초록 ▼

연구의 목적 및 내용
ATRA가 HL-60 세포 분화를 유도하는 과정에서 TIS21^/BTG2/PC3의 효과 및 세포내 신호전달경로 규명 연구
연구결과
본 연구의 긍극적 목표는 암억제유전자 TIS21^/BTG2/PC3 에 의하여 조절되는 각종 암세포의 신호전달 경로 규명을 통한 암세포 분화 및 사멸을 꾀하는 것이다. 따라서 백혈병세포인 HL-60를 비롯한 각종 암세포 배양모델에서 TIS21 의 기능을 규명하는 연구를 진행하였다. 이때 TIS21-knock out 마우스를 이용하거나

연구의 목적 및 내용
ATRA가 HL-60 세포 분화를 유도하는 과정에서 TIS21^/BTG2/PC3의 효과 및 세포내 신호전달경로 규명 연구
연구결과
본 연구의 긍극적 목표는 암억제유전자 TIS21^/BTG2/PC3 에 의하여 조절되는 각종 암세포의 신호전달 경로 규명을 통한 암세포 분화 및 사멸을 꾀하는 것이다. 따라서 백혈병세포인 HL-60를 비롯한 각종 암세포 배양모델에서 TIS21 의 기능을 규명하는 연구를 진행하였다. 이때 TIS21-knock out 마우스를 이용하거나 TIS21 에 대한 sh-RNA 및 si-RNA를 활용하여서 암세포분화, 사멸 및 암세포전이 억제에 대한 내용들을 다음과 같이 연구하여 보고하는 바이다.
1. ATRA에 의한 HL-60 세포분화 모델에서 TIS21 과발현은 ATRA에 의한 분화능력을 촉진을 유도함으로써 acute promyelocytic leukemia HL-60 의 가장 강력한 암유전자인 c-Myc 분해를 촉진하고 세포분화를 유도하는 기전을 규명하여 보고함 (Eur J Cancer 2012)
2. 세포내 미토콘드리아에서 발견되는 TIS21 과발현은 활성산소 (ROS) 발생을 억제하는 능력이 있음을 발견하고 이는 인체에 발생되는 각종 암세포의 운동성을 억제하는 기전을 보고함 (Clin Exp Metastsis 2012)
3. 전이능이 매우 큰 유방암세포 MDA-MB-231 세포는 미토콘드리아 활성의존도가 비교적 희박하다는 보고에 근거할 때 TIS21 과발현은 MDA-MB-231 세포의 NADPH oxidase (Nox) 1/4 발현을 억제함으로써 ROS 생성을 억제하고 암세포의 invasion 을 억제하는 기전을 현재 보고 중임 (JBC under revision)
4. TIS21^/BTG2/PC3은 미토콘드리아가 풍부한 심근세포에서 MAPK/PI3K-AKT-GSK3b 활성을 조절함으로써 mitochondrial permeability transition pore 열어서 necrosis 에 의한 심근세포사멸을 유도함을 관찰함 (Manuscript prepared)
5. TIS21KO-MEF 가 DNA double strand break repair 능력이 적다는 사실을 관찰하고 TIS21 에 의한 DNA repair 기전을 규명하여 발표 수락 중임 (DNA Repair 2012)
6. 방광암 세포(EJ cell: mutnat H-RasV12 및 mutant p53) 에 wild type p53 과발현으로 유도되는 p53
-induced senescence (세포노화유도) 현상이 p53+TIS21 발현으로 암세포사멸 현상으로 바뀌는 현상 및 기전을 규명하여 manuscript 작성 중임.
7. TIS21 은 세포노화와 암화를 조절하는 기전이 있다는 본연구자의 review paper 에 근거하여서 노화세포에 DNA damage 부과될 경우 암세포화 할 가능성은 젊은 세포에 비하여 크다는 증거를 제시함 (Biochem. Biophys. Res. Comm. 2011).
연구결과의 활용계획
① 암억제유전자의 기능부활로 백혈병 세포의 분화 유도 및 성장 억제 가능성 제시됨
② TSI21/BTG2 발현유도를 통한 백혈병 치료제 개발에 활용할 수 있을 것으로 기대됨
③ 백혈병 분화유도제로 치료 시 부딪치는 분화제 저항성의 돌파구를 여는 자료로 활용
④ TIS21 발현에 의하여 유도되는 세포노화와 TIS21이 억제하는 암세포증식 억제기전을 활용하여 동일한 세포에서 노화 및 암화 발생기전에 대한 기초 자료를 제공

Abstract ▼

Purpose& contents
The ultimate goal of this research program is to elucidate the roles of TIS21^/BTG2/PC3 in differentiation of HL60 cells in response to ATRA (all-trans-retinoic acid) treatment. We plan to focus specifically on the following projects to accomplish our goal.
Result

Purpose& contents
The ultimate goal of this research program is to elucidate the roles of TIS21^/BTG2/PC3 in differentiation of HL60 cells in response to ATRA (all-trans-retinoic acid) treatment. We plan to focus specifically on the following projects to accomplish our goal.
Result
TIS21 [12-O-tetradecanoyl phorbol-13-acetate (TPA)-inducible sequences 21] is a primary-response gene in mouse activated by TPA, forskolin and various growth factors, and belongs to a member of antiproliferative (APRO) gene along with its orthologs and (B-cell translocation gene 2) in rat and human, respectively. TIS21^BTG2/PC3(TIS21) is constitutively expressed in fetal organs and lymphoid tissues in thymus, spleen, lymph node, lung, and blood lymphocytes. TIS21^BTG2/PC3 has been implicated in the regulation of a variety of biological processes. For instance, TIS21 can act as a transcriptional co-regulator; an anti-apoptotic factor in neurogenesis; a key mediator of the stage specific expansion of developing thymocyte; a negative regulator of hematopoietic progenitor expansion; a tumor suppressor gene in both mouse and human; a pan cell cycle modulator; induction of cellular senescence and a developmental regulator. Furthermore, TIS21^BTG2/PC3 enhances differentiation in neuronal cells by inhibiting cell cycle progression as well as contributing towards the activation of proneural genes in neural progenitor cells. Contrary to neuronal cells, however, very little is known about the role of TIS21 in the differentiation of hematopoietic cells. Earlier studies have shown that BTG2 was up-regulated when promyelocytic leukemia cells were differentiated either to monocytes or granulocytes by TPA and retinoic acid, respectively. Also the constitutively high level of TIS21 in mouse bone marrow indicates its potential involvement in hematopoietic cells development. We therefore attempted to explore the possible involvement of TIS21 during retinoic acid induced differentiation of HL-60 cells with regard to c-Myc down-regulation.
We, therefore, assessed a role of TIS21 in ATRA-induced differentiation of HL-60 cells with regard to downregulation of c-Myc expression. By employing adenovirus infection carrying TIS21 gene (Ad-TIS21), we observed that TIS21 decreased c-Myc stability by increasing its phosphorylation at T⁵⁸and S⁶²residues in response to ATRA treatment via activation of MEK/Erk1/2 while inhibition of PI3K/Akt pathways which resulted in activation of GSK3β. This c-Myc elimination was coupled not only with reduction of cells proliferation but also enhanced differentiation of HL-60 cells. Based on our current findings, we conclude that TIS21 has an enhancing effect on the down-regulation of oncogene c-Myc in APL and induction of its differentiation.
Expected Contribution
① Provide an insight into leukemia differentiation by resuming an activity of a tumor suppressor, a constitutive expresser in hematopoietic cells.
② Provide a basic information for development of drugs against leukemia by induction of TSI21^/BTG2 expression.
③ Invent a vent for the resistance against differentiation-inducing agents and leukemia treatment agent.
Expressions of TIS21 and PIN1 in the peripheral blood cells can be applied to screen the effects of a treatment.
④ Provide an insight into a molecular mechanism of cancer development from senescent cells much more than that of the young cells in response to DNA damages