炎症性IFIT3は、膵臓癌におけるVDAC2の翻訳後修飾を調節することにより、化学療法抵抗性をもたらす

Inflammatory IFIT3 renders chemotherapy resistance by regulating post-translational modification of VDAC2 in pancreatic cancer.

• Zhefang Wang
• Jie Qin
• Jiangang Zhao
• Jiahui Li
• Dai Li
• Marie Popp
• Felix Popp
• Hakan Alakus
• Bo Kong
• Qiongzhu Dong
• Peter J Nelson
• Yue Zhao
• Christiane J Bruns

抄録

膵管腺癌（PDAC）は世界的に最も致死的な癌の一つであり、効果的な治療法は依然として課題となっている。IFIT3は、抗ウイルス・抗炎症機能を持つインターフェロン刺激遺伝子である。我々のこれまでの研究では、IFIT3の高発現は化学療法を受けたPDAC患者の生存率の低下と相関していることが示されており、IFIT3とPDACにおける化学療法抵抗性との関連性が示唆されている。しかし、PDACにおける化学療法抵抗性におけるIFIT3の正確な役割と分子機構は明らかにされていない。 PDACにおけるIFIT3の特徴付けのために、トランスクリプトームデータセット群をダウンロードして解析した。高転移性PDAC細胞株L3.6plと患者由来初代細胞TBO368を用い、IFIT3ノックダウンとそれに対応するノックイン細胞を確立して研究を行った。化学療法によるアポトーシス、活性酸素産生、共焦点免疫蛍光、細胞内分画、クロマチン免疫沈降、共免疫沈降、質量分析を行い、PDACの化学療法抵抗性におけるIFIT3の生物学的役割をさらに明らかにした。 PDACのトランスクリプトームデータに基づいて、IFIT3の発現がPDACの扁平上皮型分子サブタイプと関連し、炎症反応とアポトーシス経路の増加と関連していることを示した。さらに、化学療法中のミトコンドリア関連アポトーシスの制御において、IFIT3が重要な役割を果たしていることを明らかにした。IFIT3のノックダウンは、個々の化学療法レジメンとは無関係に、ゲムシタビン、パクリタキセル、およびFOLFIRINOXレジメン治療に対するPDAC細胞の化学療法抵抗性を減衰させる。IFIT3の過剰発現が薬剤耐性を促進することが明らかになった一方で、IFIT3の過剰発現が薬剤耐性を促進することが明らかになった。共免疫沈降法により、IFIT3とミトコンドリア関連アポトーシスの重要な調節因子であるミトコンドリアチャネルタンパク質VDAC2との間の直接的な相互作用が同定された。その結果、IFIT3はVDAC2とO-GlcNAcトランスフェラーゼとの相互作用を安定化させることで、VDAC2の翻訳後修飾O-GlcNAcylationを制御していることが明らかになった。VDAC2のO-GlcNAシリル化が増加すると、化学療法によるアポトーシスからPDAC細胞を保護することがわかった。 これらの結果は、IFIT3の発現がPDACにおける化学療法抵抗性に影響を与える中心的なメカニズムを効果的に示している。IFIT3/VDAC2を標的とすることは、従来の化学療法レジメンに対して侵攻性のある形態の膵臓癌を感作するための新たな戦略であると考えられる。

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is one of the most lethal cancers worldwide and effective therapy remains a challenge. IFIT3 is an interferon-stimulated gene with antiviral and pro-inflammatory functions. Our previous work has shown that high expression of IFIT3 is correlated with poor survival in PDAC patients who receive chemotherapy suggesting a link between IFIT3 and chemotherapy resistance in PDAC. However, the exact role and molecular mechanism of IFIT3 in chemotherapy resistance in PDAC has been unclear. A group of transcriptome datasets were downloaded and analyzed for the characterization of IFIT3 in PDAC. Highly metastatic PDAC cell line L3.6pl and patient-derived primary cell TBO368 were used and IFIT3 knockdown and the corresponding knockin cells were established for studies. Chemotherapy-induced apoptosis, ROS production, confocal immunofluorescence, subcellular fractionation, chromatin-immunoprecipitation, co-immunoprecipitation and mass spectrometry analysis were determined to further explore the biological role of IFIT3 in chemotherapy resistance of PDAC. Based on PDAC transcriptome data, we show that IFIT3 expression is associated with the squamous molecular subtype of PDAC and an increase in inflammatory response and apoptosis pathways. We further identify a crucial role for IFIT3 in the regulation of mitochondria-associated apoptosis during chemotherapy. Knockdown of IFIT3 attenuates the chemotherapy resistance of PDAC cells to gemcitabine, paclitaxel, and FOLFIRINOX regimen treatments, independent of individual chemotherapy regimens. While IFIT3 overexpression was found to promote drug resistance. Co-immunoprecipitation identified a direct interaction between IFIT3 and the mitochondrial channel protein VDAC2, an important regulator of mitochondria-associated apoptosis. It was subsequently found that IFIT3 regulates the post-translational modification-O-GlcNAcylation of VDAC2 by stabilizing the interaction of VDAC2 with O-GlcNAc transferase. Increased O-GlcNAcylation of VDAC2 protected PDAC cells from chemotherapy induced apoptosis. These results effectively demonstrate a central mechanism by which IFIT3 expression can affect chemotherapy resistance in PDAC. Targeting IFIT3/VDAC2 may represent a novel strategy to sensitize aggressive forms of pancreatic cancer to conventional chemotherapy regimens.

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