Breast cancer, highly heterogeneous in nature, has been classified into multiplemolecular subtypes based on hormone receptor status and also possess variable geneticand environmental etiologies. Prognosis and therapy of breast cancer depends on thepresence or absence of these molecular markers. Nicotine, the major psychoactiveaddictive component in tobacco smoke, has been associated with multiple cancersbecause of its ability to increase cell proliferation, migration, and angiogenesis, and todecrease apoptosis. Nicotine binds to cholinergic receptors made up of multiple subunits,one of which, the alpha 5 (CHRNA5) whose polymorphisms have recently beenimplicated in nicotine addiction and lung cancer as functional. Microarray datasetsprovide genomic and functional information on the whole transcriptome when exposed toa certain treatment or under different pathological conditions allowing for molecularclassification. The association between nicotine use and breast cancer has beencontroversial and to our knowledge no high-throughput expression profiling of breastcancer cells exposed to nicotine exists in the literature. In the present study, wedetermined that 1 uM nicotine affects cell proliferation in MCF7 cells measured by MTTassay only under serum starvation (0.1% Serum) condition at days 5 or 7 but not earlier.Similarly, effects on the protein levels of selected molecular markers with roles inproliferation and/or apoptosis, i.e., CyclinE, bcl-xl, and p53 were affected under serumstarved conditions in more pronounced ways. Effects of nicotine at the transcriptome levelwere studied in MCF7 cells when exposed to 1uM Nicotine using Affymetrix HumanHGU133 plus 2 arrays under the 10% serum levels. Our findings indicated that nicotineaffects multiple pathways including MAPK, focal adhesion, and apoptosis although themagnitude of changes was mild. Preliminary analyses performed under serum-starvationindicated that starvation resulted in drastic changes in MCF7 transcriptome, some ofwhich can be reversed, by 1uM nicotine. CHRNA5 expression was highly modulated byserum levels. Multiple microarray datasets on breast cancer cell lines and primary tumorsin GEO were re-analyzed to assess the dependency of CHRNA5 expression on estrogen.Our findings were: 1) CHRNA5 expression increased in the presence of estrogen in adose- and time-dependent fashion; 2) CHRNA5 was found to be a likely secondary targetof estrogen; 3) CHRNA5 expression was higher in ER negative and/or Grade 3 breastcancer patients, implicating CHRNA5 with prognosis; 4) DNA replication and cell cyclegenes seemed to be highly correlated with CHRNA5 expression; 5) the coexpressed genescould predict ER and Grade status of primary tumors with high accuracies. In conclusion,cholinergic signaling as modulated by nicotine through acetylcholine receptors mighthave a role in breast cancer etiology. CHRNA5 represents a novel candidate for breastcancer diagnostic and prognostic studies.

Heterojen bir yapısı olan meme kanseri bir çok moleküler alttipe ayrılmış olupbirbirinden farklı genetik ve çevresel nedenlerden kaynaklanabilir. Meme kanserininprognozu ve tedavisi sözü edilen moleküler belirteçlerin varlığına bağlıdır. Tütünün enbelirgin fizyoaktif ve bağlılık yapıcı maddesi olan nikotin, hücre bölünmesi, hareketi veanjiogenezi arttırması ve apoptozu önlemesi dolayısı ile birden fazla kanser ileilintilendirilmiştir. Nikotin bir çok altüniteden oluşan kolinerjik reseptörlere bağlanır;bunlardan biri olan alfa 5 (CHRNA5) fonksiyonel polimorfizmleri dolayısı ile nikotinbağımlılığı ve akciğer kanseri ile ilintilendirilmiştir. Mikrodizin verisetleri genomik veişlevsel bilgiyi bir ajana maruz kalma ya da farklı patolojik durumlarda tüm transkriptomdüzeyinde moleküler bir gruplamaya olanak verecek şekilde sağlarlar. Nikotin kullanımıve meme kanseri arasındaki ilişki tartışmalı olup bilgimiz dahilinde nikotine maruz kalanhücrelerde şimdiye kadar yüksek ölçekli ifade profillemesi yapılmamıştır. Bu çalışmada,MTT assay ile ölçüldüğü üzere, 1 uM nikotin, 0.1% serum açlığına maruz kalan MCF7hücrelerinin bölünmesini 5. ve 7. günlerden itibaren etkilemiştir. Benzer bir şekilde,bölünme ve apoptozda görevli moleküler belirteçlerin, örneğin, CyclinE, bcl-xl, p53,protein miktarları da serum açlığı halinde daha belirgin bir şekilde gözlenmiştir. 10%serum altında büyütülen MCF7 hücrelerinin 1 uM nicotine verdikleri yanıt Affymetrixİnsan HGU133 plus 2 mikrodizinleri kullanarak çalışılmıştır. Bulgularımız, nikotininMAPK, apoptoziz ve fokal adhezyon gibi sinyal yolaklarını etkilediğini göstermeklebirlikte değişikliklerin miktarı düşüktür. Serum açlığı uygulanarak yapılan ön çalışmalarserum eksikliğinin ifade profilinde oldukça etkili olduğunu gösterdi; bu değişikliklerinbazıları 1 uM nikotin ile geri çevrilebilir görünmektedir. CHRNA5 ifadesi serumseviyesinden etkilenmiştir. CHRNA5 ifadesinin estrogene bağımlığını test etmek üzereGEO veritabanından çok sayıda meme kanser hücre hattı ve primer tümör verisiincelenmiştir. Bulgularımız şöyle özetlenebilir: 1) CHRNA5 ifadesi estrojenin varlığındadoza ve zamana bağlı olarak yükselmiştir; 2) CHRNA5 estrojenin ikincil bir hedefiolabilir; 3) CHRNA5 ifadesi ER negatif ve Grade 3 hastalarında daha yüksek olup budurum CHRNA5'i prognoz ile ilişkilendirir; 4) DNA replikasyon ve hücre döngüsügenleri CHRNA5 ifadesi ile yüksek derecede korelasyon gösterir; 5) CHRNA5 ile birlikteifade olan genler primer tümörlerin ER ve Grade statüsünü yüksek bir doğrulukla tahminedebilirler. Sonuç olarak, nikotinin asetilkolin reseptörleri yoluyla değiştirebildiğikolinerjik sinyaller meme kanser etiolojisinde yer taşıyabilir. CHRNA5 meme kanserprognostik ve diagnostik çalışmalarında yeni bir hedef teşkil etmektedir.