Long non-coding RNA LUCAT1 promotes tumorigenesis by controlling ubiquitination and stability of DNA methyltransferase1 in esophageal squamous cell carcinoma

Abstract

식도편평상피암 (ESCC)은 예후가 좋지 않은 치명적인 악성 종양으로 암발생과 전이 기전이 잘 알려져 있지 않다. 최근에 많은 long non-coding RNA (lncRNA)가 다양한 암 발생과 전이에 관여하는 것으로 보고 되었다. 이번 연구에서는 ESCC에서 LUCAT1의 기전을 검증하였다. 13명 식도편평상피암 환자의 암 조직과 주변 정상조직의 RNA를 사용하여 RNA-seq deep sequencing을 진행하였다. lncRNA 중 LUCAT1은 주변 정상 조직과 비교하였을때 ESCC에서 확연하게 과발현되어 있음을 확인하였다 (p <0.001). LUCAT1은 ESCC 세포주 및 ESCC 환자의 암 조직에서 각각 정상 세포 및 주변 정상 조직과 비교하였을때 확연하게 과발현되어 있는 것을 확인하였다 (p <0.001). ESCC 환자의 암에 주변 정상 조직에서 LUCAT1의 발현은 정상 환자의 조직과 비교하여도 확연하게 높았다(p <0.001). KYSE-30 세포주와 HCE-4 세포주에서 LUCAT1의 발현은 apoptosis를 차단하고 KYSE-30 세포주와 HCE-4 세포주의 이동과 침습을 유도하였다. siRNA를 이용한 LUCAT1의 발현억제는 이러한 유전자의 메틸화를 줄임으로써 GADD45G, GAS1, HPGD 및 SFRP2를 비롯한 종양 억제 유전자들의 발현을 증가시켰다. LUCAT1의 발현억제는 전사의 간섭 없이 DNA 메틸 전이 효소 1 (DNMT1)의 단백질 수준을 감소 시켰다. LUCAT1은 E3 ubiquitin-protein ligase UHRF1에 의존적인 방식으로 DNMT1의 ubiquitination과 분해를 조절했다. LUCAT1의 발현이 높은 환자는 LUCAT1의 발현이 낮은 환자보다 생존율이 현저히 낮았다. 결론적으로 본 연구의 결과는 lncRNA LUCAT1이 DNMT1의 안정성을 조절하고 ESCC의 형성과 전이로 이어지는 DNA 메틸화를 통해 종양 억제 인자의 발현을 억제 함을 시사한다. 이번 연구에서는 ESCC에 대한 약물 및 바이오 마커의 표적으로 LUCAT1의 가능성을 발견했다.