인체 유방암 세포주에서 Mel-18이 Notch 신호전달계에 미치는 영향

Abstract

Polycomb group(PcG) 단백질들은 크로마틴 리모델링을 통해 유전자 억제 (silencing)를 유지하는 후생유전적 조절인자로, 암 발생 및 암 줄기세포 조절에 있어서 중요한 역할을 담당한다. PcG 단백질의 일종인 Mel-18은 암 발달에 중요한 Akt 신호전달계의 조절을 통해 암 억제 유전자로서 작용하며 암 줄기세포 마커인 Bmi-1을 조절하는 것으로 알려졌으나, Mel-18에 의한 발암 과정 및 암 줄기세포 조절기전에 대해 아직 확실히 밝혀진 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 Mel-18이 암 줄기세포 조절에 핵심적인 Notch 신호전달계의 조절과정에 미치는 영향을 밝혔다. 유방암의 일종인 MCF-7 세포주에 lentivirus/Mel-18 shRNA 시스템을 이용하여 Mel-18을 억제한 세포주를 구축한 후 RT-PCR과 Western blot을 통해 Notch receptor, ligand, Notch 신호전달계 표적 유전자들의 발현 변화를 확인하였다. 그 결과 Mel-18의 억제로 인해 receptor인 Notch1과 Notch3 및 Notch ligand인 Jagged-1(Jag1)의 발현이 증가하였고, Notch1의 활성화 형태인 NICD의 발현 또한 증가하였다. 또한 Mel-18이 Notch의 핵 내 전이에 영향을 미치는지 알아보기 위해 세포질과 핵의 단백질을 분리하여 Western blot을 통해 Notch intracellular domain (NICD, Val1744) 및 Notch1의 발현을 확인한 결과 Mel-18 shRNA 세포주에서 핵 내 Notch1의 발현이 증가되는 것을 확인하였다. 또한 Notch 신호전달계의 표적 유전자인 Hes-1에 대한 reporter assay와 Western blot 및 RT-PCR을 통해 Mel-18 억제에 의해 Hes-1의 전사활성이 증가하는 것을 확인함으로써, Mel-18이 Notch 신호전달계 의존적 전사 활성에 영향을 주는 것이 증명되었다. 또한 Mel-18이 억제된 MCF-7 세포주에 beta-catenin/TCF inhibitor인 FH535를 처리함으로써 Mel-18 억제에 의해 유도되었던 Notch receptor들과 ligand들의 발현이 감소되고, 이에 따라 Hes-1이 감소되는 것을 밝혔다. 따라서 본 연구에서는 Mel-18이 암 줄기세포의 특징을 유지하는데 중요한 Notch 신호전달계의 활성을 Wnt 신호전달계를 통해 조절함으로써 암 줄기세포의 주요 조절인자로서 기능할 가능성을 제시하였다.