Molecular basis for the induction of vaults by anti-cancer agents, and the role of vaults in resistance to anti-cancer agents

The major vault protein (MVP) is the main constituent of the vault ribonucleoprotein particle. Although the role in multidrug resistance has been suggested, the physiological function of vaults remains unclear. It has been reported that MVP levels were elevated after treatment with the DNA-damaging agents such as adriamycin (ADR). The aim of this study was to investigate molecular basis for the induction of MVP by ADM, and to investigate the potential role of MVP in drug resistance. Expression levels of both MVP protein and MVP mRNA were increased by ADM. ADM could also enhance MVP promoter activity. Introduction of siRNA against Sp-1 in SW620 cells attenuated the expression of MVP induced by ADM. Down-regulation of MVP expression by MVP RNAi in SW620 cells increased the sensitivity of the cells to ADM. Furthermore, ADM enhanced the activation of caspase 3 and caspase 8 in the MVP knock-down cells, but not in control cells. Our data demonstrate that exposure of cancer cells to DNA-damaging agents induces MVP that might have an important role in the resistance to chemotherapeutic agents.

VaultはRNAタンパク質複合体で、その発現量と多剤耐性癌細胞における治療抵抗性との相関が指摘されているが、vault自体の機能については未だ不明な点が多い。これまでに、vaultの構成成分であるmajor vault protein (MVP) は、DNA傷害性抗癌剤により発現が亢進することが報告されている。本研究は、抗癌剤処理下でのMVPの発現亢進機序およびその機能について検討を行うことを目的とした。ヒト大腸癌細胞株SW-620におけるMVP mRNAとMVPタンパク質の発現はアドリアマイシン（ADM）により誘導された。また、ADMにより、MVPプロモーター活性が約2倍上昇した。さらに、ADMによって誘導されるMVPの発現はSp1をknockdownすることにより抑制された。MVPが抗癌剤耐性に関与することが考えられたので、knockdown株を作製し、抗癌剤感受性試験を行ったところ、MVP発現株はMVP knockdown株に比べ、ADMに耐性を示した。さらに、ADM処理下におけるCaspase 8およびCaspase 3の活性化ついて解析したところ、MVP発現株では、MVP knockdown 株に比べ、ADMで誘導されるCaspase 8およびCaspase 3の活性化が抑制されていた。癌細胞はMVPの発現を亢進することにより、抗癌剤によって誘導されるアポトーシスを回避し、vaultが癌の抗癌剤耐性化に重要な役割を担っている可能性が示唆された。

2009-2011年度科学研究費助成事業(科学研究費補助金(基盤研究(C)))研究成果報告書　課題番号：21590168　研究代表者：山田勝士 (鹿児島大学大学院医歯学総合研究科客員研究員)