Androgen-dependent activation of human cytomegalovirus IE promoter in prostate cancer cells

Abstract

[한글]

Human cytomegalovirus (HCMV) 는 β-herpesvirus family중의 하나로, 성적 접촉이 주된 감염 경로이다. 전립선 암세포 중 androgen dependent 세포인 LNCaP 세포에서 합성 androgen인 R1881에 의해 HCMV IE promoter 활성이 매우 증가하였다. 그러나 androgen receptor (AR) 이 없는 PC3 전립선 암세포주, HEK-293세포주, HeLa 세포주 등에서 AR을 인위적으로 과 발현 하여도 HCMV IE promoter 활성이 androgen에 의해 영향을 받지 않았다. R1881에 의한 HCMV IE promoter 활성은 protein kinase A (PKA) 의 활성의 변화와 동일하였고, 또한 PKA 활성 억제제인 H-89에 의해서 HCMV IE promoter 활성이 거의 나타나지 않았고, HCMV IE promoter 내의 5개의 CREB/ATF-binding elements (CRE) 의 변형에 의해서도 HCMV IE promoter 활성이 사라지는 것을 확인하였다. 이 결과는 androgen에 의한 HCMV IE promoter 의 활성이 PKA활성 증가에 의해서 나타난다는 것을 알 수 있었다. Androgen dependent 세포인 LNCap 세포에 R1881의 처리는 prostaglandin E2 (PGE2) 의 생성 감소와 분해 유도를 통하여 PGE2의 합성을 억제시키지만, PGE2와 반응하여 PKA의 활성을 유도하는 PGE2수용체인 EP4R 는 발현 증가를 유도하였다. 이 사실은 R1881에 의해 증가된 EP4R 가 PGE2 와 작용하여 PKA 의 활성을 유도하고, 이에 따라 HCMV IE promoter 의 활성을 유도 할 수 있음을 제안한다. Protein kinase A catalytic subunit beta transcript variant 2 (PKA-Cβ2) 의 발현은 serum 이 없는 조건에서 감소하고, R1881의 처리에 의해서는 증가하는 것을 확인하였고, 이러한 변화는 HCMV IE promoter 활성의 변화 양상과 유사하였다. 따라서 LNCaP 세포에서 androgen 에 의한 HCMV IE promoter 의 조절에 PKA-Cβ2의 발현조절이 direct upstream factor 라는 것을 암시한다.이 연구결과는 HCMV IE promoter 의 활성이 androgen 의존적인 전립선 암세포에서 유도될 수 있으며, HCMV IE promoter 에 의해서 직접적으로 발암적인 요소를 가진 IE1/2 단백질의 발현이 유도 될 수 있고, 따라서 전립선에서 HCMV 가 전립선에서 암의 유도인자로서 작용 할 수 있다는 것을 제시하였다

[영문]

Human cytomegalovirus (HCMV) is a member of the β-herpesvirus family, which is sexually transmitted in adults. The HCMV immediate early (IE) promoter is strongly activated by androgen agonist, R1881, in androgen-dependent prostate cancer cells, LNCaP. However, the HCMV IE promoter is not activated at all by R1881 in androgen-independent prostate cancer cells (PC3), human embryonic kidney (HEK-293) cells and cervical cancer cells (HeLa), where androgen receptor (AR) is forced to be expressed. The activation of the HCMV IE promoter by R1881 coincided with the changes of protein kinase A (PKA) activity and could be ablated by treatment with H-89, the inhibitor of PKA, or the mutation of multiple copies of CREB/ATF-binding elements (CRE), indicating that the activation of the HCMV IE promoter by androgen results from the increase of PKA activities. Treatment with R1881 in LNCaP cells strongly suppressed the net production of prostaglandin E2 (PGE2 ) by inhibiting the synthesis and increasing degradation, but enhanced the ability to activate PKA in response to PGE2 by expressing the EP4R, the receptor for PGE2. This fact suggests the possibility that the EP4R expression by androgen enables the cells to react to PGE2, resulting in activating PKA and the HCMV IE promoter. The expression of PKA catalytic subunit beta transcript variant 2 (PKA-Cβ2) is decreased by serum deprivation and increased by R1881 treatment, in a similar pattern to changes of the HCMV IE promoter activities, suggesting that the regulation of the expression of PKA-Cβ2 might be direct upstream factor in the HCMV IE promoter regulation by androgen in LNCaP cells. Taken together, present study demonstrated that the HCMV IE promoter could be activated in androgen-dependent prostate cancer cells, which directs the expression of IE1/2 proteins containing oncogenic properties, supporting the possibility that HCMV might be involved in oncomodulation in prostate.