KR20230156882A - Novel peptides and anti-cancer compositions including thereof - Google Patents

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KR20230156882A
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장태영
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Abstract

본 발명은 항암제로 사용될 수 있는 펩타이드에 관한 것으로, 구체적으로 상기 펩타이드는 피브로넥틴에 결합 활성을 가지며, 디스에드헤린과 경쟁적으로 피브로넥틴에 결합하므로, 암세포 세포막의 디스에드헤린과 ECM의 피브로넥틴 사이의 결합을 방해할 수 있고, 이를 통해 암세포의 생존, 이동 또는 침습을 약화시키는 항암제로 사용될 수 있다.The present invention relates to a peptide that can be used as an anticancer agent. Specifically, the peptide has binding activity to fibronectin and binds to fibronectin competitively with disedherin, thereby inhibiting the binding between disedherin of the cancer cell membrane and fibronectin of the ECM. It can be used as an anticancer agent to weaken the survival, migration, or invasion of cancer cells.

Description

신규 펩타이드 및 이를 포함하는 항암용 조성물{NOVEL PEPTIDES AND ANTI-CANCER COMPOSITIONS INCLUDING THEREOF}Novel peptides and anti-cancer compositions containing them {NOVEL PEPTIDES AND ANTI-CANCER COMPOSITIONS INCLUDING THEREOF}

본 발명은 신규한 펩타이드 및 이를 포함하는 항암용 조성물에 관한 것으로, 암의 예방 또는 치료를 위한 의료 분야에서 사용될 수 있다.The present invention relates to a novel peptide and an anticancer composition containing the same, which can be used in the medical field for the prevention or treatment of cancer.

디스에드헤린(dysadherin)은 FXYD 모티브가 있는 암 관련 항원 및 세포막 당단백질이다. 디스에드헤린은 갑상선, 식도, 위, 결장직장, 췌장, 자궁경부, 고환, 유방, 두경부 종양을 포함한 광범위한 인간 암에서 과발현되지만, 정상 세포에서는 디스에드헤린의 표면 발현이 제한되고 비종양 세포에서 디스에드헤린은 거의 발현되지 않는다. 디스에드헤린은 암 침습 및 전이의 강력한 유도자이며, 임상 연구에 따르면 종양 조직에서 높은 디스에드헤린 발현은 원격 전이, 재발 및 낮은 생존율과 같은 임상병리학적 변수와 유의하게 상관관계가 있다. 그러나 디스에드헤린 관련 분자 메커니즘은 모호한 상태이며, 특히 종양 형성에 대한 디스에드헤린의 잠재적인 생리학적 관련성은 밝혀져 있지 않다.Dysadherin is a cancer-related antigen and cell membrane glycoprotein with an FXYD motif. Disedherin is overexpressed in a wide range of human cancers, including thyroid, esophageal, gastric, colorectal, pancreatic, cervical, testicular, breast, and head and neck tumors, but surface expression of disedherin is limited in normal cells and disedherin is expressed in non-tumor cells. Edherin is rarely expressed. Disedherin is a potent inducer of cancer invasion and metastasis, and clinical studies have shown that high disedherin expression in tumor tissue is significantly correlated with clinicopathological parameters such as distant metastasis, recurrence, and low survival rate. However, the molecular mechanisms involved in disedherin remain ambiguous, and in particular, the potential physiological relevance of disedherin in tumorigenesis is unknown.

세포외 기질(ECM) 분자는 다양한 중요한 신호 전달 신호를 유발하고 세포 표현형 및 행동양식의 조절에 중요한 역할을 한다. 종양이 발달하는 동안 ECM과 암세포 서로간의 상호 작용이 지속적으로 발생하고 세포 구조, 부착 특성 및 ECM 단백질의 신호에 대한 반응의 변화로 이어진다. 세포 표현형의 이러한 변화 중 일부는 기계적 힘을 감지할 수 있는 세포의 가용성에 의해 달성되며, 이는 세포 내에서 생화학적 신호로 변환되어 세포 접착, 증식, 생존 및 이동을 비롯한 여러 세포 메커니즘을 활성화한다.Extracellular matrix (ECM) molecules trigger a variety of important signaling signals and play an important role in the regulation of cell phenotype and behavior. During tumor development, interactions between the ECM and cancer cells continuously occur and lead to changes in cell structure, adhesion properties, and response to signals from ECM proteins. Some of these changes in cellular phenotype are achieved by the availability of cells that can sense mechanical forces, which are then converted into biochemical signals within the cell, activating several cellular mechanisms, including cell adhesion, proliferation, survival and migration.

본 발명의 발명자들은 암 치료를 위한 새로운 치료제를 발견하기 위해 포괄적인 생물 정보학 분석을 수행하여 디스에드헤린과 ECM 신호전달 사이의 연관성을 밝혀냈다. 본 발명자들은 디스에드헤린-interacting ECM 단백질과 다운 스트림 신호 전달 경로를 분석하여 암 치료에 효과적인 펩타이드를 개발하여 본 발명을 완성하였다.The inventors of the present invention performed a comprehensive bioinformatics analysis to discover new therapeutic agents for cancer treatment and discovered the relationship between disedherin and ECM signaling. The present inventors completed the present invention by analyzing disadherin-interacting ECM proteins and downstream signaling pathways to develop peptides effective in cancer treatment.

Ino Y, Gotoh M, Sakamoto M, Tsukagoshi K, Hirohashi S Dysadherin, a cancer-associated cell membrane glycoprotein, down-regulates E-cadherin and promotes metastasis. Proc Natl Acad Sci USA 2002;99:365-70.Ino Y, Gotoh M, Sakamoto M, Tsukagoshi K, Hirohashi S Dysadherin, a cancer-associated cell membrane glycoprotein, down-regulates E-cadherin and promotes metastasis. Proc Natl Acad Sci USA 2002;99:365-70.

본 발명은 암의 예방 및 치료에 효과적인 펩타이드 및 이를 포함하는 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a peptide and a composition containing the same that are effective in preventing and treating cancer.

1. 서열번호 1의 서열 중 적어도 일부로 이루어지고, 상기 일부는 길이가 5aa 이상인 펩타이드.1. A peptide consisting of at least part of the sequence of SEQ ID NO: 1, wherein the part is 5 aa or more in length.

2. 위 1에 있어서, 상기 일부는 길이가 10aa 이상인 펩타이드.2. The peptide of 1 above, wherein some of the peptides are 10 aa or more in length.

3. 위 1에 있어서, 서열번호 2 내지 7 중 어느 하나의 서열로 이루어진 것인 펩타이드.3. The peptide according to 1 above, which consists of any one of the sequences of SEQ ID NOs: 2 to 7.

4. 서열번호 1의 서열 중 적어도 일부를 포함하고, 상기 일부는 길이가 5aa 이상인 펩타이드를 포함하는 암의 예방 또는 치료용 약학 조성물.4. A pharmaceutical composition for preventing or treating cancer, comprising at least part of the sequence of SEQ ID NO: 1, wherein the part includes a peptide with a length of 5 aa or more.

5. 위 4에 있어서, 상기 일부는 길이가 10aa 이상인 암의 예방 또는 치료용 약학 조성물..5. The pharmaceutical composition for preventing or treating cancer according to item 4 above, wherein some of the above are 10 aa or more in length.

6. 위 4에 있어서, 상기 펩타이드는 서열번호 2 내지 7로 이루어진 군에서 선택된 서열을 포함하는 것인, 암의 예방 또는 치료용 약학 조성물.6. The pharmaceutical composition for preventing or treating cancer according to item 4 above, wherein the peptide comprises a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 2 to 7.

7. 위 4에 있어서, 상기 펩타이드는 서열번호 2 또는 5의 서열로 이루어진 것인, 암의 예방 또는 치료용 약학 조성물.7. The pharmaceutical composition for preventing or treating cancer according to item 4 above, wherein the peptide consists of the sequence of SEQ ID NO: 2 or 5.

8. 위 4에 있어서, 상기 암은 대장암, 유방암, 결장암, 소장암, 직장암, 난소암, 자궁 경부암, 전립선암, 고환암, 음경암, 요도암, 요관암, 신우암, 식도암, 후두암, 위암, 위장관암, 피부암, 각질극 세포종, 난포 암종, 흑색종, 폐암, 소세포 폐암종, 비-소세포 폐암종(NSCLC), 폐 선암, 폐의 편평 세포 암종, 췌장암, 갑상선암, 유두암, 방광암, 간암, 담관암, 골암, 모발 세포암, 구강암, 구순암, 설암, 침샘암, 인두암, 신장암, 전립선암, 음문암, 갑상선암, 자궁내막암, 자궁암, 뇌암, 중추신경계암, 복막암, 간세포 암, 호지킨 또는 백혈병인, 암의 예방 또는 치료용 약학 조성물.8. In item 4 above, the cancer is colon cancer, breast cancer, colon cancer, small intestine cancer, rectal cancer, ovarian cancer, cervical cancer, prostate cancer, testicular cancer, penile cancer, urethra cancer, ureter cancer, renal pelvis cancer, esophagus cancer, laryngeal cancer, stomach cancer, Gastrointestinal cancer, skin cancer, keratoacinoma, follicular carcinoma, melanoma, lung cancer, small cell lung carcinoma, non-small cell lung carcinoma (NSCLC), lung adenocarcinoma, squamous cell carcinoma of the lung, pancreatic cancer, thyroid cancer, papillary cancer, bladder cancer, liver cancer, and bile duct cancer. , bone cancer, hair cell cancer, oral cancer, lip cancer, tongue cancer, salivary gland cancer, pharynx cancer, kidney cancer, prostate cancer, vulva cancer, thyroid cancer, endometrial cancer, uterine cancer, brain cancer, central nervous system cancer, peritoneal cancer, hepatocellular cancer, A pharmaceutical composition for the prevention or treatment of cancer, leukemia, or leukemia.

9. 위 4에 있어서, 상기 암은 대장암, 간암 또는 유방암인 암의 예방 또는 치료용 약학 조성물.9. The pharmaceutical composition for preventing or treating cancer according to item 4 above, wherein the cancer is colon cancer, liver cancer, or breast cancer.

본 발명의 펩타이드 및 암의 예방 또는 치료용 약학 조성물은 암세포 세포막의 디스에드헤린과 세포외기질의 피브로넥틴 간의 결합을 효과적으로 억제할 수 있다.The peptide of the present invention and the pharmaceutical composition for preventing or treating cancer can effectively inhibit the binding between disedherin in the cancer cell membrane and fibronectin in the extracellular matrix.

본 발명의 펩타이드 및 암의 예방 또는 치료용 약학 조성물은 항암 효과가 우수하다.The peptide and pharmaceutical composition for preventing or treating cancer of the present invention have excellent anticancer effects.

도 1은 Fxyd5+/- 마우스 한배에서 태어난 새끼의 유전적 비율 및 야생형 및 Fxyd5-/- 마우스의 장을 분석한 결과이다. (A) 3개의 가이드 RNA(gRNA)를 사용한 Fxyd5 유전자의 엑손 2-7의 표적화를 보여주는 개략도. 화살표는 유전형 분석에 사용되는 5'- 및 3'-프라이머 쌍을 나타낸다. (B) PCR에 의한 Fxyd5 결실된 염색체의 검출. 접합자주사를 맞은 6마리의 새끼 중 4마리가 결손 밴드를 보였다. 별표는 제거된 대립 유전자가 있는 새끼를 나타낸다. (C) 마우스 strain 661 및 662의 시퀀싱 분석. 마우스 strain 661 및 662는 gRNA #1 및 gRNA #3 표적 영역 사이에 5740-bp 및 5751-bp 결실을 수행했다. 결실된 영역은 엑손 2의 첫 번째 ATG 서열과 대부분의 코딩 영역을 포함하기 때문에 마우스 strain 661 및 662에서 결실을 보유하는 염색체는 null이었다. (D) 마우스 strain 661에서 Fxyd5-KO 시조(founder) 생성. 실험을 위해 C57BL/6J 마우스를 사용하여 최소 5번의 연속적인 번식을 수행했다. (E) Fxyd5+/- 마우스 한배에서 태어난 새끼는 멘델식 비율을 따랐다. 통계적 값은 카이제곱 검정으로 추정하였다. (F) 야생형 또는 Fxyd5-/- 마우스 내장의 H&E 염색 이미지. 소와 및 융모의 길이는 표시된 유전자형을 가진 마우스에서 측정되었다(n = 7/그룹).
도 2는 디스에드헤린 결핍이 장내 종양 형성을 억제함을 나타낸 결과이다. (A) ApcMin/+; Fxyd5+/+ 마우스의 장 종양 상피(EpCAM+)에서 디스에드헤린 발현의 획득 및 ApcMin/+; Fxyd5-/- 마우스의 장 종양 상피에서 디스에드헤린 발현의 완전한 제거를 보여주는 IF(면역형광) 결과. (B) 표시된 연령에서 ApcMin/+;Fxyd5+/+ 및 ApcMin/+;Fxyd5-/- 마우스에서의 종양 발생률(종양 보유 마우스의 수/검사된 마우스의 수). (C) 마우스당 장 종양의 수 및 총 종양 부하(ApcMin/+, Fxyd5+/+, n = 12, ApcMin/+, Fxyd5-/-, n = 20). (D) 왼쪽: AOM/DSS 유도 장 종양 형성 모델의 개략도. 오른쪽: 22주령 AOM/DSS 마우스의 결장 종양 수 및 총 종양 부하(Fxyd5+/+, n = 7, Fxyd5-/-, n = 7). (E) Fxyd5의 녹다운을 받은 ApcMin/+ 마우스에서 파생된 장 종양형을 보여주는 대표적인 이미지. (F) 종양형 생존 및 크기에 대한 디스에드헤린 녹다운의 효과(n = 3/그룹).
도 3은 ApcMin/+ 마우스 및 AOM/DSS 처리된 마우스의 장 종양 형성에 대한 디스에드헤린 결핍의 영향을 나타낸 것이다. (A) 20주령 ApcMin/+ 마우스(ApcMin/+, Fxyd5+/+, n = 12, ApcMin/+, Fxyd5+/-, n = 14)에서 마우스당 장 종양의 수 및 총 종양 부하를 정량화했다. (B) 20주령 ApcMin/+ 마우스의 장 종양에서 Ki67 및 절단된 카스파제 3의 면역조직화학적 검출의 대표적인 이미지. 핵은 헤마톡실린으로 대조염색되었다. 그래프는 20주령 ApcMin/+ 마우스의 장 종양에서 Ki67 및 절단된 카스파제 3의 단백질 수준을 보여준다(ApcMin/+; Fxyd5+/+, n = 8; ApcMin/+; Fxyd5-/-, n = 8). (C) 20주령 ApcMin/+ 마우스의 헤마톡실린 및 에오신 염색 장 종양 조직의 대표적인 이미지. 대조군 마우스(ApcMin/+;Fxyd5+/+)에서 종양 세포(화살촉)는 점막근층(MM, 점선)과 고유근층(MP)을 침범하여 장막(Se)에 도달했다. 디스에드헤린 결핍 마우스(ApcMin/+;Fxyd5-/-)에서 종양 세포는 MM 위에 남아 있었다. (D) 상피 마커 EpCAM 및 α-평활근 액틴(SMA)에 대해 표지된 20주령 ApcMin/+ 마우스의 장의 IF 분석. 누적 막대 그래프는 그룹당 검사된 종양 중 침습성 또는 비침습성 종양의 백분율을 보여준다. (E) 22주령 AOM/DSS 마우스의 결장 종양 수 및 총 종양 부하(Fxyd5+/+, n = 7; Fxyd5+/-, n = 7, Fxyd5-/-, n = 7). 마우스를 장의 종양 직경에 따라 3개의 그룹으로 나누었다: 작은 종양, <3 mm; 중간 종양, >3 mm 및 <5 mm; 및 큰 종양, >5 mm. 종양 부하는 다음 공식에 따라 계산되었다. 종양 부하 = (작은 종양의 수) × 1 + (중간 종양의 수) × 2 + (큰 종양의 수) × 3. AOM: 아족시메탄, DSS: 덱스트란 설페이트 나트륨. C-Caspase3: cleaved-Caspase 3, Dys: 디스에드헤린, IOD: 통합 광학 밀도.
도 4는 동계 마우스 모델에서 디스에드헤린의 기질 고갈 효과를 나타낸 것이다. (A) 왼쪽: 동계 마우스 모델의 개략도. 루시페라제 표지된 MC38 세포(C57BL/6 마우스 유래 결장암 세포주)에 피하 접종하였다. C57BL/6J 마우스(5 x 104/마우스)로. 중간 및 오른쪽: 부검까지 루시페라제 활성을 측정하여 종양 성장을 모니터링했다(Fxyd5+/+, n=6; Fxyd5-/-, n=6). (B) 종양 부피는 다음 공식에 따라 계산되었다: 종양 부피 = 길이 x 너비2/2. (C) 왼쪽: 부검 후 종양 무게를 측정했다. 오른쪽: Fxyd5+/+ 또는 Fyxd5-/- 마우스에서 성장한 MC38 종양의 대표적인 이미지. (D) 표시된 유전자형을 가진 순진한 대조군 및 MC38 접종 마우스의 면역 세포 및 혈액학적 매개변수를 비교했다.
도 5는 ApcMin/+ 마우스에서 파생된 MC38 세포 및 장 종양형을 사용한 siRNA 효능을 검증한 것이다. (A) MC38 세포는 스크램블된 siRNA(siCTRL) 및 마우스 Fxyd5(siFxyd5)를 표적으로 하는 siRNA로 형질주입되었다. Fxyd5 전사 수준은 형질주입 96시간 후 실시간 RT-qPCR에 의해 결정되었다. 상대적인 Fxyd5 수준은 내인성 Hprt로 정규화되었다. (B) ApcMin/+ 마우스의 장 종양형을 단일 세포로 분리하고 siCTRL 또는 siFxyd5를 전기천공법(NEPA Gene, Chiba, Japan)에 의해 형질주입시켰다. mRNA 발현 수준은 형질주입 96시간 후에 결정되었다.
도 6은 CRC 환자에서 디스에드헤린 발현의 임상적 의미와 CRC 세포 내에서의 다면발현 역할을 나타낸 것이다. (A) 디스에드헤린(FXYD5)의 mRNA 발현은 종양 조직에서 실시간 RT-qPCR에 의해 측정되었고 인접한 정상 조직과 일치했다(총 n = 187, Stage I n = 30, Stage II n = 79, Stage III n = 78 ). 통계적 유의성은 쌍을 이루는 스튜던트 t-검정에 의해 결정되었다. (B) CRC 환자 7명으로부터 유래한 인접한 정상 조직 대비 종양에서의 디스에드헤린 단백질 발현 증가를 보여주는 단백질 면역블롯 (C) CRC 환자의 종양 및 인접한 정상 조직에서 디스에드헤린의 대표적인 면역조직화학 염색. (D) 표시된 그룹의 상피 내 디스에드헤린 단백질 수준의 통합 광학 밀도(IOD)를 보여주는 그래프. 통계적 유의성은 대응표본 t-검정에 의해 결정되었다. (E,F) CRC 환자의 Kaplan-Meier 생존 분석. 환자는 병기(2기 및 3기)와 디스에드헤린 발현(높음 및 낮음)에 따라 4개의 그룹으로 나눴다. 통계적 유의성은 로그 순위 테스트에 의해 결정되었다. (G) 종양 형성 가능성을 비교하기 위해 LDA를 수행했다. 디스에드헤린의 KO가 있는 것과 없는 다른 수의 SW480 세포를 NOD.Cg-Prkdcscid/J 마우스(n = 6/그룹)로 피하 접종했다. (H) 디스에드헤린의 KO가 있거나 없는 루시페라제 표지 SW480 세포를 NOD.Cg-Prkdcscid/J 마우스의 비장에 접종했다(n = 6/그룹). 전이성 종양 형성은 생물발광 및 부검을 통해 관찰되었다.
도 7은 CRC 환자의 디스에드헤린 발현을 평가한 것으로, 정상 조직 및 종양 조직에서 FXYD5 발현을 보여주는 오픈 소스 데이터베이스(R2: 게놈 분석 및 시각화 플랫폼)에서 얻은 mRNA 발현 데이터이다.
도 8은 세포 성장, 생존, 세포자멸사, 이동 및 침입 가능성을 포함한 CRC 세포 행동에 대한 디스에드헤린 발현의 효과를 나타낸 것이다. (A) 인간 CRC 세포주의 패널에서 단백질 면역블롯분석. (B) 디스에드헤린-KO 및 디스에드헤린-OE CRC 세포주의 확립을 확인하는 단백질 면역블롯. 자동화된 세포 계수기로 측정된 표시된 시점의 생존 세포 수(n = 5/그룹). (C) clonogenic assays에 의해 측정된 생존 가능성(n = 3/그룹). (D) 디스에드헤린-KO 및 디스에드헤린-OE 세포를 72시간 동안 무혈청 배지에서 배양하였다. Annexin V/PI 염색 및 후속 FACS 분석을 수행하여 아폽토시스 세포의 개체군을 결정했다(n = 3/그룹). (E) Matrigel matrixcoated 멤브레인이 없는 Boyden 챔버 분석은 디스에드헤린-KO 또는 -OE 세포의 화학주성 이동 가능성을 비교하기 위해 수행되었다(n = 3/그룹). (F) Matrigel 매트릭스 코팅된 멤브레인을 사용한 Boyden 챔버 분석을 수행하여 침입 가능성을 비교했다(n = 3/그룹). EV: 빈 벡터, PI: 요오드화 프로피듐.
도 9는 생물정보학 분석을 통해 디스에드헤린 관련 메커니즘을 식별한 것이다. (A) 디스에드헤린 발현에 따른 CRC 환자 그룹을 보여주는 도식. 환자 종양의 mRNA 발현 데이터는 GEO 데이터베이스(GSE21510)에서 얻었고, 환자는 중간 디스에드헤린 수준(디스에드헤린high, n=52; 디스에드헤린low, n=52)에 따라 두 그룹으로 나눴다. 차등적으로 발현된 유전자(DEG) 목록은 GEO 플랫폼(p<0.001)을 사용한 R2 분석을 통해 얻었고 관련 유전자 서명을 결정하기 위해 유전자 세트 농축 분석(GSEA)에 사용되었다. (B) 나쁜 예후의 유전자 클러스터, 전이 유전자 클러스터 및 세포 이동 유전자 클러스터와 같은 암 악성 종양의 특징과 관련된 유전자 시그니처는 디스에드헤린high 종양에서 상당히 풍부했다. (C) ECM 조직, ECM 조절자 및 인테그린 신호 전달에 관여하는 유전자와 같은 ECM 수용체 경로 유전자의 상당한 농축이 CRC 환자의 디스에드헤린high 종양에서 관찰되었다. (D) 디스에드헤린-KO SW480 세포의 DEG 목록(n = 4,437, p<0.05)에 IPA를 적용한 것이다. 막대 그래프는 디스에드헤린 KO와 관련된 상위 20개 주요 질병 및 기능을 보여준다. 암은 디스에드헤린 KO에서 영향을 가장 많이 받았다. Dys: 디스에드헤린, FDR: 잘못된 발견 비율, NES: 정규화된 농축 점수.
도 10은 ECM-인테그린 경로가 종양 형성과 함께 디스에드헤린의 잠재적인 하류 매개체임을 나타낸 것이다. (A) GSEA는 디스에드헤린-KO 및 대조군(EV-형질주입) 세포의 mRNA 시퀀싱 프로파일을 사용하여 수행되었다. ECM-인테그린 경로와 관련된 유전자 특징은 디스에드헤린-KO 세포와 비교하여 대조군 세포에서 유의하게 풍부했다. (B,C) 독창성 경로 분석(IPA)은 디스에드헤린 관련 메커니즘을 밝히기 위해 디스에드헤린-KO 세포에서 차등적으로 발현된 유전자 목록으로 수행되었다. (B) 질병 및 기능 분석은 디스에드헤린 KO 시 종양 빈도, 종양 발생률 및 악성 종양 발달의 상당한 감소를 보여준다. p<0.05 및 |z-점수| >2는 통계적으로 유의한 것으로 간주되었다. (C) 업스트림 분석은 인테그린 경로와 암 관련 기능 감소 사이의 잠재적 연관성을 나타내며, 디스에드헤린 KO 시 인테그린 표적 유전자 발현이 크게 감소하여 전체적으로 종양 발달이 감소했다. (D,E) 인테그린 표적 유전자의 RT-qPCR 분석과 SW480(D) 및 HCT116(E) 세포주에서 IF에 의해 검증된 디스에드헤린과 인테그린 신호전달 경로 사이의 잠재적인 관계. RT-qPCR 히트맵은 디스에드헤린 KO(D) 및 OE(E) 시 인테그린 신호 표적 유전자의 변화를 보여준다. 디스에드헤린-KO 또는 -OE CRC 세포에서 인간 활성 β1 인테그린(12G10) 및 디스에드헤린에 대한 IF 염색. (F) ApcMin/+, Fxyd5+/+ 및 ApcMin/+, Fxyd5-/- 마우스(n = 8/ 그룹)의 장 종양 조직에서 뮤린(Murine) 활성 β1 인테그린(9EG7) 및 디스에드헤린에 대한 IF 염색. Dys: 디스에드헤린, FC: 배수 변화, FDR: 잘못된 발견 비율, MFI: 평균 형광 강도, NES: 정규화된 농축 점수, EV: 빈 벡터.
도 11은 디스에드헤린과 피브로넥틴 간의 결합을 확인 및 검증한 것이다. (A) 항-디스에드헤린(M53) 단일클론 항체를 사용한 공동 면역침전(co-IP) 및 직렬 질량 분석(LC-MS)을 사용한 후속 액체 크로마토그래피를 기반으로 하는 디스에드헤린 결합 단백질의 식별을 위한 도식화된 흐름. (B) 대장균에서 생성된 정제된 재조합 디스에드헤린 구조의 확인. (C) 야생형(전체 길이) 또는 돌연변이 디스에드헤린을 과발현하는 HCT116 세포주를 설정하는 데 사용되는 디스에드헤린 오픈 리딩 프레임(ORF) 서열의 개략도. 화살표는 디스에드헤린의 돌연변이 형태를 감지하도록 설계된 프라이머 세트의 결합 부위를 나타낸다. 오른쪽: RT-qPCR 분석에 의한 야생형 또는 돌연변이 디스에드헤린 OE의 확인(n=3/그룹). (D) His-tagged 디스에드헤린(녹색) 및 피브로넥틴(빨간색)을 시각화하기 위한 IF 분석. His-tagged 야생형 또는 돌연변이 디스에드헤린을 HCT116 세포에 형질주입시키고, 디스에드헤린의 국소화를 항-His 항체로 염색하여 가시화하였다. 야생형 또는 ΔC-돌연변이 디스에드헤린의 OE는 세포막에서 디스에드헤린과 피브로넥틴의 공동 국소화를 증가시켰지만 ΔN-돌연변이 디스에드헤린의 OE는 그렇지 않았다. (E) 디스에드헤린이 KO되어 있거나 그렇지 않은 SW480 세포에서 피브로넥틴 및 디스에드헤린에 대한 IF 염색. (F) ApcMin/+; Fxyd5+/+ 및 ApcMin/+; Fxyd5-/- 마우스의 장 종양 조직에서 피브로넥틴 및 디스에드헤린에 대한 IF 염색. Dys: 디스에드헤린, FN: 피브로넥틴, Full: 전체 길이, GO: 유전자 온톨로지, IgG: 면역글로불린 G, MFI: 평균 형광 강도, SDS-PAGE: 나트륨 도데실 설페이트 폴리아크릴아미드 겔 전기영동, ΔC: ΔC-돌연변이, ΔN: ΔN- 돌연변이.
도 12a는 디스에드헤린의 세포외 도메인이 피브로넥틴에 직접 결합함을 나타낸 것이다. (A) 항-디스에드헤린 항체(M53)를 사용한 Co-IP 및 후속 단백질 면역블롯 분석은 CRC 세포에서 내인성 피브로넥틴에 대한 디스에드헤린의 결합을 검증한다. (B) M53을 사용한 Co-IP 및 후속 단백질 면역블롯 분석은 디스에드헤린-결합 피브로넥틴의 양이 디스에드헤린 KO에 의해 감소하지만 디스에드헤린 OE에 의해 증가함을 확인한다. (C) 표시된 시점에서 전체 단백질 용해물 및 막 분획을 세포에서 추출하고 배양 배지를 수집 후 도트 블롯 분석에 적용하여 분비된 피브로넥틴의 양을 비교한 결과이다. RT-qPCR 분석을 수행하여 피브로넥틴 mRNA 전사 수준을 비교했다(n = 3/그룹). (D) 대장균에서 정제된 야생형(전체길이) 및 돌연변이 디스에드헤린 단백질의 개략도. (E) 직접 단백질-단백질 상호작용을 분석하기 위한 다양한 형태의 정제된 His 태그 디스에드헤린 단백질 및 정제된 피브로넥틴 단백질을 사용한 풀다운 분석 결과. Dys: 디스에드헤린, FN: 피브로넥틴, Mem: 막, Sec: 분비, ΔC: ΔC-돌연변이, ΔN: ΔN- 돌연변이.
도 12b는 피브로넥틴과 결합할 수 있는 후보 부위와 펩티드 서열을 확인하는 데 사용된 개략도이다.
도 12c는 정제된 피브로넥틴 및 정제된 His 태그가 붙은 합성 펩티드를 사용하여 피브로넥틴 결합 활성을 갖는 특정 서열을 결정하는 풀다운 분석 결과이다.
도 12d는 대장암, 간암 및 유방암 세포주에서 각 후보 부위 펩타이드 처리에 대한 세포 생존율을 나타낸 것이다. 세포 생존율은 디스에드헤린의 KO 유무에 관계없이 세포에서 주석이 달린 펩타이드 처리 후 48시간에 MTT 분석에 의해 측정되었다.
도 13은 피브로넥틴에 대한 암 세포 부착 능력 및 siRNA를 사용한 피브로넥틴 녹다운 확인에 대한 디스에드헤린의 효과를 나타낸 것이다. (A,B) 다양한 ECM 단백질에 대한 암 세포 부착은 세포 시딩(Seeding) 1시간 후 표시된 단백질로 코팅된 배양 플레이트에서 결합된 세포의 상대적 수를 측정하여 결정되었다. 상단: 크리스탈 바이올렛으로 염색된 부착된 세포의 대표적인 이미지. 하단: 그래프는 OD 595 nm(n=3/그룹)에서 흡광도를 측정하여 결정된 상대 세포 수를 보여준다. (C) IF에 의해 시각화된 피브로넥틴 코팅이 있거나 없는 배양 플레이트에 세포 시딩(Seeding) 1시간 후 SW480 세포에서 FAK(p-FAK)의 활성화. (D) 피브로넥틴(siFN1)을 표적으로 하는 siRNA의 유전자 침묵 효과는 형질주입 96시간 후 RT-qPCR 분석에 의해 확인되었다. 스크램블된 siRNA(siCTRL)로 형질주입 된 세포를 대조군으로 사용하였다. (E) 단백질 면역블롯 분석은 디스에드헤린 단백질 수준에 대한 영향 없이 siFN1-형질주입 된 세포에서 피브로넥틴 단백질 수준의 감소를 보여준다. (F) 피브로넥틴의 유전자 침묵 후 CRC 세포의 4일 배양에서 FAK 활성화. BSA: 소 혈청 알부민, COL1: 콜라겐 유형 1, Dys: 디스에드헤린, FN: 피브로넥틴, LM: 라미닌, OD: 광학 밀도.
도 14는 디스에드헤린이 피브로넥틴에 대한 CRC 부착을 촉진하고 fibronectin-integrin-FAK 축을 활성화하여 pro-tumor 활동을 유도함을 나타낸 것이다. (A) 피브로넥틴 코팅이 있거나 없는 배양 플레이트에 세포 시딩(Seeding) 후 1시간 후 디스에드헤린의 OE가 있거나 없는 HCT116 세포에서 FAK(p-FAK)의 활성화를 IF로 시각화하였다. (B) ApcMin/+; Fxyd5+/+ 및 ApcMin/+; Fxyd5-/- 마우스의 장 종양 조직에서 p-FAK 및 디스에드헤린에 대한 IF 염색 결과로, 그래프는 표시된 그룹의 피브로넥틴 단백질 수준을 보여준다(n = 8/그룹). (C,D) FAK 활성화 정도는 피브로넥틴 코팅된 배양 접시에 세포를 시딩(Seeding)한 후 표시된 시점에서 디스에드헤린의 KO(SW480 세포) 및 OE(HCT116 세포)가 있거나 없는 CRC 세포에서 결정되었다. (E, F) FAK 활성화는 피브로넥틴 코팅이 없는 CRC 세포의 4일 배양에서 측정되었다. (G) 클론 생성 분석(n = 3/그룹)에서 비교하여 야생형(전체길이) 또는 돌연변이 디스에드헤린을 과발현하는 HCT116 세포의 생존 가능성을 나타낸다. (H) Boyden 챔버 분석에 의한 야생형 또는 돌연변이 디스에드헤린을 과발현하는 HCT116 세포의 침입 가능성 비교하였다. Dys: 디스에드헤린, FN: 피브로넥틴, MFI: 평균 형광 강도, ΔC: ΔC-돌연변이, ΔN: ΔN-돌연변이, T-FAK: [정의], EV: 빈 벡터
도 15는 디스에드헤린 매개 protumor 활동에서 fibronectin/integrin/FAK 축의 기능적 관련을 나타낸 것이다. (A) 생존 세포의 수는 야생형(전체길이) 또는 돌연변이 디스에드헤린을 과발현하는 HCT116 세포에서 표시된 시점(n = 3/그룹)에서 자동화된 세포 계수기(Countess II, ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA)로 측정되었다. EV-형질주입된 세포를 대조군으로 사용하였다. (B) 암 세포 성장에 대한 피브로넥틴 및 FAK 신호전달의 효과를 알아보기 위해, 디스에드헤린-OE 또는 대조군 세포를 대조군 siRNA(siCTRL) 또는 피브로넥틴을 표적으로 하는 siRNA(siFN1)로 형질주입시켰다. 형질주입 24시간 후, 세포를 분리하고, 다시 접종하고, 세포 부착을 위해 12시간 동안 인큐베이션하였다. 그런 다음 세포를 FAK 억제제 처리(VS-4718, 3μM)의 유무에 관계없이 36시간 동안 인큐베이션했다. 상대 세포 수는 MTT 분석에 의해 결정되었다(n = 3/그룹). (C) 피브로넥틴 유도 FAK 활성화에 대한 FAK 억제제(VS-4718)의 억제 효과를 확인하는 단백질 면역블롯. 세포를 1 또는 3 μM에서 VS-4718이 있거나 없는 피브로넥틴 코팅된 배양 플레이트에 접종했다. 4시간 후, 세포를 용해하고 전체 세포 추출물을 단백질 면역블롯 분석을 통해 FAK 활성화 상태를 시각화했다. (D) 야생형 또는 돌연변이 디스에드헤린을 과발현하는 HCT116 세포의 이동 가능성을 상처 치유 분석으로 비교했다. 암 세포 이동에 대한 피브로넥틴 및 FAK 신호전달의 효과를 결정하기 위해 세포를 (B)와 같이 형질주입시켰다. 형질주입 24시간 후, 세포를 분리하고 상처 치유 분석을 위해 다시 접종하였다. 검은색 점선은 초기 상처 부위를 나타내고 파란색 선은 무혈청 배지에서 48시간 배양 후 결정된 세포 경계를 나타낸다. FAK 억제제(VS-4718, 1μM)는 상처 치유 분석의 초기 시점에 추가되었다. 막대 그래프는 상처 봉합의 백분율을 보여준다(n = 3/그룹). (E) 야생형 디스에드헤린 또는 EV를 과발현하는 HCT116 세포의 생존 가능성을 비교하였다. 세포를 대조군 siRNA(siCTRL) 또는 피브로넥틴을 표적으로 하는 siRNA(siFN1)로 형질주입시켰다. 다음날, 세포를 FAK 억제제(VS-4718, 3μmol/L)의 유무에 관계없이 24시간 동안 인큐베이션한 다음 클론 생성 분석을 위해 분리하고 다시 시딩(Seeding)했다(n = 3/그룹). (F) Boyden 챔버 분석에 의한 야생형 디스에드헤린 또는 EV를 과발현하는 HCT116 세포의 침입 가능성 비교. 피브로넥틴 녹다운은 e와 같이 수행되었다. 형질주입된 세포를 분리하고 무혈청 배지에서 FAK 억제제(3μmol/L)가 있거나 없는 상부 챔버에 다시 접종했다. 24시간 배양 후, 막의 바닥까지 침투한 세포를 고정하고 크리스탈 바이올렛으로 염색하고 위상차 현미경(n = 3/그룹)으로 계수하였다. (G) CRC 환자 종양에서 디스에드헤린 및 피브로넥틴 또는 p-FAK에 대한 IF 염색. 환자는 디스에드헤린의 높거나 낮은 발현자로 분류되었다. 그래프는 표시된 그룹(n = 3/그룹)의 종양 상피 내 피브로넥틴 또는 p-FAK의 단백질 수준을 보여준다. EV: 빈 벡터, FN: 피브로넥틴, Full: 전체 길이, ΔC: ΔC-돌연변이, ΔN: ΔN-돌연변이.
도 16은 디스에드헤린이 CRC 세포에서 기계적 힘을 강화하고 YAP 기계 변환을 촉진함을 나타낸 것이다. (A) CRC 세포에 의해 가해지는 기계적 힘의 정도를 콜라겐 겔 수축 분석에 의해 측정하였다. 수축 지수는 겔 수축교란 퍼센트/겔 수축 제어 퍼센트를 의미하므로, 수축 지수의 증가는 수축의 증가를 의미한다. 이미지는 세포 시딩(Seeding) 48시간 후 CRC 세포 유도 겔 수축을 보여준다. 그래프는 대조군 세포에 대한 디스에드헤린 KO 또는 OE 유도 겔 수축의 정도를 보여준다. (B,C) 디스에드헤린 OE 또는 KO가 있는 CRC 세포에서 팍실린 양성 초점 부착(B) 및 YAP(C)를 시각화하여 기계적 변환의 IF 분석 결과이다. 정의된 탄성 계수(0.5kPa 및 12kPa)를 갖는 하이드로겔을 기계적 힘에 대한 양성 대조군으로 사용했다. (D) 디스에드헤린 OE 또는 KO 시 CRC 세포에서 YAP 표적 유전자 발현에 대한 RT-qPCR 검증결과이다.
도 17은 F-액틴 스트레스 섬유에 대한 디스에드헤린의 효과를 나타낸 것이다. 디스에드헤린 OE(HCT116 세포) 또는 KO(SW480 세포) 시 CRC 세포에서 F-액틴을 시각화하여 세포골격 장력의 IF를 분석했다. CRC 세포를 피브로넥틴 코팅 유리 슬라이드에 시딩(Seeding)하고 alexa555-접합 팔로이딘으로 염색했다.
도 18은 피브로넥틴에 세포가 부착되는 동안 YAP 활성화에 디스에드헤린이 잠재적으로 관여함을 보인 것이다. 단백질 면역블롯 분석은 YAP 활성화 상태를 시각화하기 위해 과발현(OE) 야생형(전체길이) 또는 돌연변이 디스에드헤린에서 HCT116 세포에서 수행되었다. 세포를 무혈청 배지에서 24시간 동안 굶주린 다음 분리하고 피브로넥틴 코팅된 배양 플레이트에 다시 접종했다. 표시된 시간 후에 세포를 용해하고 전체 세포 추출물을 단백질 면역블롯 분석을 통해 YAP 활성화 상태를 시각화했다. EV 형질주입된 세포를 대조군으로 사용하였다. 활성 YAP의 정도는 증가하고 비활성 YAP(phosphorylated-YAP; p-YAP)의 정도는 피브로넥틴에 세포 부착 시 감소하여 YAP 활성화가 피브로넥틴에 세포 부착 중에 발생함을 시사한다. 디스에드헤린 OE는 피브로넥틴 유도 YAP 활성화를 향상시켰다. 디스에드헤린의 세포외 도메인(ΔN-돌연변이)의 결실은 YAP 활성화의 디스에드헤린 매개 증가를 약화시켰지만 세포내 도메인(ΔC-돌연변이)의 결실은 그렇지 않았다. EV: 빈 벡터, ΔC: ΔC-돌연변이, ΔN: ΔN-돌연변이.
Figure 1 shows the genetic ratio of pups born from a litter of Fxyd5 +/- mice and the results of analyzing the intestines of wild type and Fxyd5 -/- mice. (A) Schematic showing targeting of exons 2-7 of the Fxyd5 gene using three guide RNAs (gRNAs). Arrows indicate 5'- and 3'-primer pairs used for genotyping. (B) Detection of Fxyd5 deleted chromosomes by PCR. Of the six pups that received zygote injection, four showed defective bands. Asterisks indicate pups with the deleted allele. (C) Sequencing analysis of mouse strains 661 and 662. Mouse strains 661 and 662 carried 5740-bp and 5751-bp deletions between the gRNA #1 and gRNA #3 target regions. Because the deleted region includes the first ATG sequence of exon 2 and most of the coding region, the chromosomes carrying the deletion in mouse strains 661 and 662 were null. (D) Generation of Fxyd5-KO founders in mouse strain 661. For experiments, at least five serial breedings were performed using C57BL/6J mice. (E) Pups born from litters of Fxyd5 +/− mice followed Mendelian ratios. Statistical values were estimated using the chi-square test. (F) H&E staining images of wild-type or Fxyd5 −/− mouse intestines. The length of fossae and villi was measured in mice with the indicated genotypes (n = 7/group).
Figure 2 shows results showing that disedherin deficiency inhibits intestinal tumor formation. (A) Apc Min/+ ; Acquisition of dysedherin expression in intestinal tumor epithelium (EpCAM+) of Fxyd5 +/+ mice and Apc Min/+ ; Immunofluorescence (IF) results showing complete ablation of dysedherin expression in intestinal tumor epithelium of Fxyd5 −/− mice. (B) Tumor incidence (number of tumor-bearing mice/number of mice examined) in Apc Min/+ ;Fxyd5 +/+ and Apc Min/+ ;Fxyd5 −/− mice at the indicated ages. (C) Number of intestinal tumors and total tumor burden per mouse (Apc Min/+ , Fxyd5 +/+ , n = 12; Apc Min/+ , Fxyd5 −/− , n = 20). (D) Left: Schematic diagram of the AOM/DSS-induced intestinal tumorigenesis model. Right: Colon tumor number and total tumor burden in 22-week-old AOM/DSS mice (Fxyd5 +/+ , n = 7; Fxyd5 −/− , n = 7). (E) Representative images showing intestinal tumor types derived from Apc Min/+ mice subjected to knockdown of Fxyd5. (F) Effect of disedherin knockdown on tumor type survival and size (n = 3/group).
Figure 3 shows the effect of disedherin deficiency on intestinal tumor formation in Apc Min/+ mice and AOM/DSS treated mice. (A) Number and total tumor burden of intestinal tumors per mouse in 20-week-old Apc Min/+ mice (Apc Min/+ , Fxyd5 +/+ , n = 12; Apc Min/+ , Fxyd5 +/− , n = 14). was quantified. (B) Representative images of immunohistochemical detection of Ki67 and cleaved caspase 3 in intestinal tumors of 20-week-old Apc Min/+ mice. Nuclei were counterstained with hematoxylin. The graph shows protein levels of Ki67 and cleaved caspase 3 in intestinal tumors of 20-week-old Apc Min/+ mice (Apc Min/+ ; Fxyd5 +/+ , n = 8; Apc Min/+ ; Fxyd5 −/− , n = 8). (C) Representative image of hematoxylin and eosin-stained intestinal tumor tissue from a 20-week-old Apc Min/+ mouse. In control mice (Apc Min/+ ;Fxyd5 +/+ ), tumor cells (arrowheads) invaded the muscularis mucosa (MM, dotted line) and muscularis propria (MP) and reached the serosa (Se). In dysedherin-deficient mice (Apc Min/+ ;Fxyd5 −/− ), tumor cells remained on the MM. (D) IF analysis of intestines from 20-week-old Apc Min/+ mice labeled for the epithelial markers EpCAM and α-smooth muscle actin (SMA). Stacked bar graphs show the percentage of invasive or non-invasive tumors among the tumors examined per group. (E) Colon tumor number and total tumor burden in 22-week-old AOM/DSS mice (Fxyd5 +/+ , n = 7; Fxyd5 +/− , n = 7; Fxyd5 −/− , n = 7). Mice were divided into three groups according to intestinal tumor diameter: small tumors, <3 mm; intermediate tumors, >3 mm and <5 mm; and large tumors, >5 mm. Tumor burden was calculated according to the following formula: Tumor burden = (number of small tumors) × 1 + (number of medium tumors) × 2 + (number of large tumors) × 3. AOM: Azoxymethane, DSS: Dextran Sulfate Sodium. C-Caspase3: cleaved-Caspase 3, Dys: dysedherin, IOD: integrated optical density.
Figure 4 shows the substrate depletion effect of disedherin in a syngeneic mouse model. (A) Left: Schematic diagram of the syngeneic mouse model. Luciferase-labeled MC38 cells (C57BL/6 mouse-derived colon cancer cell line) were inoculated subcutaneously. with C57BL/6J mice (5 x 10 4 /mouse). Middle and right: Tumor growth was monitored by measuring luciferase activity until necropsy (Fxyd5 +/+ , n=6; Fxyd5 −/− , n=6). (B) Tumor volume was calculated according to the following formula: tumor volume = length x width 2 /2. (C) Left: Tumor weight was measured after autopsy. Right: Representative images of MC38 tumors grown in Fxyd5 +/+ or Fyxd5 −/− mice. (D) Immune cell and hematological parameters of naïve control and MC38-inoculated mice with the indicated genotypes were compared.
Figure 5 verifies siRNA efficacy using MC38 cells and intestinal tumor types derived from Apc Min/+ mice. (A) MC38 cells were transfected with scrambled siRNA (siCTRL) and siRNA targeting mouse Fxyd5 (siFxyd5). Fxyd5 transcript levels were determined by real-time RT-qPCR 96 h after transfection. Relative Fxyd5 levels were normalized to endogenous Hprt. (B) Intestinal tumor types from Apc Min/+ mice were isolated into single cells and transfected with siCTRL or siFxyd5 by electroporation (NEPA Gene, Chiba, Japan). mRNA expression levels were determined 96 h after transfection.
Figure 6 shows the clinical significance of disedherin expression in CRC patients and its pleiotropic role in CRC cells. (A) mRNA expression of dysedherin (FXYD5) was measured by real-time RT-qPCR in tumor tissue and matched adjacent normal tissue (total n = 187, Stage I n = 30, Stage II n = 79, Stage III n = 78). Statistical significance was determined by paired Student's t-test. (B) Protein immunoblot showing increased disedherin protein expression in tumors versus adjacent normal tissues from seven CRC patients. (C) Representative immunohistochemical staining of disedherin in tumors and adjacent normal tissues from CRC patients. (D) Graph showing the integrated optical density (IOD) of disedherin protein levels in the epithelium of the indicated groups. Statistical significance was determined by paired samples t-test. (E,F) Kaplan-Meier survival analysis of CRC patients. Patients were divided into four groups according to stage (stage 2 and 3) and dysedherin expression (high and low). Statistical significance was determined by the log-rank test. (G) LDA was performed to compare tumor formation potential. Different numbers of SW480 cells with and without KO of dysedherin were inoculated subcutaneously into NOD.Cg-Prkdcscid/J mice (n = 6/group). (H) Luciferase-labeled SW480 cells with or without KO of disedherin were inoculated into the spleens of NOD.Cg-Prkdcscid/J mice (n = 6/group). Metastatic tumor formation was observed through bioluminescence and autopsy.
Figure 7 is an evaluation of disedherin expression in CRC patients, with mRNA expression data obtained from an open source database (R2: Genomic Analysis and Visualization Platform) showing FXYD5 expression in normal and tumor tissues.
Figure 8 shows the effect of disedherin expression on CRC cell behavior, including cell growth, survival, apoptosis, migration and invasion potential. (A) Protein immunoblot analysis in a panel of human CRC cell lines. (B) Protein immunoblot confirming establishment of disedherin-KO and disedherin-OE CRC cell lines. Number of viable cells at indicated time points (n = 5/group) determined by automated cell counter. (C) Viability measured by clonogenic assays (n = 3/group). (D) Disedherin-KO and disedherin-OE cells were cultured in serum-free medium for 72 hours. Annexin V/PI staining and subsequent FACS analysis were performed to determine the population of apoptotic cells (n = 3/group). (E) Boyden chamber assay without Matrigel matrixcoated membrane was performed to compare the chemotactic migration potential of disedherin-KO or -OE cells (n = 3/group). (F) Boyden chamber assay using Matrigel matrix coated membranes was performed to compare invasion potential (n = 3/group). EV: empty vector, PI: propidium iodide.
Figure 9 identifies disedherin-related mechanisms through bioinformatics analysis. (A) Schematic showing CRC patient groups according to disedherin expression. mRNA expression data of patients' tumors were obtained from the GEO database (GSE21510), and patients were divided into two groups according to median disedherin levels (disedherin high , n=52; disedherin low , n=52). A list of differentially expressed genes (DEGs) was obtained through R2 analysis using the GEO platform (p<0.001) and used for gene set enrichment analysis (GSEA) to determine associated gene signatures. (B) Gene signatures associated with hallmarks of cancer malignancies, such as poor prognosis gene clusters, metastasis gene clusters, and cell migration gene clusters, were significantly enriched in dysedherin high tumors. (C) Significant enrichment of ECM receptor pathway genes, such as genes involved in ECM organization, ECM regulators, and integrin signaling, was observed in dysedherin high tumors from CRC patients. (D) IPA was applied to the list of DEGs in disedherin-KO SW480 cells (n = 4,437, p<0.05). Bar graph shows the top 20 major diseases and functions associated with dysedherin KO. Cancer was most affected by Dysedherin KO. Dys: disedherin, FDR: false discovery rate, NES: normalized enrichment score.
Figure 10 shows that the ECM-integrin pathway is a potential downstream mediator of disedherin with tumorigenesis. (A) GSEA was performed using mRNA sequencing profiles of dysedherin-KO and control (EV-transfected) cells. Gene signatures related to the ECM-integrin pathway were significantly enriched in control cells compared to disedherin-KO cells. (B,C) Ingenuity pathway analysis (IPA) was performed with the list of differentially expressed genes in disedherin-KO cells to reveal disedherin-related mechanisms. (B) Disease and functional analysis shows significant reduction in tumor frequency, tumor incidence, and malignancy development upon disedherin KO. p<0.05 and |z-score| >2 was considered statistically significant. (C) Upstream analysis indicates a potential link between the integrin pathway and cancer-related functional decline, with integrin target gene expression significantly reduced upon disedherin KO, resulting in overall reduced tumor development. (D,E) RT-qPCR analysis of integrin target genes and potential relationship between disedherin and integrin signaling pathways verified by IF in SW480 (D) and HCT116 (E) cell lines. RT-qPCR heatmap shows changes in integrin signaling target genes upon disedherin KO (D) and OE (E). IF staining for human activated β1 integrin (12G10) and disedherin in disedherin-KO or -OE CRC cells. (F) Murine activated β1 integrin (9EG7) and disedherin in intestinal tumor tissues of Apc Min/+ , Fxyd5 +/+ and Apc Min/+ , Fxyd5 −/− mice (n = 8/group). For IF staining. Dys: disedherin, FC: fold change, FDR: false discovery rate, MFI: mean fluorescence intensity, NES: normalized enrichment score, EV: empty vector.
Figure 11 confirms and verifies the binding between disedherin and fibronectin. (A) Identification of disedherin binding proteins based on co-immunoprecipitation (co-IP) with anti-disedherin (M53) monoclonal antibody and subsequent liquid chromatography with tandem mass spectrometry (LC-MS). Schematic flow for. (B) Confirmation of the purified recombinant disedherin structure produced in E. coli. (C) Schematic of the disedherin open reading frame (ORF) sequence used to establish HCT116 cell lines overexpressing wild-type (full-length) or mutant disedherin. Arrows indicate the binding site of a primer set designed to detect mutant forms of disedherin. Right: Confirmation of wild-type or mutant disedherin OE by RT-qPCR analysis (n=3/group). (D) IF analysis to visualize His-tagged disedherin (green) and fibronectin (red). His-tagged wild-type or mutant disedherin was transfected into HCT116 cells, and the localization of disedherin was visualized by staining with an anti-His antibody. OE of wild-type or ΔC-mutant disedherin increased colocalization of disedherin and fibronectin at the cell membrane, but OE of ΔN-mutant disedherin did not. (E) IF staining for fibronectin and disedherin in SW480 cells with or without disedherin KO. (F) Apc Min/+ ; Fxyd5 +/+ and Apc Min/+ ; IF staining for fibronectin and dysedherin in intestinal tumor tissue from Fxyd5 −/− mice. Dys: Disadherin, FN: Fibronectin, Full: Full length, GO: Gene Ontology, IgG: Immunoglobulin G, MFI: Mean fluorescence intensity, SDS-PAGE: Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis, ΔC: ΔC -Mutation, ΔN: ΔN- mutation.
Figure 12a shows that the extracellular domain of disedherin directly binds to fibronectin. (A) Co-IP and subsequent protein immunoblot analysis using an anti-disedherin antibody (M53) verify the binding of disedherin to endogenous fibronectin in CRC cells. (B) Co-IP using M53 and subsequent protein immunoblot analysis confirm that the amount of disedherin-bound fibronectin is reduced by disedherin KO but increased by disedherin OE. (C) This is the result of comparing the amount of secreted fibronectin by extracting the total protein lysate and membrane fraction from the cells at the indicated time points, collecting the culture medium, and applying it to dot blot analysis. RT-qPCR analysis was performed to compare fibronectin mRNA transcript levels (n = 3/group). (D) Schematic representation of wild-type (full-length) and mutant disedherin proteins purified from E. coli. (E) Pull-down assay results using various forms of purified His-tagged disedherin protein and purified fibronectin protein to analyze direct protein-protein interactions. Dys: disedherin, FN: fibronectin, Mem: membrane, Sec: secretion, ΔC: ΔC-mutant, ΔN: ΔN-mutant.
Figure 12b is a schematic diagram used to identify candidate sites and peptide sequences that can bind fibronectin.
Figure 12c shows the results of a pull-down assay to determine specific sequences with fibronectin binding activity using purified fibronectin and purified His-tagged synthetic peptides.
Figure 12d shows the cell survival rate for each candidate site peptide treatment in colon cancer, liver cancer, and breast cancer cell lines. Cell viability was measured by MTT assay 48 h after annotated peptide treatment in cells with or without KO of disedherin.
Figure 13 shows the effect of disedherin on cancer cell attachment ability to fibronectin and confirmation of fibronectin knockdown using siRNA. (A,B) Cancer cell adhesion to various ECM proteins was determined by measuring the relative number of bound cells on culture plates coated with the indicated proteins 1 hour after cell seeding. Top: Representative images of attached cells stained with crystal violet. Bottom: Graph shows relative cell number determined by measuring absorbance at OD 595 nm (n=3/group). (C) Activation of FAK (p-FAK) in SW480 cells 1 h after cell seeding on culture plates with or without fibronectin coating, visualized by IF. (D) The gene silencing effect of siRNA targeting fibronectin (siFN1) was confirmed by RT-qPCR analysis 96 hours after transfection. Cells transfected with scrambled siRNA (siCTRL) were used as a control. (E) Protein immunoblot analysis shows a decrease in fibronectin protein levels in siFN1-transfected cells without effect on disadherin protein levels. (F) FAK activation in 4-day culture of CRC cells after gene silencing of fibronectin. BSA: bovine serum albumin, COL1: collagen type 1, Dys: dysedherin, FN: fibronectin, LM: laminin, OD: optical density.
Figure 14 shows that disedherin promotes CRC attachment to fibronectin and induces pro-tumor activity by activating the fibronectin-integrin-FAK axis. (A) Activation of FAK (p-FAK) was visualized by IF in HCT116 cells with or without OE of disedherin 1 hour after cell seeding on culture plates with or without fibronectin coating. (B) Apc Min/+ ; Fxyd5 +/+ and Apc Min/+ ; Results of IF staining for p-FAK and disadherin in intestinal tumor tissue from Fxyd5 -/- mice. The graph shows fibronectin protein levels in the indicated groups (n = 8/group). (C,D) The extent of FAK activation was determined in CRC cells with and without KO (SW480 cells) and OE (HCT116 cells) of dysedherin at the indicated time points after seeding the cells on fibronectin-coated culture dishes. (E, F) FAK activation was measured in 4-day cultures of CRC cells without fibronectin coating. (G) Shows the viability of HCT116 cells overexpressing wild-type (full-length) or mutant disedherin compared in a clonogenic assay (n = 3/group). (H) Invasion potential of HCT116 cells overexpressing wild-type or mutant disedherin was compared by Boyden chamber assay. Dys: disadherin, FN: fibronectin, MFI: mean fluorescence intensity, ΔC: ΔC-mutant, ΔN: ΔN-mutant, T-FAK: [definition], EV: empty vector
Figure 15 shows the functional involvement of the fibronectin/integrin/FAK axis in disedherin-mediated protumor activity. (A) The number of viable cells was determined by automated cell counter (Countess II, ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA) at the indicated time points (n = 3/group) in HCT116 cells overexpressing wild-type (full-length) or mutant dysedherin. ) was measured. EV-transfected cells were used as controls. (B) To determine the effect of fibronectin and FAK signaling on cancer cell growth, disedherin-OE or control cells were transfected with control siRNA (siCTRL) or siRNA targeting fibronectin (siFN1). 24 hours after transfection, cells were dissociated, reseeded, and incubated for 12 hours for cell attachment. Cells were then incubated for 36 h with or without FAK inhibitor treatment (VS-4718, 3 μM). Relative cell numbers were determined by MTT assay (n = 3/group). (C) Protein immunoblot confirming the inhibitory effect of FAK inhibitor (VS-4718) on fibronectin-induced FAK activation. Cells were seeded on fibronectin-coated culture plates with or without VS-4718 at 1 or 3 μM. After 4 h, cells were lysed and whole cell extracts were subjected to protein immunoblot analysis to visualize FAK activation status. (D) The migratory potential of HCT116 cells overexpressing wild-type or mutant disedherin was compared in a wound healing assay. To determine the effect of fibronectin and FAK signaling on cancer cell migration, cells were transfected as in (B). 24 hours after transfection, cells were isolated and reseeded for wound healing analysis. The black dotted line represents the initial wound area and the blue line represents the cell boundaries determined after 48 hours of culture in serum-free medium. FAK inhibitor (VS-4718, 1 μM) was added at an early time point in the wound healing assay. Bar graph shows percentage of wound closure (n = 3/group). (E) The viability of HCT116 cells overexpressing wild-type disedherin or EV was compared. Cells were transfected with control siRNA (siCTRL) or siRNA targeting fibronectin (siFN1). The next day, cells were incubated with or without FAK inhibitor (VS-4718, 3 μmol/L) for 24 h and then isolated and reseeded for clonogenic analysis (n = 3/group). (F) Comparison of the invasion potential of HCT116 cells overexpressing wild-type disadherin or EV by Boyden chamber assay. Fibronectin knockdown was performed as in e. Transfected cells were isolated and reseeded in the upper chamber with or without FAK inhibitor (3 μmol/L) in serum-free medium. After 24 hours of incubation, cells that had penetrated to the bottom of the membrane were fixed, stained with crystal violet, and counted under a phase contrast microscope (n = 3/group). (G) IF staining for disedherin and fibronectin or p-FAK in CRC patient tumors. Patients were classified as high or low expressers of dysedherin. The graph shows protein levels of fibronectin or p-FAK in the tumor epithelium of the indicated groups (n = 3/group). EV: empty vector, FN: fibronectin, Full: full length, ΔC: ΔC-mutant, ΔN: ΔN-mutant.
Figure 16 shows that disedherin enhances mechanical force and promotes YAP mechanotransduction in CRC cells. (A) The degree of mechanical force applied by CRC cells was measured by collagen gel contraction assay. Since the shrinkage index means percent gel shrinkage disturbance/percent gel shrinkage control, an increase in shrinkage index means an increase in shrinkage. Image shows CRC cell induced gel contraction 48 hours after cell seeding. The graph shows the extent of disedherin KO or OE induced gel contraction relative to control cells. (B,C) Results of IF analysis of mechanotransduction by visualizing paxillin-positive focal adhesions (B) and YAP (C) in CRC cells with disedherin OE or KO. Hydrogels with defined elastic moduli (0.5 kPa and 12 kPa) were used as positive controls for mechanical force. (D) RT-qPCR verification results for YAP target gene expression in CRC cells upon disedherin OE or KO.
Figure 17 shows the effect of disedherin on F-actin stress fibers. IF of cytoskeletal tension was analyzed by visualizing F-actin in CRC cells upon disadherin OE (HCT116 cells) or KO (SW480 cells). CRC cells were seeded on fibronectin-coated glass slides and stained with alexa555-conjugated phalloidin.
Figure 18 shows that disedherin is potentially involved in YAP activation during cell attachment to fibronectin. Protein immunoblot analysis was performed in HCT116 cells overexpressing (OE) wild-type (full-length) or mutant disedherin to visualize YAP activation status. Cells were starved in serum-free medium for 24 hours, then detached and reseeded on fibronectin-coated culture plates. After the indicated times, cells were lysed, and whole cell extracts were subjected to protein immunoblot analysis to visualize YAP activation status. EV-transfected cells were used as controls. The extent of active YAP increases and the extent of inactive YAP (phosphorylated-YAP; p-YAP) decreases upon cell attachment to fibronectin, suggesting that YAP activation occurs during cell attachment to fibronectin. Disedherin OE enhanced fibronectin-induced YAP activation. Deletion of the extracellular domain of disedherin (ΔN-mutant) attenuated the disedherin-mediated increase in YAP activation, but deletion of the intracellular domain (ΔC-mutant) did not. EV: empty vector, ΔC: ΔC-mutant, ΔN: ΔN-mutant.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 서열번호 1(본원 도 12b의 AA 64-115)의 서열 중 적어도 일부로 이루어지고, 상기 일부는 길이가 5aa 이상인 펩타이드에 관한 것이다.The present invention relates to a peptide consisting of at least part of the sequence of SEQ ID NO: 1 (AA 64-115 in Figure 12b herein), wherein said part is at least 5 aa in length.

상기 펩타이드는 서열번호 1의 서열 중 임의의 서열에서 시작하는 5aa 이상의 서열, 즉 서열번호 1에서 임의로 절단될 수 있는 모든 일부분을 포함할 수 있고, 또는 서열번호 1의 서열 전체로 이루어진 것일 수도 있다. 서열번호 1의 서열 중 일부분은 연속되는 아미노산 서열일 수 있다.The peptide may include a sequence of 5 aa or more starting from any sequence of SEQ ID NO: 1, that is, all parts that can be arbitrarily cut from SEQ ID NO: 1, or may consist of the entire sequence of SEQ ID NO: 1. Part of the sequence of SEQ ID NO: 1 may be a contiguous amino acid sequence.

상기 펩타이드의 길이는 5 내지 52aa, 5 내지 30aa, 5 내지 20aa, 5 내지 15aa, 10 내지 20aa 또는 10 내지 15aa일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.The length of the peptide may be 5 to 52aa, 5 to 30aa, 5 to 20aa, 5 to 15aa, 10 to 20aa, or 10 to 15aa, but is not limited thereto.

상기 일부는 길이가 10aa 이상인 것일 수 있다.Some of the above may be 10aa or more in length.

구체적으로 상기 펩타이드는 서열번호 2 내지 7 중 어느 하나의 서열로 이루어진 것일 수 있다. 서열번호 2 내지 7은 디스에드헤린의 세포외 도메인의 일부로서, 각 본원 도 12b에 도식화된 서열 N#04 내지 N#09에 해당한다.Specifically, the peptide may consist of any one of SEQ ID NOs: 2 to 7. SEQ ID NOs: 2 to 7 are part of the extracellular domain of disedherin and correspond to sequences N#04 to N#09, respectively, schematized in FIG. 12B herein.

상기 펩타이드는 예를 들면 서열번호 1의 서열의 일부 중 PADETPQPQTQ(서열번호 8), TQQLEGTDGP(서열번호 9), LVTDPETHKS(서열번호 10), KAAHPTDDTT(서열번호 11) 및 TLSERPSPST(서열번호 12)로 이루어진 군에서 선택된 서열로 이루어지거나, 이를 포함하는 것일 수 있다.The peptide is, for example, a portion of the sequence of SEQ ID NO: 1, consisting of PADETPQPQTQ (SEQ ID NO: 8), TQQLEGTDGP (SEQ ID NO: 9), LVTDPETHKS (SEQ ID NO: 10), KAAHPTDDTT (SEQ ID NO: 11), and TLSERPSPST (SEQ ID NO: 12). It may consist of or include a sequence selected from the group.

상기 일부는 서열번호 1의 서열의 펩타이드에서 피브로넥틴과 결합할 수 있는 모티프 부분이다.The above part is a motif portion that can bind to fibronectin in the peptide of SEQ ID NO: 1.

상기 펩타이드는 피브로넥틴과 결합하는 특성을 유지하는 한, 상기 서열과 80% 이상, 90% 이상, 95% 이상, 97% 이상 또는 99% 이상의 상동성을 가지는 것일 수 있다.As long as the peptide maintains the property of binding to fibronectin, it may have more than 80%, more than 90%, more than 95%, more than 97%, or more than 99% homology to the sequence.

상기 펩타이드는 피브로넥틴에 디스에드헤린과 경쟁적으로 결합함으로써 디스에드헤린-피브로넥틴 사이의 결합을 억제할 수 있다.The peptide can inhibit the binding between disedherin and fibronectin by competitively binding to fibronectin with disedherin.

상기 펩타이드는 암세포의 생존, 이동 또는 침습을 약화하여 암의 예방 또는 치료 용도로 사용될 수 있다.The peptide can be used to prevent or treat cancer by attenuating the survival, migration, or invasion of cancer cells.

구체적으로 상기 펩타이드는 피브로넥틴에 결합 활성을 가지며, 디스에드헤린과 경쟁적으로 피브로넥틴에 결합하므로, 암세포 세포막의 디스에드헤린과 ECM의 피브로넥틴 사이의 결합을 방해할 수 있고, 상기 결합으로 강화되는 암세포 간의 접착 및 후속되는 생화학적 신호 변환, 예를 들면 FAK, YAP 활성화를 저해함으로써, 암세포의 생존, 이동 또는 침습을 약화시킬 수 있다.Specifically, the peptide has binding activity to fibronectin and binds to fibronectin competitively with disedherin, so it can interfere with the bond between disedherin in the cancer cell membrane and fibronectin in the ECM, and adhesion between cancer cells is strengthened by the bond. and subsequent biochemical signal transduction, such as FAK and YAP activation, thereby attenuating the survival, migration, or invasion of cancer cells.

디스에드헤린은 광범위한 암에서 과발현되는 세포막 당단백질로, 상기 펩타이드를 이용 가능한 암의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 대장암, 유방암, 결장암, 소장암, 직장암, 난소암, 자궁 경부암, 전립선암, 고환암, 음경암, 요도암, 요관암, 신우암, 식도암, 후두암, 위암, 위장관암, 피부암, 각질극 세포종, 난포 암종, 흑색종, 폐암, 소세포 폐암종, 비-소세포 폐암종(NSCLC), 폐 선암, 폐의 편평 세포 암종, 췌장암, 갑상선암, 유두암, 방광암, 간암, 담관암, 골암, 모발 세포암, 구강암, 구순암, 설암, 침샘암, 인두암, 신장암, 전립선암, 음문암, 갑상선암, 자궁내막암, 자궁암, 뇌암, 중추신경계암, 복막암, 간세포 암, 호지킨 또는 백혈병일 수 있으며, 바람직하게는 대장암, 간암 또는 유방암일 수 있다.Disadherin is a cell membrane glycoprotein overexpressed in a wide range of cancers, and the types of cancers for which the peptide can be used are not particularly limited, for example, colon cancer, breast cancer, colon cancer, small intestine cancer, rectal cancer, ovarian cancer, cervical cancer, and prostate cancer. Cancer, testicular cancer, penile cancer, urethral cancer, ureteral cancer, renal pelvis cancer, esophagus cancer, laryngeal cancer, stomach cancer, gastrointestinal cancer, skin cancer, keratoacanthoma, follicular carcinoma, melanoma, lung cancer, small cell lung carcinoma, non-small cell lung carcinoma (NSCLC) , lung adenocarcinoma, squamous cell carcinoma of the lung, pancreatic cancer, thyroid cancer, papillary cancer, bladder cancer, liver cancer, bile duct cancer, bone cancer, hair cell cancer, oral cancer, lip cancer, tongue cancer, salivary gland cancer, pharynx cancer, kidney cancer, prostate cancer, vulva cancer, It may be thyroid cancer, endometrial cancer, uterine cancer, brain cancer, central nervous system cancer, peritoneal cancer, hepatocellular cancer, Hodgkin's or leukemia, and preferably colon cancer, liver cancer or breast cancer.

상기 펩타이드의 제조 방법은 특별히 제한되지 아니하며, 합성되거나, 미생물에 상기 펩타이드를 발현하는 유전자를 형질전환시켜 생산하여 얻어진 것일 수 있다.The method of producing the peptide is not particularly limited, and may be synthesized or obtained by transforming a gene expressing the peptide into a microorganism.

상기 펩타이드는 암의 예방 또는 치료의 대상이 되는 인간을 포함한 동물에게 투여될 수 있다.The peptide can be administered to animals, including humans, for the prevention or treatment of cancer.

상기 펩타이드는 예방 또는 치료상 유효량으로 투여될 수 있다.The peptide can be administered in a prophylactically or therapeutically effective amount.

본 발명에 있어서, '유효량'이라 함은 전술한 효과를 나타낼 수 있는 펩타이드의 양을 의미한다. 펩타이드의 유효량은 제품화되는 형태 등에 따라 달라질 수 있으나, 일일 투여량은 예를 들어 펩타이드의 양을 기준으로 0.0001 내지 100 ㎎/㎏일 수 있다.In the present invention, ‘effective amount’ refers to the amount of peptide that can exhibit the above-mentioned effects. The effective amount of the peptide may vary depending on the form in which it is commercialized, but the daily dosage may be, for example, 0.0001 to 100 mg/kg based on the amount of the peptide.

상기 투여는 어떠한 적절한 방법으로 대상에게 상기 펩타이드를 도입하는 것을 의미하며, 본 발명의 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 경구 또는 비경구의 다양한 경로를 통해 투여될 수 있다.The administration means introducing the peptide into the subject by any appropriate method, and the composition of the present invention can be administered through various oral or parenteral routes as long as it can reach the target tissue.

예를 들면 종양 주위의 국소 투여, 복강내 투여, 정맥내 투여, 근육내 투여, 피하 투여, 피내 투여, 경구 투여, 비내 투여, 폐내 투여 또는 직장내 투여될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.For example, local administration around the tumor, intraperitoneal administration, intravenous administration, intramuscular administration, subcutaneous administration, intradermal administration, oral administration, intranasal administration, intrapulmonary administration, or intrarectal administration may be performed, but is not limited thereto.

상기 펩타이드는 투여될 때 동일 또는 유사한 기능을 나타내는 유효성분을 1종 이상과 함께 투여되거나, 또는 유효성분의 용해성 및/또는 흡수성을 유지/증가시키는 화합물과 함께 투여될 수 있다.When administered, the peptide may be administered together with one or more active ingredients that exhibit the same or similar function, or may be administered together with a compound that maintains/increases the solubility and/or absorption of the active ingredient.

또한, 본 발명은 서열번호 1의 서열 중 적어도 일부를 포함하고 상기 일부는 길이가 5aa 이상인 펩타이드를 포함하는 암의 예방 또는 치료용 약학 조성물에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to a pharmaceutical composition for preventing or treating cancer, which includes at least part of the sequence of SEQ ID NO: 1, and the part includes a peptide with a length of 5 aa or more.

상기 일부는 길이가 10aa이상인 것일 수 있다.Some of the above may be 10aa or more in length.

구체적으로 상기 펩타이드는 서열번호 2 내지 7 중 어느 하나의 서열을 포함하는 것일 수 있다. 서열번호 2 내지 7은 각 본원 도 12b에 도식화된 서열 N#04 내지 N#09에 해당한다.Specifically, the peptide may include any one of SEQ ID NOs: 2 to 7. SEQ ID NOs: 2 to 7 correspond to sequences N#04 to N#09, respectively, schematized in FIG. 12B herein.

상기 펩타이드는 예를 들면 서열번호 1의 서열의 일부 중 PADETPQPQTQ(서열번호 8), TQQLEGTDGP(서열번호 9), LVTDPETHKS(서열번호 10), KAAHPTDDTT(서열번호 11) 및 TLSERPSPST(서열번호 12)로 이루어진 군에서 선택된 서열을 포함하는 것일 수 있다.The peptide is, for example, a portion of the sequence of SEQ ID NO: 1, consisting of PADETPQPQTQ (SEQ ID NO: 8), TQQLEGTDGP (SEQ ID NO: 9), LVTDPETHKS (SEQ ID NO: 10), KAAHPTDDTT (SEQ ID NO: 11), and TLSERPSPST (SEQ ID NO: 12). It may include a sequence selected from the group.

전술한 바와 같이, 상기 서열번호 1의 서열 중 적어도 일부, 예를 들면 서열번호 2 내지 7 중 어느 하나를 포함하거나, PADETPQPQTQ, TQQLEGTDGP, LVTDPETHKS, KAAHPTDDTT 및 TLSERPSPST로 이루어진 군에서 선택된 서열을 포함하는 펩타이드는 디스에드헤린-피브로넥틴 간의 결합을 방해하여 암세포의 생존, 이동 또는 침습을 억제함으로써 암의 예방 또는 치료용으로 사용될 수 있고, 상기 조성물은 상기 펩타이드를 포함하여 이와 동등하거나 더 높은 암의 예방 또는 치료 효과를 가질 수 있다.As described above, a peptide comprising at least part of the sequence of SEQ ID NO: 1, for example, any one of SEQ ID NOs: 2 to 7, or a sequence selected from the group consisting of PADETPQPQTQ, TQQLEGTDGP, LVTDPETHKS, KAAHPTDDTT and TLSERPSPST It can be used for the prevention or treatment of cancer by inhibiting the survival, migration, or invasion of cancer cells by interfering with the binding between disedherin and fibronectin, and the composition, including the peptide, has an equivalent or higher cancer prevention or treatment effect. You can have

상기 펩타이드는 피브로넥틴에 결합하는 모티프 부분을 포함하는 것이라면 길이, 추가로 포함되는 서열 등은 제한되지 않는다.As long as the peptide includes a motif portion that binds to fibronectin, the length, additional sequence, etc. are not limited.

상기 펩타이드는 서열번호 1의 서열 중 일부를 복수 개로 포함하는 것일 수 있고, 상기 복수 개의 서열은 서로 동일하거나 상이한 서열일 수 있다.The peptide may include a plurality of some of the sequences of SEQ ID NO: 1, and the plurality of sequences may be the same or different from each other.

상기 펩타이드는 상기 서열 외에 자체적으로 항암 효과를 가지거나 상기 펩타이드의 효과를 증진시키는 다른 펩타이드 서열을 추가적으로 포함할 수 있다.In addition to the above sequence, the peptide may additionally contain other peptide sequences that have anti-cancer effects themselves or enhance the effect of the peptide.

예를 들면 상기 펩타이드는 서열번호 1의 서열 중 일부 외에 디스에드헤린 유래의 다른 펩타이드 서열, 구체적으로 디스에드헤린이 종양 형성을 조절하는 데 있어 세포외기질의 물질과 결합하는 부위의 펩타이드 서열을 더 포함할 수 있다. 상기 세포외기질의 물질은 예를 들면 표 10에서 선택된 것일 수 있다. 상기 펩타이드는 상기 펩타이드들을 연결하기 위한 링커를 포함할 수도 있다.For example, in addition to part of the sequence of SEQ ID NO: 1, the peptide further includes other peptide sequences derived from disedherin, specifically the peptide sequence of the region where disedherin binds to substances in the extracellular matrix in controlling tumor formation. can do. The material of the extracellular matrix may be selected from Table 10, for example. The peptide may include a linker to connect the peptides.

상기 펩타이드는 Histidine이 중복된 아미노산 서열인 His-tag를 포함할 수 있으며, 이 경우 니켈과 더 잘 결합하게 하여 니켈 레진을 이용하여 affinity chromatography로 쉽게 정제할 수 있다. Histidine은 예를 들면 6개 내지 8개를 사용될 수 있다.The peptide may contain a His-tag, which is an amino acid sequence overlapping Histidine. In this case, it binds better to nickel and can be easily purified by affinity chromatography using nickel resin. For example, 6 to 8 histidine may be used.

상기 조성물은 상기 펩타이드를 각각 포함하는 조성물을 병용 투여할 수도 있다.The composition may be administered in combination with a composition containing each of the above peptides.

상기 조성물은, 각각 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 경구형 제형, 외용제, 좌제 및 멸균 주사용액의 형태로 제형화하여 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The composition may be formulated and used in the form of oral dosage forms such as powders, granules, tablets, capsules, suspensions, emulsions, syrups, aerosols, external preparations, suppositories, and sterile injectable solutions according to conventional methods. Not limited.

상기 조성물에 함유될 수 있는 담체, 부형제 및 희석제로는 락토오즈, 덱스트로즈, 수크로스, 덱스트린, 말토덱스트린, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제되나, 이에 제한되지 않는다.Carriers, excipients, and diluents that may be contained in the composition include lactose, dextrose, sucrose, dextrin, maltodextrin, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, gum acacia, alginate, gelatin, and calcium phosphate. , calcium silicate, cellulose, methyl cellulose, microcrystalline cellulose, polyvinyl pyrrolidone, water, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate, and mineral oil. When formulated, it is prepared using diluents or excipients such as commonly used fillers, extenders, binders, wetting agents, disintegrants, and surfactants, but is not limited thereto.

경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며 이에 제한되지는 않으나, 이러한 고형제제는 상기 화합물에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트(calcium carbonate), 수크로스 또는 락토오스, 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스테아레이트, 탈크 같은 윤활제들도 사용될 수 있다.Solid preparations for oral administration include, but are not limited to, tablets, pills, powders, granules, capsules, etc., but these solid preparations contain at least one excipient, such as starch or calcium carbonate, to the compound. It is prepared by mixing , sucrose or lactose, and gelatin. In addition to simple excipients, lubricants such as magnesium stearate and talc can also be used.

경구를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데 흔히 사용되는 단순희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈(tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다.Liquid preparations for oral use include suspensions, oral solutions, emulsions, syrups, etc. In addition to the commonly used simple diluents such as water and liquid paraffin, various excipients such as wetting agents, sweeteners, fragrances, and preservatives may be included. . Preparations for parenteral administration include sterile aqueous solutions, non-aqueous solutions, suspensions, emulsions, lyophilized preparations, and suppositories. Non-aqueous solvents and suspensions may include propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oil such as olive oil, and injectable ester such as ethyl oleate. As a base for suppositories, witepsol, macrogol, tween 61, cacao, laurin, glycerogeratin, etc. can be used.

한편, 본 발명의 조성물은 자체적으로 항암 효과를 가지고 있거나 항암 효과를 보조하는 것으로 잘 알려져 있는 성분을 추가로 함유시킬 수 있으며, 이로써 보다 바람직한 항암 효과를 얻을 수 있다.Meanwhile, the composition of the present invention can additionally contain ingredients that have an anti-cancer effect themselves or are well known to aid the anti-cancer effect, thereby achieving a more desirable anti-cancer effect.

실험 방법Experimental method

1. 실험 설계1. Experimental design

동물 연구에 대한 사전 승인은 광주과학기술원(GIST, GIST2018-049)으로부터 받았으며, 모든 분석에 대해 3R(대체, 환원, 정제)에 따라 표본 크기를 결정하였다.Prior approval for animal research was obtained from the Gwangju Institute of Science and Technology (GIST, GIST2018-049), and the sample size was determined according to the 3Rs (replacement, reduction, and purification) for all analyses.

인도적 종료시점(Humane endpoints)은 10% 이상의 체중 감소가 수반되는 호흡 장애 및/또는 비정상적인 자세(hunching)로 정의되었다. 실험 결과 평가는 유전자형을 사전에 참조하지 않고 맹검법으로 수행되었으며, 본 보고는 ARRIVE((Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments) 지침과 일치한다. 시험관 내 실험은 모두 3가지 개별 경우에 수행되었다. 시험관 내 분석에는 맹검법이 사용되지 않았다. 이상치는 모든 실험에 포함되었다. CRC 환자의 디스에드헤린 발현 분석은 GIST의 기관 심사위원회에서 사전 승인되었다(No. 20200108-BR-50-07-02). 인체 조직과 관련된 모든 작업은 헬싱키 선언에 따라 수행되었다. 연구 전에 모든 참가자로부터 서면 동의를 얻었다. 본 실험은 조직 마이크로어레이(TMA) 슬라이드를 사용한 후향적 연구이므로 연구 크기 계산은 수행하지 않았다. 조직학적 평가는 맹검으로 수행되었으며 임상 정보 없이 맹검 방식으로 Image-Pro Premier 9.2 소프트웨어(Media Cybernetics Inc., Rockville, MD, USA)를 사용하여 자동으로 채점되었다. 임상 관련 데이터는 REMARK 가이드라인과 일관되게 보고하였다.Humane endpoints were defined as breathing difficulties and/or hunching accompanied by weight loss of 10% or more. Evaluation of experimental results was performed in a blinded manner without prior reference to genotype, and this report is consistent with the ARRIVE (Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments) guidelines. All in vitro experiments were performed on three separate occasions. No blinding was used in the in vitro analysis. Outliers were included in all experiments. Analysis of dysedherin expression in CRC patients was pre-approved by the institutional review board of GIST (No. 20200108-BR-50-07-02). All work involving human tissues was performed in accordance with the Declaration of Helsinki. Written informed consent was obtained from all participants before the study. As this was a retrospective study using tissue microarray (TMA) slides, study size calculations were not performed. Tissue Clinical evaluations were performed blinded and automatically scored using Image-Pro Premier 9.2 software (Media Cybernetics Inc., Rockville, MD, USA) in a blinded manner without clinical information.Clinically relevant data were reported consistent with REMARK guidelines. did.

2. 화학물질 및 시약2. Chemicals and reagents

10X 세포 용해 완충액(#9803), 3X 나트륨 도데실 설페이트(SDS) 샘플 완충액(#7722) 및 단백질 A 아가로스 비드(#9863)는 Cell Signaling Technology(Beverly, MA, USA)에서 구입했다. Fluorescence-activated cell sorting (FACS) LysingTM Solution은 BD Biosciences (San Diego, CA, USA)에서 구입했다. TRIzol 시약은 Ambion(Austin, TX, USA)에서 구입했다. VS-4718은 Tocris Bioscience(Ellisville, MO, USA)에서 구입했다. 항디스에드헤린 단일클론항체(M53)는 Yoshinori Ino 박사(National Cancer Center Research Institute, Tokyo, Japan)에 의해 제공받았다.10X cell lysis buffer (#9803), 3X sodium dodecyl sulfate (SDS) sample buffer (#7722), and protein A agarose beads (#9863) were purchased from Cell Signaling Technology (Beverly, MA, USA). Fluorescence-activated cell sorting (FACS) LysingTM Solution was purchased from BD Biosciences (San Diego, CA, USA). TRIzol reagent was purchased from Ambion (Austin, TX, USA). VS-4718 was purchased from Tocris Bioscience (Ellisville, MO, USA). Anti-disadherin monoclonal antibody (M53) was provided by Dr. Yoshinori Ino (National Cancer Center Research Institute, Tokyo, Japan).

3. Fxyd5 녹아웃(KO) 마우스의 생성3. Generation of Fxyd5 knockout (KO) mice

Fxyd5-/- 마우스는 Vitalstar(중국 베이징)에서 구입했다. 연구 프로젝트 전반에 걸쳐 마우스 식별 및 기록 보관을 위해 귀표(Ear tagging)가 사용되었다. Fxyd5-/- 마우스는 CRISPR/Cas9 기술을 사용하여 생성되었다. 3개의 가이드 RNA(gRNA 서열: AGGCTGCTAGGCATCTCGGGGGG, TCTTCCTGGGCTCGGTCACGTGG 및 CCCCGATGAGCGATACAGAGACA)는 Fxyd5 인트론 1과 7에서 게놈 DNA를 절단하는 데 사용되었으며, 그 결과 ATG 시작 코돈과 대부분의 코딩 서열을 포함하는 엑손 2-7이 결실되었다. Fxyd5 돌연변이(유전자 표적화 효율: 4/6=66.66%)를 보유하는 4개의 마우스 strain가 확인되었다. Fxyd5(Fxyd5 null)의 5740-bp 결실을 보유하는 이형 접합체 마우스 strain인 마우스 strain 661이 시조(founder)로 선택되었다. 마우스 strain 661을 사용하여 C57BL/6J와 최소 5번의 역교배를 수행하여 표적 외 효과를 최소화했다. 성별에 따른 차이는 관찰되지 않았다. 유전자형 분석에 사용되는 프라이머 목록은 표 1-4에 나와 있다.Fxyd5 −/− mice were purchased from Vitalstar (Beijing, China). Ear tagging was used for mouse identification and record keeping throughout the research project. Fxyd5 −/− mice were generated using CRISPR/Cas9 technology. Three guide RNAs (gRNA sequences: AGGCTGCTAGGCATCTCGGGGGG, TCTTCCTGGGCTCGGTCACGTGG, and CCCCGATGAGCGATACAGAGACA) were used to cut genomic DNA in Fxyd5 introns 1 and 7, resulting in deletion of the ATG start codon and exons 2–7 containing most of the coding sequence. . Four mouse strains carrying the Fxyd5 mutation (gene targeting efficiency: 4/6=66.66%) were identified. Mouse strain 661, a heterozygous mouse strain carrying a 5740-bp deletion of Fxyd5 (Fxyd5 null), was selected as the founder. At least five backcrosses with C57BL/6J were performed using mouse strain 661 to minimize off-target effects. No differences by gender were observed. The list of primers used for genotyping is given in Table 1-4.

4. 동물 모델4. Animal model

이 실험에 사용된 모든 마우스는 특정 병원체가 없는 조건에서 수용되었으며 GIST의 IACUC에서 사전 승인한 국제 지침에 따라 관리되었다. 각 실험에 대한 정확한 마우스 수는 도면에 표시되어 있다. 장 종양 발달에 대한 디스에드헤린 결핍을 조사하기 위해서, C57BL/6J 배경에서 암컷 디스에드헤린-KO(Fxyd5-/-) 마우스와 수컷 ApcMin/+ 마우스를 교배하여 새로운 뮤린(Murine) 모델을 개발했다. ApcMin/+ 마우스는 Jackson Laboratory(Bar Harbour, ME, USA) 및 Fxyd5-/- 마우스는 Vitalstar(Beijing, China)에서 구입했다. 연구 프로젝트 전반에 걸쳐 마우스 식별 및 기록 보관을 위해 귀표가 사용되었다.All mice used in these experiments were housed under specific pathogen-free conditions and managed according to international guidelines pre-approved by the IACUC of GIST. The exact number of mice for each experiment is indicated in the figure. To investigate dysedherin deficiency on intestinal tumor development, a new murine model was developed by crossing female dysedherin-KO (Fxyd5 -/- ) mice with male Apc Min/+ mice on a C57BL/6J background. did. Apc Min/+ mice were purchased from Jackson Laboratory (Bar Harbor, ME, USA) and Fxyd5 −/− mice were purchased from Vitalstar (Beijing, China). Ear tags were used for mouse identification and record keeping throughout the research project.

ApcMin/+;Fxyd5-/- 및 ApcMin/+;Fxyd5+/+ 마우스 간의 종양 발달 상태를 비교하기 위해 4, 6, 8 및 20주령에 수컷 마우스를 희생시키고 장관을 개방하였다. 장관을 세로로 열고 어떤 유전자형 정보도 없이 블라인드 방식으로 종양에 대해 주의 깊게 조사했다.To compare the tumor development status between Apc Min/+ ;Fxyd5 -/- and Apc Min/+ ;Fxyd5 +/+ mice, male mice were sacrificed at 4, 6, 8, and 20 weeks of age, and the intestinal tract was opened. The intestinal tract was opened vertically and the tumor was carefully examined in a blinded manner without any genotypic information.

화학적으로 유도된 장 종양 마우스 모델을 준비하기 위해 8주령 수컷 야생형(Fxyd5+/+) 및 Fxyd5-/- 마우스에 10 mg/kg AOM의 단일 복강내 주사(0일)를 처리했다. 1주일 후, 마우스에 2.0% DSS를 음용수에 1주 동안 처리한 후, DSS가 함유된 음용수를 2주 동안 일반 물로 교환하였다. 이 3주간의 DSS 치료 과정은 12주간 총 4회 진행되었다. 추가 1주 후, 마우스를 희생시키고, CRC 발달 상태를 상기 기재된 바와 같이 평가하였다.To prepare a chemically induced intestinal tumor mouse model, 8-week-old male wild-type (Fxyd5 +/+ ) and Fxyd5 −/− mice were treated with a single intraperitoneal injection (day 0) of 10 mg/kg AOM. After 1 week, mice were treated with 2.0% DSS in drinking water for 1 week, and then the drinking water containing DSS was replaced with regular water for 2 weeks. This 3-week DSS treatment course was conducted a total of 4 times over 12 weeks. After an additional week, mice were sacrificed and CRC development status was assessed as described above.

5. Apc5. Apc Min/+Min/+ 마우스 폴립 유래 암 오가노이드 배양 Mouse polyp-derived cancer organoid culture

20주령 ApcMin/+ 마우스의 장 폴립에서 단일 세포를 분리하고 약간 변형된 이전 보고서에 설명된 대로 배양했다. 간단히 말해서, 폴립을 포함하는 마우스 내장은 에틸렌디아민 테트라아세트산(EDTA) 킬레이트화와 함께 배양되었다. 60분 동안 얼음 위에서 완충액 킬레이트화 후 분리된 정상 장 상피 세포는 원심분리에 의해 제거되고 종양 세포는 중간엽에 부착된 채로 남아 있었다.Single cells were isolated from intestinal polyps of 20-week-old Apc Min/+ mice and cultured as described in a previous report with slight modifications. Briefly, mouse intestines containing polyps were cultured with chelating ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA). After buffer chelation on ice for 60 min, the isolated normal intestinal epithelial cells were removed by centrifugation and the tumor cells remained attached to the mesenchyme.

종양 세포가 있는 장 단편은 콜라게나아제로 해리되었다. 분리된 종양 세포를 계수하고 펠렛화한 다음 총 20,000개의 세포 또는 100개의 세포를 24웰 플레이트 또는 96웰 플레이트에서 각각 50 μL 또는 10 μL의 Matrigel(Corning Matrigel® Growth Factor Reduced Basement Membrane Matrix, #356231, Corning, NY, USA)과 혼합하고 플레이팅했다. Matrigel의 중합 후, 500mL의 IntestiCult™ 오르가노이드 성장 배지(마우스, #06005, STEMCELL Technology)를 첨가했다. 시딩(Seeding) 당일부터 오가노이드의 성장 및 형태를 매일 관찰하였고 오가노이드 배양 7일째에 레자주린 기반 Cell Titer Blue assay(Promega, Leiden, The Netherlands)를 수행하여 오가노이드의 생존력을 평가하였다. Image-Pro Premier 9.2 소프트웨어(Media Cybernetics Inc., Rockville, MD, USA)를 사용하여 각 웰에서 나온 종양형의 평균 직경을 측정했다. Fxyd5 녹다운 종양형의 생성을 위해, 분리된 종양 세포를 NEPA21 초전기천공기(NEPAGENE, Chiba, Japan)를 사용하여 Fxyd5 유전자에 대한 siRNA로 형질주입시켰다. 그 다음, 형질주입된 세포를 상기 기재된 바와 같이 배양하고 모니터링하였다. Fxyd5 녹다운에 사용된 siRNA 서열 목록은 표 5에 나와 있다.Intestinal fragments containing tumor cells were dissociated with collagenase. Isolated tumor cells were counted and pelleted, and then a total of 20,000 cells or 100 cells were plated in 50 μL or 10 μL of Matrigel (Corning Matrigel® Growth Factor Reduced Basement Membrane Matrix, #356231, #356231, in 24-well plates or 96-well plates, respectively). Corning, NY, USA) and plated. After polymerization of Matrigel, 500 mL of IntestiCult™ Organoid Growth Medium (Mouse, #06005, STEMCELL Technology) was added. From the day of seeding, the growth and morphology of the organoids were observed every day, and on the 7th day of organoid culture, a resazurin-based Cell Titer Blue assay (Promega, Leiden, The Netherlands) was performed to evaluate the viability of the organoids. The average diameter of tumor types from each well was measured using Image-Pro Premier 9.2 software (Media Cybernetics Inc., Rockville, MD, USA). For generation of Fxyd5 knockdown tumor types, isolated tumor cells were transfected with siRNA against the Fxyd5 gene using a NEPA21 superelectroporator (NEPAGENE, Chiba, Japan). The transfected cells were then cultured and monitored as described above. A list of siRNA sequences used for Fxyd5 knockdown is provided in Table 5.

6. 조직학적 평가6. Histological evaluation

모든 조직 샘플은 마우스에서 제거한 후 30분 이내에 포르말린 고정 및 파라핀 포매 또는 최적 절단 온도 화합물(Leica Microsystems, Buffalo Grove, IL, USA)에서 동결되었다. 파라핀 포매 또는 복합 포매 조직 블록을 마이크로톰으로 수동 절단하여 4-5 μm 두께의 절편을 얻었다. 파라핀 섹션은 공급자의 지침에 따라 탈랍되고 헤마톡실린(Dako, Carpinteria, CA, USA) 및 eosin(Millipore, Billerica, MD, USA)으로 염색되었다. 표적 단백질은 면역조직화학(IHC) 및 면역형광(IF)에 의해 시각화되었다. 단백질은 표 6-8에 설명된 특정 항체를 사용하여 시각화되었다.All tissue samples were formalin fixed and paraffin embedded or frozen in optimal cutting temperature compound (Leica Microsystems, Buffalo Grove, IL, USA) within 30 min after removal from the mouse. Paraffin-embedded or composite-embedded tissue blocks were manually cut with a microtome to obtain 4–5 μm thick sections. Paraffin sections were dewaxed and stained with hematoxylin (Dako, Carpinteria, CA, USA) and eosin (Millipore, Billerica, MD, USA) according to the supplier's instructions. Target proteins were visualized by immunohistochemistry (IHC) and immunofluorescence (IF). Proteins were visualized using specific antibodies described in Tables 6-8.

IHC의 경우 핵을 hematoxylin(Dako, Carpinteria, CA, USA)으로 대조염색하거나 IF의 경우 4',6-diamidino-2-phenylindole(DAPI, Sigma-Aldrich)로 대조염색했다. 양고추냉이 과산화효소(HRP, Dako) 또는 형광 염료(Life Technologies, Carlsbad, CA, USA)와 접합된 이차 항체를 사용하여 표적 단백질을 시각화했다. IHC의 경우, 표적 단백질은 DAB 반응에 의해 가시화되었고 400x 배율에서 광학 현미경(Leica Microsystems)으로 관찰되었다. DAB 강도는 유전자형 정보 없이 맹검 방식으로 모든 조직 샘플당 3개의 무작위 지점에서 Image-Pro Premier 9.2 소프트웨어(Media Cybernetics Inc., Rockville, MD, USA)를 사용하여 자동으로 정량화되었다. 면적과 평균 밀도를 곱하여 표적 단백질의 통합 광학 밀도(IOD)를 계산했다. 형광 신호는 400x 또는 1000x의 총 배율에서 Axio Imager 2(Carl Zeiss, Oberkochen, Germany) 또는 공초점 LSM880 현미경(Carl Zeiss)을 사용하여 시각화되었다. 표적 단백질의 상대적인 발현 수준은 전술한 바와 같이 형광 강도를 기준으로 측정하고 DAPI 강도로 정규화하였다.Nuclei were counterstained with hematoxylin (Dako, Carpinteria, CA, USA) for IHC or 4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI, Sigma-Aldrich) for IF. Target proteins were visualized using secondary antibodies conjugated with horseradish peroxidase (HRP, Dako) or fluorescent dye (Life Technologies, Carlsbad, CA, USA). For IHC, target proteins were visualized by DAB reaction and observed under a light microscope (Leica Microsystems) at 400x magnification. DAB intensity was automatically quantified using Image-Pro Premier 9.2 software (Media Cybernetics Inc., Rockville, MD, USA) at three random points per every tissue sample in a blinded manner without genotype information. The integrated optical density (IOD) of the target protein was calculated by multiplying the area and the average density. Fluorescent signals were visualized using an Axio Imager 2 (Carl Zeiss, Oberkochen, Germany) or a confocal LSM880 microscope (Carl Zeiss) at a total magnification of 400x or 1000x. Relative expression levels of target proteins were measured based on fluorescence intensity as described above and normalized to DAPI intensity.

7. 실시간 역전사효소 정량적 중합효소 연쇄반응(RT-qPCR)7. Real-time reverse transcriptase quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR)

총 RNA는 TRIzol 시약(Invitrogen)을 사용하여 분리되었다. RNA의 순도는 260/280 및 260/230 흡광비를 측정하여 확인하였다. 무작위 프라이머가 있는 PrimeScript™ 1st 가닥 cDNA 합성 키트(Takara Biomedicals, Kusatsu, Japan)를 사용하여 0.5μg의 총 RNA에서 cDNA 템플릿을 합성했다. Power SYBR Green PCR Master Mix 및 Step-One Real-time PCR 시스템(Applied Biosystems, Foster City, CA, USA)을 사용하여 cDNA의 PCR 증폭을 수행했다. RT-qPCR에 사용되는 프라이머 목록은 표 1에 나와 있다.Total RNA was isolated using TRIzol reagent (Invitrogen). The purity of RNA was confirmed by measuring the absorbance ratios of 260/280 and 260/230. The cDNA template was synthesized from 0.5 μg of total RNA using the PrimeScript™ 1st Strand cDNA Synthesis Kit (Takara Biomedicals, Kusatsu, Japan) with random primers. PCR amplification of cDNA was performed using Power SYBR Green PCR Master Mix and Step-One Real-time PCR System (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). The list of primers used for RT-qPCR is given in Table 1.

8. 임상분석 및 통계8. Clinical analysis and statistics

CRC 환자 123명의 TMA 슬라이드를 면역염색하여 특정 단일클론항체(M53)를 사용하여 디스에드헤린을 검출했다. TMA 슬라이드에는 각 환자의 3개의 종양 조직 코어와 2개의 일치하는 정상 조직 코어가 포함되어 있다. 열 유도 에피토프 검색 후, 슬라이드를 투과화하고 4°C에서 밤새 1차 항체(1:500)와 함께 인큐베이션했다. 세척 단계를 반복한 후 슬라이드를 항-마우스 비오틴화 항체(Vector ABC Kit, Vector Laboratories, Burlingame, CA, USA)와 함께 실온에서 30분 동안 인큐베이션하고 DAB 반응에 의해 디스에드헤린 발현을 가시화하고 광학 현미경으로 관찰했다(미국 일리노이주 버팔로 그로브 소재 라이카 마이크로시스템즈). CRC 상피에서 디스에드헤린의 발현은 임상 정보 없이 맹검 방식으로 Image-Pro Premier 9.2 소프트웨어(Media Cybernetics Inc., Rockville, MD, USA)를 사용하여 자동으로 정량화되었다. 코어당 3개의 스폿을 무작위로 선택하고 면적과 평균 밀도를 곱하여 디스에드헤린의 IOD를 계산했다.TMA slides from 123 CRC patients were immunostained to detect disedherin using a specific monoclonal antibody (M53). TMA slides contained three tumor tissue cores from each patient and two matched normal tissue cores. After heat-induced epitope retrieval, slides were permeabilized and incubated with primary antibody (1:500) overnight at 4°C. After repeating the washing steps, slides were incubated with anti-mouse biotinylated antibody (Vector ABC Kit, Vector Laboratories, Burlingame, CA, USA) for 30 min at room temperature and disedherin expression was visualized by DAB reaction and light microscopy. (Leica Microsystems, Buffalo Grove, IL, USA). Expression of dysedherin in CRC epithelium was automatically quantified using Image-Pro Premier 9.2 software (Media Cybernetics Inc., Rockville, MD, USA) in a blinded manner without clinical information. The IOD of disedherin was calculated by randomly selecting three spots per core and multiplying the area by the average density.

종양 조직 대 정상 조직에서의 디스에드헤린 발현의 비율(3개의 종양 조직 코어의 평균 IOD/2개의 정상 조직 코어의 평균 IOD)은 디스에드헤린 발현과 임상병리학적 변수의 연관성을 결정하는 데 사용되었다. 환자는 IOD 값에 따라 두 그룹으로 나뉜다. 디스에드헤린high (≥75%, n = 27) 및 디스에드헤린low (< 75%, n = 96). 차이의 통계적 유의성은 범주형 데이터에 대한 카이제곱 검정 또는 Fisher의 정확 검정을 사용하여 평가하고 연속 변수는 독립 표본 t-검정을 사용하여 비교했다. 무재발생존기간(RFS)은 수술일로부터 재발 또는 사망일 중 먼저 발생한 날짜까지의 시간으로 정의하였고, 마지막 추적조사에서 생존한 환자는 그 시점에 기록하였다. 분석 당시 환자는 검열되었다. 전체 생존(OS)은 질병의 진단부터 모든 원인에 의한 사망까지를 계산하였고, 최종 추시 시 생존한 환자를 기록하였다. Kaplan-Meier 방법을 사용하여 생존율을 계산하고 로그 순위 테스트를 사용하여 비교했다. RFS 및 OS와 관련된 요인은 위험 비율과 95% 신뢰 구간을 사용하는 단변량 및 다변량 Cox 비례 위험 회귀 모델에 의해 식별되었다. 통계 분석은 SPSS 버전 21.0(IBM Corporation, Armonk, NY, USA)을 사용하여 수행되었다. 모든 p-값은 양측(two-sided)이었고 p < 0.05는 통계적 유의성의 지표로 사용되었다.The ratio of disedherin expression in tumor tissue versus normal tissue (average IOD of three tumor tissue cores/average IOD of two normal tissue cores) was used to determine the association of disedherin expression with clinicopathological variables. . Patients are divided into two groups according to IOD values. disedherin high (≥75%, n = 27) and disedherin low (<75%, n = 96). Statistical significance of differences was assessed using the chi-square test or Fisher's exact test for categorical data, and continuous variables were compared using the independent samples t-test. Relapse-free survival (RFS) was defined as the time from the date of surgery to the date of recurrence or death, whichever occurred first, and patients surviving at the last follow-up were recorded at that time. Patients were censored at the time of analysis. Overall survival (OS) was calculated from disease diagnosis to death from all causes, and patients alive at final follow-up were recorded. Survival rates were calculated using the Kaplan-Meier method and compared using the log-rank test. Factors associated with RFS and OS were identified by univariate and multivariate Cox proportional hazards regression models using hazard ratios and 95% confidence intervals. Statistical analyzes were performed using SPSS version 21.0 (IBM Corporation, Armonk, NY, USA). All p-values were two-sided and p < 0.05 was used as an indicator of statistical significance.

9. 세포주9. Cell lines

HCT116(KCLB 카탈로그 번호 10247, RRID:CVCL_0291), SW480(KCLB 카탈로그 번호 10228, RRID:CVCL_0546), LoVo(KCLB 카탈로그 번호 10229, RRID:CVCL_0399), KCLB Cat# 10188, RRID:CVCL_1384) 및 HT29(KCLB Cat# 30038, RRID:CVCL_0320) 세포주는 한국세포주은행(한국 서울)에서 구입했다. SW48 세포주(ATCC Cat# CCL-231, RRID:CVCL_1724)는 American Type Culture Collection(Rockville, MD, USA)에서 구입했다. MC38 C57BL6 쥐의 장 종양 세포주(RRID:CVCL_B288)는 Kerafast(Boston, MA, USA)에서 구입했다. 모든 세포는 공급자의 지침에 따라 배양되었다. e-Myco™ Mycoplasma 검출 키트(iNtron Biotechnology, 한국 성남, 대한민국)를 사용하여 6개월마다 세포의 마이코플라즈마 오염 여부를 일상적으로 테스트했으며 모든 실험은 첫 번째 해동 후 20 계대 이내에 수행되었다.HCT116 (KCLB Cat# 10247, RRID:CVCL_0291), SW480 (KCLB Cat# 10228, RRID:CVCL_0546), LoVo (KCLB Cat# 10229, RRID:CVCL_0399), KCLB Cat# 10188, RRID:CVCL_1384) and HT29 (KCLB B Cat # 30038, RRID:CVCL_0320) cell lines were purchased from Korea Cell Line Bank (Seoul, Korea). SW48 cell line (ATCC Cat# CCL-231, RRID:CVCL_1724) was purchased from American Type Culture Collection (Rockville, MD, USA). MC38 C57BL6 murine intestinal tumor cell line (RRID:CVCL_B288) was purchased from Kerafast (Boston, MA, USA). All cells were cultured according to the supplier's instructions. Cells were routinely tested for mycoplasma contamination every 6 months using the e-Myco™ Mycoplasma detection kit (iNtron Biotechnology, Seongnam, Korea), and all experiments were performed within 20 passages after the first thawing.

10. 뮤린(Murine) 결장암 세포주를 이용한 동계 마우스 모델10. Syngeneic mouse model using murine colon cancer cell lines

루시페라제 표지 MC38 세포(C57BL/6J 마우스 유래 결장암 세포주)를 8주령 수컷 Fxyd5+/+ 또는 Fxyd5-/- C57BL/6J 마우스(5 x 104/마우스)에 피하(s.c.) 접종했다. 종양 성장은 세포 접종으로부터 부검까지 18일 동안 루시퍼라제 활성을 측정함으로써 모니터링하였다(Fxyd5+/+, n=6; Fxyd5-/-, n=6). 부검 후, 종양 부피는 다음 공식에 따라 계산되었다: 종양 부피 = 길이 x 너비2/2. 복부 대정맥에서 혈액을 채취하여 EDTA 채혈 튜브에 보관하고 Exigo Veterinary Hematology Analyzer(Boule Medical, Stockholm, Sweden)를 사용하여 혈액학적 검사를 실시하였다. 연령이 일치하는 나이브 C57BL/6J 마우스를 대조군으로 사용했다(Fxyd5+/+, n=3; Fxyd5-/-, n=3).Luciferase-labeled MC38 cells (a colon cancer cell line derived from C57BL/6J mice) were inoculated subcutaneously (sc) into 8-week-old male Fxyd5 +/+ or Fxyd5 −/− C57BL/6J mice (5 × 10 4 /mouse). Tumor growth was monitored by measuring luciferase activity for 18 days from cell inoculation to necropsy (Fxyd5 +/+ , n=6; Fxyd5 −/− , n=6). After autopsy, tumor volume was calculated according to the following formula: tumor volume = length x width 2/2 . Blood was collected from the abdominal vena cava, stored in an EDTA blood collection tube, and hematological tests were performed using an Exigo Veterinary Hematology Analyzer (Boule Medical, Stockholm, Sweden). Age-matched naïve C57BL/6J mice were used as controls (Fxyd5 +/+ , n=3; Fxyd5 −/− , n=3).

11. 단백질 분리 및 단백질 면역블롯 분석11. Protein isolation and protein immunoblot analysis

조직 또는 세포를 얼음 위에서 20분 동안 RIPA 완충액에서 균질화하였다. 단백질 농도는 BCA 단백질 분석 키트(Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA)를 사용하여 비신코닌산(bicinchoninic acid, BCA) 분석을 기반으로 결정되었다. 단백질은 95°C에서 5분 동안 끓임으로써 SDS(Sigma-Aldrich)로 변성되었다. 동일한 양의 총 단백질(4-15 μg)을 8% 또는 10% 폴리아크릴아미드 겔 전기영동(PAGE)으로 분리하고, 분리된 단백질을 폴리비닐리덴 디플루오라이드 막(Millipore, Billerica, MA, USA)으로 옮겼다. 막을 5% 소 혈청 알부민(Sigma-Aldrich)으로 차단하고 표시된 1차 항체와 함께 4°C에서 밤새 인큐베이션했다. 그런 다음 멤브레인을 HRP-접합 이차 항체와 함께 인큐베이션했다. HRP의 화학 발광은 ECL 시약(Atto, Tokyo, Japan)으로 개발되었으며 디지털 이미징 시스템(ProteinSimple, San Jose, CA)으로 감지되었다. 단백질 면역블롯 분석에 사용된 항체는 표 6-8에 나열되어 있다.Tissues or cells were homogenized in RIPA buffer for 20 min on ice. Protein concentration was determined based on bicinchoninic acid (BCA) assay using the BCA protein assay kit (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA). Proteins were denatured with SDS (Sigma-Aldrich) by boiling at 95°C for 5 min. Equal amounts of total protein (4-15 μg) were separated by 8% or 10% polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE), and the separated proteins were transferred to a polyvinylidene difluoride membrane (Millipore, Billerica, MA, USA). moved to Membranes were blocked with 5% bovine serum albumin (Sigma-Aldrich) and incubated overnight at 4°C with the indicated primary antibodies. The membrane was then incubated with HRP-conjugated secondary antibody. Chemiluminescence of HRP was developed with ECL reagent (Atto, Tokyo, Japan) and detected with a digital imaging system (ProteinSimple, San Jose, CA). Antibodies used for protein immunoblot analysis are listed in Tables 6-8.

12. 디스에드헤린-knockout(KO) 또는 -과발현(OE) 세포주의 확립12. Establishment of disedherin-knockout (KO) or -overexpression (OE) cell lines

디스에드헤린-KO(FXYD5-/-) SW480 세포주는 Transomic Technologies(Huntsville, AL, USA)에 의해 생성되었다.The disedherin-KO (FXYD5 −/− ) SW480 cell line was generated by Transomic Technologies (Huntsville, AL, USA).

인간 FXYD5 유전자의 다른 영역을 표적으로 하는 특정 gRNA를 설계하고 pCLIPAll(EFS-Puro) 발현 벡터에 클로닝했다. SW480 세포를 렌티바이러스 입자로 감염시키고 1주일 동안 퓨로마이신으로 선택하였다. 희석 클로닝을 수행하여 다른 단일클론 세포 집단을 얻었다. 다중 클론의 KO 효율은 실시간 RT-qPCR 및 단백질 면역블롯팅에 의해 추정되었으며, 가장 강력한 KO 효율을 나타내는 단일 클론(gRNA 서열: GAGATGGGTCTTACCTC TGG)을 선택하고 추가 실험에 사용했다. 디스에드헤린-OE 세포주의 확립을 위해, HCT116 세포를 디스에드헤린 발현 벡터(pcDNA-L3HSV)[6]로 형질주입시키고 1주 동안 G418로 선별하였다. 희석 클로닝을 수행하고 RT-qPCR 및 단백질 면역블롯 분석을 통해 디스에드헤린 유전자의 OE를 확인하였다. 돌연변이 형태의 디스에드헤린을 과발현하는 HCT116 세포주의 생성을 위해 코딩 서열을 합성하고 Thermo Fisher Scientific에 의해 pcDNATM4/HisMax 벡터에 클로닝했다. 벡터 형질주입, 안정한 세포주 생성 및 검증을 위에서 설명한 대로 수행했다.Specific gRNAs targeting different regions of the human FXYD5 gene were designed and cloned into the pCLIPAll (EFS-Puro) expression vector. SW480 cells were infected with lentiviral particles and selected with puromycin for 1 week. Dilution cloning was performed to obtain different monoclonal cell populations. The KO efficiency of multiple clones was estimated by real-time RT-qPCR and protein immunoblotting, and the single clone (gRNA sequence: GAGATGGGTCTTACCTC TGG) showing the strongest KO efficiency was selected and used for further experiments. To establish the disedherin-OE cell line, HCT116 cells were transfected with a disedherin expression vector (pcDNA-L3HSV) [6] and selected with G418 for 1 week. Dilution cloning was performed and the OE of the disedherin gene was confirmed through RT-qPCR and protein immunoblot analysis. For generation of HCT116 cell lines overexpressing mutant forms of disedherin, the coding sequence was synthesized and cloned into the pcDNATM4/HisMax vector by Thermo Fisher Scientific. Vector transfection, stable cell line generation, and validation were performed as described above.

13. 클론 생성 분석13. Cloning analysis

세포를 12-웰 플레이트(200개 세포/웰)에 접종하고 14일 동안 배양했다. 크기가 50 μm보다 큰 콜로니의 수는 크리스탈 바이올렛(n = 3/그룹)으로 염색한 후 계산되었다.Cells were seeded in 12-well plates (200 cells/well) and cultured for 14 days. The number of colonies larger than 50 μm in size was counted after staining with crystal violet (n = 3/group).

14. 세포 성장 분석14. Cell growth assay

세포를 6-웰 또는 96-웰 플레이트에 시딩(Seeding)하고 다양한 시점 동안 인큐베이션했다. 생존 세포의 수는 자동화된 세포 계수기(Countess II, ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA)로 측정하거나 thiazolyl blue tetrazolium bromide(MTT, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)로 염색하여 측정했다. 마이크로플레이트 분광광도계(Bio-Tek Instruments Inc., Winooski, VT, USA)를 사용하여 흡광도를 측정하였다.Cells were seeded in 6-well or 96-well plates and incubated for various time points. The number of viable cells was determined by automated cell counter (Countess II, ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA) or by staining with thiazolyl blue tetrazolium bromide (MTT, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA). Absorbance was measured using a microplate spectrophotometer (Bio-Tek Instruments Inc., Winooski, VT, USA).

15. 상처 치유 분석15. Wound healing analysis

세포를 배양 삽입물(Ibidi, GmbH, Martinsried, Germany)에 접종했다. 상처를 긁은 후 세포를 48시간(종료점) 동안 배양했다. 세포의 위상차 이미지는 부착된 카메라를 사용하여 캡처되었다.Cells were seeded on culture inserts (Ibidi, GmbH, Martinsried, Germany). After scraping the wound, cells were cultured for 48 h (endpoint). Phase contrast images of cells were captured using an attached camera.

100x의 총 배율에서 현미경 (Carl Zeiss). Image-Pro Premier 9.2를 사용하여 시간 0 또는 끝점에서의 상처 부위를 측정했다. 상처 봉합 면적은 초기 상처 면적의 백분율로 계산되었다. 세포 성장률 차이의 영향을 최소화하기 위해 단백질 합성을 억제하고 유사분열 진입을 차단하는 cycloheximide를 상처 봉합 기간 동안 배양 배지에 추가했다.Microscope (Carl Zeiss) at a total magnification of 100x. Wound area at time 0 or endpoint was measured using Image-Pro Premier 9.2. Wound closure area was calculated as a percentage of the initial wound area. To minimize the effects of differences in cell growth rates, cycloheximide, which inhibits protein synthesis and blocks mitotic entry, was added to the culture medium during the wound closure period.

16. Apoptosis assay (Annexin V+)16. Apoptosis assay (Annexin V+)

Annexin VFluorescein Isothiocyanate (FITC) Apoptosis Detection Kit I (BD Biosciences)을 사용하여 apoptosis assay를 수행하여 cell apoptosis의 속도를 정량적으로 분석하였다. 세포 현탁액(1 x 106/mL)은 세포를 차가운 PBS로 두 번 세척하여 준비했다. 그런 다음 현탁액 100μL를 FITC, annexin V 및 propidium iodide 5μL가 첨가된 튜브에 옮겼다. 혼합물을 실온에서 15분 동안 어두운 곳에서 부드럽게 볼텍싱한 후 인큐베이션했다. 인큐베이션 후, 유세포 분석을 사용하여 분석하기 전에 400μL의 1X 결합 완충액을 첨가했다. FACS 분석은 BD AccuriTM 유세포분석기(BD Biosciences)를 사용하여 수행되었다. FACS 데이터는 FlowJo 소프트웨어(TreeStar, San Carlos, CA, USA)를 사용하여 분석되었다.The rate of cell apoptosis was quantitatively analyzed by performing an apoptosis assay using Annexin VFluorescein Isothiocyanate (FITC) Apoptosis Detection Kit I (BD Biosciences). Cell suspension (1 × 10 6 /mL) was prepared by washing the cells twice with cold PBS. Then, 100 μL of the suspension was transferred to a tube containing 5 μL of FITC, annexin V, and propidium iodide. The mixture was gently vortexed and incubated in the dark for 15 minutes at room temperature. After incubation, 400 μL of 1X binding buffer was added before analysis using flow cytometry. FACS analysis was performed using a BD AccuriTM flow cytometer (BD Biosciences). FACS data were analyzed using FlowJo software (TreeStar, San Carlos, CA, USA).

17. Boyden 챔버 분석17. Boyden chamber analysis

Transwell 시스템(8 μm 기공 크기, Corning)을 마이그레이션 및 침입 분석에 사용했다. 마이그레이션 분석을 위해 3 x 105 세포를 무혈청 배지의 상부 챔버에 접종했다. 침입 분석의 경우 3 x 105 세포를 Matrigel-coated Transwell system(8 μm pore size, Corning)의 상부 챔버에 무혈청 배지를 접종하고 하부 챔버를 20% 소태아 혈청이 보충된 배지로 채웠다.The Transwell system (8 μm pore size, Corning) was used for migration and invasion assays. For migration assay, 3 × 10 5 cells were seeded into the upper chamber in serum-free medium. For the invasion assay, 3 x 10 5 cells were inoculated into the upper chamber of a Matrigel-coated Transwell system (8 μm pore size, Corning) with serum-free medium, and the lower chamber was filled with medium supplemented with 20% fetal bovine serum.

37°C에서 24시간 동안 배양한 후, 삽입막의 바닥을 통해 Matrigel을 이동하거나 침입한 세포를 고정하고 크리스탈 바이올렛으로 염색하고 위상차 현미경(Carl Zeiss, 생물학적 삼중)으로 계수했다. After incubation at 37°C for 24 h, cells that migrated or invaded Matrigel through the bottom of the insert membrane were fixed, stained with crystal violet, and counted under a phase contrast microscope (Carl Zeiss, Biological Triple).

18. CRC 이종이식 마우스 모델18. CRC xenograft mouse model

빈 벡터(EV)로 형질주입된 대조군 세포와 디스에드헤린-KO 세포의 종양 형성 가능성을 비교하기 위해 생체 내 제한 희석 분석(LDA)을 수행했다. 세포를 다양한 세포 희석액(50000, 10000, 5000, 1000 세포/마우스, n = 6/그룹)으로 수컷 NSG 마우스(NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ, #005557, Jackson Laboratory, Bar Harbor, ME, USA)에 피하 접종하였다. 56일 후, 생쥐에서 종양의 발생률은 최종 부검에 의해 결정되었다. LDA 그래프를 생성하고, Walter+Eliza Hall Bioinformatics(http://bioinf.wehi.edu.au/softwar e/elda/)에서 제공하는 온라인 소프트웨어를 사용하여 통계 값을 계산했다.In vivo limiting dilution assay (LDA) was performed to compare the tumorigenic potential of disedherin-KO cells with control cells transfected with empty vector (EV). Cells were grown from male NSG mice (NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ, #005557, Jackson Laboratory, Bar Harbor, ME, USA) at various cell dilutions (50000, 10000, 5000, 1000 cells/mouse, n = 6/group). was inoculated subcutaneously. After 56 days, the incidence of tumors in mice was determined by final necropsy. LDA graphs were generated, and statistical values were calculated using online software provided by Walter+Eliza Hall Bioinformatics (http://bioinf.wehi.edu.au/softwar e/elda/).

전이 및 원격 장기 집락화를 추정하기 위해 비장 주사 실험을 수행하였다. 이 모델에서, EV-형질주입된 대조군 세포 또는 디스에드헤린-KO 세포는 루시페라제로 태그가 지정되고 NSG 마우스의 비장에 접종된 후 비장 절제술(1x106 세포/마우스)이 수행되었다. 비장에서 나와 먼 장기에서 자란 살아남은 세포는 간 전이의 형성에 기여할 것이다. 33일 동안 루시페라제 활성을 시각화하여 매주 간 전이를 일상적으로 모니터링했다. 희생 후 간을 제거하여 간 전이를 확인하고 정량화했다.Spleen injection experiments were performed to estimate metastasis and distant organ colonization. In this model, EV-transfected control cells or dysedherin-KO cells were tagged with luciferase and inoculated into the spleen of NSG mice followed by splenectomy (1x10 6 cells/mouse). Surviving cells that emerge from the spleen and grow in distant organs will contribute to the formation of liver metastases. Liver metastases were routinely monitored weekly by visualizing luciferase activity for 33 days. After sacrifice, the liver was removed to identify and quantify liver metastases.

19. 오픈소스 데이터베이스를 이용한 생물정보학 분석19. Bioinformatics analysis using open source databases

정상 조직과 종양 조직 간의 FXYD5 mRNA 발현 수준을 비교하기 위해 오픈 소스 데이터베이스(R2: 게놈 분석 및 시각화 플랫폼, https://hgserver1.amc.nl/cgi-bin/r2/main.cgi)에서 유전자 발현 데이터를 얻었다. 유전자 세트 농축 분석(GSEA)은 차등적으로 발현된 유전자(DEG) 목록은 두 그룹의 CRC 환자를 비교하여 R2 플랫폼(GSE21510 데이터 세트)을 사용하여 얻었다(중앙 디스에드헤린 수준에 따라 구분됨, n = 52/그룹). 총 DEG 목록(p<0.001)은 순위가 지정된 유전자 목록으로 적용되었다. 순위가 매겨진 유전자 목록의 GSEA는 http://www.broadinstitue.org/gsea/(1,000 permutations; 최소 용어 크기: 15; 최대 용어 크기: 500, C2: 모든 선별된 유전자)에서 얻은 GSEA의 Java 구현을 사용하여 수행되었다. 정규화된 농축 점수는 유전자 세트 크기의 차이를 설명한다. 잘못된 발견 비율 q-값은 유의성 임계값을 설정하는 데 사용되었다.Gene expression data from an open source database (R2: Genomic Analysis and Visualization Platform, https://hgserver1.amc.nl/cgi-bin/r2/main.cgi) to compare FXYD5 mRNA expression levels between normal and tumor tissues. got it Gene set enrichment analysis (GSEA) lists of differentially expressed genes (DEGs) were obtained using the R2 platform (GSE21510 data set) comparing two groups of CRC patients (separated by median disedherin level, n = 52/group). The total DEG list (p<0.001) was applied as the ranked gene list. GSEA of ranked gene list Java implementation of GSEA obtained from http://www.broadinstitue.org/gsea/ (1,000 permutations; minimum term size: 15; maximum term size: 500, C2: all selected genes) It was carried out using Normalized enrichment scores account for differences in gene set size. The false discovery rate q-value was used to set the significance threshold.

20. RNA 시퀀싱 및 독창성 경로 분석(IPA)20. RNA Sequencing and Ingenuity Pathway Analysis (IPA)

RNA-sequencing은 디스에드헤린-KO와 대조군(EV-transfected) SW480 세포 사이의 변경된 유전자 발현 시그니처를 찾기 위해 수행되었다. 시료는 생물학적 삼중으로 준비하였고 RNA 시퀀싱 분석은 LAS science(서울, 대한민국)에서 수행했다. mRNA 시퀀싱 라이브러리는 TruSeq Stranded mRNA 샘플 준비 키트와 Illumina NextSeq 플랫폼을 사용하여 준비되었다. 디스에드헤린-KO SW480 세포에서 변경된 DEG 목록(n = 4,437, p<0.05)은 디스에드헤린 KO와 유의하게 관련이 있는 잠재적인 질병, 기능 및 상위 조절자를 식별하기 위해 IPA(Qiagen, Redwood City, CA, USA)에 적용되었다.RNA-sequencing was performed to find altered gene expression signatures between disedherin-KO and control (EV-transfected) SW480 cells. Samples were prepared in biological triplicate, and RNA sequencing analysis was performed by LAS science (Seoul, Korea). mRNA sequencing libraries were prepared using the TruSeq Stranded mRNA sample preparation kit and the Illumina NextSeq platform. The list of DEGs altered in disedherin-KO SW480 cells (n = 4,437, p<0.05) was analyzed by IPA (Qiagen, Redwood City; CA, USA).

21. 디스에드헤린 상호작용 단백질의 동정21. Identification of disedherin interacting proteins

M53 단일 클론 항체 기반 공동 면역 침전(co-IP)을 사용하여 SW480 세포의 전체 단백질 용해물(KCB Cat# KCB 200848YJ)에서 잠재적인 디스에드헤린 상호 작용 단백질이 확인되었다. 이소형 IgG 대조군 항체와의 인큐베이션을 음성 대조군으로 사용하였다. Co-IP 단백질은 나트륨 도데실 설페이트폴리아크릴아미드 겔 전기영동(SDS-PAGE)에 의해 분리되었고 트립신으로 겔 내에서 소화되었다. C18 역상 수지를 포함하는 컬럼을 사용하여 펩티드 샘플을 정제하고 농축했다. 펩티드는 LC-MS에 의해 확인되었다. 원시 질량 분석 데이터는 Sorcerer 2-SEQUEST(Sage-N Research, Milpitas, CA, USA)로 처리되었다. 항-dysadherin co-IP 샘플 대 IgG 대조군 IP 샘플에서 풍부한 단백질 리스트는 Scaffold 4 Q + S 프로그램(version 4.6.1, Proteome Software Inc., Portland, OR, USA)에서 사용되는 Top3 TIC을 통해 단백질의 풍부도를 측정함으로써 얻었다.Potential disedherin-interacting proteins were identified in total protein lysates from SW480 cells (KCB Cat# KCB 200848YJ) using M53 monoclonal antibody-based co-immunoprecipitation (co-IP). Incubation with an isotype IgG control antibody was used as a negative control. Co-IP proteins were separated by sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and digested in the gel with trypsin. Peptide samples were purified and concentrated using a column containing C18 reversed phase resin. Peptides were confirmed by LC-MS. Raw mass spectrometry data were processed with Sorcerer 2-SEQUEST (Sage-N Research, Milpitas, CA, USA). Lists of abundant proteins in anti-dysadherin co-IP samples versus IgG control IP samples were analyzed by enrichment analysis of proteins via Top3 TICs used in the Scaffold 4 Q + S program (version 4.6.1, Proteome Software Inc., Portland, OR, USA). Obtained by measuring the degree.

22. 직접적인 단백질-단백질 상호작용의 측정을 위한 풀다운 분석22. Pull-down assay for measurement of direct protein-protein interactions

야생형 또는 돌연변이 형태의 디스에드헤린의 코딩 서열은 Thermo Fisher Scientific에 의해 합성되고 pET151/DTOPO 벡터로 클로닝되었다. His-태그된 디스에드헤린의 OE는 Luria-Bertani(LB) 브로스 배지에서 성장한 E. coli를 사용하여 달성되었다. LB 브로쓰 배지에 Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside(IPTG, 0.5mM)를 첨가하여 관심 단백질의 발현을 유도하고, 혼합물을 37℃에서 5시간 동안 배양하였다. 그런 다음 RIPA 완충액을 이용하여 용해시키고 Ni-NTA 컬럼(R90101, Thermo Fisher Scientific)을 이용하여 정제하였고 농축된 정제 단백질은 BCA Protein Assay kit(Thermo Fisher Scientific)를 이용하여 측정하였으며 정제된 단백질은 10% SDS로 분리하여 가시화하였다. 정제된 단백질은 10% SDS-폴리아크릴아미드 겔에서 분리하고 Coomasie Brilliant Blue로 염색하여 시각화했다. 정제된 피브로넥틴 단백질은 Sigma Aldrich에서 구입했다.The coding sequence of wild-type or mutant forms of disedherin was synthesized by Thermo Fisher Scientific and cloned into the pET151/DTOPO vector. OE of His-tagged disedherin was achieved using E. coli grown in Luria-Bertani (LB) broth medium. Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside (IPTG, 0.5mM) was added to LB broth medium to induce expression of the protein of interest, and the mixture was incubated at 37°C for 5 hours. Then, it was dissolved using RIPA buffer and purified using a Ni-NTA column (R90101, Thermo Fisher Scientific). The concentrated purified protein was measured using a BCA Protein Assay kit (Thermo Fisher Scientific), and the purified protein was measured at 10% It was separated and visualized with SDS. Purified proteins were separated on a 10% SDS-polyacrylamide gel and visualized by staining with Coomasie Brilliant Blue. Purified fibronectin protein was purchased from Sigma Aldrich.

정제된 His-태그된 디스에드헤린 단백질(1μg) 및 정제된 피브로넥틴 단백질(0.5μg)의 혼합물을 항-His 마우스 단일클론 항체(MA1-21315, Thermo Fisher Scientific)와 함께 4°C에서 밤새 인큐베이션했다.A mixture of purified His-tagged disedherin protein (1 μg) and purified fibronectin protein (0.5 μg) was incubated with anti-His mouse monoclonal antibody (MA1-21315, Thermo Fisher Scientific) overnight at 4°C. .

단백질 G 아가로스 비드(#37478, Cell Signaling Technology, Beverly, MA, USA)를 첨가하고 샘플을 4℃에서 6시간 동안 인큐베이션하였다. 비드 결합 단계 후, 샘플을 원심분리하고 펠렛을 단백질 면역블롯팅을 위해 3X SDS-PAGE 로딩 완충액에서 끓였다. His-tagged 디스에드헤린 및 피브로넥틴 단백질의 존재는 항-His 토끼 단일클론 항체(#12698, Cell Signaling Technology) 및 항-피브로넥틴 토끼 다중클론 항체(ab2413, Abcam, Cambridge, MA, USA)를 사용한 단백질 면역블롯 분석에 의해 결정되었다. 펩티드의 풀다운 분석은 Ni-NTA 아가로스 비드(R90101, Thermo Fisher Scientific)를 사용하여 수행되었다.Protein G agarose beads (#37478, Cell Signaling Technology, Beverly, MA, USA) were added and samples were incubated at 4°C for 6 hours. After the bead binding step, samples were centrifuged and the pellet was boiled in 3X SDS-PAGE loading buffer for protein immunoblotting. The presence of His-tagged disedherin and fibronectin proteins was confirmed by protein immunization using anti-His rabbit monoclonal antibody (#12698, Cell Signaling Technology) and anti-fibronectin rabbit polyclonal antibody (ab2413, Abcam, Cambridge, MA, USA). Determined by blot analysis. Pull-down analysis of peptides was performed using Ni-NTA agarose beads (R90101, Thermo Fisher Scientific).

His-tagged 디스에드헤린 단백질은 Abcam(ab140573)에서 구입했으며 펩타이드는 ANYGEN(한국 청주)에서 합성했다. 각 펩타이드의 순도는 LC-MS에 의해 95% 이상으로 측정되었다.His-tagged disedherin protein was purchased from Abcam (ab140573), and the peptide was synthesized by ANYGEN (Cheongju, Korea). The purity of each peptide was measured to be more than 95% by LC-MS.

정제된 피브로넥틴 단백질(0.5μg, Abcam, F2006)과 His-태그된 디스에드헤린 단백질(2μg) 또는 펩티드(20μg)의 혼합물을 50mM NaH2PO4(pH 7.4), 250mM NaCl, 및 10mM 이미다졸을 얼음 위에서 1시간 동안 첨가한 다음, 4°C에서 1시간 동안 종단 간 회전과 함께 15μL의 Ni-NTA 아가로스 비드(R90101, Thermo Fisher Scientific)를 첨가했다. 비드를 3분 동안 2,000 x g에서 원심분리하여 침전시킨 다음 30mM 이미다졸을 함유하는 500μL의 결합 완충액으로 5회 세척하였다. 비드를 3X SDS-PAGE 로딩 완충액에서 끓이고 단백질을 15% SDS-PAGE로 분리하였다. His-tagged 디스에드헤린, 디스에드헤린 펩타이드 및 피브로넥틴의 존재는 Coomassie Brilliant Blue로 염색하여 결정되었다.A mixture of purified fibronectin protein (0.5 μg, Abcam, F2006) and His-tagged disedherin protein (2 μg) or peptide (20 μg) was incubated in 50 mM NaH PO (pH 7.4), 250 mM NaCl, and 10 mM imidazole for 1 hour on ice. time, followed by the addition of 15 μL of Ni-NTA agarose beads (R90101, Thermo Fisher Scientific) with end-to-end rotation for 1 h at 4°C. Beads were sedimented by centrifugation at 2,000 × g for 3 min and then washed five times with 500 μL of binding buffer containing 30 mM imidazole. Beads were boiled in 3X SDS-PAGE loading buffer and proteins were separated by 15% SDS-PAGE. The presence of His-tagged disedherin, disedherin peptide, and fibronectin was determined by staining with Coomassie Brilliant Blue.

23. 콜라겐 겔 수축 분석23. Collagen gel contraction assay

힘에 의한 겔 수축은 CRC 세포(1 x 106 세포)를 1mL 콜라겐-I에 포매하여 1.5mg/mL의 최종 콜라겐 I 농도를 생성하고 12웰 플레이트에 접종하여 수행되었다. 겔 수축 분석을 수행할 때 웰은 1% 소 혈청 알부민으로 미리 코팅되었다. 쥐 꼬리(#354249)에서 정제한 고농축 Corning 콜라겐-I를 사용했다. 37℃에서 1시간 동안 겔화시킨 후, 세포를 일반 배지에서 1시간 동안 1회 세척하고 새로운 배지에 다시 담갔다. 48시간 후에 겔 사진을 찍어 겔 수축을 모니터링했다. 겔 수축의 백분율은 다음 공식을 사용하여 정량화되었다. 백분율 겔 수축 = 100 x ((웰 면적-겔 면적)/웰 면적)). 데이터 포인트를 정규화하기 위해 다음 공식을 사용하여 수축 지수를 생성했다. 수축 지수 = (겔 수축 섭동 백분율/겔 수축 제어 백분율). 따라서 수축 지수의 증가는 수축의 증가를 의미한다.Gel contraction by force was performed by embedding CRC cells (1 × 10 6 cells) in 1 mL collagen-I to produce a final collagen I concentration of 1.5 mg/mL and seeding them in 12-well plates. When performing gel contraction assays, wells were pre-coated with 1% bovine serum albumin. Highly concentrated Corning collagen-I purified from rat tail (#354249) was used. After gelation at 37°C for 1 hour, the cells were washed once for 1 hour in regular medium and re-immersed in fresh medium. Gel shrinkage was monitored by taking pictures of the gel after 48 hours. The percentage of gel shrinkage was quantified using the following formula: Percentage gel shrinkage = 100 x ((well area-gel area)/well area)). To normalize the data points, a shrinkage index was generated using the following formula: Shrinkage index = (percentage of gel shrinkage perturbation/percentage of gel shrinkage control). Therefore, an increase in the shrinkage index means an increase in shrinkage.

24. 통계 분석24. Statistical analysis

모든 결과는 평균 ± 평균의 표준 오차로 표시된다. 두 그룹의 데이터에 대한 통계적 비교는 Student's t-test 또는 Two-way ANOVA와 Bonferroni 다중 비교 테스트로, 3개 이상의 그룹에 대한 통계적 비교는 일원 ANOVA와 Dunnett's 다중 비교 테스트를 사용하여 수행했다. GraphPad Prism(GraphPad Software Inc, San Diego, California, USA). 로그 순위 테스트는 SPSS 버전 21.0(IBM Corp., Armonk, NY, USA)을 사용하여 Kaplan-Meier 분석에 사용되었다. 구체적인 생물학적 복제 수는 도면에 나와 있다. 별표는 통계적 유의성을 나타내는 데 사용된다. *, ** 및 ***는 각각 p<0.05, <0.01 및 <0.001을 나타낸다.All results are expressed as mean ± standard error of the mean. Statistical comparisons for data from two groups were performed using Student's t-test or two-way ANOVA and Bonferroni's multiple comparison test, and statistical comparisons for three or more groups were performed using one-way ANOVA and Dunnett's multiple comparison test. GraphPad Prism (GraphPad Software Inc, San Diego, California, USA). The log-rank test was used for Kaplan-Meier analysis using SPSS version 21.0 (IBM Corp., Armonk, NY, USA). Specific biological copy numbers are shown in the figures. Asterisks are used to indicate statistical significance. *, ** and *** indicate p<0.05, <0.01 and <0.001, respectively.

실험 결과Experiment result

1. 디스에드헤린의 제거는 장 종양 형성을 약화시킨다.1. Removal of disedherin attenuates intestinal tumor formation.

장 종양 형성에서 디스에드헤린의 역할을 확인하기 위해 CRISPR/Cas9 기술로 Fxyd5의 엑손 2-7을 제거하여 디스에드헤린-KO(Fxyd5-/-) 마우스를 제작했다(도 1A-D). Fxyd5-/- 마우스는 아무런 식별되는 표현형 차이 없이 생존할 수 있었고 멘델 비율로 태어났으며(도 1E), 장의 이상을 나타내지 않았다(도 1F). ApcMin/+ 마우스 모델에서, ApcMin/+ 마우스의 조직학적 평가 결과, 장 종양 내에 존재하는 상피 세포 부착 분자 양성(EpCAM+) 상피 세포에서 디스에드헤린 발현이 밝혀졌지만, 디스에드헤린 발현은 관찰되지 않았다. 정상 장 내의 상피 세포(도 2A). ApcMin/+, Fxyd5-/- 마우스의 장 종양 상피에서 디스에드헤린 발현이 완전히 부재함을 확인하였다. 디스에드헤린 결실은 ApcMin/+에 의한 장 종양 형성을 완전히 차단하지는 않았지만 더 어린 마우스(6주 및 8주령, 도 2B)에서 종양 발병률의 감소로 나타난 바와 같이, 종양 발달을 지연시켰다. 일관되게, 나이든(20주령) 마우스에서 종양의 수와 총 종양 부하는 디스에드헤린 결실에 의해 유의하게 감소했다(도 2C 및 도 3A). 추가 조직 학적 분석은 디스에드헤린 결핍 종양 세포에서 세포 증식의 감소와 세포 사멸의 증가를 보여주었다 (도 3B). 20주령 ApcMin/+ 마우스의 종양 중 약 6.3%가 점막 근육층의 균열을 통한 국소 침윤을 나타냈다. 그러나 ApcMin/+, Fxyd5-/- 마우스의 모든 종양은 점막 근육층 위에 남아 있어 비침습적 표현형으로 제시되었다(도 3C, D). 아족시메탄/덱스트란 황산나트륨(AOM/DSS)으로 유도된 장내 종양형성 마우스 모델에서, 디스에드헤린 결실은 또한 종양 수와 총 종양 부하 모두를 유의하게 감소시켰으며(도 2D 및 도3E), 이는 디스에드헤린 발현이 유전적으로 그리고 화학적으로 유도된 장암 마우스 모델 모두에서 장 종양 형성에 기여함을 나타낸다.To confirm the role of disedherin in intestinal tumorigenesis, disedherin-KO (Fxyd5 -/- ) mice were generated by deleting exons 2-7 of Fxyd5 using CRISPR/Cas9 technology ( Fig. 1A-D ). Fxyd5 −/− mice were viable without any discernible phenotypic differences, were born at Mendelian proportions ( Fig. 1E ), and showed no intestinal abnormalities ( Fig. 1F ). In the Apc Min/+ mouse model, histological evaluation of Apc Min/+ mice revealed dysedherin expression in epithelial cell adhesion molecule-positive (EpCAM+) epithelial cells present within intestinal tumors, but no dysedherin expression was observed. didn't Epithelial cells within normal intestine (Figure 2A). We confirmed the complete absence of dysedherin expression in the intestinal tumor epithelium of Apc Min/+ and Fxyd5 −/− mice. Disedherin deletion did not completely block intestinal tumor formation by Apc Min/+ but delayed tumor development, as indicated by a reduction in tumor incidence in younger mice (6 and 8 weeks of age, Figure 2B). Consistently, the number of tumors and total tumor burden in older (20-week-old) mice were significantly reduced by disedherin deletion ( Fig. 2C and Fig. 3A ). Additional histological analysis showed decreased cell proliferation and increased apoptosis in dysedherin-deficient tumor cells (Figure 3B). Approximately 6.3% of tumors in 20-week-old Apc Min/+ mice showed local invasion through fissures in the mucosal muscle layer. However, all tumors in Apc Min/+ , Fxyd5 −/− mice remained above the mucosal muscular layer, suggesting a noninvasive phenotype ( Fig. 3C,D ). In a mouse model of azoxymethane/dextran sulfate sodium (AOM/DSS)-induced intestinal tumorigenesis, disedherin deletion also significantly reduced both tumor number and total tumor burden (Figures 2D and 3E), which We show that disedherin expression contributes to intestinal tumorigenesis in both genetically and chemically induced intestinal cancer mouse models.

반대로, 쥐의 장 종양 세포(MC38)를 Fxyd5+/+ 및 Fxyd5-/- 마우스에 접종하여 종양 형성에 대한 디스에드헤린 고갈의 경우에 기질 효과를 조사했을 때, 디스에드헤린-KO의 생리학적 환경이 종양의 시딩(Seeding)과 성장에 영향을 미치지 않았다(도 4A-C). 또한, 혈액 분석 결과 Fxyd5+/+와 Fxyd5-/- 마우스 사이에 혈액학적 차이가 나타나지 않았다(도 4D). 이러한 데이터가 종양 형성 동안 기질 세포 구획에서 디스에드헤린의 잠재적인 역할을 완전히 배제할 수는 없지만 추가 기계론적 연구에서 종양 상피 세포에서 디스에드헤린의 역할에 초점을 맞추도록 시사하였다. 더욱이, CRC 세포의 대부분은 종양 발달 동안 클론 성장 및 확장의 이점을 획득하는 결장직장 점막의 장 상피 세포에서 기원하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 종양 상피의 성장에 대한 디스에드헤린 결핍의 영향을 검증하기 위해 20주령 ApcMin/+ 마우스의 폴립에서 유래한 장 종양형을 배양하고 siRNA를 사용하여 디스에드헤린 발현을 침묵시켰다. 먼저, MC38 세포에서 마우스 디스에드헤린(siFxyd5)을 표적으로 하는 siRNA의 효과를 테스트하고 가장 효과적인 서열을 선택했다(도 5A, B). 종양 상피의 성장 동안 디스에드헤린 발현의 중요성을 확인함으로써, 디스에드헤린 silencing이 장 종양형의 성장을 유의하게 억제한다는 것을 발견했다(도 2E, F).Conversely, when we examined the stromal effect in the case of disedherin depletion on tumor formation by inoculating murine intestinal tumor cells (MC38) into Fxyd5 +/+ and Fxyd5 −/− mice, we found that the physiological effect of disedherin-KO was The environment did not affect tumor seeding and growth (Figures 4A-C). Additionally, blood analysis showed no hematological differences between Fxyd5 +/+ and Fxyd5 −/− mice (Figure 4D). Although these data cannot completely rule out a potential role for disedherin in the stromal cell compartment during tumorigenesis, they suggest that further mechanistic studies should focus on the role of disedherin in tumor epithelial cells. Moreover, the majority of CRC cells are known to originate from intestinal epithelial cells of the colorectal mucosa, which acquire the advantage of clonal growth and expansion during tumor development. Therefore, to verify the effect of disedherin deficiency on the growth of tumor epithelium, intestinal tumorotypes derived from polyps of 20-week-old Apc Min/+ mice were cultured and disedherin expression was silenced using siRNA. First, we tested the effectiveness of siRNA targeting mouse dysedherin (siFxyd5) in MC38 cells and selected the most effective sequence (Figures 5A,B). Confirming the importance of disedherin expression during the growth of tumor epithelium, we found that disedherin silencing significantly inhibited the growth of intestinal tumor types (Figures 2E,F).

마우스 실험과 일치하게, CRC가 있는 187명의 환자에 대한 임상 조사 결과 일치하는 정상 조직에 비해 종양 조직의 mRNA 및 단백질 수준 모두에서 디스에드헤린이 증가하였다(도 6A, B). 오픈 소스 게놈 데이터베이스(R2)의 분석으로 CRC 환자의 종양에서 디스에드헤린 mRNA 수준의 증가를 추가로 확인했다(도 7). CRC를 가진 123명의 환자로부터 조직의 조직병리학적 분석을 통해 디스에드헤린이 정상 상피에서 발현되지 않았지만 그 발현이 종양 상피에서 증가되었음을 확인하였다(도 6C,D). 종양 상피에서 디스에드헤린 발현의 증가 정도는 종양 T 병기 및 재발과 유의한 상관관계가 있었고(표 9), 디스에드헤린 발현은 CRC 환자에서 열악한 임상 결과, short OS 및 RFS의 독립적이고 중요한 예후 마커였다(도 6E, F).Consistent with the mouse experiments, clinical investigation of 187 patients with CRC showed increased dysedherin at both mRNA and protein levels in tumor tissue compared to matched normal tissue ( Fig. 6A,B ). Analysis of the open source genomic database (R2) further confirmed increased disedherin mRNA levels in tumors of CRC patients (Figure 7). Histopathological analysis of tissues from 123 patients with CRC confirmed that dysedherin was not expressed in normal epithelium, but its expression was increased in tumor epithelium (Figures 6C,D). The increased degree of disedherin expression in the tumor epithelium was significantly correlated with tumor T stage and recurrence (Table 9), and disedherin expression was an independent and important prognostic marker of poor clinical outcome, short OS, and RFS in CRC patients. was (Figure 6E, F).

2. 디스에드헤린은 CRC 세포에서 다면발현성 역할을 한다.2. Dysedherin plays a pleiotropic role in CRC cells.

증가된 디스에드헤린 발현과 감소된 E-cadherin 발현의 조합은 종양 공격성을 반영하는 것으로 알려져 있으며 광범위한 암 환자에서 좋지 않은 임상 결과의 예후 마커로 간주된다. 이러한 임상 관찰과 일치하게, 인간 CRC 세포주 패널의 단백질 면역블롯 분석은 디스에드헤린 발현 증가 및 막 E-카드헤린 발현 감소에 대한 상당한 경향을 보여주었다(도 8A). 기계론적 연구를 위해 CRC 세포주 중에서 가장 높은 수준의 디스에드헤린을 발현하는 SW480 세포에서 디스에드헤린을 제거했다. 또한 가장 낮은 수준의 디스에드헤린을 발현하는 HCT116 세포에서 디스에드헤린을 과발현했다. 디스에드헤린 KO는 SW480 세포의 성장을 약화시켰고, 디스에드헤린 OE는 HCT116 세포의 성장을 촉진했다(도 8B). 클론 생성 분석에서 디스에드헤린 KO는 SW480 세포의 생존 잠재력을 감소시킨 반면, 디스에드헤린 OE는 HCT116 세포의 생존 잠재력을 증가시켰다(도 8C). 또한, apoptosis는 디스에드헤린 결손 시 증가하고 디스에드헤린 OE에서 감소했다(도 8D). 이는 유방암 및 간암 세포에서 이전에 관찰된 결과와 일치한다. 또한, Matrigel 코팅 여부에 관계없이 Boyden 챔버 분석 결과 디스에드헤린 OE가 CRC 세포의 침습성 및 화학주성 이동을 촉진하는 반면, 디스에드헤린 KO는 이러한 공격적인 표현형을 억제한다는 것이 밝혀졌다(도 8E, F). 다음으로, CRC 이종이식 마우스 모델에서 디스에드헤린의 생체 내 기능을 조사했다. 제한 희석 분석은 디스에드헤린 결실 시 CRC 세포의 종양 개시 잠재력의 감소를 확인했다(도 6G). 이 결과는 유전적으로 그리고 화학적으로 유도된 CRC 마우스 모델에서 관찰된 바와 같이, 디스에드헤린이 CRC 세포의 종양 형성 능력을 결정하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 반영한다(도 2B-D). 또한, 비장 주사 마우스 모델에서 디스에드헤린 결핍이 간에 주입된 CRC 세포의 전이 가능성을 감소시킴을 확인했다(도 2H). 종합적으로, 이러한 데이터는 성장, 생존, 이동 및 침입을 포함하여 CRC 세포의 다양한 과정에 디스에드헤린 발현이 필요함을 시사한다.The combination of increased dysadherin expression and decreased E-cadherin expression is known to reflect tumor aggressiveness and is considered a prognostic marker of poor clinical outcome in patients with a wide range of cancers. Consistent with these clinical observations, protein immunoblot analysis of a panel of human CRC cell lines showed a significant trend toward increased dysedherin expression and decreased membrane E-cadherin expression (Figure 8A). For mechanistic studies, disedherin was removed from SW480 cells, which express the highest levels of disedherin among CRC cell lines. We also overexpressed disedherin in HCT116 cells, which express the lowest levels of disedherin. Disedherin KO attenuated the growth of SW480 cells, and disedherin OE promoted the growth of HCT116 cells (Figure 8B). In clonogenic assays, disedherin KO decreased the survival potential of SW480 cells, whereas disedherin OE increased the survival potential of HCT116 cells (Figure 8C). Additionally, apoptosis was increased in disedherin deletion and decreased in disedherin OE (Figure 8D). This is consistent with previously observed results in breast cancer and liver cancer cells. Additionally, Boyden chamber assays with or without Matrigel coating revealed that disedherin OE promoted invasive and chemotactic migration of CRC cells, whereas disedherin KO suppressed these aggressive phenotypes ( Figures 8E,F ). . Next, we investigated the in vivo function of disedherin in a CRC xenograft mouse model. Limiting dilution analysis confirmed a decrease in the tumor-initiating potential of CRC cells upon disedherin deletion (Figure 6G). These results reflect that dysedherin plays an important role in determining the tumorigenic capacity of CRC cells, as observed in genetically and chemically induced CRC mouse models (Figures 2B-D). Additionally, in the spleen injection mouse model, we confirmed that dysedherin deficiency reduced the metastatic potential of CRC cells injected into the liver (Figure 2H). Collectively, these data suggest that dysedherin expression is required for various processes in CRC cells, including growth, survival, migration, and invasion.

3. ECM-인테그린 경로는 주요 디스에드헤린 신호 전달 경로이다.3. The ECM-integrin pathway is the major disedherin signaling pathway.

더 많은 기계론적 통찰을 얻기 위해 104명의 CRC 환자(GSE21510)에서 더 높은 디스에드헤린 발현(디스에드헤린high)과 더 낮은 디스에드헤린 발현(디스에드헤린low)을 가진 종양의 유전자 발현 프로필을 비교했다. 디스에드헤린high 종양에서 차등적으로 발현된 유전자 목록은 GSEA(도 9A)에 적용되었다. 나쁜 임상 결과, 전이 및 이동 클러스터와 관련된 악성 유전자 시그니처는 디스에드헤린high 종양에서 상당히 풍부했다(도 9B). ECM 조직, ECM 조절자 및 인테그린 신호 전달과 같은 ECM 수용체 경로와 관련된 유전자 시그니처는 또한 디스에드헤린high 종양에서 상당히 상향 조절되었다(도 9C). 임상 데이터와 일치하게, 디스에드헤린-KO SW480 세포의 RNA 시퀀싱 데이터의 GSEA(n = 4,437, p<0.05)는 ECM 조직, ECM 조절자 및 인테그린-세포 표면 상호작용과 관련된 농축 유전자 시그니처에 의해 표시된 바와 같이, 디스에드헤린과 ECM 수용체 경로 사이의 연결을 반복적으로 확인해주었다(도 10A). 다음으로, 디스에드헤린-KO SW480 세포에서 차등적으로 발현된 유전자의 Ingenuity Pathway Analysis에 의해 디스에드헤린과 ECM 수용체 경로 사이의 관계에 관련된 잠재적인 분자 네트워크를 탐구했다. 데이터는 디스에드헤린 KO에 의해 가장 영향을 받는 질병과 기능을 보여주었다(도 9D). 예상대로 암은 디스에드헤린 KO의 영향을 가장 많이 받는 질병으로, 이는 종양 빈도, 종양 발생률 및 악성 종양 발달의 강력한 감소로 이어졌다(도 10B). 업스트림 레귤레이터의 분석 결과는 이러한 암 관련 기능의 감소가 아마도 인테그린 신호전달 표적 유전자 세트에 의해 조절되는 것임을 보인다(도 10C).To gain more mechanistic insights, we compared gene expression profiles of tumors with higher dysedherin expression (dysedherin high ) and lower dysedherin expression (dysedherin low ) in 104 CRC patients (GSE21510). did. The list of differentially expressed genes in disedherin high tumors was subjected to GSEA (Figure 9A). Malignant gene signatures associated with poor clinical outcome, metastases, and migratory clusters were significantly enriched in dysedherin high tumors (Figure 9B). Gene signatures related to ECM organization, ECM regulators, and ECM receptor pathways such as integrin signaling were also significantly upregulated in dysedherin high tumors (Figure 9C). Consistent with clinical data, GSEA of RNA sequencing data from disedherin-KO SW480 cells (n = 4,437, p < 0.05) was indicated by an enriched gene signature related to ECM organization, ECM regulators, and integrin-cell surface interactions. As shown, the link between dysedherin and the ECM receptor pathway was repeatedly confirmed (Figure 10A). Next, we explored potential molecular networks involved in the relationship between disedherin and ECM receptor pathways by Ingenuity Pathway Analysis of differentially expressed genes in disedherin-KO SW480 cells. The data showed which diseases and functions were most affected by disedherin KO (Figure 9D). As expected, cancer was the disease most affected by disedherin KO, which led to a strong reduction in tumor frequency, tumor incidence, and malignant tumor development (Figure 10B). Analysis of upstream regulators suggests that this reduction in cancer-related functions is probably regulated by a set of integrin signaling target genes (Figure 10C).

CRC 세포를 사용한 검증으로 인테그린 표적 유전자 발현이 디스에드헤린 KO에서 감소하고 디스에드헤린 OE에서 증가하는 경향이 있음을 확인했다. 다음으로, β1 인테그린(클론 12G10)의 활성 형태를 특이적으로 인식하는 항체를 사용하여 면역형광 염색에 의해 인테그린 활성화를 평가했다. 활성 β1 인테그린의 범위는 디스에드헤린 KO에 의해 현저하게 감소했지만 디스에드헤린 OE에 의해 증가했다(도 10D,E). 뮤린(Murine) β1 인테그린(클론 9EG7)의 활성 형태를 특이적으로 인식하는 항체를 사용하여, 디스에드헤린이 없을 때 β1 인테그린 활성화의 현저한 감소를 보여주는(도 10F) ApcMin/+; Fxyd5-/- 마우스 및 ApcMin/+; Fxyd5+/+ 마우스의 장 종양에서, β1 인테그린 활성화를 조절하는 데 있어 디스에드헤린의 역할을 확인했다. 종합적으로, 이러한 포괄적인 분석은 디스에드헤린 매개 장 종양 형성에서 ECM-인테그린 신호전달이 관여할 가능성을 시사한다.Validation using CRC cells confirmed that integrin target gene expression tended to decrease in disedherin KO and increase in disedherin OE. Next, integrin activation was assessed by immunofluorescence staining using an antibody that specifically recognizes the active form of β1 integrin (clone 12G10). The extent of active β1 integrin was significantly reduced by disedherin KO but increased by disedherin OE (Figure 10D,E). Using an antibody that specifically recognizes the active form of murine β1 integrin (clone 9EG7), Apc Min/+ showed a significant reduction in β1 integrin activation in the absence of disedherin (Figure 10F); Fxyd5 −/− mice and Apc Min/+ ; In intestinal tumors of Fxyd5 +/+ mice, we confirmed the role of disedherin in regulating β1 integrin activation. Collectively, this comprehensive analysis suggests the possible involvement of ECM-integrin signaling in disedherin-mediated intestinal tumorigenesis.

4. 디스에드헤린은 세포외 도메인을 통해 피브로넥틴에 직접 결합한다.4. Disedherin binds directly to fibronectin through its extracellular domain.

디스에드헤린이 장내 종양 형성을 조절하는 다운스트림 메커니즘을 확인하기 위해 SW480 세포 추출물에서 잠재적인 디스에드헤린 상호작용 단백질을 단일클론 항-디스에드헤린 항체(M53)와 LC-MS를 통한 co-IP를 통해 확인했다. 총 301개의 단백질이 M53 항체로 풀다운되었고 잠재적인 디스에드헤린 상호작용 단백질로 확인되었다(도 11A). 웹 기반 기능 주석 플랫폼인 DAVID를 사용한 유전자 온톨로지 분석 결과 ECM 단백질이 디스에드헤린 상호 작용 단백질의 상위 클러스터 중 하나를 구성하는 것으로 나타났다. 특히 ECM 단백질 중 피브로넥틴은 다양한 인테그린 수용체에 대한 리간드로 작용하여 ECM을 세포내 신호전달 캐스케이드와 연결하는 것으로 알려져 있다. 피브로넥틴은 항-디스에드헤린과 co-IP(co-IPed) 된 단백질 중에서 유의하게 풍부했다(표 10).To identify the downstream mechanisms by which disedherin regulates intestinal tumorigenesis, potential disedherin-interacting proteins in SW480 cell extracts were co-IPed with a monoclonal anti-disedherin antibody (M53) via LC-MS. Confirmed through . A total of 301 proteins were pulled down with the M53 antibody and identified as potential disedherin interacting proteins (Figure 11A). Gene ontology analysis using DAVID, a web-based functional annotation platform, showed that ECM proteins constitute one of the top clusters of disedherin-interacting proteins. In particular, among ECM proteins, fibronectin is known to act as a ligand for various integrin receptors and connect ECM to intracellular signaling cascades. Fibronectin was significantly abundant among anti-disadherin and co-IPed proteins (Table 10).

따라서 디스에드헤린과 피브로넥틴 사이의 잠재적 상호 작용에 대한 추가 조사를 수행했다. 항-디스에드헤린 co-IP 샘플의 단백질 면역블롯 분석을 통해 SW480 세포에서 디스에드헤린-피브로넥틴 상호작용을 확인했다(도 12A). 또한, 항-디스에드헤린 co-IP 이전에 외인성 피브로넥틴을 추가했을 때 디스에드헤린 결합 피브로넥틴의 양이 증가했다. 디스에드헤린-피브로넥틴 상호작용은 SW480 세포에서 디스에드헤린 KO에 의해 감소되었고 HCT116 세포에서 디스에드헤린 OE에 의해 증가되었다(도 12B). Therefore, we performed further investigation into the potential interaction between disedherin and fibronectin. Protein immunoblot analysis of anti-disedherin co-IP samples confirmed disedherin-fibronectin interaction in SW480 cells (Figure 12A). Additionally, the amount of disedherin-bound fibronectin increased when exogenous fibronectin was added prior to anti-disedherin co-IP. Disedherin-fibronectin interaction was reduced by disedherin KO in SW480 cells and increased by disedherin OE in HCT116 cells (Figure 12B).

위 현상에 대한 더 깊은 통찰력을 얻기 위해 디스에드헤린-KO 및 디스에드헤린-OE CRC 세포에서 총 세포 단백질 추출물, 막 분획 추출물, 배양 배지 및 mRNA 전사체의 secretome에서 피브로넥틴의 양을 비교했다(도 12C). 디스에드헤린 유도 피브로넥틴 단백질 수준의 변화는 mRNA 또는 분비된 단백질 수준의 변화로 인한 것이 아니었다. 오히려, 막 결합 피브로넥틴은 디스에드헤린 KO에서 감소하고 디스에드헤린 OE에서 증가하여, 디스에드헤린-피브로넥틴 상호 작용이 세포막에서 피브로넥틴을 풍부하게 함을 시사했다. 따라서, 피브로넥틴은 시간이 지남에 따라 CRC 세포 단백질 추출물에서 더 풍부해졌다.To gain further insight into the above phenomenon, we compared the amount of fibronectin in the secretome of total cellular protein extracts, membrane fraction extracts, culture media, and mRNA transcripts in disedherin-KO and disedherin-OE CRC cells (Figure 12C). Disadherin-induced changes in fibronectin protein levels were not due to changes in mRNA or secreted protein levels. Rather, membrane-bound fibronectin decreased in disedherin KO and increased in disedherin OE, suggesting that disedherin-fibronectin interactions enrich fibronectin in the cell membrane. Accordingly, fibronectin became more abundant in CRC cell protein extracts over time.

디스에드헤린은 짧은 C-말단 세포질 꼬리, 막횡단 도메인 및 긴 세포외 도메인으로 구성된 막 단백질이다. 이 비정상적으로 긴 세포 외 도메인은 다른 막 단백질 또는 ECM 구성 요소와의 상호 작용을 촉진하여 신호 전달 역학의 변경을 초래할 수 있다. 따라서, 정제된 재조합 His-tagged 디스에드헤린 단백질을 생성하여 디스에드헤린과 피브로넥틴 사이의 상호 작용을 추가로 조사했다(도 11B). 2개의 돌연변이 형태의 디스에드헤린을 생성했다(도 12D): 하나는 세포 외 N-말단 서열이 없고(아미노산 22-135, ΔN-돌연변이), 다른 하나는 세포내 C-말단 서열이 없다(아미노산 165-178, ΔC-돌연변이). 이러한 정제된 His 태그가 붙은 단백질의 풀다운 분석은 피브로넥틴에 대한 디스에드헤린의 직접 결합을 검증한다. ΔC-돌연변이체는 여전히 피브로넥틴에 결합할 수 있었지만 ΔN-돌연변이체는 피브로넥틴에 결합하는 능력을 상실했다(도 12E). 다음으로, His 태그와 결합된 3가지 다른 형태의 디스에드헤린을 과발현하는 HCT116 세포주를 생성했다: 전체 길이, ΔN-돌연변이 또는 ΔC-돌연변이(도 11C). IF는 세포막에서 피브로넥틴과 디스에드헤린의 공동 국소화에 의해 지시된 바와 같이 전체길이 디스에드헤린 및 ΔC-돌연변이 형태에 대한 피브로넥틴의 결합을 나타내었지만, ΔN-돌연변이 형태는 세포 수준에서 피브로넥틴과 상호작용하지 않았다(도 11D).Disadherin is a membrane protein composed of a short C-terminal cytoplasmic tail, a transmembrane domain, and a long extracellular domain. This unusually long extracellular domain may facilitate interactions with other membrane proteins or ECM components, resulting in alterations in signaling dynamics. Therefore, we generated purified recombinant His-tagged disedherin protein to further investigate the interaction between disedherin and fibronectin (Figure 11B). Two mutant forms of disedherin were generated (Figure 12D): one lacking the extracellular N-terminal sequence (amino acids 22-135, ΔN-mutant) and the other lacking the intracellular C-terminal sequence (amino acids 22-135, ΔN-mutant). 165-178, ΔC-mutant). Pull-down analysis of this purified His-tagged protein verifies direct binding of disedherin to fibronectin. The ΔC-mutant was still able to bind fibronectin, but the ΔN-mutant lost the ability to bind fibronectin (Figure 12E). Next, we generated HCT116 cell lines overexpressing three different forms of disedherin coupled to the His tag: full-length, ΔN-mutant, or ΔC-mutant (Figure 11C). IF showed binding of fibronectin to full-length disedherin and the ΔC-mutant form as indicated by co-localization of fibronectin and disedherin in the cell membrane, but the ΔN-mutant form did not interact with fibronectin at the cellular level. (Figure 11D).

추가 분석에서, 디스에드헤린-피브로넥틴 결합에 관여하는 특정 아미노산 서열을 찾기 위해 세포외 도메인의 여러 다른 영역에서 발견되는 디스에드헤린의 아미노산 서열을 모방한 여러 His-tagged peptide를 합성했다(도 12b). 그리고 정제된 피브로넥틴으로 풀다운 분석을 수행했다. 펩타이드 N#4(아미노산 54-74, 서열번호 2), #5(아미노산 64-84, 서열번호 3), #6(아미노산 75-94, 서열번호 4), #8(96-115, 서열번호 6) 및 #9(아미노산 106-125, 서열번호 7)이 피브로넥틴 결합 활성을 나타내는 반면, N#1(아미노산 22-42), #2(아미노산 33-52), #3(아미노산 43-63), #10(아미노산 116-135) 및 #11(아미노산 126-145)은 그렇지 않다는 것을 발견했다(도 12c).In further analysis, to search for specific amino acid sequences involved in disedherin-fibronectin binding, we synthesized several His-tagged peptides that mimicked the amino acid sequences of disedherin found in several different regions of the extracellular domain (Figure 12b). . Then, a pull-down assay was performed with purified fibronectin. Peptide N#4 (amino acids 54-74, SEQ ID NO: 2), #5 (amino acids 64-84, SEQ ID NO: 3), #6 (amino acids 75-94, SEQ ID NO: 4), #8 (96-115, SEQ ID NO: 6) and #9 (amino acids 106-125, SEQ ID NO: 7) exhibit fibronectin binding activity, while N#1 (amino acids 22-42), #2 (amino acids 33-52), and #3 (amino acids 43-63) , #10 (amino acids 116-135) and #11 (amino acids 126-145) were found to be otherwise (Figure 12c).

나아가 이 결과에 따라, 펩타이드 N#1, 2, 5, 8 및 11 실험결과 이 중 N#5 및 8 만이 SW480, PLC/PRF/5, MDA-MB-231 세포에 대해 선택적 세포독성을 나타내었지만, 디스에드헤린 KO 세포에 대해서는 제한된 효과를 나타내었다(도 12d). 위 결과는 디스에드헤린의 세포외 도메인 내의 중간 서열이 피브로넥틴에 대한 결합 활성에 중요함을 시사한다.Furthermore, according to these results, among the experimental results of peptides N#1, 2, 5, 8, and 11, only N#5 and 8 showed selective cytotoxicity against SW480, PLC/PRF/5, and MDA-MB-231 cells. , showed limited effect on disedherin KO cells (Figure 12d). The above results suggest that the intermediate sequence within the extracellular domain of disedherin is important for its binding activity to fibronectin.

디스에드헤린 KO는 SW480 세포에서 세포막의 피브로넥틴을 유의하게 감소시켰다(도 11E). 이러한 in vitro 데이터와 일치하게, 피브로넥틴은 ApcMin/+; Fxyd5+/+ 마우스 장 종양 내의 디스에드헤린-발현 종양 세포의 막에서 유의하게 풍부했으며 피브로넥틴의 농축은 디스에드헤린 결핍 마우스 종양에서 유의하게 감소했다(도 11F). 이러한 결과는 디스에드헤린과 피브로넥틴이 종양 세포에서 상호 작용하고 디스에드헤린의 세포외 도메인이 피브로넥틴 결합에 관여하는 주요 조절 요소임을 시사한다.Disedherin KO significantly reduced cell membrane fibronectin in SW480 cells (Figure 11E). Consistent with these in vitro data, fibronectin is Apc Min/+ ; Fxyd5 +/+ was significantly enriched in the membranes of disedherin-expressing tumor cells in mouse intestinal tumors, and enrichment of fibronectin was significantly reduced in disedherin-deficient mouse tumors (Figure 11F). These results suggest that disedherin and fibronectin interact in tumor cells and that the extracellular domain of disedherin is a key regulatory element involved in fibronectin binding.

5. 디스에드헤린-피브로넥틴 상호작용은 피브로넥틴-인테그린-FAK 축의 지속적인 활성화를 촉진한다.5. Disadherin-fibronectin interaction promotes sustained activation of the fibronectin-integrin-FAK axis.

피브로넥틴은 ECM과 다양한 세포 상호작용을 매개하고 암세포의 성장, 이동 및 침습과 같은 암의 다양한 과정에서 다면발현성 역할을 하는 주요 ECM 구성요소이다. 또한, 피브로넥틴은 주로 세포 접착 상호 작용에 관여하는 접착 당단백질이다. 따라서, 디스에드헤린 발현이 피브로넥틴 매개 세포 접착에 영향을 미치는지 여부를 조사했다. 먼저, 다양한 ECM 단백질 코팅에서 디스에드헤린-OE HCT116 세포의 접착력을 비교했다. 테스트된 모든 ECM 단백질(피브로넥틴, 라미닌 및 콜라겐 타입 I)이 농도가 증가함에 따라 더 큰 접착력을 가지는 경향이 관찰되었고, 피브로넥틴 코팅된 조건에서 디스에드헤린 OE의 HCT116 세포 접착력이 향상되었다(도 13A). 이와 유사하게, 디스에드헤린 KO는 SW480 세포가 라미닌 또는 콜라겐 유형 I에 부착하는 능력에 영향을 미치지 않으면서 피브로넥틴에 부착하는 능력을 감소시켰으며(도 13B), 이는 세포-피브로넥틴 접착에서 디스에드헤린의 특정한 역할을 시사한다.Fibronectin is a major ECM component that mediates diverse cellular interactions with the ECM and plays pleiotropic roles in various processes of cancer, such as cancer cell growth, migration, and invasion. Additionally, fibronectin is an adhesive glycoprotein primarily involved in cell adhesive interactions. Therefore, we investigated whether disedherin expression affects fibronectin-mediated cell adhesion. First, we compared the adhesion of disedherin-OE HCT116 cells on various ECM protein coatings. A trend was observed for all ECM proteins tested (fibronectin, laminin, and collagen type I) to have greater adhesion with increasing concentration, with dysedherin OE enhancing HCT116 cell adhesion in fibronectin-coated conditions (Figure 13A). . Similarly, disedherin KO reduced the ability of SW480 cells to adhere to fibronectin without affecting their ability to adhere to laminin or collagen type I (Figure 13B), suggesting that disedherin is involved in cell-fibronectin adhesion. suggests a specific role.

피브로넥틴은 티로신 397(Y397)에서 FAK의 자가인산화를 통해 focal adhesion kinase(FAK) 신호 전달 경로를 활성화하는 수많은 인테그린에 대한 리간드 역할을 한다. 따라서, 외인성 피브로넥틴이 코팅된 배양 플레이트에서의 세포 접착으로 디스에드헤린과 피브로넥틴-integrin-FAK 경로 사이의 잠재적 관계를 조사했다. 접착 분석과 일치하게, 디스에드헤린-OE HCT116 세포는 대조군 세포보다 피브로넥틴 코팅된 조건에서 더 높은 접착 표현형을 보여주었으며, 세포의 퍼짐 증가, 돌출부에서 중합된 F-액틴, 더 명확한 스파이크 유사 필로포디아(spike-like filopodia) 및 세포간 필라멘트 및 FAK 인산화의 증가(p-FAK, 도 14A)가 나타났고, 디스에드헤린-KO SW480 세포는 p-FAK의 감소와 함께 더 낮은 접착 표현형을 보여주었다(도 13C). 일관되게, p-FAK는 ApcMin/+/Fxyd5+/+ 마우스의 장 종양 내의 디스에드헤린 양성 세포에서 상승했으며 p-FAK의 이러한 증가는 디스에드헤린 결실에 의해 유의하게 감소되었다(도 14B). SW480 세포의 단백질 면역블롯 분석은 p-FAK가 피브로넥틴에 대한 세포 부착에 의해 유도되었음을 보여주었다. 그러나 p-FAK의 정도는 디스에드헤린 KO에 의해 유의하게 감소했다(도 14C). HCT116 세포에서 디스에드헤린 OE는 세포가 피브로넥틴에 부착된 후 p-FAK 수준을 향상시켰다(도 14D). 이 실험에서 디스에드헤린의 세포외 도메인(ΔN-돌연변이)의 결실이 피브로넥틴에 대한 세포 부착 동안 FAK 활성화에 대한 디스에드헤린의 효과를 제거한다는 것을 발견했다.Fibronectin serves as a ligand for numerous integrins, activating the focal adhesion kinase (FAK) signaling pathway through autophosphorylation of FAK at tyrosine 397 (Y397). Therefore, we investigated the potential relationship between dysedherin and the fibronectin-integrin-FAK pathway with cell adhesion on exogenous fibronectin-coated culture plates. Consistent with the adhesion assay, disedherin-OE HCT116 cells showed a higher adhesion phenotype in fibronectin-coated conditions than control cells, with increased cell spreading, polymerized F-actin at protrusions, and more distinct spike-like filopodia. (spike-like filopodia) and intercellular filaments and increased FAK phosphorylation (p-FAK, Figure 14A), and dysedherin-KO SW480 cells showed a lower adhesion phenotype with a decrease in p-FAK (Figure 14A). Figure 13C). Consistently, p-FAK was elevated in dysedherin-positive cells within intestinal tumors of Apc Min/+ /Fxyd5 +/+ mice, and this increase in p-FAK was significantly reduced by disedherin deletion (Figure 14B) . Protein immunoblot analysis of SW480 cells showed that p-FAK was induced by cell adhesion to fibronectin. However, the level of p-FAK was significantly reduced by disedherin KO (Figure 14C). In HCT116 cells, disedherin OE enhanced p-FAK levels after cells adhered to fibronectin (Figure 14D). In these experiments, we found that deletion of the extracellular domain of disedherin (ΔN-mutant) abolished the effect of disedherin on FAK activation during cell adhesion to fibronectin.

시험관 내 배양 4일 동안 피브로넥틴 분비 및 CRC 세포막에 대한 접착을 관찰했기 때문에(도 12C), 다음으로 내인성 FAK 활성화 상태에 대한 디스에드헤린의 잠재적 효과를 조사했다. 4일 동안 배양된 CRC 세포의 단백질 면역블롯 분석은 내인성 p-FAK 수준이 각각 디스에드헤린 KO 또는 OE에 의해 약화되거나 향상되었음을 보여주었다(도 14E,F). 이 실험에서 ΔN-돌연변이 디스에드헤린의 OE가 FAK 활성화를 증가시키지 않는다는 것을 반복적으로 관찰했는데, 이는 FAK 활성화에서 디스에드헤린의 세포외 도메인의 역할이 필수적임을 나타낸다. 다음으로, 피브로넥틴이 FAK 활성화의 디스에드헤린 매개 증가에 관여하는지 확인하기 위해 야생형 및 디스에드헤린-OE HCT116 세포 모두에서 피브로넥틴 발현을 침묵시켰다(도 13D, E). 결과는 피브로넥틴 침묵이 p-FAK 수준의 디스에드헤린 유도 증가를 감소시켰음을 보여주었고(도 13F), 이는 피브로넥틴이 디스에드헤린 유도 FAK 활성화를 매개함을 시사한다. 종합적으로, 이러한 데이터는 디스에드헤린의 세포외 도메인을 통한 디스에드헤린-피브로넥틴 상호작용이 CRC 세포에서 피브로넥틴-인테그린-FAK 축의 지속적인 활성화에 기여한다는 증거를 제공한다.Because we observed fibronectin secretion and adhesion to CRC cell membranes over 4 days of in vitro culture (Figure 12C), we next investigated the potential effect of disedherin on endogenous FAK activation status. Protein immunoblot analysis of CRC cells cultured for 4 days showed that endogenous p-FAK levels were attenuated or enhanced by disedherin KO or OE, respectively (Figures 14E,F). In these experiments, we repeatedly observed that OE of ΔN-mutant disedherin did not increase FAK activation, indicating that the role of the extracellular domain of disedherin in FAK activation is essential. Next, to determine whether fibronectin was involved in the disedherin-mediated increase in FAK activation, fibronectin expression was silenced in both wild-type and disedherin-OE HCT116 cells (Figure 13D,E). The results showed that fibronectin silencing reduced the disedherin-induced increase in p-FAK levels (Figure 13F), suggesting that fibronectin mediates disedherin-induced FAK activation. Collectively, these data provide evidence that disedherin-fibronectin interaction through the extracellular domain of disedherin contributes to sustained activation of the fibronectin-integrin-FAK axis in CRC cells.

6. 디스에드헤린-피브로넥틴-FAK 축의 억제는 디스에드헤린의 protumor 활동을 약화시킨다.6. Inhibition of the disedherin-fibronectin-FAK axis weakens the protumor activity of disedherin.

디스에드헤린-피브로넥틴의 상호작용과 후속 FAK 활성화가 디스에드헤린 매개 protumor 활성에 중요한지 여부를 조사하기 위해, 디스에드헤린-피브로넥틴-FAK 축을 다음 3가지 다른 방식으로 파괴하고 다양한 세포 기능에 미치는 영향을 조사했다: CRC 성장, CRC 세포 생존 및 이동, 및 침입.To investigate whether disedherin-fibronectin interaction and subsequent FAK activation are important for disedherin-mediated protumor activation, we disrupted the disedherin-fibronectin-FAK axis in three different ways and observed the effects on various cellular functions. We investigated: CRC growth, CRC cell survival and migration, and invasion.

먼저 세포외 도메인이 결실된(ΔN-돌연변이) 디스에드헤린을 사용하여 피브로넥틴 결합 도메인이 디스에드헤린의 생물학적 기능을 매개하는 주요 조절 요소인지 여부를 조사했다. 둘째, 피브로넥틴 발현을 억제함으로써 피브로넥틴 결합이 디스에드헤린 기능의 중요한 단계를 매개하는지 여부를 결정했다. 마지막으로 세포를 FAK 억제제인 VS-4718로 처리하여 디스에드헤린의 생물학적 기능이 FAK 활성화에 의존하는지 여부를 조사했다. CRC 성장의 맥락에서, 피브로넥틴 결합 도메인(ΔN-돌연변이)의 결실은 디스에드헤린 유도의 종양성장촉진을 막았다 (도 15A). 특히, 피브로넥틴 녹다운 및 FAK 억제는 디스에드헤린-유도 CRC 성장을 감소시켰고 또한 야생형 HCT116 세포의 성장을 약화시켰다(도 15B). 이 결과는 피브로넥틴 녹다운 및 VS-4718을 사용한 치료 모두가 기본 p-FAK 수준을 감소시켰음을 나타내는 도 S9F 및 10C에 나타낸 FAK 활성화 상태와 일치한다. 이와 유사하게, 디스에드헤린의 세포외 도메인(ΔN-돌연변이)의 제거에 의한 디스에드헤린-피브로넥틴 상호작용의 파괴는 디스에드헤린으로 유도되는 CRC 생존, 이동 및 침입의 증가를 억제했다(도 14G,H 및 15D). 이 디스에드헤린으로부터 유도된 공격적 표현형은 피브로넥틴 녹다운 또는 FAK 억제에 의해 약화되었다(도 15D-F). 종합적으로, 이러한 결과는 피브로넥틴-integrin-FAK 경로가 디스에드헤린에 의한 장 종양 형성의 핵심 메커니즘임을 시사한다. 일관되게, 환자로부터의 CRC 조직의 IF 염색은 종양 상피 내의 피브로넥틴 및 p-FAK의 정도가 디스에드헤린low 종양에 비해 디스에드헤린high 종양에서 유의하게 증가된 것으로 밝혀졌다(도 15G).First, we used disedherin with the extracellular domain deleted (ΔN-mutant) to investigate whether the fibronectin-binding domain is a key regulatory element mediating the biological functions of disedherin. Second, by inhibiting fibronectin expression, we determined whether fibronectin binding mediates a critical step in disedherin function. Finally, cells were treated with the FAK inhibitor VS-4718 to investigate whether the biological function of disedherin depends on FAK activation. In the context of CRC growth, deletion of the fibronectin binding domain (ΔN-mutant) blocked disedherin-induced tumor growth promotion (Figure 15A). In particular, fibronectin knockdown and FAK inhibition reduced disedherin-induced CRC growth and also attenuated the growth of wild-type HCT116 cells (Figure 15B). These results are consistent with the FAK activation status shown in Figures S9F and 10C, showing that both fibronectin knockdown and treatment with VS-4718 reduced basal p-FAK levels. Similarly, disruption of the disedherin-fibronectin interaction by removal of the extracellular domain of disedherin (ΔN-mutant) inhibited disedherin-induced increases in CRC survival, migration, and invasion (Figure 14G ,H and 15D). This disedherin-induced aggressive phenotype was attenuated by fibronectin knockdown or FAK inhibition (Figure 15D-F). Collectively, these results suggest that the fibronectin-integrin-FAK pathway is a key mechanism in dysedherin-induced intestinal tumorigenesis. Consistently, IF staining of CRC tissue from patients revealed that the levels of fibronectin and p-FAK within the tumor epithelium were significantly increased in dysedherin high tumors compared to dysedherin low tumors (Figure 15G).

7. 디스에드헤린은 기계적 힘을 변환하고 YAP 신호 활성화를 촉진한다.7. Disedherin transduces mechanical force and promotes YAP signaling activation.

세포 접착 동안 focal adhesions (FA)의 인테그린-FAK 축은 ECM을 액틴 세포골격과 연결하여 세포에서 기계적 힘을 생성함으로써 생체 역학 신호를 통합하고, 이는 상호 ECM 리모델링을 촉진한다. 따라서 디스에드헤린이 기계적 힘의 조절자 역할을 하는지 알아보고자 했다. 콜라겐 겔 수축 분석은 종양 진행 및 공격에 중요한 역할을 하는 ECM의 세포 유도 수축을 연구하기 위한 기계생물학 분야의 고전적인 도구로 사용되어왔다. 이 분석을 사용하여 디스에드헤린 OE 및 KO에 대한 겔 수축 정도를 분석했다. 디스에드헤린 OE는 대조군 형질주입 세포에 비해 겔 수축을 유의하게 증가시킨 반면, 디스에드헤린 KO는 겔 수축 정도를 감소시켰다(도 16A). 이러한 데이터에 따라, 또한 디스에드헤린 발현이 세포골격 장력의 양성 조절자임을 확인했으며, 이는 각각 디스에드헤린 OE 또는 KO에 대한 F-액틴 스트레스 섬유의 증가 또는 감소로 나타난다(도 17). 이러한 데이터는 디스에드헤린이 세포에서 기계적 힘을 생성함을 시사한다. 디스에드헤린에 의한 기계적 힘이 다운스트림 생화학적 신호를 활성화하는지 확인하기 위해 FA 어셈블리 및 YAP(yes-associated protein 1) 활성화와 같은 신호 변환을 시각화했다. FA 어셈블리는 FA 어댑터 단백질인 paxillin을 염색하여 시각화했다.During cell adhesion, the integrin-FAK axis of focal adhesions (FA) integrates biomechanical signals by linking the ECM with the actin cytoskeleton to generate mechanical forces in the cell, which promote reciprocal ECM remodeling. Therefore, we sought to determine whether disedherin acts as a regulator of mechanical force. Collagen gel contraction assay has been used as a classic tool in the field of mechanobiology to study cell-induced contraction of ECM, which plays an important role in tumor progression and attack. This assay was used to analyze the extent of gel shrinkage for disedherin OE and KO. Disedherin OE significantly increased gel contraction compared to control transfected cells, whereas disedherin KO decreased the extent of gel contraction (Figure 16A). In accordance with these data, we also confirmed that disedherin expression is a positive regulator of cytoskeletal tension, manifested by an increase or decrease in F-actin stress fibers for disedherin OE or KO, respectively (Figure 17). These data suggest that disedherin generates mechanical forces in cells. To determine whether mechanical forces caused by disedherin activate downstream biochemical signals, we visualized signal transduction, such as FA assembly and yes-associated protein 1 (YAP) activation. FA assembly was visualized by staining for the FA adapter protein paxillin.

이 실험에서 기계적 힘에 대한 양성 대조군으로 정의된 탄성 계수를 가진 하이드로겔을 사용했다. 결과적으로, 디스에드헤린-OE 세포는 뻣뻣한 하이드로겔(12kPa)에서 성장한 세포가 소프트 하이드로겔(0.5kPa)에서 성장한 세포보다 더 큰 세포 확산 및 FA 어셈블리를 보인 것과 유사하게 더 큰 세포 퍼짐 영역과 더 큰 크기 및 FA를 나타냈다(도 16B). 일관되게, YAP의 핵 전위는 딱딱한 하이드로겔에서 성장한 세포에서 상향 조절되어 기계적 스트레스가 YAP 신호 활성화를 향상시킨다는 것을 확인했다. 이 결과에 따라 디스에드헤린 OE는 세포가 피브로넥틴에 부착되는 동안 핵 YAP 비율을 크게 증가시켰고, 반면 디스에드헤린 KO는 이를 감소시켰다(도 16C). 더욱이, CRC 세포를 사용한 검증을 통해 YAP 표적 유전자 발현이 디스에드헤린 OE에서 증가하고 디스에드헤린 결실 시 감소하는 경향이 있음을 확인했으며(도 16D), 단백질 면역블롯을 통해 디스에드헤린 OE가 탈인산화에 의해 YAP의 활성화를 촉진한다는 것을 확인했다(도 18). 종합적으로, 이러한 데이터는 디스에드헤린이 피브로넥틴에 대한 세포 접착을 촉진하여 기계적 힘을 세포 내에서 생화학적 신호로 변환함을 시사한다(도 6E).In this experiment, a hydrogel with a defined elastic modulus was used as a positive control for mechanical force. As a result, disedherin-OE cells showed larger cell spreading areas and more FA assemblies, similar to how cells grown on stiff hydrogels (12 kPa) showed greater cell spreading and FA assemblies than cells grown on soft hydrogels (0.5 kPa). It exhibited large size and FA (Figure 16B). Consistently, the nuclear translocation of YAP was upregulated in cells grown on stiff hydrogels, confirming that mechanical stress enhances YAP signaling activation. In accordance with these results, disedherin OE significantly increased the nuclear YAP ratio during cell attachment to fibronectin, whereas disedherin KO decreased it (Figure 16C). Moreover, verification using CRC cells confirmed that YAP target gene expression increased in disedherin OE and tended to decrease upon disedherin deletion (Figure 16D), and protein immunoblot showed that disedherin OE was deleted. It was confirmed that activation of YAP is promoted by phosphorylation (Figure 18). Collectively, these data suggest that disedherin promotes cell adhesion to fibronectin, translating mechanical forces into biochemical signals within the cell (Figure 6E).

Claims (9)

서열번호 1의 서열 중 적어도 일부로 이루어지고, 상기 일부는 길이가 5aa 이상인 펩타이드.
A peptide consisting of at least part of the sequence of SEQ ID NO: 1, wherein the part is 5 aa or more in length.
청구항 1에 있어서, 상기 일부는 길이가 10aa 이상인 펩타이드.
The peptide of claim 1, wherein the portion is at least 10 aa in length.
청구항 1에 있어서, 서열번호 2 내지 7 중 어느 하나의 서열로 이루어진 것인 펩타이드.
The peptide according to claim 1, which consists of any one of SEQ ID NOs: 2 to 7.
서열번호 1의 서열 중 적어도 일부를 포함하고, 상기 일부는 길이가 5aa 이상인 펩타이드를 포함하는 암의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
A pharmaceutical composition for preventing or treating cancer, comprising at least a portion of the sequence of SEQ ID NO: 1, wherein the portion includes a peptide with a length of 5 aa or more.
청구항 4에 있어서, 상기 일부는 길이가 10aa 이상인 암의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
The pharmaceutical composition for preventing or treating cancer according to claim 4, wherein the portion is 10 aa or more in length.
청구항 4에 있어서, 상기 펩타이드는 서열번호 2 내지 7로 이루어진 군에서 선택된 서열을 포함하는 것인, 암의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
The pharmaceutical composition for preventing or treating cancer according to claim 4, wherein the peptide comprises a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 2 to 7.
청구항 4에 있어서, 상기 펩타이드는 서열번호 2 또는 5의 서열로 이루어진 것인, 암의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
The pharmaceutical composition for preventing or treating cancer according to claim 4, wherein the peptide consists of the sequence of SEQ ID NO: 2 or 5.
청구항 4에 있어서, 상기 암은 대장암, 유방암, 결장암, 소장암, 직장암, 난소암, 자궁 경부암, 전립선암, 고환암, 음경암, 요도암, 요관암, 신우암, 식도암, 후두암, 위암, 위장관암, 피부암, 각질극 세포종, 난포 암종, 흑색종, 폐암, 소세포 폐암종, 비-소세포 폐암종(NSCLC), 폐 선암, 폐의 편평 세포 암종, 췌장암, 갑상선암, 유두암, 방광암, 간암, 담관암, 골암, 모발 세포암, 구강암, 구순암, 설암, 침샘암, 인두암, 신장암, 전립선암, 음문암, 갑상선암, 자궁내막암, 자궁암, 뇌암, 중추신경계암, 복막암, 간세포 암, 호지킨 또는 백혈병인, 암의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
The method of claim 4, wherein the cancer is colon cancer, breast cancer, colon cancer, small intestine cancer, rectal cancer, ovarian cancer, cervical cancer, prostate cancer, testicular cancer, penile cancer, urethra cancer, ureter cancer, renal pelvis cancer, esophagus cancer, laryngeal cancer, stomach cancer, and gastrointestinal cancer. , skin cancer, keratoacanthoma, follicular carcinoma, melanoma, lung cancer, small cell lung carcinoma, non-small cell lung carcinoma (NSCLC), lung adenocarcinoma, squamous cell carcinoma of the lung, pancreatic cancer, thyroid cancer, papillary cancer, bladder cancer, liver cancer, bile duct cancer, bone cancer. , hair cell cancer, oral cancer, lip cancer, tongue cancer, salivary gland cancer, pharynx cancer, kidney cancer, prostate cancer, vulva cancer, thyroid cancer, endometrial cancer, uterine cancer, brain cancer, central nervous system cancer, peritoneal cancer, hepatocellular cancer, Hodgkin's or Pharmaceutical composition for preventing or treating leukemia or cancer.
청구항 4에 있어서, 상기 암은 대장암, 간암 또는 유방암인 암의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
The pharmaceutical composition for preventing or treating cancer according to claim 4, wherein the cancer is colon cancer, liver cancer, or breast cancer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Ino Y, Gotoh M, Sakamoto M, Tsukagoshi K, Hirohashi S Dysadherin, a cancer-associated cell membrane glycoprotein, down-regulates E-cadherin and promotes metastasis. Proc Natl Acad Sci USA 2002;99:365-70.

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