The mechanism of anticancer effect by suppressing MUC1 in glioblastoma

Abstract

Introduction: Mucin 1 (MUC1) is a transmembrane glycoprotein that is involved in tumorigenesis and the progression of diverse cancers. However, the role of MUC1 in glioblastoma (GBM) has not yet been fully explored. In this study, the anticancer mechanism of MUC1 suppression in GBM was investigated.

Methods: The expression level of MUC1 was analysed in human glioma and paired normal brain tissues. Lentiviral vectors expressing shRNA were used to knockdown the expression of MUC1 in GBM cell lines, and cell viability, cell proliferation, cell cycle progression, RNA-seq, and telomere-related studies were performed to evaluate its mechanistic process in GBM cells.

Results: MUC1 was overexpressed in GBM compared to normal controls and was negatively associated with overall survival. Knockdown of MUC1 inhibited cell proliferation and resulted in cell cycle arrest at the G1 phase. MUC1 silencing decreased the phosphorylation of RB1 and increased the expression of CDKN1B. Gene set enrichment analysis showed that a series of genes related to the cell cycle, telomere maintenance and transforming growth factor beta (TGF-β) signalling in epithelial-mesenchymal transition (EMT) were influenced by MUC1 knockdown in GBM cells. Notably, reduced TERT expression levels combined with impaired telomerase activity (TA) and switching of the telomere maintenance mechanism to alternative lengthening of telomeres (ALT) were observed after MUC1 knockdown in GBM cells.

Conclusion: Our results indicate that MUC1 plays a role in the oncological process in GBM and can be developed as a therapeutic target for cell cycle control and telomere maintenance.

서론: MUC1은 다양한 암종에서 종양의 발생 및 진행에 관여하는 막 관통성 단백질이다. 그러나, 교모세포종에서 MUC1의 역할은 아직 완전히 연구되지 않았다. 이번 연구에서는 교모세포종에서 MUC1의 억제에 의한 항암 기전을 조사하였다.

방법: MUC1의 발현 정도를 비교하기 위해 사람의 교종 세포 및 쌍을 이룬 정상 뇌조직을 분석하였다. 렌티바이러스 운반체 (Lentiviral vector)를 사용하여 MUC1의 발현을 억제하였다. 교모세포종에서 MUC1 억제에 의한 작용기전을 조사하 기 위해 세포 생존력, 세포 증식, 세포 주기 진행, RNA 염기서열분석 및 텔로미어(telomere) 관련 연구를 수행하였다.

결과: MUC1은 정상 대조군에 비해 교모세포종에서 과발현되었으며 전체 생존기간과 음의 상관관계가 있었다. MUC1의 억제는 세포 증식을 억제하고 세포주기의 G1 단계에서 세포 주기 정지를 초래하였다. 또한, MUC1의 억제는 RB1의 인산화를 감소시키고 CDKN1B의 발현을 증가시켰다. 유전자세트증폭분석 (Gene Set Enrichment Analysis)에서는 세포주기, 텔로미어 유지 및 상피간엽이행 (epithelial mesenchymal transition)과 관련된 유전자세트가 MUC1의 억제에 의해 영향을 받는다는 결과를 보여주었다. 특히, TERT 발현감소와 텔로미어 (telomere) 활동성 저하 및 대안적 텔로미어 유지기작 (alternative lengthening of telomere)으로의 전환이 MUC1을 억제한 교모세포종 세포에서 관찰되었다.

결론: 이 연구에서 MUC1은 교모세포종에서 암발생과정에서 역할을 수행한다는 사실이 확인되었고, 향후 세포 주기 및 텔로미어(telomere) 유지에 대한 치료표적으로써 개발될 수 있을 것이다.