PCK1遺伝子の過剰発現は、糖新生の活性化と解糖経路の抑制を通じて肝細胞癌に拮抗します

背景/目的：糖度分解の逆プロセスである糖新生は、腫瘍性肝臓で抑制されます。細胞質ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ（PEPCK-C/PCK1、PCK1によってエンコード）は、糖新生の酵素を制限するステップ制限です。因子の誘導発現は、糖新生プロセスを開始し、肝細胞癌（HCC）に拮抗することが報告されています。現在の研究では、HCCに対するPCK1発現の変調の効果が評価されました。 方法：臨床HCC組織および異なるHCC細胞株におけるPCK1のレベルを、リアルタイムの定量的PCR、免疫化学、およびウエスタンブロッティングで調査しました。その後、PCK1遺伝子の発現は2つのHCC細胞株で誘導され、HCC細胞の増殖および移動電位に対する過剰発現の効果は、CCK-8アッセイ、フローサイトメトリー、TUNEL染色、およびトランスウェルアッセイで検出されました。PCK1で過剰発現したHCC細胞株における解糖および糖新生経路の活性は、PCK1がその機能を発揮するメカニズムの根底にある特定のキットで検出されました。in vitro実験の結果は、HCC異種移植ラットモデルで検証されました。 結果：PCK1の発現レベルは、HCCサンプルおよびHCC組織に由来する細胞で抑制されました。in vitroアッセイの結果によれば、PCK1の過剰発現は、生存率を低下させ、アポトーシスを誘導し、両方のHCC細胞株での移動を阻害しました。この効果は、抑制糖溶解と誘導糖新生経路に関連しており、グルコースの産生の強化とピルビン酸、乳酸、クエン酸、およびマリ酸の限られた産生に代表されました。in vitroアッセイの結果は、PCK1過剰発現HCC細胞で移植されたマウスでは、固形HCC腫瘍の成長速度が低下したという点で、ラットモデルで確認されました。 結論：現在の研究で概説されている発見は、PCK1の過剰発現を介した糖新生プロセスの活性化がHCCに対する潜在的な治療戦略であることを実証しました。

BACKGROUND/AIMS: Gluconeogenesis, a reverse process of glycolysis, is suppressed in neoplastic livers. Cytoplasmic phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK-C/PCK1, encoded by PCK1) is a step limiting enzyme of gluconeogenesis. The induced expression of the factor is reported to initiate gluconeogenesis process and antagonize hepatocellular carcinoma (HCC). In the current study, the effect of the modulation of PCK1 expression on HCC was assessed. METHODS: The levels of PCK1 in clinical HCC tissues and different HCC cell lines were investigated with real time quantitative PCR, immunochemistry, and western blotting. Thereafter, the expression of PCK1 gene was induced in two HCC cell lines and the effect of the overexpression on proliferation and migration potentials of HCC cells was detected with CCK-8 assay, flow cytometry, TUNEL staining, and transwell assay. The activities of glycolysis and gluconeogenesis pathways in PCK1-overexpressed HCC cell lines were detected with specific kits to underlie the mechanism by which PCK1 exerted its function. The results of the in vitro experiments were validated with HCC xenograft rat models. RESULTS: The expression levels of PCK1 were suppressed in HCC samples and in cells derived from HCC tissues. According to the results of the in vitro assays, the overexpression of PCK1 decreased viability, induced apoptosis, and inhibited migration in both HCC cell lines. The effect was associated with the suppressed glycolysis and the induced gluconeogenesis pathways, represented by the enhanced production of glucose and the limited production of pyruvic acid, lactate, citrate, and malate. The results of the in vitro assays were confirmed in rat models in that the growth rate of solid HCC tumors was reduced in mice transplanted with PCK1-overexpressed HCC cells. CONCLUSION: Findings outlined in the current study demonstrated that activating gluconeogenesis process via PCK1 overexpression was a potential treating strategy against HCC.