Two naturally occurring terpenes, dehydrocostuslactone and costunolide, decrease intracellular GSH content and inhibit STAT3 activation.

Lo scopo principale del presente studio è stato quello di valutare il meccanismo molecolare dell’azione inibitoria di due lattoni sesquiterpenici di origine naturale, il deidrocostuslactone (DCE) e del costunolide (CS), nei confronti dell’attivazione del fattore trascrizionale 3 (STAT3). Nella linea cellulare di leucemia monocitica acuta umana THP-1, questi composti inibiscono la fosforilazione in tirosina delle Janus chinasi JAK1, JAK2 e TYK2 indotte da IL-6, la successiva fosforilazione in tirosina di STAT3 e la sua conseguente capacità di legame al DNA, con una EC50 di 10 microM. Inoltre, grazie alla presenza di un legame alpha-beta insaturo al carbonile, questi terpeni sono in grado di reagire con il glutatione (GSH), abbassandone molto rapidamente la concentrazione intracellulare. La variazione del livello intracellulare di GSH determina la S-glutationilazione di STAT3 che, così modificato, non può più essere fosforilato. Il deidrocostunolide (HCS), un derivato del CS privo del legame alpha-beta insaturo al carbonile, non esercita nessuna azione inibitoria sulla pathway JAK/STAT in esame. Infine, il glutatione etilen estere (GEE), la forma del GSH in grado di permeare le cellule, reverte l’azione inibitoria del DCE e del CS sulla fosforilazione in tirosina di STAT3. In conclusione questi due lattoni sesquiterpenici, sono in grado di indurre una modificazione post-trascrizionale redox dipendente dei residui di cisteina di STAT3 al fine di regolare la sua funzione.

The main purpose of the present study is to envisage the molecular mechanism of inhibitory action of dehydrocostuslactone (DCE) and costunolide (CS) (figure 1), two naturally occurring sesquiterpene lactones, towards the activation of signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3). We report that, in human THP-1 cell line, they inhibit IL-6-elicited tyrosine phosphorylation of STAT3 and its DNA binding activity with EC50 of 10 microM with concomitant down-regulation of the phosphorylation of the tyrosine Janus kinases JAK1, JAK2 and Tyk2. Furthermore, these compounds that contain an α-β-unsatured carbonyl moiety and function as potent Michael reaction acceptor, induce a rapid drop in intracellular glutathione (GSH) concentration by direct interaction with it, thereby triggering S-glutathionylation of STAT3. Dehydrocostunolide (HCS), the reduced form of CS lacking only the α-β-unsaturated carbonyl group, fails to exert any inhibitory action. Finally, the glutathione ethylene ester (GEE), the cell permeable GSH form, reverts the inhibitory action of DCE and CS on STAT3 tyrosine phosphorylation. We conclude that these two sesquiterpene lactones are able to induce redox-dependent post-translational modification of cysteine residues of STAT3 protein in order to regulate its function.