G cell lines were used. Each cell line was sorted into two subpopulations: with high (mHsp70+) and low (mHsp70-) protein expression. The contribution of mHsp70 to migration was as sessed using a wound-healing assay, manual single-cell tracking, and the Transwell analysis. We also exam ined the effect of Hsp70 inhibitors PES and JG-98 on cell motility. To identify potential protein partners of mHsp70 that regulate cell motility, proteomic analysis of lipid rafts of T98G cells was performed. Results. mHsp70+ subpopulations have a higher mean speed (according to manual tracking) and lead to complete wound healing in a shorter period of time compared to mHsp70-. The use of PES and JG-98 inhibitors helps to reduce the speed of movement, as well as the number of invasive cells, with the greatest effect observed for mHsp70+ subpopulations. Proteomic analysis of T98G cells lipid rafts revealed a relationship between mHsp70 and proteins involved in cytoskeleton and extracellular matrix remodeling, adhesion and migration. Conclusion. mHsp70 is involved in glioblastoma cell migration and can be used as a target for malignant neoplasm therapy.

глиобластомаингибиторы mHsp70липидные рафтымиграция клетокшапероныmHsp70cell migrationchaperonesglioblastomalipid raftsmHsp70mHsp70 inhibitorsИсследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (Соглашение № 075-15-2022-301 от 20.04.2022).The research was carried out with the financial support of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (Agreement No. 075-15-2022-301 dated 04.20.2022).ReferencesRadons J. The human HSP70 family of chaperones: where do we stand? Cell Stress Chaperones. 2016;21(3):379 404. DOI:10.1007/s12192-016-0676-6.Radons J. The human HSP70 family of chaperones: where do we stand? Cell Stress Chaperones. 2016;21(3):379 404. DOI:10.1007/s12192-016-0676-6.Kohler V, Andréasson C. Hsp70-mediated quality control: Should I stay or should I go? Biol. Chem. 2020;401(11):1233–1248. DOI:10.1515/hsz-2020-0187.Kohler V, Andréasson C. Hsp70-mediated quality control: Should I stay or should I go? Biol. Chem. 2020;401(11):1233–1248. DOI:10.1515/hsz-2020-0187.Lang BJ, Prince TL, Okusha Y, et al. Heat shock proteins in cell signaling and cancer. Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell Res. 2022;1869(3):119187. DOI:10.1016/j.bbamcr.2021.119187.Lang BJ, Prince TL, Okusha Y, et al. Heat shock proteins in cell signaling and cancer. Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell Res. 2022;1869(3):119187. DOI:10.1016/j.bbamcr.2021.119187.Liu Y, Zhou L, Xu Y, et al. Heat Shock Proteins and Ferroptosis. Front Cell Dev Biol. 2022;10:864635. DOI:10.3389/fcell.2022.864635.Liu Y, Zhou L, Xu Y, et al. Heat Shock Proteins and Ferroptosis. Front Cell Dev Biol. 2022;10:864635. DOI:10.3389/fcell.2022.864635.Morán Luengo T, Mayer MP, Rüdiger SGD. The Hsp70-Hsp90 Chaperone Cascade in Protein Folding. Trends Cell Biol. 2019;29(2):164–177. DOI:10.1016/j. tcb.2018.10.004.Morán Luengo T, Mayer MP, Rüdiger SGD. The Hsp70-Hsp90 Chaperone Cascade in Protein Folding. Trends Cell Biol. 2019;29(2):164–177. DOI:10.1016/j. tcb.2018.10.004.Vollmann-Zwerenz A, Leidgens V, Feliciello G, et al. Tumor Cell Invasion in Glioblastoma. Int J Mol Sci. 2020;21(6):1932. DOI:10.3390/ijms21061932.Vollmann-Zwerenz A, Leidgens V, Feliciello G, et al. Tumor Cell Invasion in Glioblastoma. Int J Mol Sci. 2020;21(6):1932. DOI:10.3390/ijms21061932.Tagaeva R, Efimova S, Ischenko A, et al. A new look at Hsp70 activity in phosphatidylserine-enriched membranes: chaperone-induced quasi-interdigitated lipid phase. Sci Rep. 2023;13(1):19233. DOI:10.1038/s41598-023-46131-x.Tagaeva R, Efimova S, Ischenko A, et al. A new look at Hsp70 activity in phosphatidylserine-enriched membranes: chaperone-induced quasi-interdigitated lipid phase. Sci Rep. 2023;13(1):19233. DOI:10.1038/s41598-023-46131-x.Makky A, Czajor J, Konovalov O, et al. X-ray reflectivity study of the heat shock protein Hsp70 interaction with an artificial cell membrane model. Sci Rep. 2023;13(1):19157. DOI:10.1038/s41598-023-46066-3.Makky A, Czajor J, Konovalov O, et al. X-ray reflectivity study of the heat shock protein Hsp70 interaction with an artificial cell membrane model. Sci Rep. 2023;13(1):19157. DOI:10.1038/s41598-023-46066-3.Gehrmann M, Liebisch G, Schmitz G, et al. Tumor specific Hsp70 plasma membrane localization is enabled by the glycosphingolipid Gb3. PLoS One. 2008;3(4):e1925. DOI:10.1371/journal.pone.0001925.Gehrmann M, Liebisch G, Schmitz G, et al. Tumor specific Hsp70 plasma membrane localization is enabled by the glycosphingolipid Gb3. PLoS One. 2008;3(4):e1925. DOI:10.1371/journal.pone.0001925.De Maio A, Hightower L. The interaction of heat shock proteins with cellular membranes: a historical perspective. Cell Stress Chaperones. 2021;26(5):769–783. DOI:10.1007/s12192-021-01228-y.De Maio A, Hightower L. The interaction of heat shock proteins with cellular membranes: a historical perspective. Cell Stress Chaperones. 2021;26(5):769–783. DOI:10.1007/s12192-021-01228-y.De Maio A. Extracellular heat shock proteins, cellular export vesicles, and the Stress Observation System: a form of communication during injury, infection, and cell damage. It is never known how far a controversial f inding will go! Dedicated to Ferruccio Ritossa. Cell Stress Chaperones. 2011;16(3):235–249. DOI:10.1007/s12192-010 0236-4.De Maio A. Extracellular heat shock proteins, cellular export vesicles, and the Stress Observation System: a form of communication during injury, infection, and cell damage. It is never known how far a controversial f inding will go! Dedicated to Ferruccio Ritossa. Cell Stress Chaperones. 2011;16(3):235–249. DOI:10.1007/s12192-010 0236-4.Zhang Y, Tseng CC, Tsai YL, et al. Cancer cells resistant to therapy promote cell surface relocalization of GRP78 which complexes with PI3K and enhances PI(3,4,5) P3 production. PLoS One. 2013;8(11):e80071. DOI:10.1371/ journal.pone.0080071.Zhang Y, Tseng CC, Tsai YL, et al. Cancer cells resistant to therapy promote cell surface relocalization of GRP78 which complexes with PI3K and enhances PI(3,4,5) P3 production. PLoS One. 2013;8(11):e80071. DOI:10.1371/ journal.pone.0080071.Jagadish N, Agarwal S, Gupta N, et al. Heat shock protein 70-2 (HSP70-2) overexpression in breast cancer. J Exp Clin Cancer Res. 2016;35(1):150. DOI:10.1186/s13046 016-0425-9.Jagadish N, Agarwal S, Gupta N, et al. Heat shock protein 70-2 (HSP70-2) overexpression in breast cancer. J Exp Clin Cancer Res. 2016;35(1):150. DOI:10.1186/s13046 016-0425-9.Jagadish N, Parashar D, Gupta N, et al. Heat shock protein 70-2 (HSP70-2) is a novel therapeutic target for colorectal cancer and is associated with tumor growth. BMC Cancer. 2016;16:561. DOI:10.1186/s12885-016-2592-7.Jagadish N, Parashar D, Gupta N, et al. Heat shock protein 70-2 (HSP70-2) is a novel therapeutic target for colorectal cancer and is associated with tumor growth. BMC Cancer. 2016;16:561. DOI:10.1186/s12885-016-2592-7.Kobayashi K, Matsushima-Nishiwaki R, Yamada N, et al. Heat shock protein 70 positively regulates trans forming growth factor-α-induced hepatocellular carcinoma cell migration via the AKT signaling pathway. Heliyon. 2020;6(9):e05002. DOI:10.1016/j.heliyon.2020.e05002.Kobayashi K, Matsushima-Nishiwaki R, Yamada N, et al. Heat shock protein 70 positively regulates trans forming growth factor-α-induced hepatocellular carcinoma cell migration via the AKT signaling pathway. Heliyon. 2020;6(9):e05002. DOI:10.1016/j.heliyon.2020.e05002.Liu CC, Jan YJ, Ko BS, et al. 14-3-3σ induces heat shock protein 70 expression in hepatocellular carcinoma. BMC Cancer. 2014;14:425. DOI:10.1186/1471-2407-14-425.Liu CC, Jan YJ, Ko BS, et al. 14-3-3σ induces heat shock protein 70 expression in hepatocellular carcinoma. BMC Cancer. 2014;14:425. DOI:10.1186/1471-2407-14-425.Bobkov D, Yudintceva N, Lomert E, et al. Lipid raft integrity is required for human leukemia Jurkat T-cell migratory activity. Biochim Biophys Acta Mol Cell Biol Lipids. 2021;1866(6):158917. DOI:10.1016/j.bbalip.2021.158917.Bobkov D, Yudintceva N, Lomert E, et al. Lipid raft integrity is required for human leukemia Jurkat T-cell migratory activity. Biochim Biophys Acta Mol Cell Biol Lipids. 2021;1866(6):158917. DOI:10.1016/j.bbalip.2021.158917.Yudintceva N, Bobkov D, Sulatsky M, et al. Mesenchymal stem cells-derived extracellular vesicles for therapeutics of renal tuberculosis. Sci Rep. 2024;14(1):4495. DOI:10.1038/s41598-024-54992-z.Yudintceva N, Bobkov D, Sulatsky M, et al. Mesenchymal stem cells-derived extracellular vesicles for therapeutics of renal tuberculosis. Sci Rep. 2024;14(1):4495. DOI:10.1038/s41598-024-54992-z.Ma B, Zhang K, Hendrie C, et al. PEAKS: powerful software for peptide de novo sequencing by tandem mass spectrometry. Rapid Commun Mass Spectrom. 2003;17(20):2337–2342. DOI:10.1002/rcm.1196.Ma B, Zhang K, Hendrie C, et al. PEAKS: powerful software for peptide de novo sequencing by tandem mass spectrometry. Rapid Commun Mass Spectrom. 2003;17(20):2337–2342. DOI:10.1002/rcm.1196.Vostakolaei MA, Hatami-Baroogh L, Babaei G, et al. Hsp70 in cancer: A double agent in the battle between survival and death. J Cell Physiol. 2021;236(5):3420–3444. DOI:10.1002/jcp.30132.Vostakolaei MA, Hatami-Baroogh L, Babaei G, et al. Hsp70 in cancer: A double agent in the battle between survival and death. J Cell Physiol. 2021;236(5):3420–3444. DOI:10.1002/jcp.30132.Alhasan B, Gladova YA, Sverchinsky DV, et al. Hsp70 Negatively Regulates Autophagy via Governing AMPK Activation, and Dual Hsp70-Autophagy Inhibition Induces Synergetic Cell Death in NSCLC Cells. Int J Mol Sci. 2024;25(16):9090. DOI:10.3390/ijms25169090.Alhasan B, Gladova YA, Sverchinsky DV, et al. Hsp70 Negatively Regulates Autophagy via Governing AMPK Activation, and Dual Hsp70-Autophagy Inhibition Induces Synergetic Cell Death in NSCLC Cells. Int J Mol Sci. 2024;25(16):9090. DOI:10.3390/ijms25169090.Tagaeva RB, Bobkov DE, Nechaeva AS, et al. Membrane-bound heat shock protein mHsp70 as a marker for malignant brain tumors. Russian neurosurgical journal named after professor A. L. Polenov. 2023;15(2):98–101. In Russian [Тагаева Р.Б., Бобков Д.Е., Нечаева А.С. и др. Мембранно-связанный белок теплового шока mHsp70 как маркер злокачественных опухолей головного мозга. Российский нейрохирургический журнал им. проф. А. Л. Поленова. 2023;15(2):98–101].Tagaeva RB, Bobkov DE, Nechaeva AS, et al. Membrane-bound heat shock protein mHsp70 as a marker for malignant brain tumors. Russian neurosurgical journal named after professor A. L. Polenov. 2023;15(2):98–101. In Russian.De P, Aske JC, Dey N. RAC1 Takes the Lead in Solid Tumors. Cells. 2019;8(5):382. DOI:10.3390/cells8050382.De P, Aske JC, Dey N. RAC1 Takes the Lead in Solid Tumors. Cells. 2019;8(5):382. DOI:10.3390/cells8050382.Seclì L, Fusella F, Avalle L, et al. The dark side of the outside: how extracellular heat shock proteins promote cancer. Cell Mol Life Sci. 2021;78(9):4069–4083. DOI:10.1007/s00018-021-03764-3.Seclì L, Fusella F, Avalle L, et al. The dark side of the outside: how extracellular heat shock proteins promote cancer. Cell Mol Life Sci. 2021;78(9):4069–4083. DOI:10.1007/s00018-021-03764-3.Sims JD, McCready J, Jay DG. Extracellular heat shock protein (Hsp)70 and Hsp90α assist in matrix metalloproteinase-2 activation and breast cancer cell migration and invasion. PLoS One. 2011;6(4):e18848. DOI:10.1371/journal.pone.0018848.Sims JD, McCready J, Jay DG. Extracellular heat shock protein (Hsp)70 and Hsp90α assist in matrix metalloproteinase-2 activation and breast cancer cell migration and invasion. PLoS One. 2011;6(4):e18848. DOI:10.1371/journal.pone.0018848.Hunter MC, O’Hagan KL, Kenyon A, et al. Hsp90 binds directly to fibronectin (FN) and inhibition reduces the extracellular fibronectin matrix in breast cancer cells. PLoS One. 2014;9(1):e86842. DOI:10.1371/journal.pone.0086842.Hunter MC, O’Hagan KL, Kenyon A, et al. Hsp90 binds directly to fibronectin (FN) and inhibition reduces the extracellular fibronectin matrix in breast cancer cells. PLoS One. 2014;9(1):e86842. DOI:10.1371/journal.pone.0086842.McCready J, Sims JD, Chan D, et al. Secretion of extracellular hsp90alpha via exosomes increases cancer cell motility: a role for plasminogen activation. BMC Cancer. 2010;10:294. DOI:10.1186/1471-2407-10-294.McCready J, Sims JD, Chan D, et al. Secretion of extracellular hsp90alpha via exosomes increases cancer cell motility: a role for plasminogen activation. BMC Cancer. 2010;10:294. DOI:10.1186/1471-2407-10-294.McCready J, Wong DS, Burlison JA, et al. An Impermeant Ganetespib Analog Inhibits Extracellular Hsp90-Mediated Cancer Cell Migration that Involves Lysyl Oxidase 2-like Protein. Cancers (Basel). 2014;6(2):1031 1046. DOI:10.3390/cancers6021031.McCready J, Wong DS, Burlison JA, et al. An Impermeant Ganetespib Analog Inhibits Extracellular Hsp90-Mediated Cancer Cell Migration that Involves Lysyl Oxidase 2-like Protein. Cancers (Basel). 2014;6(2):1031 1046. DOI:10.3390/cancers6021031.Amissah HA, Combs SE, Shevtsov M. Tumor Dormancy and Reactivation: The Role of Heat Shock Proteins. Cells. 2024;13(13):1087. DOI:10.3390/cells13131087.Amissah HA, Combs SE, Shevtsov M. Tumor Dormancy and Reactivation: The Role of Heat Shock Proteins. Cells. 2024;13(13):1087. DOI:10.3390/cells13131087.Walsh N, Larkin A, Swan N, et al. RNAi knockdown of Hop (Hsp70/Hsp90 organising protein) decreases invasion via MMP-2 down regulation. Cancer Lett. 2011;306(2):180 189. DOI:10.1016/j.canlet.2011.03.004.Walsh N, Larkin A, Swan N, et al. RNAi knockdown of Hop (Hsp70/Hsp90 organising protein) decreases invasion via MMP-2 down regulation. Cancer Lett. 2011;306(2):180 189. DOI:10.1016/j.canlet.2011.03.004.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.