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ウィタフェリンAは、2孔ドメインカリウム（K2P9）チャネルTASK-3を阻害することで乳がん細胞の増殖を抑制します
Withaferin A suppresses breast cancer cell proliferation by inhibition of the two-pore domain potassium (K2P9) channel TASK-3.
PMID: 32563149 DOI: 10.1016/j.biopha.2020.110383.
抄録
薬用植物Withania somnifera (L.) Dunalから単離されたC,C-エポキシステロイドラクトンであるWithaferin A (WFA)は、さまざまながん種の腫瘍細胞の増殖を抑制する。しかし、WFAの腫瘍細胞に対する効果の根底にあるメカニズムは完全には解明されていない。本研究では、TASK-3を発現するHEK-293細胞を用いて、WFAによるTASK-3チャネルの遮断作用を評価した。WFAを介したTASK-3遮断が、がん細胞の細胞生存率を低下させる薬理学的ツールとして利用できるかどうかを探る。WFAによるTASK-3の阻害が癌細胞の増殖と生存にどのような影響を与えるのか、機能実験（パッチクランプ、遺伝子ダウンレギュレーション、過剰発現、薬理学的阻害）と分子ドッキング解析を組み合わせて明らかにした。ウィタフェリンAはTASK-3チャネルの活性を阻害することがわかった。TASK-3カリウム電流に対するWFAの阻害効果は用量依存的であり、電圧に依存しなかった。分子モデリング研究により、TASK-3チャネルのWFA結合部位がチャネル遮断に関与していると考えられることが明らかになった。その結果、残基F125からA（F125A）、L197からV（L197V）、および二重変異体F125A-L197Vの変異は、TASK-3のWFAによる阻害を顕著に減少させた。最後に、TASK-3またはTASK-3の発現を低下させるshRNAをトランスフェクトしたMDA-MB-231ヒト乳癌細胞において、WFAの細胞毒性効果を試験した。これらの結果から、完全に形質転換したMDA-MB-231細胞に対するWFAの細胞毒性効果はTASK-3の発現に依存していることが明らかになった。ここで、我々はまた、WFAによるTASK-3阻害のメカニズムについての洞察を提供する。
Withaferin A (WFA), a C,C-epoxy steroidal lactone isolated from the medicinal plant Withania somnifera (L.) Dunal, inhibits growth of tumor cells in different cancer types. However, the mechanisms underlying the effect of WFA on tumor cells are not fully understood. In the present study, we evaluated the blockade of TASK-3 channels by WFA in TASK-3-expressing HEK-293 cells. Explore if the WFA-mediated TASK-3 blockade can be used as a pharmacological tool to decrease the cell viability in cancer cells. A combination of functional experiments (patch-clamp, gene downregulation, overexpression and pharmacological inhibition) and molecular docking analysis were used to get insights into the mechanism by which the inhibition of TASK-3 by WFA affects the growth and viability of cancer cells. Withaferin A was found to inhibit the activity of TASK-3 channels. The inhibitory effect of Withaferin A on TASK-3 potassium currents was dose-dependent and independent of voltage. Molecular modeling studies identified putative WFA-binding sites in TASK-3 channel involved the channel blockade. In agreements with the molecular modeling predictions, mutation of residues F125 to A (F125A), L197 to V (L197 V) and the double mutant F125A-L197 V markedly decreased the WFA-induced inhibition of TASK-3. Finally, the cytotoxic effect of WFA was tested in MDA-MB-231 human breast cancer cells transfected with TASK-3 or shRNA that decreases TASK-3 expression. Together, our results show that the cytotoxic effect of WFA on fully transformed MDA-MB-231 cells depends on the expression of TASK-3. Herein, we also provide insights into the mechanism of TASK-3 inhibition by WFA.
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