RhofはPKM2を介した解糖を促進し、膵臓癌細胞の内皮-間葉転移を誘導する

生化学 腫瘍学 医学 生命科学
膵臓癌 Rhof 内皮-間葉転移 解糖 Snail1ラクチル化

RhoFはPKM2を介した糖解を促進し、Snail1の乳酸化を誘導して膵臓癌細胞の内皮-間葉転換を引き起こす

学術的背景

膵臓癌（Pancreatic Cancer, PC）は高度に悪性の腫瘍であり、診断が遅れやすく、浸潤性が強く、全身治療に対する耐性を持つため、患者の予後は極めて不良です。近年、診断と治療技術が進歩しているにもかかわらず、膵臓癌の発生率と死亡率は依然として上昇しています。膵臓癌の浸潤と転移のメカニズムは未だ明確ではなく、その分子メカニズムを深く理解することは、より効果的な治療戦略の開発にとって極めて重要です。

Rho GTPaseファミリーは、細胞の移動、増殖、代謝において重要な役割を果たしています。RhoF（Rho GTPase Rif）はRho GTPaseファミリーの一員であり、膵臓癌における高発現は腫瘍の成長と内皮-間葉転換（Epithelial-Mesenchymal Transition, EMT）と密接に関連しています。しかし、RhoFが膵臓癌においてどのように機能するかについては、まだ完全には解明されていません。さらに、代謝リプログラミングは癌細胞の重要な特徴であり、糖解（Glycolysis）は膵臓癌細胞において顕著に増強され、大量の乳酸を生成し、腫瘍細胞の増殖と転移を促進します。したがって、RhoFが糖解とEMTを調節することで膵臓癌の進行にどのように影響を与えるかを研究することは重要です。

論文の出典

本論文は、Rui Zhao、Yanmin Yi、Han Liu、Jianwei Xu、Shuhai Chen、Dong Wu、Lei Wang、Feng Liによって共同で執筆され、著者らは山東大学齊魯病院に所属しています。論文は2024年にCancer & Metabolism誌に掲載され、タイトルは《RhoF promotes Snail1 lactylation by enhancing PKM2-mediated glycolysis to induce pancreatic cancer cell endothelial–mesenchymal transition》です。

研究の流れと結果

1. RhoFの膵臓癌における発現と予後との関係

研究ではまず、TCGAデータベースを用いてRhoFの膵臓癌組織における発現を分析し、RhoFが膵臓癌組織で顕著に高発現していることを発見しました。Kaplan-Meier生存分析では、RhoFが高発現している患者の全生存率が低いことが示されました。さらに、qRT-PCR、免疫組織化学（IHC）、およびWestern blottingを用いて、RhoFが膵臓癌組織および細胞で高発現していることを確認しました。

2. RhoFが膵臓癌細胞の成長とアポトーシスに与える影響

研究では、RhoFのノックダウンと過剰発現を行い、膵臓癌細胞の増殖、アポトーシス、移動、および浸潤への影響を評価しました。その結果、RhoFの過剰発現は膵臓癌細胞の増殖と移動を顕著に促進し、アポトーシスを抑制することが明らかになりました。一方、RhoFのノックダウンは細胞の増殖と移動を抑制し、アポトーシスを促進しました。

3. RhoFが膵臓癌細胞のEMTと糖解を調節するメカニズム

研究では、RhoFの過剰発現が上皮マーカーであるE-cadherinの発現をダウンレギュレートし、間葉マーカーであるN-cadherinとVimentinの発現をアップレギュレートすることが示され、RhoFがEMTプロセスを促進することが明らかになりました。さらに、RhoFの過剰発現は糖解関連タンパク質であるHK2、PKM2、LDHAの発現を顕著に増加させ、グルコース取り込みと乳酸産生を増加させました。

4. RhoFはc-Mycを介してPKM2の転写を調節する

遺伝子セット富化解析（GSEA）により、RhoFがc-Mycターゲット、EMT、および糖解と正の相関関係にあることが示されました。さらに、RhoFがc-Mycの発現をアップレギュレートすることでPKM2の転写を促進することが明らかになりました。c-MycとPKM2プロモーターの結合は、クロマチン免疫共沈降（ChIP）実験によって確認されました。

5. RhoFは糖解を介してSnail1の乳酸化を誘導し、EMTを促進する

研究ではさらに、RhoFが糖解によって生成された乳酸を介してSnail1の乳酸化を促進し、EMTを誘導するメカニズムを探りました。実験結果から、RhoFの過剰発現はSnail1の乳酸化と核内移行を促進し、RhoFのノックダウンはこのプロセスを抑制することが示されました。さらに、糖解阻害剤である2-DGは、RhoFがSnail1の乳酸化を促進する効果を逆転させました。

6. 体内実験によるRhoFの役割の検証

膵臓癌異種移植マウスモデルを用いて、RhoFの体内での役割を検証しました。その結果、RhoFのノックダウンは腫瘍の成長とEMTプロセスを顕著に抑制し、Ki67陽性細胞の数を減少させ、アポトーシス細胞の割合を増加させました。

結論と意義

本研究では、RhoFが膵臓癌において発癌的な役割を果たし、c-Mycの発現をアップレギュレートすることでPKM2の転写を促進し、糖解を誘導することが明らかになりました。糖解によって生成された乳酸はSnail1の乳酸化を引き起こし、最終的にEMTプロセスを促進します。この研究は、RhoFが膵臓癌において果たす新たな分子メカニズムを明らかにし、膵臓癌治療の新たな潜在的なターゲットを提供します。

研究のハイライト

  1. RhoFの高発現は膵臓癌患者の不良な予後と関連しており、膵臓癌の予後評価のための新たなバイオマーカーを提供します。
  2. RhoFはc-Myc-PKM2-糖解-Snail1乳酸化軸を介してEMTを調節し、RhoFが膵臓癌の転移において重要な役割を果たすことを明らかにしました。
  3. 糖解阻害剤である2-DGは、RhoFがSnail1の乳酸化を促進する効果を逆転させ、膵臓癌治療の新たな方向性を示しました。

その他の価値ある情報

本研究では、バイオインフォマティクス解析およびqRT-PCR、Western blotting、ChIP、免疫蛍光などの多様な実験手法を用いて、RhoFが膵臓癌において果たす機能メカニズムを体系的に検証し、今後の研究に豊富なデータを提供しました。

本研究は、RhoFが膵臓癌において果たす新たなメカニズムを明らかにしただけでなく、RhoFおよびその下流のシグナル経路を標的とした治療戦略の開発に理論的根拠を提供します。