上皮間葉転換によるアミノ酸飢餓への脆弱性を生み出す分子機構の解明

• Material Type: 文書・図像類
• Title: 上皮間葉転換によるアミノ酸飢餓への脆弱性を生み出す分子機構の解明
• Author/Editor: 加藤, 優
• Author Heading: 加藤, 優
• Publication, Distribution, etc.: 慶應義塾大学
• Publication Date: 2022
• Publication Date (W3CDTF): 2022
• Alternative Title: ジョウヒ カンヨウ テンカン ニ ヨル アミノサン キガ エノ ゼイジャクセイ オ ウミダス ブンシ キコウ ノ カイメイ; Jōhi kan'yō tenkan ni yoru aminosan kiga eno zeijakusei o umidasu bunshi kikō no kaimei; Elucidation of the molecular mechanisms that induce vulnerability to amino acid starvation via epithelial-mesenchymal transition.
• Periodical title: 学事振興資金研究成果実績報告書
• Text Language Code: jpn; eng
• Target Audience: 一般
• Note (General): type:text; 上皮間葉転換（EMT）は、SLUGやSNAILといった転写因子により開始され、上皮系の細胞が間葉系の細胞に形質転換する現象である。がん細胞では、EMTに伴い抗がん剤耐性や浸潤能が亢進し、がんの悪性化に寄与する。当研究室では、ヒト大腸がん由来のHCT116細胞にSLUG、SNAILを導入することでEMTを誘導したEMT細胞を作製した。本研究では、トランスクリプトーム解析を行い、EMT細胞で共通して発現が変動する遺伝子を抽出した。抽出された遺伝子でenrichment解析を行ったところ、EMT細胞では、解糖系やUnfolded protein response関連の遺伝子の発現が変動していることが明らかになった。これらの結果は、EMTにより代謝リプログラミングが生じていることを示唆している。そこで、種々の代謝阻害剤の感受性試験を行ったところ、EMT細胞は、glutamineからglutamateへの代謝に関わるglutaminaseに対する阻害剤のtelaglenastatやBPTESに対して高い感受性を示すことを見出した。次に、EMT細胞をglutamine飢餓条件で培養したところ、HCT116細胞に比べEMT細胞では強く増殖が抑制された。これらの結果は、EMTによりグルタミン代謝の阻害に脆弱性が生じることを示唆している。栄養飢餓条件での生存適応機構に中心的な役割を果たすATF4の発現を検討したところ、EMT細胞では、HCT116細胞に比べATF4の発現が低下していた。そこで、アミノ酸飢餓時のATF4の発現制御に関わるGCN2の阻害剤GCN2iBを処理し2種のGLS阻害剤の感受性試験を行ったところ、GCN2iBを処理した細胞では、未処理の細胞に比べて高い感受性を示した。また、telaglenastatの臨床開発が進んでいる腎がん細胞株においてもGCN2iBは、telaglenastatの感受性を増大させた。以上から、EMTによりATF4が発現低下し、glutaminase阻害剤への感受性が増大することが考えられた。また、GCN2に対する阻害剤はGLS阻害剤の抗がん効果を増強させる可能性が示唆された。 Epithelial-mesenchymal transition (EMT) is a phenomenon in which epithelial cells undergo a phenotypic switch to mesenchymal cells. EMT is initiated by transcription factors such as SLUG and SNAIL. In cancer cells, EMT promotes drug resistance and invasive ability, contributing to cancer progression. We generated EMT cells by transducing SLUG and SNAIL in HCT116 cells derived from human colon cancer. In this study, we performed transcriptome analysis to extract genes with altered expression in EMT cells. Enrichment analysis revealed that EMT cells exhibited altered expression of genes related to glycolysis and the unfolded protein response. These results suggested that EMT induced metabolic reprogramming. We conducted a sensitivity assay of various metabolic inhibitors in HCT116 and EMT cells. We revealed that EMT cells are highly sensitive to telaglenastat and BPTES, which are inhibitors of glutaminase that contributes to the conversion of glutamine to glutamate. Furthermore, when cultured under glutamine-starvation conditions, EMT cells showed stronger growth inhibition compared to HCT116 cells. These results suggest that EMT induces vulnerability to glutamine metabolism inhibition. We investigated the expression of ATF4, which plays a central role in survival adaptation under nutrient starvation conditions. In EMT cells, ATF4 expression was decreased. Then, we conducted a sensitivity assay of two GLS inhibitors under treatment of GCN2iB, an inhibitor of GCN2, which is involved in the regulation of ATF4 expression under amino acid starvation conditions. The cells treated with GCN2iB showed increased sensitivity to the GLS inhibitors compared to untreated cells. Moreover, GCN2iB also increased the sensitivity to telaglenastat in renal cancer cells, where its clinical development is in progress. Based on these findings, we suggest that EMT induces downregulation of ATF4 and increases sensitivity to glutaminase inhibitors. In addition, inhibition of GCN2 might enhance the anti-cancer effects of GLS inhibitors.
• Access Restrictions: 限定公開
• Data Provider (Database): 国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）; https://irdb.nii.ac.jp
• Original Data Provider (Database): 慶應義塾大学 : 慶應義塾大学学術情報リポジトリ