リン酸化プロテオーム解析により、CLK1 が胃癌の新規治療標的であることが明らかになった

Phosphoproteomic analysis identifies CLK1 as a novel therapeutic target in gastric cancer.

• Niraj Babu
• Sneha M Pinto
• Manjusha Biswas
• Tejaswini Subbannayya
• Manoj Rajappa
• Sonali V Mohan
• Jayshree Advani
• Pavithra Rajagopalan
• Gajanan Sathe
• Nazia Syed
• Vinod D Radhakrishna
• Oliyarasi Muthusamy
• Sanjay Navani
• Rekha V Kumar
• Gopal Gopisetty
• Thangarajan Rajkumar
• Padhma Radhakrishnan
• Saravanan Thiyagarajan
• Akhilesh Pandey
• Harsha Gowda
• Pradip Majumder
• Aditi Chatterjee

抄録

背景:

リン酸化は細胞内のタンパク質活性を制御する重要なメカニズムである。様々な癌の研究では、キナーゼが異常なリン酸化を受けて、オンコプロテインや腫瘍抑制タンパク質の異常なリン酸化が起こることが報告されています。

BACKGROUND: Phosphorylation is an important regulatory mechanism of protein activity in cells. Studies in various cancers have reported perturbations in kinases resulting in aberrant phosphorylation of oncoproteins and tumor suppressor proteins.

方法:

本研究では、胃癌組織とそれに対応する異種移植片の定量的なリン酸化プロテオーム解析を行った。これらのデータを用いてバイオインフォマティクス解析を行い、異常なシグナル伝達経路を同定した。さらに、胃癌細胞株を用いて上流制御キナーゼの分子阻害とサイレンシングを行い、細胞表現型への影響を検証した。また、患者の腫瘍や血液サンプルを用いたex vivo技術を用いて、腫瘍の微小環境を再現することで、キナーゼの治療効果を理解することを目指しています。

METHODS: In this study, we carried out quantitative phosphoproteomic analysis of gastric cancer tissues and corresponding xenograft samples. Using these data, we employed bioinformatics analysis to identify aberrant signaling pathways. We further performed molecular inhibition and silencing of the upstream regulatory kinase in gastric cancer cell lines and validated its effect on cellular phenotype. Through an ex vivo technology utilizing patient tumor and blood sample, we sought to understand the therapeutic potential of the kinase by recreating the tumor microenvironment.

結果:

質量分析法を用いたハイスループット解析により、1,344個のホスホサイトと848個のホスホタンパク質を同定した。その中には177個のタンパク質が含まれていた(fold change cut-off)。パスウェイ解析の結果、Cdc2-like kinase (CLK1)が上流のキナーゼであることが明らかになった。CLK1 を TG003 と CLK1 siRNA を用いて阻害すると、細胞の生存率、増殖、浸潤、遊走が低下し、SRSF2 のリン酸化が調節された。また、患者さん自身の腫瘍や血液を用いて、腫瘍の微小環境を再現したex vivo実験を行った結果、CLK1が胃がん治療のターゲットとなる可能性があることが確認されました。

RESULTS: Using mass spectrometry-based high-throughput analysis, we identified 1,344 phosphosites and 848 phosphoproteins, including differential phosphorylation of 177 proteins (fold change cut-off ≥ 1.5). Our data showed that a subset of differentially phosphorylated proteins belonged to splicing machinery. Pathway analysis highlighted Cdc2-like kinase (CLK1) as upstream kinase. Inhibition of CLK1 using TG003 and CLK1 siRNA resulted in a decreased cell viability, proliferation, invasion and migration as well as modulation in the phosphorylation of SRSF2. Ex vivo experiments which utilizes patient's own tumor and blood to recreate the tumor microenvironment validated the use of CLK1 as a potential target for gastric cancer treatment.

結論:

我々のデータは、CLK1が胃癌のスプライシング過程の制御に重要な役割を果たしていることを示しており、CLK1が胃癌の新規治療標的として作用する可能性を示している。

CONCLUSIONS: Our data indicates that CLK1 plays a crucial role in the regulation of splicing process in gastric cancer and that CLK1 can act as a novel therapeutic target in gastric cancer.