ARS-interacting multifunctional protein 2 (AIMP2) is a non-enzymatic component required for the assembly of the multi-tRNA synthetase complex. Yet, it also serves as a multifunctional tumor suppressor. While exon 2 skipping variant of AIMP2 (AIMP2-DX2) is associated with carcinogenesis, its potential as a cancer biomarker remains uninvestigated. Here, we combine RNA in situ hybridization (RNA-ISH), quantitative image-analysis, and RNA-sequencing to develop clinically applicable detection tools that can quantitate the expression ratio of AIMP2-DX2 to AIMP2. We apply our technique to analyze AIMP2-DX2 expression levels in both cell lines and patients’ samples. Our image quantification results show excellent concordance with pathologist’s reading and tissue-matched RNA-sequencing. We further employ our tool and find that Alu-binding proteins, especially ADAR and PKR, can regulate AIMP2-DX2 expression. Collectively, we provide the development and application of RNA-ISH image-analysis tools for quantitative analysis of AIMP2-DX2 and subclassification cancer patients based on AIMP2-DX2 expression.
단백질 합성 효소복합체의 조립에 필요한 비효소적 요소인 AIMP2 단백질은 여러 기능을 가진 종양 억제제로 알려져 있으며, 선택적 스플라이싱에 의해 만들어지는 엑손 2가 결여된 형태인 AIMP2-DX2는 반대로 암 형성 과정과 관련되어 있다고 알려져 있다. 그러나 AIMP2-DX2를 바이오마커로 활용하여 암을 진단하려는 시도는 아직 진행되지 않았다. 본 학위논문에서는 RNA-ISH 방법과 이미지 정량분석, 그리고 RNA-시퀀싱 기법을 이용하여 AIMP2-DX2와 AIMP2 전사체 간의 발현 비율을 측정할 수 있는 방법을 개발하였다. 또한 본 방법을 세포주와 환자 조직에 적용하여 AIMP2-DX2의 발현 비율을 측정하였고 병리학자의 의견, RNA-시퀀싱 결과와 비교하여 임상적 활용 가능성을 검증하였다. 더 나아가 본 방법을 이용하여 ADAR 또는 PKR과 같은 Alu-결합 단백질이 AIMP2-DX2의 발현을 조절할 수 있다는 것을 밝혔다. 본 연구에서 연구한 RNA-ISH 및 이미지 정량 분석법은 AIMP2-DX2 발현을 정량적으로 분석하고, 그 결과를 바탕으로 암 환자들을 세부분류함으로써 환자 맞춤형 치료에 큰 도움이 될 것으로 기대한다.
