Transcriptome-wide Functional Analysis of Human Hepatocellular Carcinoma Cells in Response to BET Inhibitors

Abstract

간암은 전세계적으로 가장 일반적이고 예후가 좋지 않은 암 중 하나이다. Bromodomain and extra-terminal (BET) family proteins은 두 개의 bromodomain을 통해 아세틸화된 히스톤을 인식하고 결합할 수 있다. BET 단백질은 암에서 아세틸화 된 enhancers와 promoters 사이의 후성적 상호작용을 통해 종양 유전자 (oncogenes)의 전사를 조절하는 데 중요한 역할을 수행한다. JQ1 및 OTX-015와 같은 BET 억제제는 BET 단백질이 히스톤의 아세틸화 잔기에 결합하는 것을 저해해 암을 억제하는 효과가 있다고 알려져 있다. 그러나 간암에서 BET 저해에 의한 생리학적 기작과 조절과정은 아직 명확하지 않다. 본 연구에서는 간암에서 BET 억제제가 암을 억제하는 역할을 하는지 밝히기 위해서 간암세포에서 BET 억제제를 처리하였고, 전사체 분석을 진행해 차별화 발현되는 유전자를 확보하였다. BET 억제제 처리는 ACSL5, SLC38A5, ICAM2와 같은 bromodomian을 포함하는 단백질 4 (BRD4)와 관련된 유전자 발현을 감소시켰다. 중요한 것은 AOC3, CCR6, SSTR5, SLC7A11을 포함한 일부 세포 이동(migration)과 관련된 유전자의 발현을 감소시켰다는 것이다. 또한 Ingenuity Pathway Analysis (IPA)을 사용한 분석은 SMARCA4가 세포 이동 관련 유전자를 조절함을 보여주었다. 게다가 siRNA를 처리해서 SMARCA4의 발현을 억제했을 때, 세포 이동 및 세포 이동 관련 유전자의 발현이 현저하게 감소하였다. 요약하면 이 연구에서는 SMARCA4가 간암세포에서 세포 이동에 관여하는 중요한 인자이며 BET 억제제 처리가 SMARCA4의 발현을 감소시키는 것을 밝혔다. 이로써 BET 억제제가 간암세포에서 세포 이동과 암을 억제하는 메커니즘을 구체적으로 규명하였다.; Hepatocellular carcinoma (HCC) is one of the most prevalent and poorly responsive cancers worldwide. Bromodomain and extra-terminal (BET) family proteins recognize and bind acetylated histones through two tandem bromodomains (BD1, BD2). BET proteins play an important role in regulating oncogene transcription through epigenetic interactions between hyper-acetylated enhancers and promoters in cancer. BET inhibitors, such as JQ1 and OTX-015, inhibit BET protein binding to acetylated residues in histones. However, the physiological mechanisms and regulatory processes of BET inhibition in HCC remain unclear. To explore the potential role of BET inhibitors in the molecular mechanisms underlying their anticancer effects in HCC, we analyzed gene expression profiles of BET inhibitor-treated HCC cells with RNA-seq and bioinformatics analysis. BET inhibitor treatment significantly downregulated genes related to bromodomain-containing proteins 4 (BRD4), such as ACSL5, SLC38A5, and ICAM2. Importantly, some cell migration-related genes, including AOC3, CCR6, SSTR5, and SCL7A11, were significantly down-regulated. Additionally, bioinformatics analysis using Ingenuity Knowledge Base Ingenuity Pathway Analysis (IPA) revealed that SMARCA4 regulated migration response molecules. Furthermore, knock-down of SMARCA4 gene expression by siRNA treatment significantly reduced cell migration and the expression of migration-related genes. In summary, our results indicate that BET treatment of HCC cell lines reduces cell migration through the down-regulation of SMARCA4.