トゥアランハニー処理によるNSCLC細胞株のプロテオームおよび機能解析の差異

Differential proteome and functional analysis of NSCLC cell lines in response to Tualang honey treatment.

抄録

民族薬理学的関連性:

ハチミツの治療効果や栄養効果は、何世紀にもわたって発見されてきました。伝統的に、ハチミツは健康補助食品として、また創傷治癒から抗がん治療に至るまで、さまざまな医療問題の代替治療法として応用されています。トゥアランハニー（TH）はApis dorsataが生産する天然の甘味物質で、ポリフェノールを多く含むため黒褐色の外観をしている。THは、乳がん、口腔がん、白血病、子宮頸がん、肺がんなど、さまざまながんに対して、いくつかの経路で抗がん作用を示すことが報告されています。化学予防および治療薬としてのTHの抗がん活性の詳細な分子メカニズムの解明は興味深い試みである。

ETHNOPHARMACOLOGICAL RELEVANCE: Honey's therapeutic and nutrition effects have been discovered for centuries. Traditionally, it is applied as a health supplement as well as an alternative treatment for a variety of medical issues ranging from wound healing to anticancer therapy. Tualang honey (TH) is a natural sweet substance produced by Apis dorsata, naturally has a dark brown appearance from its high polyphenolic compounds. TH has been reported to show anticancer effects on various types of cancers including breast, oral, leukemia, cervical and lung cancer through several pathways. The detailed molecular mechanism of anticancer activity of TH as a chemopreventive and therapeutic agent is an interesting endeavor to understand.

研究目的:

トゥアランハニー（TH）の各種がんに対する抗がん作用は広く報告されているが、その抗がん作用の正確な分子機構は未解明である。そこで、本研究では、THを投与した非小細胞肺がん（NSCLC）細胞におけるプロテオームプロファイルの変化と存在量に差のあるタンパク質の機能解析を行い、THの抗がん作用を支配するもっともらしい分子機構を明らかにすることを目的としました。

AIM OF THE STUDY: Despite the anticancer effects of Tualang honey (TH) on various types of cancer have been widely reported, the exact molecular mechanism underlying its' anticancer action remains unpublished. Thus, this study aimed to investigate changes that occur on the proteome profile and the functional analysis of proteins with differential abundances within non-small cell lung cancer (NSCLC) cells that were treated with TH and discover the plausible molecular mechanism governing its' anticancer action.

材料と方法:

NSCLC細胞株（H23およびA549）を、それぞれ3.6％および3.1％v/vのTHで24時間処理した。コントロールNSCLC細胞およびTH処理NSCLC細胞からタンパク質抽出物を得た。続いて、四重極飛行時間（Q-TOF）Synapt G2 HDMS質量分析計システムを備えたnanoACQUITY UPLCでラベルフリーの定量プロテオーム解析を行い、TH処理NSCLC細胞のタンパク質を同定および定量した。遺伝子オントロジー（GO）PANTHER分類システムを用いて、同定されたタンパク質をタンパク質クラス、生物学的プロセス、パスウェイに基づき分類した。一方、STRING機能的タンパク質関連ネットワークデータベースを用いて、NSCLC細胞の有意に異なるタンパク質の機能的タンパク質間相互作用と関連するパスウェイを解析しました。

MATERIALS AND METHODS: NSCLC cell lines (H23 and A549) were treated with 3.6% and 3.1% v/v of TH for 24 h, respectively. Protein extracts were obtained from control NSCLC cells and TH-treated NSCLC cells. Label-free quantitative proteomic analysis was subsequently performed in nanoACQUITY UPLC with quadrupole-time of flight (Q-TOF) Synapt G2 HDMS mass spectrometer system to identify and quantify proteins of TH-treated NSCLC cells. The gene ontology (GO) PANTHER classification system was performed to categorize the identified proteins based on their protein class, biological processes, and pathway. Meanwhile, the STRING functional protein association network database was used to analyze the functional protein-protein interaction and associated pathways of significantly different proteins of NSCLC cells.

結果:

H23細胞株とA549細胞株から合計634個と554個のタンパク質が同定され、TH処理したH23細胞では88個の差分タンパク質がアップレギュレートされ103個がダウンレギュレートされ、一方、TH処理したA549細胞では66個がアップレートされ61個がダウンレートされました。NSCLCの異なる発現タンパク質は、細胞周期、アポトーシス、VEGFA-VEGFRシグナル伝達経路に関連していることが観察された。THは、ELAVL1、H3F3A、PCNAタンパク質のダウンレギュレーションを通じて、これらのシグナル伝達経路を調節した。また、THで処理したNSCLC細胞では、HRAS、HSPB1、TUBA1Cといった3つの潜在的なタンパク質マーカーが有意にダウンレギュレーションされた。

RESULTS: A total of 634 and 554 proteins were identified from H23 and A549 cell lines where 88 differential proteins were upregulated and 103 were downregulated in TH-treated H23 cells, whilst 66 differential proteins were upregulated and 61 were downregulated in TH-treated A549 cells. Differently expressed proteins of NSCLC were observed to be associated with the cell cycle, apoptosis, and VEGFA-VEGFR signaling pathway. TH modulated these signaling pathways through downregulation of ELAVL1, H3F3A and PCNA proteins. Three potential protein markers were significantly downregulated in NSCLC cells such as HRAS, HSPB1, and TUBA1C when treated with TH.

結論:

その結果、THのNSCLC細胞に対する抗がん作用は、細胞増殖、アポトーシス抑制、血管新生誘導に関連する適切ながん関連タンパク質の調節を介することが示唆された。

CONCLUSIONS: Our findings suggested the anticancer activity of TH on NSCLC cells through modulation of pertinent cancer-related proteins that are associated with cell proliferation, apoptosis inhibition, and induction of angiogenesis.