新規なE2F1-EP300-VMP1経路がジェムシタビン誘発オートファジーを媒介する

A Novel E2F1-EP300-VMP1 Pathway Mediates Gemcitabine-Induced Autophagy in Pancreatic Cancer Cells Carrying Oncogenic KRAS.

• Alejandro Ropolo
• Cintia Catrinacio
• Felipe Javier Renna
• Veronica Boggio
• Tamara Orquera
• Claudio D Gonzalez
• Maria I Vaccaro

抄録

オートファジーは、進化的に保存されてきた細胞質の分解過程であり、疾患に対する細胞応答に関与している。私たちは、膵臓疾患におけるオートファジーを仲介するオートファジー関連タンパク質として、VMP1（Vacuole Membrane Protein 1）を同定しました。また、VMP1を介したオートファジーがHIF-1A（hypoxia inducible factor 1 subunit alpha）によって誘導され、光線力学的治療に対する抵抗性をもたらすことを明らかにしました。本研究では、ゲムシタビンがヒト膵臓腫瘍細胞株においてオートファジーを誘発する新たな分子経路（VMP1を介した経路）を同定した。その結果、ゲムシタビンはVMP1の発現を介してオートファジーを誘発することを明らかにした。E2F1は網膜芽細胞腫経路で制御されている転写因子である。E2F1はゲムシタビン誘導オートファジーのエフェクターであり、VMP1の発現とプロモーター活性を制御していることを明らかにした。クロマチン免疫沈降アッセイにより、E2F1がPANC-1細胞のプロモーターに結合していることが示された。また、VMP1プロモーター活性のモジュレーターとしてヒストンアセチルトランスフェラーゼEP300を同定した。我々のデータは、E2F1-EP300アクチベーター/コアクチベーター複合体が、PANC-1細胞におけるゲムシタビンによって誘発されたVMP1の発現とプロモーター活性を制御する制御経路の一部であることを示した。最後に、発がん性KRASを持たず化学療法に感受性の高いBxPC-3細胞では、ゲムシタビン処理によってVMP1もE2F1も誘導されないことを明らかにした。結論として、我々は膵臓癌細胞においてゲムシタビン誘発オートファジーを媒介するE2F1-EP300-VMP1経路を同定した。これらの結果は、VMP1を介したオートファジーが膵管腺癌の化学療法抵抗性に関与する複雑なイベントのネットワークを統合している可能性を強く支持するものである。我々の実験結果は、E2F1とVMP1が膵臓癌の精密な治療戦略における新たな治療標的となる可能性を示唆している。

Autophagy is an evolutionarily preserved degradation process of cytoplasmic cellular constituents, which participates in cell response to disease. We previously characterized VMP1 (Vacuole Membrane Protein 1) as an essential autophagy related protein that mediates autophagy in pancreatic diseases. We also demonstrated that VMP1-mediated autophagy is induced by HIF-1A (hypoxia inducible factor 1 subunit alpha) in colon-cancer tumor cell lines, conferring resistance to photodynamic treatment. Here we identify a new molecular pathway, mediated by VMP1, by which gemcitabine is able to trigger autophagy in human pancreatic tumor cell lines. We demonstrated that gemcitabine requires the VMP1 expression to induce autophagy in the highly resistant pancreatic cancer cells PANC-1 and MIAPaCa-2 that carry activated . E2F1 is a transcription factor that is regulated by the retinoblastoma pathway. We found that E2F1 is an effector of gemcitabine-induced autophagy and regulates the expression and promoter activity of VMP1. Chromatin immunoprecipitation assays demonstrated that E2F1 binds to the promoter in PANC-1 cells. We have also identified the histone acetyltransferase EP300 as a modulator of VMP1 promoter activity. Our data showed that the E2F1-EP300 activator/co-activator complex is part of the regulatory pathway controlling the expression and promoter activity of VMP1 triggered by gemcitabine in PANC-1 cells. Finally, we found that neither VMP1 nor E2F1 are induced by gemcitabine treatment in BxPC-3 cells, which do not carry oncogenic KRAS and are sensitive to chemotherapy. In conclusion, we have identified the E2F1-EP300-VMP1 pathway that mediates gemcitabine-induced autophagy in pancreatic cancer cells. These results strongly support that VMP1-mediated autophagy may integrate the complex network of events involved in pancreatic ductal adenocarcinoma chemo-resistance. Our experimental findings point at E2F1 and VMP1 as novel potential therapeutic targets in precise treatment strategies for pancreatic cancer.

Copyright © 2020 Ropolo, Catrinacio, Renna, Boggio, Orquera, Gonzalez and Vaccaro.