Transcription factor-EB supports pancreatic cancer growth through regulation of glutamine metabolism

Abstract

Transcription factor EB (TFEB) is a master regulator of lysosomal function and autophagy. Autophagy is critical to maintain energy homeostasis in pancreatic cancer cells. However, the precise roles of TFEB in pancreatic cancer growth remain unclear. Here I show that TFEB regulates glutamine metabolism, which is indispensable for pancreatic cancer growth. Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) cells require glutamine metabolism to maintain cell survival and growth. In my study, the knockdown of TFEB significantly impairs PDAC cell growth. Interestingly, TFEB knockdown has no significant effect on glucose metabolism, but markedly inhibits glutamine metabolism and results in a profound reduction of glutaminase (GLS) transcription, which converts glutamine into glutamate. In addition, I found that glutamate supplementation, but not glutamine, leads to a dramatic recovery of PDAC growth reduced by TFEB knockdown. I also observed that oncogenic c-Myc levels are decreased following TFEB knockdown. Taken together, my data demonstrate that TFEB supports the PDAC cell growth by regulating glutaminase through oncogene c-Myc.|Transcription factor EB(TFEB)는 이전 연구들을 통해서 Lysosome의 기능과 autophagy와 관련된 유전자들을 조절하는 master regulator로서 알려져 왔다. 이러한 TFEB는 autophagy를 조절하여 세포 증식에 중요한 에너지를 공급하는 역할을 한다. 하지만, TFEB가 췌장암 세포 성장에서 어느 역할을 하는지에 대한 것은 아직 명확하게 밝혀지지 않았다. 본 논문에서는 TFEB가 glutamine metabolism을 통해 pancreatic cancer cells의 성장에서 중요한 역할을 한다는 것에 대해 연구하였다. Pancreatic ductal adenocarcinoma(PDAC)은 세포의 성장과 생존에 있어서 glutamine metabolism을 필요로 한다. TFEB를 knockdown 하였을 때 PDAC의 성장이 감소하는 것을 보아 TFEB가 PDAC의 성장에 있어서 중요한 역할을 하는 것을 알 수 있었으며, 그러한 TFEB의 영향은 glycolysis가 아닌 TCA cycle에 영향을 준다는 것을 알 수 있었다. TCA cycle에 주요 탄소공급원인 glutamine level을 확인하는 실험을 하였고, TFEB를 knockdown 하였을 때 세포 내 glutamine level은 거의 변화가 없었지만, glutamate level이 현저하게 감소하였다. 또한 TFEB knockdown 시에 glutamine metabolism에서 glutamine을 glutamate로 전환시켜주는 효소인 glutaminase(GLS)의 발현이 감소하는 것을 확인하였다. TFEB를 knockdown으로 인한 PDAC 성장의 억제는 glutamate를 처리하였을 때, 감소되었던 세포의 성장이 회복하였음을 알 수 있었다. 이는 TFEB가 glutamine metabolism의 주요 효소인 GLS에 영향을 준다는 것을 의미한다. GLS는 종양유전자인 c-Myc에 의해 조절 받는다는 이전 연구를 바탕으로 TFEB가 c-Myc 전사에 영향을 주는지 알아보기 위해 luciferase assay 실험을 진행하였고, 그 결과 TFEB에 의해 c-Myc의 promoter 부분이 영향을 받아 c-Myc의 발현이 감소하였음을 알 수 있었다. 결과적으로 본 연구 결과는 autophagy의 주요 조절자인 TFEB가 autophagy가 아닌 종양유전자인 c-Myc을 통해 GLS를 조절함으로써 PDAC cells의 성장에 있어 중요한 역할을 하는 glutamine metabolism을 원활하게 유지하는데 있어 중추적인 역할을 한다는 것을 의미한다. 그러므로 이 결과들은 PDAC을 표적하는 치료제의 개발에 있어서도 도움이 될 수 있을 것이라 생각한다.