AIMP2-DX2のユビキチン分解を介したピリメタミンの抗がん作用

Anticancer Activity of Pyrimethamine via Ubiquitin Mediated Degradation of AIMP2-DX2.

• Dae Gyu Kim
• Chul Min Park
• Srigouri Huddar
• Semi Lim
• Sunghoon Kim
• Sunkyung Lee

抄録

アミノアシルtRNA合成酵素相互作用多機能タンパク質2（AIMP2）は腫瘍抑制剤であるが、そのエクソン2欠失スプライスバリアント（AIMP2-DX2またはShort DX2）はヒト肺がんで高発現しており、DX2とAIMP2の比率は肺がんの進行に応じて増加している。本研究では、ピリメタミンは、ナノルシフェラーゼ標識DX2を発現するA549細胞におけるDX2のレベル（IC = 0.73 µM）を阻害した。様々なDX2レベルを有する5つの肺癌細胞株のパネルでは、ピリメタミンは、高レベルのDX2を発現するH460細胞の成長を最も強力に抑制した（GI = 0.01 µM）。H460細胞を用いたイムノブロットアッセイでは、ピリメタミンはDX2レベルを用量依存的に低下させるが、AIMP2レベルには影響を与えないことが示された。さらに、ピリメタミンはユビキチン化を介してDX2を分解することが確認された。H460細胞を用いたin vivoマウス異種移植試験では、ピリメタミンの腹腔内投与により、体重に影響を与えることなく、タキソールの効果に匹敵する腫瘍の大きさと体重が有意に減少した。腫瘍組織の分析では、ピリメタミンの濃度がかなり高く、DX2のレベルが低下していた。これらの結果から、現在、抗寄生虫薬として使用されているピリメタミンは、DX2を高濃度に発現する肺がん患者の治療に再利用できる可能性が示唆された。

While aminoacyl-tRNA synthetase-interacting multifunctional protein 2 (AIMP2) is a tumor suppressor, its exon 2-depleted splice variant (AIMP2-DX2 or shortly DX2) is highly expressed in human lung cancer, and the ratio of DX2 to AIMP2 increases according to the progression of lung cancer. In this study, pyrimethamine inhibited the level of DX2 (IC = 0.73 µM) in A549 cells expressing nanoluciferase-tagged DX2. In a panel of 5 lung cancer cell lines with various DX2 levels, pyrimethamine most potently suppressed the growth of H460 cells, which express high levels of DX2 (GI = 0.01 µM). An immunoblot assay in H460 cells showed that pyrimethamine decreased the DX2 level dose-dependently but did not affect the AIMP2 level. Further experiments confirmed that pyrimethamine resulted in ubiquitination-mediated DX2 degradation. In an in vivo mouse xenograft assay using H460 cells, intraperitoneal administration of pyrimethamine significantly reduced the tumor size and weight, comparable with the effects of taxol, without affecting body weight. Analysis of tumor tissue showed a considerably high concentration of pyrimethamine with a decreased levels of DX2. These results suggest that pyrimethamine, currently used as anti-parasite drug, could be repurposed to treat lung cancer patients expressing high level of DX2.