EMT 억제를 통한 멜리틴의 폐암세포 이동 및 침투 억제 효과 Melittin inhibits cell migration and invasion via blocking of the epithelial-mesenchymal transition (EMT) in lung cancer cells원문보기
멜리틴은 봉독의 주요 성분 중 하나로 항염증과 항암활성 효과를 가지고 있다. 우리는 폐암세포에서 멜리틴이 EMT 억제를 통해 암세포 이동과 침투를 억제하는 사실을 확인하였다. 멜리틴은 EGF로 유도된 폐암 세포 이동과 침투를 억제하였을 뿐만 아니라 EMT와 관련된 단백질인 이카드헤린의 발현을 증가시켰으며, 바이멘틴과 피브로넥틴 발현은 감소시켰다. 또한 멜리틴에 의한 EMT조절 전사인자인 ZEB2, Slug, Snail의 발현을 확인한 결과 멜리틴 처리에 의해 농도의존적으로 발현이 감소하였다. 또한 작용 메커니즘을 확인하기 위해 mTOR와 FAK 메커니즘을 확인한 실험에서 EGF 처리에 의해 증가한 AKT, mTOR, p70S6K, 4EBP1의 인산화가 멜리틴 농도의존적으로 감소하였다. 그러나 FAK는 EGF에 의해 변화가 없었으며, EKR, JNK 메커니즘은 EGF 처리에 의해 인산화가 증가하였으나 멜리틴 처리에 의해 아무런 영향을 받지 않았다. 그러므로, 폐암세포의 세포 이동과 침투에 대한 멜리틴의 억제효과는 AKT/mTOR/P70S6K/4EBP1 기전 억제를 통해 EMT를 억제하여 세포 이동과 침투를 억제하는 것으로 보인다.
멜리틴은 봉독의 주요 성분 중 하나로 항염증과 항암활성 효과를 가지고 있다. 우리는 폐암세포에서 멜리틴이 EMT 억제를 통해 암세포 이동과 침투를 억제하는 사실을 확인하였다. 멜리틴은 EGF로 유도된 폐암 세포 이동과 침투를 억제하였을 뿐만 아니라 EMT와 관련된 단백질인 이카드헤린의 발현을 증가시켰으며, 바이멘틴과 피브로넥틴 발현은 감소시켰다. 또한 멜리틴에 의한 EMT조절 전사인자인 ZEB2, Slug, Snail의 발현을 확인한 결과 멜리틴 처리에 의해 농도의존적으로 발현이 감소하였다. 또한 작용 메커니즘을 확인하기 위해 mTOR와 FAK 메커니즘을 확인한 실험에서 EGF 처리에 의해 증가한 AKT, mTOR, p70S6K, 4EBP1의 인산화가 멜리틴 농도의존적으로 감소하였다. 그러나 FAK는 EGF에 의해 변화가 없었으며, EKR, JNK 메커니즘은 EGF 처리에 의해 인산화가 증가하였으나 멜리틴 처리에 의해 아무런 영향을 받지 않았다. 그러므로, 폐암세포의 세포 이동과 침투에 대한 멜리틴의 억제효과는 AKT/mTOR/P70S6K/4EBP1 기전 억제를 통해 EMT를 억제하여 세포 이동과 침투를 억제하는 것으로 보인다.
Melittin is the main component of apitoxin (bee venom) that has been reported to have anti-inflammatory and anti-cancer effects. Herein, we demonstrated that inhibition of epithelial-mesenchymal transition (EMT) by melittin causes suppression of cancer cell migration and invasion. Melittin significa...
Melittin is the main component of apitoxin (bee venom) that has been reported to have anti-inflammatory and anti-cancer effects. Herein, we demonstrated that inhibition of epithelial-mesenchymal transition (EMT) by melittin causes suppression of cancer cell migration and invasion. Melittin significantly suppressed the epidermal growth factor (EGF)-induced cell migration and invasion in lung cancer cells. Moreover, melittin up-regulated the expression of epithelial marker protein, E-cadherin, and down-regulated the expression of EMT related proteins, vimentin and fibronectin. Mechanistic studies revealed that melittin markedly suppressed the expression of EMT mediated transcription factors, ZEB2, Slug, and Snail. The EGF-induced phosphorylation of AKT, mTOR, P70S6K, and 4EBP1 was also inhibited by melittin, but not that of ERK and JNK. Therefore, the inhibitory effect of melittin on migration and invasion of lung cancer cells may be associated with the inhibition of EMT via blocking of the AKT-mTOR-P70S6K-4EBP1 pathway.
Melittin is the main component of apitoxin (bee venom) that has been reported to have anti-inflammatory and anti-cancer effects. Herein, we demonstrated that inhibition of epithelial-mesenchymal transition (EMT) by melittin causes suppression of cancer cell migration and invasion. Melittin significantly suppressed the epidermal growth factor (EGF)-induced cell migration and invasion in lung cancer cells. Moreover, melittin up-regulated the expression of epithelial marker protein, E-cadherin, and down-regulated the expression of EMT related proteins, vimentin and fibronectin. Mechanistic studies revealed that melittin markedly suppressed the expression of EMT mediated transcription factors, ZEB2, Slug, and Snail. The EGF-induced phosphorylation of AKT, mTOR, P70S6K, and 4EBP1 was also inhibited by melittin, but not that of ERK and JNK. Therefore, the inhibitory effect of melittin on migration and invasion of lung cancer cells may be associated with the inhibition of EMT via blocking of the AKT-mTOR-P70S6K-4EBP1 pathway.
그러나 폐암 세포의 이동과 침투에 주요하게 작용하는 현상인 EMT에 대한 멜리틴의 효과 연구는 아직 수행되지 않았다. 따라서 우리 연구에서는 폐암세포의 이동과 침투에 대한 EMT의 관련성, 이들 현상에 대한 멜리틴의 영향을 확인해보았다.
제안 방법
따라서 멜리틴이 AKT/mTOR 신호 메커니즘 억제를 통해 EMT 현상을 조절하는 것으로 예상되므로, AKT/mTOR의 억제제를 이용하여 EMT의 변화를 관찰하였다. AKT억제제인 워트마닌(wortmannin)과 mTOR의 라파마이신(rapamycin)을 처리한 결과 EGF에 의해 감소된 이카드헤린이 증가되었다(Fig.
대상 데이터
, Grand Island, NY, USA), 10% 태아소혈청(FBS)(GIBCO-BRL)이 포함된 RPMI1640 (GIBCO-BRL) 배지를 사용하여 37℃, 5% 이산화탄소 조건에서 배양하였다. 멜리틴은 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) 에서 구입하여 살균 증류수에 녹여 사용하였다.
실험에 사용한 A549 세포(human lung carcinoma)는 American type culture collection (Rockville, MD, USA)에서 분양 받아 사용하였으며, 1% 항생물질(GIBCO-BRL, Invitrogen Co., Grand Island, NY, USA), 10% 태아소혈청(FBS)(GIBCO-BRL)이 포함된 RPMI1640 (GIBCO-BRL) 배지를 사용하여 37℃, 5% 이산화탄소 조건에서 배양하였다. 멜리틴은 Sigma-Aldrich (St.
데이터처리
모든 실험은 독립적으로 3회 반복 시행하고 실험결과는 평균±표준평균오차로 표기하였으며, 통계처리는 GraphPad Prism 5 program (GraphPad Software, Inc., La Jolla, CA, USA)을 이용하여 p값이 0.05 미만일 경우(p<0.05) 통계적인 유의성이 있다고 판정하였다. 일원배치 분산분석(one-way analysis of varience)을 한 후, 각 시료 간의 통계적 유의성은 Newman-Keuls 다중비교 검정을 수행하였다.
05) 통계적인 유의성이 있다고 판정하였다. 일원배치 분산분석(one-way analysis of varience)을 한 후, 각 시료 간의 통계적 유의성은 Newman-Keuls 다중비교 검정을 수행하였다.
이론/모형
EMT 유도 시 발현이 증가되는 전사인자로 ZEB2, Slug, Snail 이 알려져 있으며, 이들 전사인자들의 활성은 이카드헤린을 감소시키고 바이멘틴의 발현을 유도한다고 보고되었다(17-19). 멜리틴의 EMT를 조절하는 전사인자에 대한 영향을 확인하기 위해 ZEB2, Slug, Snail의 발현을 웨스턴 블롯을 통해 분석하였다. 실험결과 EGF 처리에 의해 증가된 이들 유전자의 발현이 멜리틴 처리에 의해 농도의존적으로 감소하였다(Fig.
멜리틴이 폐암세포 생존에 미치는 영향을 확인하기 위해 MTT를 수행하였다. 멜리틴 0.
성능/효과
EGF에 의해 유도된 바이멘틴의 발현은 워트마닌과 라파마이신에 의해 증가되었으므로, AKT/mTOR의 경로를 통해 EMT가 조절됨을 확인하였다. 본 연구 결과를 통해 멜리틴은 EGF로 유도된 AKT, mTOR, p70S6K, 4EBP1의 인산화 억제와 EMT 억제 전사인자인 Slug, Snail, ZEB2의 발현 억제를 통해 EMT를 억제하며, 최종적으로 폐암세포의 이동과 침투를 억제함을 도출하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
EMT는 무엇인가?
암세포 이동과 침투는 암세포 전이에 중요한 현상으로 EMT(epithelial-mesenchymal transition)나 세포 외 기질(extracellular matrix, ECM) 분해와 같은 여러 메커니즘에 의해 유발된다(1,2). EMT는 ‘상피세포의 간엽세포로 이행’을 뜻하는 것으로 상피세포가 양극성이나 세포간 결합능력을 잃고 이동성이나 침투성을 얻어 간엽세포가 되는 것을 의미하며, 세포분열 초기발달 동안 정상세포 분화단계에서 나타나는 현상으로 처음 발견되었다(3). EMT는 세포의 정상발달과 암세포 전이에 모두 관련하는 것으로 알려지고 있다(4).
암세포 이동과 침투는 어떻게 유발되는가?
암세포 이동과 침투는 암세포 전이에 중요한 현상으로 EMT(epithelial-mesenchymal transition)나 세포 외 기질(extracellular matrix, ECM) 분해와 같은 여러 메커니즘에 의해 유발된다(1,2). EMT는 ‘상피세포의 간엽세포로 이행’을 뜻하는 것으로 상피세포가 양극성이나 세포간 결합능력을 잃고 이동성이나 침투성을 얻어 간엽세포가 되는 것을 의미하며, 세포분열 초기발달 동안 정상세포 분화단계에서 나타나는 현상으로 처음 발견되었다(3).
암세포에서 나타나는 EMT는 결과적으로 무엇을 유발하는가?
그러나 암세포에서 나타나는 EMT의 경우 세포간 결합과 관련된 이카드헤린(E-cadherin)이나 바이멘틴(vimentin), 피브로넥틴(fibronectin)와 같은 유전자 발현이 비정상적으로 감소 혹은 증가하여 세포간 결합이 저하되고 세포 결합 분해 효소 활성이 증가하여 세포 외 기질 분해가 증가된다(6). 결과적으로 암세포 이동과 침투가 원활하게 되어 암전이가 유발된다. 특히 폐암 세포에서 EMT 활성이 암세포 전이 공격성을 증가시키고, Rac3 유전자가 p38 MAPK 메커니즘을 통해 세포의 이동과 침투를 조절하며(7), ING5 (inhibitor of growth, ING; tumor suppressor family) 유전자 억제로 EGFR/ PI3K/AKT와 IL-6/STAT3 메커니즘을 통해 EMT가 활성화 된다는 연구결과가 발표되었다(8).
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