ヘキソサミン生合成経路と、びまん性の大きなB細胞リンパ腫における治療およびイメージング能力のためのOリンクされたN-アセチルグルコサミンサイクリングの標的

ヘキソサミン生合成経路（HBP）には、核および細胞質タンパク質にGLCNACを追加する翻訳後タンパク質修飾であるO結合N-アセチルグルコサミン（O-GlCNAC）サイクリングには、2つの重要な栄養素グルコースとグルタミンが必要です。GLCNACの増加は、癌細胞の成長と生存に関与する調節因子に関連しています。ただし、びまん性大細胞リンパ腫（DLBCL）におけるGLCNACの生物学的意義は十分に定義されていません。この研究は、HBPの基質とエンドポイントO-GlCNACトランスフェラーゼ（OGT）酵素の両方が、正常なBリンパ球と比較してDLBCL細胞株および患者腫瘍で高度に発現したことを最初に示しています。特に、高いOGT mRNAレベルは、DLBCL患者の生存率が低いことと関連していました。DLBCL細胞の小さな干渉RNAを介してOGTを標的とすることで、GLCNAC、核因子カッパB（NF-κB）、および活性化されたT細胞1（NFATC1）の核因子、および細胞の成長の活性化が阻害されました。DLBCL細胞でグルコースとグルタミンの両方を枯渇させるか、HBP阻害剤（アザセリン）のO-GLCNACタンパク質基質を減少させ、構成的NF-κBおよびNFATC1の活性化を阻害し、G0/G1細胞環境停止とアポトーシスを誘発しました。合成グルコースアナログ（エチレンジシステイン-N-アセチルグルコサミン[ECG]）を備えたグルコースおよびグルタミン供給DLBCL細胞を補充して、これらの表現型を逆転させました。最後に、in vitroおよびin vivoマウスモデルの両方で、DLBCL細胞が放射性標識テクネチウム-99M-ECGコンジュゲートを簡単に吸収することを示しました。これらの発見は、HBPを標的とすることはDLBCLに治療的関連性があることを示唆しており、DLBCLのグルコサミン類似体ECGのイメージングの可能性を強調しています。

The hexosamine biosynthetic pathway (HBP) requires two key nutrients glucose and glutamine for O-linked N-acetylglucosamine (O-GlcNAc) cycling, a post-translational protein modification that adds GlcNAc to nuclear and cytoplasmic proteins. Increased GlcNAc has been linked to regulatory factors involved in cancer cell growth and survival. However, the biological significance of GlcNAc in diffuse large B-cell lymphoma (DLBCL) is not well defined. This study is the first to show that both the substrate and the endpoint O-GlcNAc transferase (OGT) enzyme of the HBP were highly expressed in DLBCL cell lines and in patient tumors compared with normal B-lymphocytes. Notably, high OGT mRNA levels were associated with poor survival of DLBCL patients. Targeting OGT via small interference RNA in DLBCL cells inhibited activation of GlcNAc, nuclear factor kappa B (NF-κB), and nuclear factor of activated T-cells 1 (NFATc1), as well as cell growth. Depleting both glucose and glutamine in DLBCL cells or treating them with an HBP inhibitor (azaserine) diminished O-GlcNAc protein substrate, inhibited constitutive NF-κB and NFATc1 activation, and induced G0/G1 cell-cycle arrest and apoptosis. Replenishing glucose-and glutamine-deprived DLBCL cells with a synthetic glucose analog (ethylenedicysteine-N-acetylglucosamine [ECG]) reversed these phenotypes. Finally, we showed in both in vitro and in vivo murine models that DLBCL cells easily take up radiolabeled technetium-99m-ECG conjugate. These findings suggest that targeting the HBP has therapeutic relevance for DLBCL and underscores the imaging potential of the glucosamine analog ECG in DLBCL.