Id-1 induces Cyclin D1 expression and cytoplasmic localization of p27Kip1 via activation of PI3K/Akt/Wnt pathway in breast cancer cells

Abstract

최근 inhibitor of DNA binding and differentiation (Id) 단백질은 종양의 침윤과 혈관생성, 전이에 관련되어 있는 것으로 밝혀졌다. Wnt 신호전달체계는 종양의 침윤과 발달에 영향을 주는 중요한 기작인 epithelial-mesenchymal transition (EMT)에 영향을 준다. 그러나 이러한 Id-1의 과발현과 Wnt 신호전달계의 연관성은 아직 밝혀진 바가 없다. 이러한 점을 토대로 유방암 세포인 MCF7 세포에서 Id-1을 과발현 시켰을 때 Wnt 신호전달계가 어떻게 조절하는지 연구하였다. Id-1을 과발현시킨 세포에서 Akt의 Ser473가 인산화되어 Akt 신호전달계가 활성화되는 것을 관찰하였다. Akt가 인산화됨으로써 직접적인 기질인 GSK-3?가 인산화되고 하위의 ?-catenin의 발현량 및 핵 내의 ?-catenin양이 증가되었다. 또한 TCF/LEF promoter활성도 증가되어 이에 영향을 받는 유전자인 Cyclin D1의 발현량이 증가되었다. 이러한 현상들은 Id-1의 발현을 억제시키거나, PI3K 억제제인 LY294002에 따라 감소하여 Akt에 의해 활성된 Wnt 신호전달계는 Id-1에 의한 것임을 알 수 있었다. 또한 Id-1에 의해 활성화된 Akt는 또 다른 기질인 p27Kip1의 Thr157을 인산화하여 세포질 내 분포가 증가하였고 이는 PI3K 억제제에 의해 다시 회복되었다. 이로 인해 Id-1이 p27Kip1의 인산화에 영향을 주어 세포질 내 분포를 증가시킴으로써 세포성장에 영향을 줌을 알 수 있었다. 결론적으로 이 논문에서는 Id-1이 PI3K/Akt에 의한 Wnt 신호전달계를 활성화 시킴으로써 Cyclin D1의 발현량과 p27의 세포질 내 분포를 증가시키고 이로 인해 세포성장을 유도하고 EMT에 관련한 새로운 분자적 기전에 관여함을 제시한다.; Recent evidence has revealed that inhibitor of DNA binding and differentiation(Id) proteins, especially Id-1, are able to promote invasion, angiogenesis and metastasis. Wnt signaling is suggested as an essential pathway in epithelial-mesenchymal transition(EMT), which is indicated to play an important role in the invasion and progression of human cancer. However, the relationship between Id-1 overexpression and Wnt signaling has not been investigated. In this regard, it was examined the regulation of Wnt signaling pathway in Id-1 overexpressing human breast cancer cells. MCF7 stable cells overexpressing Id-1(MCF7 Id-1) showed increased phosphorylation of Akt at Ser473 which was associated with activation of Akt signaling pathway. Phosphorylated Akt inhibited GSK-3？？？？by phosphorylation at Ser9. Furthermore, stabilization and nuclear localization of ？？-catenin was enhanced by Id-1 as shown by nuclear/cytoplasmic fractionation, immunoblotting and immnofluorescence microscopy. In addition, TCF/LEF transactivation activity was also augmented as artificial reporter(TOP) activity and Cyclin D1 expression were enhanced by Id-1. Such changes were reversed upon reduced Id-1 expression by retroviral antisense expression or PI3K inhibitor, LY294002. Thus, Akt-mediated canonical Wnt signaling pathway was upregulated by Id-1. On the other hand, p27Kip1 phosphorylation at Thr157, which is mediated by Akt, was enhanced in MCF7 Id-1 cells and Akt-mediated cytoplasmic localization of p27Kip1 was also increased. These effects were reversed by blockade of Id-1 expression and treatment with PI3K inhibitor. Therefore, cytoplasmic localization of p27Kip1 may have additionally contributed to enhanced cell proliferation by Id-1. In conclusion, activation of PI3K/Akt-mediated Wnt signaling may be essential for Idinduced cell proliferation, and also provide a possible mechanism of EMT on the molecular basis of breast cancer.