TGF-β/SMADシグナル伝達によるAHR/ARNT複合体の解離は、CYP1A1遺伝子の発現を抑制し、ベンゼ[A]ピレン媒介細胞毒性を阻害します

シトクロムP450 1A1（CYP1A1）は、ベンゾ[A]ピレン（B [A] P）などの多環芳香族炭化水素（PAH）の代謝活性化を触媒し、アリール炭化水素炭素受容体（AHR）/AHR核移植剤（ARNT）によって転写的に調節されます。PAHにさらされると複雑。したがって、CYP1A1発現の阻害により、PAHからの発がん物質の産生が減少します。CYP1A1遺伝子の転写は、成長因子-β（TGF-β）の形質転換によって抑制されることが知られていますが、CYP1A1遺伝子発現の抑制にTGF-βシグナル伝達がどのように関与するかはまだ明らかにされていません。この研究では、哺乳類の細胞株を使用して、shRNAを介した遺伝子サイレンシング、CRISPR/CAS9ベースのゲノム編集、レポーター遺伝子および定量的RT-PCRアッセイで、TGF-βシグナル伝達がB [A] P-を解離することがわかりました。媒介AHR/ARNTヘテロマーコンプレックス。検査されたSMADの中で、SMADファミリーメンバー3（SMAD3）は、そのMH2ドメインを介してAHRとARNTの両方と強く相互作用しました。さらに、TGF-β刺激時に安定化される低酸素誘導因子1α（HIF-1α）は、B [A] pの存在下でAHR/ARNT複合体形成も阻害しました。したがって、TGF-βシグナル伝達は、少なくとも2つの異なる方法でCYP1A1遺伝子の転写を負に調節しました。注目すべきことに、TGF-βはB [a] p曝露細胞のDNA損傷を廃止しました。したがって、TGF-βは、抗腫瘍性活性の一部としてPAHのCYP1A1を介した代謝活性化を阻害するため、細胞を発がんから保護する可能性があると結論付けています。

Cytochrome P450 1A1 (CYP1A1) catalyzes the metabolic activation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) such as benzo[a]pyrene (B[a]P) and is transcriptionally regulated by the aryl hydrocarbon receptor (AhR)/AhR nuclear translocator (ARNT) complex upon exposure to PAHs. Accordingly, inhibition of CYP1A1 expression reduces production of carcinogens from PAHs. Although transcription of the CYP1A1 gene is known to be repressed by transforming growth factor-β (TGF-β), how TGF-β signaling is involved in the suppression of CYP1A1 gene expression has yet to be clarified. In this study, using mammalian cell lines, along with shRNA-mediated gene silencing, CRISPR/Cas9-based genome editing, and reporter gene and quantitative RT-PCR assays, we found that TGF-β signaling dissociates the B[a]P-mediated AhR/ARNT heteromeric complex. Among the examined Smads, Smad family member 3 (Smad3) strongly interacted with both AhR and ARNT via its MH2 domain. Moreover, hypoxia-inducible factor 1α (HIF-1α), which is stabilized upon TGF-β stimulation, also inhibited AhR/ARNT complex formation in the presence of B[a]P. Thus, TGF-β signaling negatively regulated the transcription of the CYP1A1 gene in at least two different ways. Of note, TGF-β abrogated DNA damage in B[a]P-exposed cells. We therefore conclude that TGF-β may protect cells against carcinogenesis because it inhibits CYP1A1-mediated metabolic activation of PAHs as part of its anti-tumorigenic activities.