未分化大細胞リンパ腫 (anaplastic large cell lymphoma ; ALCL) では、染色体転座により、がん遺伝子である融合型チロシンキナーゼ NPM-ALKが発現する。NPM-ALKは、転写因子STAT3の活性化を介して細胞がん化を誘導する。私達は、NPM-ALKが、転写因子 STAT3の705番目のチロシン残基 (Y705) や727番目のセリン残基 (S727) のリン酸化および685番目のリジン残基 (K685) のアセチル化を誘導することを見出した。NPM-ALKによる形質転換におけるSTAT3の翻訳後修飾の生理的意義を解明するために、shRNAによりSTAT3の発現を抑制したNPM-ALK発現Ba/F3細胞 (STAT3-KD細胞) に、STAT3のリン酸化やアセチル化を阻害した変異体 (Y705F, S727A, K685R) を再構成し、形質転換能を検討した。その結果、STAT3やS727Aの再構成はSTAT3-KD細胞の増殖能や腫瘍形成能を回復したが、Y705Fの再構成はSTAT3-KD細胞の増殖能や腫瘍形成能に影響を及ぼさなかった。一方、STAT3に比べて、K685Rの再構成は、STAT3-KD細胞の増殖能や腫瘍形成能を有意に増強することを明らかにした。さらに、RNAシークエンス解析を行った結果、NPM-ALKは、STAT3のY705のリン酸化を介して、形質転換能を示すセリン・スレオニンキナーゼPim2の遺伝子発現を誘導したが、STAT3のK685のアセチル化は、このPim2の発現誘導を抑制することを見出した。以上の結果より、NPM-ALKによる形質転換には、STAT3のY705のリン酸化が必須であることが明らかになった。また、STAT3のK685のアセチル化は、STAT3の活性化を阻害し、NPM-ALKによる形質転換に抑制的に働くことが示された。
In anaplastic large cell lymphoma (ALCL), a fusion tyrosine kinase NPM-ALK appears by the chromosomal translocation. Although NPM-ALK induces cellular transformation through activation of a transcription factor STAT3, the detailed STAT3-mediated transforming mechanism has not been elucidated. In this study, we found that NPM-ALK induces phosphorylation of STAT3 at tyrosine residue (Y705) and serine residue (S727) and acetylation of STAT3 at lysine residue (K685). In order to elucidate the physiological significance of these post-translational modifications of STAT3, we constructed STAT3 mutants in which phosphorylation and acetylation is disturbed such as Y705F, S727A, and K685R. Then, we reconstituted these mutants in the Ba/F3 cells transformed by NPM-ALK in which in which the expression of STAT3 was suppressed by shRNA (STAT3-KD cells) and analyzed the transforming activity of these cells. Interestingly, whereas the reconstitution of STAT3 and S727A restored the proliferative and tumorigenesis ability of STAT3-KD cells, but the reconstitution of Y705F failed to restore them. On the other hand, the reconstitution of K685R significantly enhanced the proliferative and tumorigenesis ability of STAT3-KD cells as compared with STAT3. Furthermore, RNA sequence analysis revealed that NPM-ALK induced mRNA expression of a serine-threonine kinase Pim2 exhibiting transforming ability through the phosphorylation of STAT3 at Y705 and that the acetylation of STAT3 at K685 prevented its expression. Collectively, it was clarified that phosphorylation of STAT3 at Y705 is essential for NPM-ALK-induced transformation and that the acetylation of STAT3 at K685 suppresses NPM-ALK-induced transformation.