ミトゲンおよびストレス活性化プロテインキナーゼ 1 は、Brf1 および tRNA 遺伝子の転写をアルコールで制御し、表現型の変化を引き起こす

Mitogen- and Stress-Activated Protein Kinase 1 Mediates Alcohol-Upregulated Transcription of Brf1 and tRNA Genes to Cause Phenotypic Alteration.

• Mingen Lin
• Chenghao Huang
• Wenfeng Ren
• Jun Chen
• Ningshao Xia
• Shuping Zhong

抄録

Brf1（TFIIB関連因子1）やPol III遺伝子（tRNAや5S rRNAなどのRNAポリメラーゼIII依存遺伝子）活性のアップレギュレーションは、細胞形質転換や腫瘍の発生と関連している。アルコール摂取は、ステアトーシス、炎症、線維化、肝硬変などの肝障害を引き起こし、HCC発症リスクを高める。しかし、アルコールによる肝硬変の発症機序は未だ解明されていません。私たちは、細胞株、動物モデル、ヒトサンプル、実験、実験からなる補完的研究システムを設計し、分子生物学的、生化学的、細胞生物学的なアプローチを用いて本プロジェクトを実施しています。このシステムは、アルコール関連HCCのメカニズムを探求するためのユニークなシステムです。その結果、アルコールはマウス初代肝細胞、不死化マウス肝細胞-AML-12細胞、および遺伝子組換えヒトHepG2-ADH細胞において、Brf1およびPol III遺伝子（tRNAおよび5S rRNA）の転写をアップレギュレートすることが明らかになりました。アルコールはMSK1を活性化してBrf1およびPol III遺伝子の発現をアップレギュレートし、一方、MSK1を阻害することでアルコール処理細胞ではBrf1およびPol III遺伝子の転写が減少することが明らかになった。MSK1の阻害剤であるSB-747651Aは、細胞増殖およびコロニー形成の速度を低下させる。アルコール摂取はマウスの肝腫瘍発生を促進する。これらの結果は、Pol III遺伝子の鍵となる転写因子Brf1のアルコール応答性プロモーターフラグメントの同定を初めて示したものです。我々の研究は、マウスおよびヒトのHCC腫瘍組織においてBrf1の発現が上昇していることを示している。アルコールはBrf1の細胞レベルを上昇させ、その結果、MSK1を介して肝細胞におけるPol III遺伝子の転写を亢進させる。我々のメカニズム解析では、アルコールによって引き起こされるBrf1プロモーターの高応答フラグメントがp-382/+109bpにあることが明らかになった。MSK1阻害剤SB-747651Aは、アルコール誘発細胞の増殖やコロニー形成を抑制する有効な試薬であり、医薬品としての可能性を秘めています。この阻害剤を治療的アプローチとして開発することは、アルコール関連HCC患者に利益をもたらすだろう。

Upregulation of Brf1 (TFIIB-related factor 1) and Pol III gene (RNA polymerase III-dependent gene, such as tRNAs and 5S rRNA) activities is associated with cell transformation and tumor development. Alcohol intake causes liver injury, such as steatosis, inflammation, fibrosis, and cirrhosis, which enhances the risk of HCC development. However, the mechanism of alcohol-promoted HCC remains to be explored. We have designed the complementary research system, which is composed of cell lines, an animal model, human samples, and experiments and , to carry out this project by using molecular biological, biochemical, and cellular biological approaches. It is a unique system to explore the mechanism of alcohol-associated HCC. Our results indicate that alcohol upregulates Brf1 and Pol III gene (tRNAs and 5S rRNA) transcription in primary mouse hepatocytes, immortalized mouse hepatocyte-AML-12 cells, and engineered human HepG2-ADH cells. Alcohol activates MSK1 to upregulate expression of Brf1 and Pol III genes, while inhibiting MSK1 reduces transcription of Brf1 and Pol III genes in alcohol-treated cells. The inhibitor of MSK1, SB-747651A, decreases the rates of cell proliferation and colony formation. Alcohol feeding promotes liver tumor development of the mouse. These results, for the first time, show the identification of the alcohol-response promoter fragment of the Pol III gene key transcription factor, Brf1. Our studies demonstrate that Brf1 expression is elevated in HCC tumor tissues of mice and humans. Alcohol increases cellular levels of Brf1, resulting in enhancement of Pol III gene transcription in hepatocytes through MSK1. Our mechanism analysis has demonstrated that alcohol-caused high-response fragment of the Brf1 promoter is at p-382/+109bp. The MSK1 inhibitor SB-747651A is an effective reagent to repress alcohol-induced cell proliferation and colony formation, which is a potential pharmaceutical agent. Developing this inhibitor as a therapeutic approach will benefit alcohol-associated HCC patients.

Copyright © 2020 Mingen Lin et al.