PdpaMnは、乳がんにおけるPI3K/Aktシグナル伝達経路をダウンレギュレーションすることにより、脂肪酸合成酵素を介した解糖を阻害する

PdpaMn inhibits fatty acid synthase-mediated glycolysis by down-regulating PI3K/Akt signaling pathway in breast cancer.

• Eric Achiborebador Okrah
• Qiang Wang
• Hexiu Fu
• Qiuyun Chen
• Jing Gao

抄録

背景:

乳がん細胞のアポトーシスを誘導する新規マンガン錯体PdpaMn（[(Pdpa)MnCl2]]）を開発した。ホスホイノシタイド(3)キナーゼ経路の脂肪酸合成酵素(FASN)への影響は、乳がん細胞の代謝に影響を与えます。しかし、FASNからPI3K/Aktへの逆作用はまだ不明です。もしかすると、FASN の欠損が解糖を制御する可能性があるのかもしれない。私たちはこれまでに、PdpaMnがFASNを阻害し、ミトコンドリアの機能に関与することを明らかにしてきました。本研究では、PdpaMnの解糖活性とそのメカニズムを明らかにした。

BACKGROUND: Novel manganese complex, PdpaMn ([(Pdpa)MnCl2]), was developed to induce apoptosis in breast cancer cells. The impact of phosphoinositide-(3)-kinase pathway onto fatty acid synthase (FASN) has an effect on cellular metabolism in breast cancer. However, reverse actions from FASN towards PI3K/Akt are still indefinable. Perhaps, loss of FASN could regulate glycolysis. Previously we established that PdpaMn inhibits FASN and involve in mitochondrial function. This study investigated the activity of PdpaMn on glycolysis and its mechanism.

方法:

PdpaMnを用いて腫瘍のFASN発現を抑制した。細胞および動物における解糖のばらつきを調べるために、ATPおよび乳酸レベルの発現を測定した。MCF-7および4T1細胞をFASNの阻害剤であるG28UCMで処理し、PdpaMnで処理し、ウエスタンブロットでPI3K/Aktシグナル伝達経路を検出した。また、増殖能力をウエスタンブロッティングと免疫組織化学で調べた。

METHODS: PdpaMn was used to suppress FASN expression in tumor. Expression of ATP and lactic acid level was measured to investigate the glycolysis variance in cells and animals. MCF-7 and 4T1 cells were treated with G28UCM, an inhibitor of FASN and PdpaMn, western blotting to detect PI3K/Akt signaling pathway. The capacity of proliferation was investigated by western blotting and immunohistochemistry.

結果:

PdpaMnは癌細胞や腫瘍の増殖を選択的に抑制するだけでなく、FASNの発現を阻害し、遊離脂肪酸の含有量を抑制する。乳酸脱水素酵素（LDHA）タンパク質レベルは、G28UCMとPdpaMnがFASNを阻害するとダウンレギュレートされたが、グルコーストランスポーター（Glut1）、ピルビン酸キナーゼ（PKM2）タンパク質レベルは影響を受けなかった。実験群のPI3K, p-Aktは対照群と比較して明らかに減少した。また、FASNによる任意解糖では増殖が抑制されていた。

RESULTS: PdpaMn selectively inhibits cancer cells and tumor growth but also block FASN expression and suppresses the content of free fatty acid. Lactate dehydrogenase (LDHA) protein level was down-regulated as G28UCM and PdpaMn inhibited FASN, glucose transporter (Glut1), and pyruvate kinase (PKM2) proteins level were not affected. PI3K, p-Akt in the experimental group evidently declined compared to the control group. Proliferation was suppressed in FASN-arbitrated glycolysis.

結論:

本研究は、PdpaMnによるFASNの欠損は、PI3K/Aktシグナル伝達経路のダウンレギュレーションを介して解糖を抑制し、FASNと解糖の直接的な関係を明らかにしたという仮説を支持するものである。この結果は、FASNとミトコンドリアのメカニズムを解明する道を開いたものであり、乳がんに対する新たなコータゲティング戦略の設計に役立つものと期待されます。

CONCLUSIONS: Our study supports the hypothesis that loss of FASN by PdpaMn suppressed glycolysis via down-regulating PI3K/Akt signaling pathway revealing the direct link between FASN and glycolysis. The results have paved the way to unravel the mechanisms of FASN and mitochondrial will be useful for designing novel co-targeting strategies for breast cancer.