Profiling of long non-coding RNA in hepatocellular carcinoma

Abstract

Hepatocellular carcinoma (HCC) is the predominant subject of liver malignancies which provoke global concern. Previous studies have shown that long non-coding RNAs (lncRNAs) are differentially expressed in HCC, which have distinct functional roles in the pathogenesis of HCC. Recent advance of high-throughput RNA sequencing have revealed that numerous non-coding RNAs are expressed in cancers. Here, to deleineate functional lncRNAs in HCC, RNA-seq profiling was performed. I found 23 differentially expressed lncRNAs in the HCCs compared to non-tumoral tissues. Of these, 15 lncRNAs showed the correlated expression between antisense and sense lncRNAs, inclduding HAND2-AS1 and HAND2. The functional effects of HAND2-AS1 or HAND2 expression in liver cancers were further evaluated. Overexpression of HAND2-AS1 or HAND2 inhibited the proliferation and migration of liver cancer cells in vitro. The xenografted in vivo mouse model also showed significant reduction of tumor size by knockdown of HAND2. In addition, I found that the HAND2 mRNA expression was induced by HAND2-AS1 overexpression. This HAND2-AS1-mediated HAND2 expression was mediated throguht phosphorylation of CREB transcription factor. In summary, genome-wide noncoding RNA profiling analysis could identify that HAND2-AS1 can play pivotal roles in liver cancer progression.

Long non coding RNA 는 단백질로 번역되지 않는 200 bp 이상의 전사체로 정의되며 lncRNA 는 그 개수만큼이나 역할이나 기전도 다양할 것으로 추정되고 있다. 그러나 근래 들어 다양한 종류의 lncRNA 에서 기전이 하나 둘씩 알려짐에 따라 lncRNA 에 대한 관심이 점차 높아지고 있으며, 특히 암과 연관이 있다는 점이 밝혀지면서 lncRNA 를 통해 암의 발생과 전이 기전을 설명할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 이에 본 연구에서는 간암과 연관된 lncRNA 를 찾고자 하였다. 이를 위해, 본 연구에서는 간암환자의 시료 및 주변 정상조직을 이용하여 RNA 시컨싱을 수행하였으며 이 데이터를 바탕으로 전사체 프로파일링을 수행하여 간암에서의 antisense lncRNAs 발현 변화를 밝히고자 하였다. 간암시료에서 특이적으로 발현되는 23 개의 antisense lncRNAs 발굴하였다. 이 중 antisense 및 antisense RNA 의 역방향으로 인접한 전사체의 발현량의 상관분석을 통해, HAND2-AS1 과 HAND2 두 유전자의 발현이 밀접한 상관관계가 있음을 확인하였다. 간암 세포주를 대상으로 한 실험적 검증을 통해 HAND2 와 HAND2-AS1 이 세포의 증식, 전이를 억제시킴을 확인하였다. 또한, HAND2-AS1 이 과발현된 간암세포주에서 특이적으로 HAND2 mRNA 발현이 증가됨을 관찰하였으며, 이는 HAND2-AS1 가 전사단계 수준에서 HAND2 발현을 조절하고 있음을 시사한다. 이를 검증하기 위해, HAND2-AS1 이 과발현하는 간암세포주에서, HAND2 와 HAND2-AS1 사이에 존재하는 CREB 결합부위를 대상으로 luciferase assay 를 수행한 결과, CREB 결합부위가 HAND2 및 HAND2-AS 의 발현을 조절함을 관찰하였다. 이상의 연구에서, HAND2-AS1 를 포함한 비암호화 유전자 (ncRNA) 발현이 간암의 종양형성에 중요한 역할을 하고 있음을 제시하였다.