COUP-TFII Suppresses Colorectal Cancer Progression through Direct Transcriptional Repression of YY1 = COUP-TFII에 의한 YY1의 직접적 전사 억제와 이를 통한 대장암 진행 조절 기전 연구|RISS 상세보기

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Colorectal cancer （CRC） is the third most common malignant disease worldwide and remains a major cause of cancer-related mortality despite advances in treatment. Although molecularly guided precision therapies have been developed, outcomes for patients with advanced or metastatic CRC remain unsatisfactory. Chicken Ovalbumin Upstream Promoter-Transcription Factor II （COUP-TFII; NR2F2）, an orphan nuclear receptor of the steroid/thyroid hormone receptor superfamily, regulates diverse biological processes, including transcription, angiogenesis, and development. Previous studies have associated COUP-TFII expression with favorable prognosis and reduced metastasis in CRC; however, its tumor-suppressive mechanisms remain unclear.
This study investigated the biological functions and downstream molecular mechanisms of COUP-TFII using CRC cell lines with different endogenous levels through gain- and loss-of-function approaches. Functional, transcriptomic, molecular, rescue, and xenograft assays were performed. COUP-TFII overexpression inhibited cell proliferation, invasion, spheroid formation, and in vivo tumorigenicity, whereas COUP-TFII knockdown produced the opposite effects. Transcriptomic and network analyses identified Yin Yang 1 （YY1） as a major downstream target of COUP-TFII. YY1 expression was inversely correlated with COUP-TFII levels and was closely associated with malignant phenotypes. Consistent with its established oncogenic roles in CRC progression, metastasis, cancer stemness, and therapeutic resistance, YY1 expression was suppressed by COUP-TFII at both mRNA and protein levels, with reduced expression of CD44 and ERBB2. YY1 restoration reversed the inhibitory effects of COUP-TFII on cell proliferation, invasion, and spheroid formation, while also restoring CD44 and ERBB2 expression. In contrast, YY1 modulation did not alter COUP-TFII levels, indicating that COUP-TFII functions upstream of YY1. Mechanistically, RT-qPCR analyses showed that COUP-TFII regulates YY1 transcription, and luciferase reporter and ChIP assays demonstrated direct binding of COUP-TFII to regulatory regions within the YY1 enhancer/promoter. This transcriptional repression was attenuated by histone deacetylase （HDAC） inhibitors, indicating that COUP-TFII represses YY1 expression through an HDAC-dependent epigenetic mechanism.
In conclusion, this study identifies the COUP-TFII-YY1 axis as a key regulatory pathway in CRC progression. These findings suggest that COUP-TFII acts as a transcriptional repressor and epigenetic regulator that restrains oncogenic programs by directly suppressing YY1 transcription, thereby inhibiting downstream CD44- and ERBB2-associated pathways. Thus, these results suggest that the COUP-TFII-YY1 signaling axis may serve as a promising prognostic biomarker and therapeutic target for CRC.

번역하기

국문 초록 (Abstract)

대장암（colorectal cancer, CRC）은 전 세계적으로 세 번째로 흔한 악성 종양이며, 치료 기술의 발전에도 불구하고 여전히 암 관련 사망의 주요 원인 중 하나이다. 분자 이상에 기반한 정밀 치료 전략이 개발되고 있으나, 진행성 또는 전이성 대장암 환자의 예후는 여전히 만족스럽지 못하다. Chicken Ovalbumin Upstream Promoter-Transcription Factor II （COUP-TFII）는 스테로이드/갑상선호르몬 수용체 계열에 속하는 고아 수용체（orphan nuclear receptor）로, 전사 조절, 혈관신생, 발생 등 다양한 생물학적 과정에 관여한다. 기존 연구에서는 COUP-TFII 발현이 대장암에서 좋은 예후와 낮은 전이성과 관련된다고 보고되었으나, 그 종양 억제 기전은 충분히 밝혀지지 않았다.
본 연구에서는 COUP-TFII의 생물학적 기능과 하위 분자 기전을 규명하기 위해 내인성 COUP-TFII 발현 수준이 서로 다른 대장암 세포주를 이용하여 COUP-TFII 과발현 및 knockdown 모델을 구축하고, 기능적 분석, 전사체 분석, 분자생물학적 분석, rescue 실험 및 이종이식 실험을 수행하였다. COUP-TFII 과발현은 세포증식, 침윤, 구형체 형성 및 생체 내 종양형성을 억제하였으며, COUP-TFII 발현 억제는 반대 효과를 나타내었다. 전사체 및 네트워크 분석을 통해 Yin Yang 1 （YY1）이 COUP-TFII의 주요 하위 표적으로 확인되었다. YY1 발현은 COUP-TFII 발현과 역상관 관계를 보였으며, 악성 표현형과 밀접하게 연관되어 있었다. COUP-TFII는 YY1의 mRNA 및 단백질 발현을 억제하였으며, 이와 함께 CD44와 ERBB2의 발현도 감소시켰다. YY1을 복원하면 COUP-TFII에 의해 억제된 세포증식, 침윤 및 구형체 형성이 회복되었고 CD44와 ERBB2의 발현도 회복되었다. 반면 YY1 조절은 COUP-TFII 발현에 영향을 미치지 않아 COUP-TFII가 YY1의 상위 조절자로 작용함을 시사하였다. 기전적으로 RT-qPCR 분석에서 COUP-TFII가 YY1 전사를 조절함이 확인되었고, luciferase reporter 및 ChIP 분석에서 COUP-TFII가 YY1 enhancer/promoter 영역에 직접 결합함이 확인되었다. 또한 histone deacetylase （HDAC） 억제제 처리 시 YY1 억제가 완화되어, COUP-TFII가 HDAC 의존적 후성유전기전을 통해 YY1 전사를 억제함을 시사하였다.
결론적으로 본 연구는 COUP-TFII-YY1 축（axis）이 대장암의 진행을 조절하는 핵심 경로임을 규명하였다. COUP-TFII는 YY1 전사를 직접 억제하여 CD44 및 ERBB2 관련 종양 촉진 경로를 차단하는 전사억제인자이자 후성유전 조절인자로 기능함을 밝혔다. 따라서 COUP-TFII-YY1 신호 축은 대장암의 예후 예측 바이오마커 및 새로운 치료 표적으로 활용될 수 있음을 제시한다.

번역하기

대장암（colorectal cancer, CRC）은 전 세계적으로 세 번째로 흔한 악성 종양이며, 치료 기술의 발전에도 불구하고 여전히 암 관련 사망의 주요 원인 중 하나이다. 분자 이상에 기반한 정밀 치료 ...

목차 (Table of Contents)

Ⅰ. Introduction 1
Ⅱ. Materials and methods 10
1. Cell culture and establishment of COUP-TFII gain- and loss-of-function models 10
2. Chemicals, antibodies, and plasmids 10
3. Cell counting 11

Ⅰ. Introduction 1
Ⅱ. Materials and methods 10
1. Cell culture and establishment of COUP-TFII gain- and loss-of-function models 10
2. Chemicals, antibodies, and plasmids 10
3. Cell counting 11
4. MTT assay 12
5. Transwell invasion assay 12
6. Western blot assay 13
7. Quantitative real-time reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-qPCR) 14
8. Immunofluorescence staining and quantification 14
9. In vivo xenograft tumor model 15
10. Spheroid growth assay 16
11. Colony formation assay 16
12. Chromatin immunoprecipitation (ChIP) assay 17
13. H&E staining 18
14. Dual-luciferase assay 19
15. Microarray analysis 19
16. Flow cytometry 20
17. Statistical analysis 20
Ⅲ. Results 22
1. Alteration of cellular phenotypes by modulation of COUP-TFII expression 22
2. Molecular changes induced by COUP-TFII in CRC cells 30
3. COUP-TFII-dependent regulation of cellular phenotypes and molecular changes 40
4. Rescue of YY1 reverses COUP-TFII-mediated effects in CRC cells 56
5. COUP-TFII represses YY1 transcription through enhancer/promoter occupancy and HDAC-dependent epigenetic regulation 72
6. COUP-TFII suppresses tumor growth and tumorigenicity in vivo 85
Ⅳ. Discussion 93
Ⅴ. Conclusion 102
Reference 103
국문초록 117