UHRF1 を標的とした多発性骨髄腫治療薬としてのベルベリンの同定

Identification of berberine as a novel drug for the treatment of multiple myeloma via targeting UHRF1.

• Chunming Gu
• Zhao Yin
• Hong Nie
• Yanjun Liu
• Juhua Yang
• Guiping Huang
• Jianping Shen
• Liguo Chen
• Jia Fei

抄録

背景:

多発性骨髄腫（MM）に対する現在の治療法は、毒性と抵抗性を有しており、新規の効果的な治療法の必要性が強調されている。ベルベリン（BBR）は、ベルベリス（Berberis）由来の植物性アルカロイドであり、多発性骨髄腫（MM）を含む抗腫瘍効果を示しているが、その分子機構はこれまでに明らかにされていなかった。本研究では、ベルベリンの標的とその治療に関わるメカニズムを明らかにすることを目的とした。

BACKGROUND: Current therapies for multiple myeloma (MM) are associated with toxicity and resistance, highlighting the need for novel effective therapeutics. Berberine (BBR), a botanical alkaloid derived from several Berberis medicinal plants, has exhibited anti-tumor effects, including against multiple myeloma (MM); however, the molecular mechanism underlying the anti-MM effect has not been previously described. This study aimed to identify the target of berberine and related mechanisms involved in its therapeutic activity against MM.

結果:

ここでは、BBR治療によりMM細胞がin vitroで死滅し、in vivoでMM異種移植片を持つマウスの生存期間が延長されることを実証した。表面プラズモン共鳴（SPR）と液体クロマトグラフィー-タンデム質量分析（LC-MS/MS）を統合したスクリーニング手法により、UHRF1（ユビキチン様（PHDおよびRING Fingerドメイン1を有するユビキチン様）がBBRの潜在的な標的として同定された。分子ドッキングとSPR解析を組み合わせて、UHRF1がBBR結合タンパク質であることを確認し、BBRがタンデムチュードメインと植物ホメオドメイン（TTD-PHDドメイン）にUHRF1を結合していることを発見した。BBR処理はユビキチン依存性プロテアソーム系を介してUHRF1の分解を誘導し、MM細胞ではp16とp73を再活性化させた。UHRF1の過剰発現はMM細胞の増殖を促進し、BBRに対する耐性を高めたが、UHRF1をsiRNAでサイレンシングすることでBBR誘発細胞毒性は減少した。

RESULTS: Here, we demonstrated that BBR treatment killed MM cells in vitro and prolonged the survival of mice bearing MM xenografts in vivo. A screening approach integrating surface plasmon resonance (SPR) with liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) identified UHRF1 (ubiquitin-like with PHD and RING Finger domains 1) as a potential target of BBR. Combining molecular docking and SPR analysis, we confirmed UHRF1 as a BBR-binding protein and discovered that BBR binds UHRF1 in the tandem tudor domain and plant homeodomain (TTD-PHD domain). BBR treatment induced UHRF1 degradation via the ubiquitin-dependent proteasome system and reactivated p16 and p73 in MM cells. Overexpression of UHRF1 promoted the MM cell proliferation and rendered MM cells more resistant to BBR, while silencing of UHRF1 with siRNA attenuated BBR-induced cytotoxicity.

結論:

以上をまとめると、本研究では、UBRの直接の標的としてUHRF1を同定し、UBRの抗MM活性に関与する分子機構を明らかにした。BBRを介したUHRF1の標的化は、MMに対する新たな治療戦略となる可能性がある。

CONCLUSIONS: In summary, our study has identified UHRF1 as a direct target of BBR and uncovered molecular mechanisms involved in the anti-MM activity of BBR. Targeting UHRF1 through BBR may be a novel therapeutic strategy against MM.