암으로 인한 사망의 90% 이상은 전이에 의한 것이다. 따라서 전이과정을 이해하고, 억제할 방법을 찾는 것은 암 환자의 생존을 증가 시키고, 치료의 기회를 넓히는데 있어서 매우 중요하다. p53은 방사선에 반응하는 대표적 종양 억제 인자로서 세포의 사멸, 노화 및 DNA 수복 등에서 다양한 생물학적 기능을 나타내는 것으로 알려져 있다. 이러한 기능은 암의 발생 및 진행억제, 생물의 방사선 반응성 등에 있어서 큰 역할을 담당한다. 하지만, 지금까지의 p53에 관한 연구는 세포의 성장과 사멸 등의 특정기능에 편중되는 경향이 있었으며, p53이 암세포의 침윤성 및 전이에 미치는 영향은 잘 알려져 있지 않았다. 본 연구에서는 p53 및 p53의 대표적 전사 매개체인 p21이 암 전이에 중요한 역할을 하는 세포의 침윤성 조절에서 어떤 역할을 하고 있는지를 조사하였다. 연구 모델로서는, 폐암의 90% 가량을 차지하는 인간유례의 비 소세포성 폐암 ...
암으로 인한 사망의 90% 이상은 전이에 의한 것이다. 따라서 전이과정을 이해하고, 억제할 방법을 찾는 것은 암 환자의 생존을 증가 시키고, 치료의 기회를 넓히는데 있어서 매우 중요하다. p53은 방사선에 반응하는 대표적 종양 억제 인자로서 세포의 사멸, 노화 및 DNA 수복 등에서 다양한 생물학적 기능을 나타내는 것으로 알려져 있다. 이러한 기능은 암의 발생 및 진행억제, 생물의 방사선 반응성 등에 있어서 큰 역할을 담당한다. 하지만, 지금까지의 p53에 관한 연구는 세포의 성장과 사멸 등의 특정기능에 편중되는 경향이 있었으며, p53이 암세포의 침윤성 및 전이에 미치는 영향은 잘 알려져 있지 않았다. 본 연구에서는 p53 및 p53의 대표적 전사 매개체인 p21이 암 전이에 중요한 역할을 하는 세포의 침윤성 조절에서 어떤 역할을 하고 있는지를 조사하였다. 연구 모델로서는, 폐암의 90% 가량을 차지하는 인간유례의 비 소세포성 폐암 세포주 중에서 야생형 p53을 가지는 A549, H460 세포주와 p53이 소실되어 있는 H1299 및 Calu-1세포주를 사용하였다. siRNA 및 plasmid 전달체를 통한 p53 억제 및 과발현 실험을 통해 p53의 침윤 억제 기능을 이들 세포주에서 확인 하였다. 이후, p21 역시 침윤에 영향을 미치는지를 조사한 결과, p21은 단순히 전사 매개체로서 p53의 침윤억제 기능을 매개하는 것이 아니라 p53과 상호의존적, 협력적으로 암 세포의 침윤성을 억제하는 것으로 확인 되었다. 이 현상의 생물학적 기전 연구를 위하여 침윤촉진 인자인 Slug 단백질에 초점을 두고 연구를 실시하였다. 그 결과, p53과 p21은 직접 결합하여 Mdm2에 의한 Slug단백질의 유비퀴틴화와 분해를 촉진 함으로서 암세포의 침윤성을 억제 하는 것을 확인하였다. 또한, p21은 Slug 단백질의 분해를 위하여 Slug 단백질과도 직접 결합한다는 사실을 확인 하였다. 이들 단백질간의 결합을 분석한 결과, p21은 p53, Slug 및 Mdm2와 결합하여 이들 4분자로 구성된 단백질 복합체를 형성할 것으로 예측 되었으며, 이 복합체의 형성이 Slug 단백질 분해를 통한 암세포의 침윤성 억제에 중요한 역할을 할 수 있음을 확인하였다. 또한, p21 변이체를 이용한 실험을 통하여 p21의 인산화가 이 분자들의 결합을 조절하여 Mdm2에 의한 Slug 단백질 분해기전에 중요한 역할을 할 것으로 예상되는 결과를 도출 하였다. 이러한 p53-p21 작용이 생체 내에서도 작동되는지를 조사하기 위하여 암 원격전이의 핵심 단계인 암세포의 혈관침투를 분석하는 동물실험 모델을 고안 하였으며, 이를 이용하여 이러한 협력작용이 실제로도 생체 내에서 암세포의 혈관침투 즉, 전이능력 억제에 기여하고 있음을 확인하였다. 마지막으로, 이러한 p53과 p21의 협력작용은 방사선과 같은 외부 자극에 의해서도 유도될 수 있으며, p21은 야생형 p53뿐만 아니라 p53변이체와도 이러한 할 수 있음을 확인 하였다. 결론적으로, 본 연구에서는 암 전이 억제 과정에서의 p53과 p21의 협력적 기능을 발견하여 그 분자 기전을 규명하였으며, 암 전이 조절뿐만 아니라 p53과 p21작용기전에 새로운 견해를 부여하였다는 점에서 그 의의가 있다고 할 수 있다.
암으로 인한 사망의 90% 이상은 전이에 의한 것이다. 따라서 전이과정을 이해하고, 억제할 방법을 찾는 것은 암 환자의 생존을 증가 시키고, 치료의 기회를 넓히는데 있어서 매우 중요하다. p53은 방사선에 반응하는 대표적 종양 억제 인자로서 세포의 사멸, 노화 및 DNA 수복 등에서 다양한 생물학적 기능을 나타내는 것으로 알려져 있다. 이러한 기능은 암의 발생 및 진행억제, 생물의 방사선 반응성 등에 있어서 큰 역할을 담당한다. 하지만, 지금까지의 p53에 관한 연구는 세포의 성장과 사멸 등의 특정기능에 편중되는 경향이 있었으며, p53이 암세포의 침윤성 및 전이에 미치는 영향은 잘 알려져 있지 않았다. 본 연구에서는 p53 및 p53의 대표적 전사 매개체인 p21이 암 전이에 중요한 역할을 하는 세포의 침윤성 조절에서 어떤 역할을 하고 있는지를 조사하였다. 연구 모델로서는, 폐암의 90% 가량을 차지하는 인간유례의 비 소세포성 폐암 세포주 중에서 야생형 p53을 가지는 A549, H460 세포주와 p53이 소실되어 있는 H1299 및 Calu-1세포주를 사용하였다. siRNA 및 plasmid 전달체를 통한 p53 억제 및 과발현 실험을 통해 p53의 침윤 억제 기능을 이들 세포주에서 확인 하였다. 이후, p21 역시 침윤에 영향을 미치는지를 조사한 결과, p21은 단순히 전사 매개체로서 p53의 침윤억제 기능을 매개하는 것이 아니라 p53과 상호의존적, 협력적으로 암 세포의 침윤성을 억제하는 것으로 확인 되었다. 이 현상의 생물학적 기전 연구를 위하여 침윤촉진 인자인 Slug 단백질에 초점을 두고 연구를 실시하였다. 그 결과, p53과 p21은 직접 결합하여 Mdm2에 의한 Slug단백질의 유비퀴틴화와 분해를 촉진 함으로서 암세포의 침윤성을 억제 하는 것을 확인하였다. 또한, p21은 Slug 단백질의 분해를 위하여 Slug 단백질과도 직접 결합한다는 사실을 확인 하였다. 이들 단백질간의 결합을 분석한 결과, p21은 p53, Slug 및 Mdm2와 결합하여 이들 4분자로 구성된 단백질 복합체를 형성할 것으로 예측 되었으며, 이 복합체의 형성이 Slug 단백질 분해를 통한 암세포의 침윤성 억제에 중요한 역할을 할 수 있음을 확인하였다. 또한, p21 변이체를 이용한 실험을 통하여 p21의 인산화가 이 분자들의 결합을 조절하여 Mdm2에 의한 Slug 단백질 분해기전에 중요한 역할을 할 것으로 예상되는 결과를 도출 하였다. 이러한 p53-p21 작용이 생체 내에서도 작동되는지를 조사하기 위하여 암 원격전이의 핵심 단계인 암세포의 혈관침투를 분석하는 동물실험 모델을 고안 하였으며, 이를 이용하여 이러한 협력작용이 실제로도 생체 내에서 암세포의 혈관침투 즉, 전이능력 억제에 기여하고 있음을 확인하였다. 마지막으로, 이러한 p53과 p21의 협력작용은 방사선과 같은 외부 자극에 의해서도 유도될 수 있으며, p21은 야생형 p53뿐만 아니라 p53변이체와도 이러한 할 수 있음을 확인 하였다. 결론적으로, 본 연구에서는 암 전이 억제 과정에서의 p53과 p21의 협력적 기능을 발견하여 그 분자 기전을 규명하였으며, 암 전이 조절뿐만 아니라 p53과 p21작용기전에 새로운 견해를 부여하였다는 점에서 그 의의가 있다고 할 수 있다.
The p53 protein, a transcription factor and a tumor suppressor, suppresses cancer cell invasion and metastasis by a mechanism poorly understood yet. This study focused on anti-metastatic function of p21, a transcriptional target of p53. To investigate whether p21 is involved in anti-metastatic funct...
The p53 protein, a transcription factor and a tumor suppressor, suppresses cancer cell invasion and metastasis by a mechanism poorly understood yet. This study focused on anti-metastatic function of p21, a transcriptional target of p53. To investigate whether p21 is involved in anti-metastatic function of p53, comparative studies using two types of human lung cancer cells were performed; The cells expressing wild type p53 (A549, H460), and the other type of cells carry a null mutant of p53 (H1299 and Calu-1). Introduction of p53 into null type cells reduced cell invasion and this function of p53 was abolished when p21 was knockdown. Analyses of p21 function using its RNA interference and overexpression methods have consistently revealed the invasion-suppressing activity of p21, which was interestingly observed only in the presence, but not absence, of p53 expression. These data suggests that p21 and p53 requires each other to reduce cellular invasiveness. Considering that Slug, a key promoter of cell invasion, had been reported as a substrate of p53 and Mdm2, an E3 ubiquitin ligase, Slug has been proposed as a common target of p21 and p53. Analyses of the functional and physical role of p21 have indeed indicated that p21 could enhance p53/Mdm2-dependent ubiquitination and proteasomal degradation of Slug by forming a p21-p53-Mdm2-Slug protein complex: p21 enhanced the ubiquitination and degradation of Slug in p53/Mdm2- and proteasome-dependent manner, p53 failed to induce the process of p21 knockdown cells, p21 directly bound to p53 and Slug through its C-terminus to form a p21-p53-Slug protein complex, and Mdm2 was precipitated with the complex. Analyses also shown that p21S153D and p21S160D, C-terminal phosphorylation-mimetic mutants of p21, showed impaired binding ability to p53 and Slug, respectively, and that failed to reduce Slug protein and that could not suppress cell invasion. Intravasation assays using mouse xenograft model support the notion that the cooperative actions of p21 and p53 could suppress metastatic progression in vivo. Furthermore, these actions of p21 and p53 are also induced by extracellular stimuli such like ionizing radiation, and this p53 functions was mimicked by p53R273H, a mutant lacking transactivating activity. This is the first study to reveal the cooperative actions of p21 and p53 involved in suppression of cell invasion and elucidate a mechanism of the cooperation. These findings advance understanding of metastatic processes and provide new insights into the mechanisms of p53 and p21.
The p53 protein, a transcription factor and a tumor suppressor, suppresses cancer cell invasion and metastasis by a mechanism poorly understood yet. This study focused on anti-metastatic function of p21, a transcriptional target of p53. To investigate whether p21 is involved in anti-metastatic function of p53, comparative studies using two types of human lung cancer cells were performed; The cells expressing wild type p53 (A549, H460), and the other type of cells carry a null mutant of p53 (H1299 and Calu-1). Introduction of p53 into null type cells reduced cell invasion and this function of p53 was abolished when p21 was knockdown. Analyses of p21 function using its RNA interference and overexpression methods have consistently revealed the invasion-suppressing activity of p21, which was interestingly observed only in the presence, but not absence, of p53 expression. These data suggests that p21 and p53 requires each other to reduce cellular invasiveness. Considering that Slug, a key promoter of cell invasion, had been reported as a substrate of p53 and Mdm2, an E3 ubiquitin ligase, Slug has been proposed as a common target of p21 and p53. Analyses of the functional and physical role of p21 have indeed indicated that p21 could enhance p53/Mdm2-dependent ubiquitination and proteasomal degradation of Slug by forming a p21-p53-Mdm2-Slug protein complex: p21 enhanced the ubiquitination and degradation of Slug in p53/Mdm2- and proteasome-dependent manner, p53 failed to induce the process of p21 knockdown cells, p21 directly bound to p53 and Slug through its C-terminus to form a p21-p53-Slug protein complex, and Mdm2 was precipitated with the complex. Analyses also shown that p21S153D and p21S160D, C-terminal phosphorylation-mimetic mutants of p21, showed impaired binding ability to p53 and Slug, respectively, and that failed to reduce Slug protein and that could not suppress cell invasion. Intravasation assays using mouse xenograft model support the notion that the cooperative actions of p21 and p53 could suppress metastatic progression in vivo. Furthermore, these actions of p21 and p53 are also induced by extracellular stimuli such like ionizing radiation, and this p53 functions was mimicked by p53R273H, a mutant lacking transactivating activity. This is the first study to reveal the cooperative actions of p21 and p53 involved in suppression of cell invasion and elucidate a mechanism of the cooperation. These findings advance understanding of metastatic processes and provide new insights into the mechanisms of p53 and p21.
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