PLK1에 의한 FoxM1의 인산화가 비소세포폐암 전이에 미치는 영향

Abstract

Fork-head box protein M1 (FoxM1)은 fork-head box domain이라 불리는 DNA 결합영역을 가지는 전사인자로써 세포주기 인자들을 활성화함으로써 G2/M 이행뿐만 아니라 G1/S 이행에서 세포주기를 조절한다. FoxM1은 폐암, 전립선암, 간암과 유방암을 포함한 다양한 암종에서 높게 발현되기 때문에 암 치료를 위한 중요한 조절성 인자이다. 최근 연구에 따르면 FoxM1은 상피간엽이행의 조절 과정과 관련된 전사인자의 프로모터를 활성화함으로써 상피간엽이행의 주요 조절자로서 기능한다는 사실이 밝혀졌다. 본 연구를 통해 암의 전이 과정에서 FoxM1의 상위 인자를 분석하였다. TGF-β에 의해 유도된 상피간엽이행 과정에서 중간엽 마커인 N-cadherin가 단백질과 mRNA 수준에서 약 7–9배 증가하였으며, 상피 마커인 E-cadherin이 대조군과 비교하여 감소하였다. 동일한 조건에서 FoxM1은 TGF-β가 처리된 A549 세포에서 높게 발현되었다. 액체크로마토그래피 질량분석법과 부위 특이적 돌연변이 유도를 이용하여 PLK1에 의해 FoxM1이 인산화된다는 사실을 관찰하였으며 이러한 인산화 부위가 다양한 종에서 매우 보존되어 있음을 관찰하였다. FoxM1의 인산화돌연변이체는 A549에서 발현되었으며, 세포이동 분석법이 진행되었다. 이러한 데이터는 PLK1에 의한 FoxM1의 인산화가 비소세포폐암 세포에서 전이와 관련된 세포이동을 유도한다는 사실을 보여준다.; Non-small cell lung cancer (NSCLC) is a leading cause of cancer deaths around the world. The prognosis of patients with non-small lung cancer is poor, since most of them already reached an advanced stage when diagnosed. Thus, understanding the molecular mechanism of metastasis is important to prevent and treat metastatic cancer. Plk1, a Ser/Thr kinase, is overexpressed in several carcinomas and metastatic cancers and its expression is involved in the survival rate of patients with non-small cell lung cancer. To understand metstatic cancer induced by PLK1, we identified the proteins interacting with PLK1 that promotes metastasis. In TGF- β-induced epithelial-mesenchymal transition (EMT), the expression levels of PLK1 protein and phosphorylation of PLK1-T210 were increased in NSCLC cell line A549. At the same time, FoxM1, known as a master regulator of EMT, was also overexpressed in TGF-β-treated A549 cells. To investigate the interaction between PLK1 and FoxM1, immuno- precipitation assay was performed. Our findings indicate that PLK1 interacts with FoxM1. In addition, PLK1 phosphorylates FoxM1 in vitro kinase assay. The phosphorylation sites of FoxM1 by PLK1 which is conserved in various species were revealed through LC/MS spectrometry analysis and mutated by site-specific mutagenesis. Next, to examine whether phosphorylation of FoxM1 affects EMT, cell migration assay was performed in A549 cells stably expressing the mutants of FoxM1. The results reveals that triple-phophomimic mutant of FoxM1 at Ser 25, Ser 361 and Ser 715 promotes cell migration in A549 cells. These data showed that phosphorylation of FoxM1 by PLK1 induces EMT-related cell migration in NSCLC cells.