인체 유방암 세포주에서 Mel-18의 암 억제 기전에 대한 연구

Abstract

68(11):4201-9); Polycomb group (PcG) 단백질은 히스톤 및 DNA 메틸화 등을 통해 전사 억제를 유발하는 중요한 후생유전 조절인자로서, 각종 암유전자 및 암 억제유전자의 발현을 조절하여 암세포 증식, 생존 및 암 줄기세포 조절 등에 있어서 매우 중요한 역할을 담당한다. PcG 단백질의 일종인 Mel-18은 암 억제인자로 제시되어 왔으나, 암세포에서 Mel-18의 역할에 대해 보고된 바가 거의 없기 때문에, 본 연구에서는 인체 유방암에서 Mel-18을 통한 암 억제 기전에 대하여 밝혔다. 본 실험의 예비연구에서는 Mel-18 단백질과 세포주기 조절인자인 cyclin D2 단백질과의 직접적인 결합을 yeast two hybrid 시스템을 통해 증명하였고, Mel-18이 cyclin D2에 의한 유방암 세포의 증식을 억제함을 밝혔다 (Chun et al., 2005). 본 연구에서는 각종 유방암 세포주에 Mel-18 발현을 retrovirus를 이용하여 인위적으로 증가 또는 억제시킨 뒤, Mel-18의 암세포 증식 조절 기전을 보다 명확히 확인하였다. T-47D 세포주에 Mel-18 발현 억제 시, 대표적인 암 줄기세포 마커인 Bmi-1의 발현이 증가하였고, Cyclindependent kinase (Cdk) 2와 Cdk4의 활성 증가에 따라 G1기에서 S기로의 전이가 증가함으로써 세포증식이 활발해졌다. 반면, SK-BR-3 세포주에 Mel-18을 과발현 시에는 Bmi-1의 발현이 감소되고, Cdk4 활성이 저해됨에 따라 G1 arrest가 나타났으며, 그 결과 세포증식이 저해되었다. 이러한 Mel-18의 기능은 PI3K/Akt 신호전달계를 조절함으로써 매개되었다. Mel-18에 의한 Akt의 인산화 감소에 따른 Akt의 비활성화는 Akt 하위의 Wnt/TCF 신호전달계를 억제함으로써 세포주기 촉진 인자인 cyclin D1의 발현을 감소시켰다. 또한 Mel-18은 Akt에 의해 매개되는 p27Kip1의 인산화를 감소시킴으로써 p27Kip1의 핵 내 이동을 촉진하여, p27Kip1의 세포주기 억제 기능을 활성화시켰다. 유방암 환자 군의 유방 정상 조직과 암 조직을 비교 분석한 결과, Mel-18의 발현은 암 조직에서 감소되었으며, 이는 Akt의 활성과 반비례하였다. 결론적으로, Mel-18은 Akt 신호전달계와의 밀접한 연관성을 통하여 유방암 세포의 발암과정에 있어서 중요하게 관여함으로써 향후 유방암 치료의 진단마커 등으로 이용 가능성이 제시되며, Mel-18이 Bmi-1 및 Wnt 신호전달계의 조절을 통해 중요한 암줄기세포 조절인자로 기능할 가능성을 제시할 수 있다. (Lee et al., Cancer Res. 2008 Jun 1; Mel-18, a polycomb group (PcG) protein, has been suggested as a tumor suppressor in human breast cancer. Previously, we reported that Mel-18 has anti-proliferative activity in breast cancer cells. However, its functional mechanism has not been fully elucidated. Here, we investigated the role of Mel-18 in human breast cancer. We saw an inverse correlation between Mel-18 and phospho-Akt, which were expressed at low and high levels, respectively, in primary breast tumor tissues from 40 breast cancer patients. The effect of Mel-18 on cell growth was examined in two breast cancer cell lines SK-BR-3 and T-47D, which express relatively low and high levels of endogenous Mel-18, respectively. Upon Mel-18 overexpression in SK-BR-3 cells, cell growth was attenuated and G1 arrest was observed. Likewise, suppression of Mel-18 by antisense expression in T-47D cells led to enhanced cell growth and accelerated G1/S phase transition. In these cells, Cdk4 and Cdk2 activities were affected by Mel-18, which were mediated by changes in cyclin D1 expression and p27kip1 phosphorylation at Thr157, but not by INK4a/ARF genes. The changes were both dependent on PI3K/Akt signaling pathway. Akt phosphorylation at Ser473 was reduced by Mel-18 overexpression in SK-BR-3 cells and enhanced by Mel-18 suppression in T-47D cells. Akt-mediated cytoplasmic localization of p27Kip1 was inhibited by Mel-18 in SK-BR-3 cells. Moreover, Mel-18 overexpression showed reduced GSK-3?] phosphorylation, ?]-catenin nuclear localization, TCF/LEF promoter activity, and cyclin D1 mRNA level. Taken together, we established a linear relationship between Mel-18 ?? Akt ?? G1 phase regulators (Lee et al., Cancer Res. 2008 Jun 1