肝芽細胞腫細胞株におけるインターフェロンおよびHBV導入効果のプロテオミクスデコンボリューションの深層解析

Deep Proteomic Deconvolution of Interferons and HBV Transfection Effects on a Hepatoblastoma Cell Line.

• Kenneth Hodge
• Jiradej Makjaroen
• Jonathan Robinson
• Sakda Khoomrung
• Trairak Pisitkun

抄録

インターフェロンは慢性B型肝炎ウイルス（HBV）感染症の治療に一般的に利用されているが、すべての患者に有効ではない。インターフェロン治療の限界を深く理解するためには、複数の「オム」レベルでのインターフェロンの活性を定義する必要がある。インターフェロン治療のトランスクリプトームレベルでの効果を特徴づける研究は無数にあるが、プロテオームレベルでのインターフェロン誘発効果を検討した研究は驚くほど少ない。この乏しさを是正するために、我々は、IFN-αとIFN-λの両方でHepG2細胞を刺激し、刺激されていない細胞と比較してプロテオミクス解析を行った。さらに、同じ細胞株を用いてHBVトランスフェクションの効果を調べた。これは、IFNとHBVを並行して解析することで、HBVトランスフェクションがインターフェロンの効果に対抗するケースを特定できる可能性があるからである。6000個以上のタンパク質が同定され、複数のレプリケートにより、高い信頼性で差動発現解析が可能となった。トランスクリプトームデータおよびプロテオーム半減期データの大要を用いて、トランスクリプトーム解析の結果がプロテオーム解析の結果から乖離する方法を提案する。また、HBV関連肝癌（HCC）の最近のマルチコミック研究を引用し、HBVがHCCの発症に果たす役割にもかかわらず、HBVトランスフェクションとHCCの制御されたプロテオミクスのランドスケープが強く一致していないことを示している。特にプロテアソームに焦点を当て、IFNおよびHBVトランスフェクション条件下で多数の構成要素が分岐的に変化していることを明らかにした。また、HLA複合体ペプチド表示に関連する他のタンパク質群の変化を調べ、多くのユビキチンリガーゼにおける興味深い変化を明らかにした。最後に、ゲノムスケールの代謝モデルを用いて、実験条件下での代謝ランドスケープに関連する変化を予測した。これらのデータは、インターフェロンやHBVの研究者のためのリソースとして役立つはずである。

Interferons are commonly utilized in the treatment of chronic hepatitis B virus (HBV) infection but are not effective for all patients. A deep understanding of the limitations of interferon treatment requires delineation of its activity at multiple "omic" levels. While myriad studies have characterized the transcriptomic effects of interferon treatment, surprisingly, few have examined interferon-induced effects at the proteomic level. To remedy this paucity, we stimulated HepG2 cells with both IFN-α and IFN-λ and performed proteomic analysis versus unstimulated cells. Alongside, we examined the effects of HBV transfection in the same cell line, reasoning that parallel IFN and HBV analysis might allow determination of cases where HBV transfection counters the effects of interferons. More than 6000 proteins were identified, with multiple replicates allowing for differential expression analysis at high confidence. Drawing on a compendium of transcriptomic data, as well as proteomic half-life data, we suggest means by which transcriptomic results diverge from our proteomic results. We also invoke a recent multiomic study of HBV-related hepatocarcinoma (HCC), showing that despite HBV's role in initiating HCC, the regulated proteomic landscapes of HBV transfection and HCC do not strongly align. Special focus is applied to the proteasome, with numerous components divergently altered under IFN and HBV-transfection conditions. We also examine alterations of other protein groups relevant to HLA complex peptide display, unveiling intriguing alterations in a number of ubiquitin ligases. Finally, we invoke genome-scale metabolic modeling to predict relevant alterations to the metabolic landscape under experimental conditions. Our data should be useful as a resource for interferon and HBV researchers.

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