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SLC13A5ノックダウンの比較プロテオーム解析により、HepG2細胞ではケトジェネシスが亢進し、化学療法剤に対する細胞毒性反応が亢進していることが明らかになった。
Comparative proteomic analysis of SLC13A5 knockdown reveals elevated ketogenesis and enhanced cellular toxic response to chemotherapeutic agents in HepG2 cells.
PMID: 32634519 DOI: 10.1016/j.taap.2020.115117.
抄録
SLC13A5は、主に肝臓で発現する取り込みトランスポーターであり、血液循環から肝細胞にクエン酸塩を輸送する。SLC13A5は主に肝臓で発現し、血液中のクエン酸塩を肝細胞から輸送しています。しかし、SLC13A5が介在する生理学的・病態生理学的変化の背景にある分子機構はほとんど知られていない。そこで、我々は、HepG2細胞とSLC13A5ノックダウン（KD）HepG2細胞を用いて、プロテオーム解析を行った。その結果、ノックダウン細胞では330個のタンパク質に有意な変化（倍数変化≧1.5; p"Zs_202F"<"Zs_202F".05）が認められた。遺伝子オントロジー解析の結果、38の生物学的プロセスに有意な変化が見られ、中でもケトン体生合成プロセスはSLC13A5-KDの後に最も有意なアップレギュレーションを示した。触媒活性と結合活性は、異なる発現を示すタンパク質に関連する分子機能の上位2つであり、HMG-CoAリアーゼ活性は最も高い倍数の富化を示した。さらに工夫を凝らした経路解析により、40の正則経路と28の上流調節因子（p"Zs_202F"<"Zs_202F".01）が予測され、そのほとんどが代謝、細胞増殖、ストレス応答に関連していた。これらの知見に基づき、SLC13A5-KD細胞では、アセトアセテートとβ-ヒドロキシ酪酸という2つの主要なケトン体のレベルが増加していることが機能検証により明らかになった。さらに、SLC13A5-KDは、多くの化学療法剤によって引き起こされる細胞ストレスに対してHepG2細胞を感作することが示された。以上の結果から、SLC13A5 のノックダウンは肝のケト生成を促進し、HepG2 細胞の細胞ストレス応答を高めることが明らかになり、代謝障害や肝癌におけるこのトランスポーターの役割が示唆された。
Solute carrier family 13 member 5 (SLC13A5) is an uptake transporter mainly expressed in the liver and transports citrate from blood circulation into hepatocytes. Accumulating evidence suggests that SLC13A5 is involved in hepatic lipogenesis, cell proliferation, epilepsy, and bone development in mammals. However, the molecular mechanisms behind SLC13A5-mediated physiological/pathophysiological changes are largely unknown. In this regard, we conducted a differential proteome analysis in HepG2 and SLC13A5-knockdown (KD) HepG2 cells. A total of 3826 proteins were quantified and 330 proteins showed significant alterations (fold change ≥1.5; p < .05) in the knockdown cells. Gene ontology enrichment analysis reveals that 38 biological processes were significantly changed, with ketone body biosynthetic process showing the most significant upregulation following SLC13A5-KD. Catalytic activity and binding activity were the top two molecular functions associated with differentially expressed proteins, while HMG-CoA lyase activity showed the highest fold enrichment. Further ingenuity pathway analysis predicted 40 canonical pathways and 28 upstream regulators (p < .01), of which most were associated with metabolism, cell proliferation, and stress response. In line with these findings, functional validation demonstrated increased levels of two key ketone bodies, acetoacetate and β-hydroxybutyrate, in the SLC13A5-KD cells. Additional experiments showed that SLC13A5-KD sensitizes HepG2 cells to cellular stress caused by a number of chemotherapeutic agents. Together, our findings demonstrate that knockdown of SLC13A5 promotes hepatic ketogenesis and enhances cellular stress response in HepG2 cells, suggesting a potential role of this transporter in metabolic disorders and liver cancer.
Copyright © 2020. Published by Elsevier Inc.