Identification of TRPM7-dependent pathways

Egawa, Miyuki (2026): Identification of TRPM7-dependent pathways. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät

Abstract

Previous research has indicated that the plasma membrane channel kinase Transient Receptor Potential Cation Channel Subfamily M Member 7 (TRPM7) is involved in the uptake of divalent cations, including Zn2+, Mg2+, and Ca2+ [3-7], which are required for many cellular processes. Studies with cultured cells and animal disease models demonstrated that inactivation of TRPM7 led to impaired proliferation of cancer cells. However, mechanistically, the role of TRPM7 in tumour progression remains poorly understood. In our study, we conducted electrophysiological and cell biological experiments to investigate how intracellular Mg2+ interacts directly with TRPM7, leading to the inhibition of TRPM7 currents. In addition, we used genome-wide transcriptome profiling of haploid human leukemia (HAP1) cells to identify cellular pathways altered upon introduction of loss-of-function mutations in the TRPM7 gene using the CRISPR/Cas9 approach or the administration of a pharmacological inhibitor of the TRPM7 channels, NS8593. Notably, among the affected gene networks, we observed that the expression levels of human epidermal growth factor receptor HER2 (ERRB2), a well-known oncogene in breast cancer, were altered upon TRPM7 inhibition. Consequently, we examined the interplay of TRPM7 and HER2 in several cell lines and found that TRPM7 mediates Zn2+-dependent downregulation of HER2 protein levels. In addition, we observed that simultaneous administration of CP724714 (an inhibitor of HER2) and NS8593 (a TRPM7 inhibitor) synergistically suppressed the proliferation of HER2-positive SKBR3 cells but not HER2-negative MDA-MB-231 cells. Our study, therefore, provides new insights into the regulatory mechanisms of the TRPM7 channel and uncovers new cellular counterparts of TRPM7. We demonstrate that the inhibition of TRPM7, in combination with HER2-targeted therapy, can more effectively suppress the proliferation of HER2-positive breast cancer cells.

Abstract

Bisherige Forschungen haben gezeigt, dass die Plasmamembrankanalkinase TRPM7 an der Aufnahme essenzieller bivalenter Kationen wie Zn2+, Mg2+ und Ca2+ beteiligt ist [3-7], die für zelluläre Prozesse von entscheidender Bedeutung sind. Unabhängige Studien mit kultivierten Zellen und Tiermodellen haben gezeigt, dass die Inaktivierung von TRPM7 zu einer eingeschränkten Proliferation von Krebszellen führt. Der Mechanismus von TRPM7 bei der Tumorentwicklung ist jedoch nach wie vor wenig verstanden. In unserer Studie haben wir elektrophysiologische und zellbiologische Experimente durchgeführt, um zu erforschen, wie intrazelluläres Mg2+ direkt mit dem unteren Gate von TRPM7 interagiert, was zu einer Hemmung der Kanalaktivität führt. Darüber hinaus haben wir ein genomweites Transkriptom-Profiling haploider menschlicher Leukämiezellen (HAP1) durchgeführt, um zelluläre Signalwege zu identifizieren, die sich nach der Insertion von Loss-of-Function-Mutationen im TRPM7-Gen mithilfe des CRISPR/Cas9-Ansatzes oder der Verabreichung eines pharmakologischen Inhibitors der TRPM7-Kanäle, NS8593, verändern. Unter den betroffenen Gennetzwerken stellten wir fest, dass die Expressionswerte des menschlichen epidermalen Wachstumsfaktorrezeptors 2, HER2 (ERRB2), eines kritischen Onkogens bei Brustkrebs, durch die Inhibition von TRPM7 verändert wurden. Daraufhin untersuchten wir das Zusammenspiel von TRPM7 und HER2 in mehreren Zelllinien und stellten fest, dass TRPM7 eine Zn2+-abhängige Herabregulierung von HER2 bewirkt. Darüber hinaus konnten wir beobachten, dass die gleichzeitige Verabreichung von CP724714 (einem HER2-Inhibitor) und NS8593 (einem TRPM7-Inhibitor) die Proliferation von HER2-positiven SKBR3-Zellen, nicht aber von HER2-negativen MDA-MB-231-Zellen synergistisch unterdrückte.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: TRPM7, HER2, Erb-b2 Receptor Tyrosine Kinases, TRPM Cation Channels, Zinc
• Themengebiete: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften ; 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin und Gesundheit
• Fakultäten: Medizinische Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Englisch
• Datum der mündlichen Prüfung: 12. Februar 2026
• 1. Bericht­erstatter:in: Grimm, Christian