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エビmiR-965は、MCL-1-ERストレス-XBP1フィードバックループを阻害することで、ヒトメラノーマ幹様細胞のアポトーシスを誘導し、そのステムネスを阻害した
Shrimp miR-965 induced the human melanoma stem-like cell apoptosis and inhibited their stemness by disrupting the MCL-1-ER stress-XBP1 feedback loop in a cross-species manner.
PMID: 32586376 PMCID: PMC7318764. DOI: 10.1186/s13287-020-01734-3.
抄録
背景:
メラノーマは、生存率の低い侵攻性皮膚癌の一種である。この疾患の従来の治療に対する抵抗性は、少なくとも一部では、その癌幹細胞集団に起因しています。しかし、がん幹細胞の生存と幹細胞維持のメカニズムはまだ研究されていません。
BACKGROUND: Melanoma is a type of aggressive skin cancer with a poor survival rate. The resistance to conventional therapy of this disease is, at least in part, attributed to its cancer stem cell population. However, the mechanism of survival and stemness maintenance of cancer stem cells remains to be investigated.
方法:
メラノーマ幹様細胞（MSLC）の幹様性を調べるために、Tumorsphere formation assayを用いた。クロマチン免疫沈降法（ChIP）、プロモータールシフェラーゼレポーターアッセイを用いてMSLCにおけるMCL-1の役割を調べ、電気泳動モビリティーシフトアッセイを用いてエビのmiR-965とヒトのAgo2タンパク質との相互作用を評価した。また、メラノーマキセノグラフトヌードマウスを用いて、腫瘍の発生抑制効果を調べた。
METHODS: Tumorsphere formation assay was used to study the stem-like property of melanoma stem-like cells (MSLC). Chromatin immunoprecipitation (ChIP), promoter luciferase reporter assay were included for exploring the role of MCL-1 in MSLC and electrophoretic mobility shift assay were used to evaluate the interaction between shrimp miR-965 and human Ago2 protein. Melanoma xenograft nude mice were used to study the inhibition of tumor development.
結果:
本研究では、骨髄性白血病配列1(MCL-1)をノックダウンすることにより、MSLCにおいてERストレスとアポトーシスが誘導され、幹細胞性関連遺伝子の発現が低下することが示され、MSLCにおけるMCL-1の重要な役割が示唆されました。さらに、MSLCにおけるERストレスアゴニスト（チュニカマイシン）投与により、ERストレスセンサーであるXBP1が核内に移動し、MCL-1プロモーターの-313-から-308-bp領域に直接結合してMCL-1の発現を誘導することを明らかにしました。さらに、エビ由来のmiRNA（エビmiR-965）がヒトのAgo2タンパク質と相互作用し、MCL-1 mRNAの3'UTRに結合してヒトMCL-1の発現を抑制することで、MSLCの増殖および幹細胞性をin vitroおよびin vivoで種を超えて阻害することを発見した。
RESULTS: In the present study, our results showed that myeloid cell leukemia sequence 1 (MCL-1) knocking down induced ER stress and apoptosis, and the expression reduction of stemness associated genes in MSLC, which implied a significant role of MCL-1 in MSLC. Further study indicated that ER stress agonist (tunicamycin) treatment in MSLC results in the translocation of XBP1, an ER stress sensor, into the nucleus to induce MCL-1 expression through direct binding to the - 313- to - 308-bp region of MCL-1 promoter. In addition, we found that a shrimp-derived miRNA (shrimp miR-965) could interact with the human Ago2 protein and suppressed the human MCL-1 expression by binding to the 3' UTR of MCL-1 mRNA, thereby inhibiting the MSLC proliferation and stemness in vitro and in vivo in a cross-species manner.
結論:
その結果、MSLCの幹細胞の幹細胞維持・生存には、MCL-1-ER ストレス-XBP1 フィードバックループが重要な役割を果たしていることが明らかになりました。以上のことから、本研究は、MSLCの幹細胞の生存率と生存率を制御する重要なメカニズムを示唆するものであり、また、種を超えた天然由来のmiRNAがメラノーマ治療における有望な天然薬物としての意義を示すものであった。
CONCLUSION: In conclusion, we identified an important role of MCL-1-ER stress-XBP1 feedback loop in the stemness and survival maintenance of MSLC, and shrimp miR-965, a natural food derived miRNA, could regulate MSLC stemness and survival by targeting MCL-1 and disrupting the balance of MCL-1-ER stress-XBP1 feedback loop. In conclusion, this study indicated an important mechanism of the regulation of MSLC stemness and survival, otherwise it also demonstrated the significance of cross-species-derived miRNA as promising natural drugs in melanoma therapy.