The expression of ELOVL4, repressed by MYCN, defines neuroblastoma patients with good outcome

Cancer cells exhibit dysregulation of critical genes including those involved in lipid biosynthesis, with subsequent defects in metabolism. Here, we show that ELOngation of Very Long chain fatty acids protein 4 (ELOVL4), a rate-limiting enzyme in the biosynthesis of very-long polyunsaturated fatty acids (n-3, ≥ 28 C), is expressed and transcriptionally repressed by the oncogene MYCN in neuroblastoma cells. In keeping, ELOVL4 positively regulates neuronal differentiation and lipids droplets accumulation in neuroblastoma cells. At the molecular level we found that MYCN binds to the promoter of ELOVL4 in close proximity to the histone deacetylases HDAC1, HDAC2 and the transcription factor Sp1 that can cooperate in the repression of ELOVL4 expression. Accordingly, in vitro differentiation results in an increase of the 34 carbons with 6 double bonds; and when MYCN is silenced, FA34:6 metabolite is increased compared with the scambled. In addition, analysis of large neuroblastoma datasets revealed that ELOVL4 is highly expressed in localized clinical stages 1 and 2, and low in high-risk stages 3 and 4. More importantly, high expression of ELOVL4 stratifies defined subsets of neuroblastoma patients with good prognosis. Indeed, ELOVL4 expression is a marker of better overall clinical survival also in MYCN not amplified patients and in those with neuroblastoma-associated mutations. In summary, our findings indicate that MYCN, by repressing the expression of ELOVL4 and lipid metabolism, contributes to the progression of neuroblastoma.

Le cellule tumorali mostrano una disregolazione di molti geni chiave coinvolti nel mantenimento della omeostasi cellulare. In particolare, negli ultimi anni diverse osservazioni sperimentali evidenziano come i geni coinvolti nella biosintesi dei lipidi siano coinvolti nel processo di tumorigenesi, con conseguente disregolazione di diversi pathway metabolici. In questa tesi, mostriamo come la elongasi ELOVL4 (Elongation of ultralong-chain fatty acid protein 4), un enzima rate-limiting nella biosintesi degli acidi grassi polinsaturi a catena molto lunga (VLC-PUFA, n3, ≥ 28 C), regola positivamente il differenziaziamento neuronale e la biosintesi di lipid droplets (LDs) nelle cellule di neuroblastoma. A livello molecolare, abbiamo mostrato che MYCN, importante fattore di trascrizione e principale biomarcatore di prognosi infausta in neuroblastoma, legandosi al promotore di ELOVL4, ne reprime la sua espressione. Il promotore di ELOVL4 è anche oggetto del legame di altri fattori di trascrizione e rimodellatori della cromatina come Sp1, e le istone deacetilasi HDAC1, HDAC2. Questi fattori, insieme a MYCN possono inibire sinergicamente l'espressione di ELOVL4. L’induzione del differenziamento in vitro in cellule di neuroblastoma ha portato ad un aumento di VLC-PUFA, specificatamente di acidi grassi a 34 atomi di carbonio e con 6 doppi legami (FA34:6); al contrario, quando l’espressione di ELOVL4 è inibita, otteniamo una riduzione di questi FA34:6. Coerentemente con quanto abbiamo osservato che quando MYCN è depleto, la biosintesi del metabolita FA34:6 risulta aumentata. L’analisi bioinformatica dei principali dataset di pazienti affetti da neuroblastoma ha mostrato che l'espressione di ELOVL4 è statisticamente maggiore negli stadi clinici meno aggressivi di neuroblastoma, in cui la patologia è ancora localizzata e gestibile rispetto agli stadi clinici più avanzati e ad alto rischio (e meno differenziati). Ancora più importante, l'alta espressione di ELOVL4 definisce un sottoinsieme di pazienti affetti da neuroblastoma con una prognosi favorevole. Infatti, l'espressione di ELOVL4 è un marcatore di una maggior sopravvivenza clinica generale, anche in situazioni in cui MYCN non è amplificato e in quei pazienti che presentano le tipiche mutazioni genetiche associate al neuroblastoma. In sintesi, i nostri risultati indicano che MYCN promuove la progressione del neuroblastoma inibendo l'espressione di ELOVL4 e il metabolismo dei lipidi.