Investigation of glyoxalase 2 localization and its role as a survival factor in cancer cells

This thesis presents an extended work concerning the glyoxalase 2 and additional roles in breast cancer and non-cancer cell lines. Glyoxalase 2 (Glo2) is an enzyme of the glyoxalase system, critical for detoxification of methylglyoxal (MGO) and active in parallel with glycolysis, using glutathione as a cofactor. Encoded by the HAGH gene, Glo2 is present in both mitochondria and cytoplasm and plays an important function in numerous species and tissues, both prokaryotic and eukaryotic. This study delves into new aspects of Glo2 function in breast carcinoma cells (MCF7) compared with normal cells (HDF), exploring its nuclear localization and its role in cell proliferation and chemotherapy resistance. The results indicate overexpression of Glo2 in cancer cells, with levels increasing during the proliferative (S and G2/M) phases of the cell cycle, suggesting direct involvement in tumor growth. In addition, Glo2 has been observed to participate in S-glutathionylation, an enhanced post-translational modification in cancer cells in both the cytoplasm and nucleus. Inhibition of Glo2 by the inhibitor P-nitrocarbobenzoxyglutathione (p-NCBG) increased the sensitivity of cancer cells to doxorubicin, suggesting that Glo2 may contribute to tumor resistance by modulating oxidative stress. These findings identify Glo2 as a potential therapeutic target for improving the efficacy of cancer treatments, and suggest a broader role of Glo2 in cellular regulatory mechanisms and pathologies associated with oxidative stress. ​

Questa tesi presenta un lavoro esteso sulla gliossalasi 2 e sui suoi ruoli aggiuntivi in linee cellulari di cancro al seno e non. La gliossalasi 2 (Glo2) è un enzima del sistema delle gliossalasi, critico per la detossificazione del metilgliossale (MGO) e attivo in parallelo alla glicolisi, utilizzando il glutatione come cofattore. Codificata dal gene HAGH, la Glo2 è presente sia nei mitocondri che nel citoplasma e svolge una funzione importante in numerose specie e tessuti, sia procarioti che eucarioti. Questo studio approfondisce nuovi aspetti della funzione di Glo2 nelle cellule di carcinoma mammario (MCF7) rispetto alle cellule normali (HDF), esplorando la sua localizzazione nucleare e il suo ruolo nella proliferazione cellulare e nella resistenza alla chemioterapia. I risultati indicano una sovraespressione di Glo2 nelle cellule tumorali, con livelli che aumentano durante le fasi proliferative (S e G2/M) del ciclo cellulare, suggerendo un coinvolgimento diretto nella crescita tumorale. Inoltre, è stato osservato che Glo2 partecipa alla S-glutationilazione, una modifica post-traslazionale potenziata nelle cellule tumorali sia nel citoplasma che nel nucleo. L'inibizione di Glo2 mediante l'inibitore P-nitrocarbobenzoxyglutathione (p-NCBG) ha aumentato la sensibilità delle cellule tumorali alla doxorubicina, suggerendo che Glo2 può contribuire alla resistenza tumorale modulando lo stress ossidativo. Questi risultati identificano Glo2 come un potenziale bersaglio terapeutico per migliorare l'efficacia dei trattamenti contro il cancro e suggeriscono un ruolo più ampio di Glo2 nei meccanismi di regolazione cellulare e nelle patologie associate. ​