구강 편평 세포 암종에서 TGF-β 수용체의 발현

Abstract

[한글]

상피세포는 상피성장인자와 억제인자의 균형에 의해 항상성이 유지된다. 따라서 두경부 및 구강 점막에서 발생하는 상피 암종의 발생기전은 성장인자와 억제인자의 불균형으로 설명될 수 있다. 발암과정에서 상피 성장인자로 알려진 epidermal growth factor(EGF)와 그 수용체의 역할에 대해서는 이미 잘 알려져 있다. 최근에는 암종이 발생하는 과정에 있어 transforming growth factor-β (TGF-β)에 의한 상피 세포 성장 억제 효과의 소실도 중요한 역할을 한다고 한다. TGF-β의 type I, type Ⅱ 수용체의 돌연변이가 TGF-β에 의한 상피 세포 성장 억제 기전의 하나로 생각되고 있지만, 두경부를 비롯한 암종에서 수용체 돌연변이 빈도가 높지 않고, 그 돌연변이와 TGF-β에 의한 in vitro 성장 억제 효과가 일치 하지 않아 TGF-β에 의한 성장 억제 효과 소실에 다른 기전이 있을 것으로 생각된다. 특히 세포의 증식과 apoptosis에 관련된 단백질의 protea- somal degradation에 의한 반감기 조절이 종양 형성 과정과 밀접한 연관이 있다고 알려져 있으나, TGF-β 수용체에 있어 그 역할은 잘 알려져 있지 않다.

본 연구에서는 두경부 점막에서 발생하는 다단계 암종 발생과정 중 TGF-β에 의한 세포 성장 억제 소실 기전을 파악하기 위하여 8예의 구강 편평 세포 암종 세포주를 대상으로 TGF-β에 의한 성장 억제 효과, 세포 주기 단백질 p21CIP1 발현을 검색하였고, 나아가 type I & Ⅱ TGF-β 수용체의 전사 조절과 전사 후 조절을 검색함으로서 TGF-β 수용체의 발현 조절 과정을 규명하고자 하였고, 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. YD-8을 제외한 다른 구강 암종 세포주에서 TGF-β에 의한 세포 성장 억제 효과를 보이지 않았다.

2. TGF-β에 의한 성장 억제 효과를 보였던 YD-8에서는 TGF-β 투여후 p21CIP1의 발현 증가를 관찰할 수 있었고, TGF-β에 의한 성장 억제 효과가 없었던 YD-9에서는 p21CIP1의 발현이 관찰되지 않았다.

3. Western blotting에서 TGF-β type I 수용체는 모든 세포주에서 발현되었으나 type Ⅱ 수용체는 모두 발현되지 않았다.

4. RT-PCR과 Northern blotting에서 대부분의 세포주에서 Type Ⅱ TGF-βreceptor mRNA 발현이 관찰되었고, YD-8과 YD-17M 세포주에서 가장 많 이 발현되었다.

5. Proteasomal degradation inhibitor인 MG132를 처리했을 때 Western blotting 상에서 시간에 의존적인 형태로 TGF-β type Ⅱ 수용체의 발현이 증가하였고, 이들은 분자량이 점차 증가하였다.

이상의 결과로 대부분의 구강 암종 세포주는 TGF-β에 의한 세포 성장 억제 효과를 상실하는 것으로 판단되며, 세포 성장 억제 효과를 보였던 세포주에서는 p21CIP1을 경유하는 세포 증식 주기 조절을 통하여 세포 성장 억제 효과를 보일 것으로 판단되었다. 또한 TGF-β type Ⅱ 수용체에 있어서 비교적 많은 mRNA 발현에도 불구하고 Western blotting상에서 단백질이 발현하지 않은 것은 proteasomal degradation에 의해 반감기가 매우 짧기 때문인 것으로 판단된다. 따라서 향후 종양 발생 과정에 있어 TGF-β에 의한 성장 억제 효과의 소실이 수용체의 돌연 변이 뿐만 아니라 proteasomal degradation 의한 반감기 조절도 기인할 것으로 생각되며, 종양 발생 과정에 있어 TGF-β 수용체의 proteasomal degradation에 의한 TGF-β에 의한 성장 억제 효과 소실 과정을 규명하는게 필요하리라 생각하였다.

[영문]Epithelium maintains homeostasis by the signaling balance of growth stimulation and inhibition. Therefore, the developmental mechanism of carcinoma is explained as a imbalance of epithelial growth and inhibitory factors. It is well-known that the roles of epidermal growth factor(EGF) and its receptor during the development of cancer. Recently, loss of growth inhibitory effects of transforming growth factor-β(TGF-β) on epithelial cells is regarded as a possible mechanism of cancer. Although the genomic mutation in type I and type Ⅱ receptors of TGF-β is considered one of important mechanism of these inactivation, there might be another inactivation mechanism because the mutation rate is relatively low and inhibitory effect is not associated with the mutation. Especially, half-life controlled by proteasomal degradation is known to relate the proliferation and apoptosis of epithelial calls, its roles on TGF-β receptor are now well-known. In these background, the purpose of this study is evaluating controlling mechanism type I and type Ⅱ receptor of TGF-β by detecting effects of TGF-β on growth inhibition and on expression of cell cycle regulatory protein p21CIP1. Eight cancer cell lines derived from oral squamous cell carcinoma were used for this study. The results were as follows;

1. There was no growth inhibition effects by TGF-β except YD-8 cells.

2. YD-8 cells which showed growth inhibition expresses p21CIP1 by TGF-β whether refractory cell lines, YD-9, did not.

3. All of the tumor cells express type I receptor of TGF-β on western blot analysis whereas there was no detectable expression of type Ⅱreceptor.

4. All of the tumor cells express mRNA of type Ⅱ receptor by RT-PCR and northern blot analysis, especially on YD-8 and YD-17M.

5. The expression level of type Ⅱ receptor of TGF-β was gradually increased in time-dependent manner by the treatment of MG132, a specific proteasomal degradation inhibitor.

From these results, most of oral cancer cell lines might loose the growth inhibitory effects by TGF-β, and the growth inhibition on YD-8 cells was mediated by expression of p21CIP1. The reasons of non-detectable level of protein expression of type Ⅱ receptor in spite of there was an expression of mRNA suggest the possibility of shortened half-life of the protein by proteasomal degradation, Further research on the roles of proteasomal degradation of TGF-β may delight the mechanism of loss of inhibitory effect by TGF-β.