HDAC3依存的なFOXA2の転写抑制がFTO/m6A/MYCシグナルを制御し、胃がんの発症に寄与していることが明らかになった

HDAC3-dependent transcriptional repression of FOXA2 regulates FTO/m6A/MYC signaling to contribute to the development of gastric cancer.

• Zhi Yang
• Xiaodi Jiang
• Zhenghou Zhang
• Zitian Zhao
• Weijia Xing
• Yiwei Liu
• Xiaofeng Jiang
• Haiying Zhao

抄録

最悪の悪性腫瘍の一つである胃癌（GC）は、初診時の5年生存率が低いことが多く、世界的に毎年の癌関連死のかなりの割合を占めている。胃がんの発症には、がん遺伝子や腫瘍抑制遺伝子のエピジェネティックな変化が関与していることが知られています。本研究では、ヒストン脱アセチル化酵素3（HDAC3）がGCの発がんに関与しているかどうかを明らかにし、そのメカニズムを明らかにすることを目的としています。まず、GC患者から外科的に切除したがん組織と非がん組織のペア64組織を採取した。組織内のHDAC3、FTO、MYCの陽性発現を免疫組織化学的に測定した。一方、GC細胞株BGC-823/AGSを選択し、HDAC3、FTO、またはFOXA2の発現を変化させるためにレンチウイルスベクターで処理した後、HDAC3、FOXA2、FTO、およびMYCのmRNAおよびタンパク質レベルを逆転写定量的ポリメラーゼ連鎖反応（RT-qPCR）およびウエスタンブロットアッセイを用いて検出した。その結果、GCの組織や細胞ではHDAC3、FTO、MYCの発現がアップレギュレーションされ、FOXA2の発現がダウンレギュレーションされていることが明らかになった。その後、CCK-8およびTranswellアッセイを用いてGC細胞の生存率、遊走、浸潤を評価したところ、HDAC3はFOXA2を分解することでGC細胞の生存率、遊走、浸潤を促進していることが明らかになった。その後、HDAC3、FOXA2、FTO、MYCの結合関係を免疫沈降法、デュアルルシフェラーゼレポーター遺伝子、クロマチン免疫沈降法で評価した。GC細胞におけるm6A mRNAのメチル化は、遺伝子特異的m6A qPCRおよびドットブロットアッセイを介して検出された。転写因子FOXA2はFTO遺伝子プロモーターに結合して発現を低下させ、FTOはGC細胞におけるMYCのm6Aメチル化を減少させることでMYC mRNAを安定化させた。さらに、HDAC3はFTO/m6A/MYCシグナル伝達を維持し、GCの進行を制御することが観察されたが、これはヌードマウスを用いたGC細胞の腫瘍化に関するin vivo動物試験のデータからも裏付けられた。これらの重要な観察結果は、FOXA2を介したFTO/m6A/MYC軸の制御を通じて、GCにおけるHDAC3の腫瘍形成活性を明らかにし、GCと闘うためのエピジェネティックな修飾を治療的に標的とする可能性を強調している。

As one of the deadliest malignancies, gastric cancer (GC) is often accompanied by a low 5-year survival following initial diagnosis, which accounts for a substantial proportion of cancer-related deaths each year worldwide. Altered epigenetic modifications of cancer oncogenes and tumor suppressor genes emerge as novel mechanisms have been implicated the pathogenesis of GC. In the current study, we aim to elucidate whether histone deacetylase 3 (HDAC3) exerts oncogenic role in GC, and investigate the possible mechanism. Initially, we collected 64 paired cancerous and noncancerous tissues surgically resected from GC patients. Positive expression of HDAC3, FTO, and MYC in the tissues was measured using Immunohistochemistry. Meanwhile, GC cell line BGC-823/AGS was selected and treated with lentivirus vectors for alteration of HDAC3, FTO, or FOXA2 expressions, followed by detection on mRNA and protein levels of HDAC3, FOXA2, FTO, and MYC using reverse transcription quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) and western blot assays. The results demonstrated that the expressions of HDAC3, FTO and MYC were upregulated, while FOXA2 expression was downregulated in GC tissues and cells. After that, the cell viability, migration, and invasion of GC cells were assessed by CCK-8 and Transwell assays, revealing that HDAC3 accelerated GC cell viability, migration and invasion by degrading FOXA2. Subsequently, the binding relationship among HDAC3, FOXA2, FTO, and MYC was assessed by assays of immunoprecipitation, dual-luciferase reporter gene, and chromatin immunoprecipitation assay. Methylation of m6A mRNA in GC cells was detected via gene-specific m6A qPCR and dot-blot assays. The transcription factor FOXA2 was found to bind to the FTO gene promoter and decreased its expression, while FTO stabilized MYC mRNA by reducing m6A methylation of MYC in GC cells. In addition, HDAC3 was observed to maintain the FTO/m6A/MYC signaling and regulated GC progression, which was also supported by in vivo animal study data of GC cell tumorigenesis in nude mice. These key observations uncover the tumor-initiating activities of HDAC3 in GC through its regulation on FOXA2-mediated FTO/m6A/MYC axis, highlighting the potential of therapeutically targeting epigenetic modifications to combat GC.