AP2α is essential for MUC8 expression in human airway epithelial cells

Abstract

[한글]

고분자 단백질체인 Mucin은 mucus의 매우 중요한 성분이며 이러한 mucus의 과 분비는 여러 가지 만성 호흡기 질환의 공통적인 특징이다. MUC8은 호흡기 mucus의 대표적인 mucin으로 nasal polyp 상피 세포에 과량 분포되어 있는 것이 보고되어 왔다. 그러나, 이러한 MUC8 유전자 발현이 유도되는 기작은 아직까지 잘 밝혀지지 않았다. 기도 상피세포 종류인 NCI-H292 세포에 Phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA)를 처치하면 MUC8 유전자 발현이 증가한다. 따라서, 우리는 염증 유도 물질인 PMA로 유도된 MUC8 유전자 발현에 어떠한 신호 전달 물질이 관여 하는지를 연구하였다. 이 실험에서, 우리는 MUC8 유전자 발현이 protein kinase C (PKC) 와 mitogen activating protein-ERK kinase (MAKP)을 통해 이루어 진다는 것을 알았다. RO31-8200 (PKC 억제물질)과 PD98059 (MEK-1 억제 물질) 그리고 ERK1/2 siRNA를 이용한 실험에서, PMA로 유도된 MUC8 유전자뿐만 아니라 activator protein-2alpha (AP2α) 발현까지 모두 현저하게 줄어든 것을 확인 하였다. 따라서, AP2α에 대한 역할을 확인하기 위해 AP2α에 대한 siRNA를 제작 하여 실험하였고, 그 결과 PMA에 의해 증가되었던 MUC8 유전자가 현저하게 줄어든 것을 확인 할 수 있었다. Dominant negative 형태의 AP2α 과 발현이 PMA로 유도 되었던 MUC8 유전자 발현을 억제 시킨다는 것을 관찰하였고, wild 형태의 AP2α 과 발현은 MUC8 유전자의 증가를 유도 한다는 것을 관찰하였다. 또한, MUC8 유전자 발현을 조절할 수 있는 MUC8 promoter내의 AP2α 결합 부위를 밝혀냈다. 마지막으로 lentivirus를 이용한 AP2α 의 siRNA 실험을 nasal polyp 상피 세포를 이용하여 수행하였고, 그 결과 AP2α가 MUC8 유전자 발현에 매우 중요한 역할을 한다는 사실을 증명하였다. 결론적으로, 기도상피 세포내의 MUC8 유전자 발현은 PKC-MEK-ERK1/2-AP2α를 통한 기작으로 이루어 진다는 사실을 밝혀냈다

[영문]

Mucins are high molecular weight proteins that are major components of mucus. Hypersecretion of mucus is a feature of several chronic inflammatory airway diseases. MUC8 is an important component of airway mucus, and its gene expression is up-regulated in nasal polyp epithelium. However, little is known about the mechanisms of MUC8 gene expression. We previously demonstrated that phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) treatment of the airway epithelial cell line NCI-H292 increases MUC8 gene expression. In this study, we sought to determine which signal pathway is involved in PMA-induced MUC8 gene expression. This study found that MUC8 gene expression is modulated by the protein kinase C and mitogen activating protein/ERK kinase (MAPK) pathways. PD98059 (a MEK-1 inhibitor) or ERK1/2 siRNA and RO31-8200 (PKC inhibitor) significantly suppressed activator protein-2alpha (AP2α) as well as MUC8 gene expression in PMA-treated cells. To verify the role of AP2α, we specifically knocked down the expression of AP2α with siRNA for AP2α. Significantly, knocking down of AP2α inhibited PMA-induced MUC8 gene expression. While dominant negative forms of AP2α decreased PMA-induced MUC8 gene expression, an over-expression of wild type AP2α increased MUC8 gene expression in NCI-H292 cells. In addition, we identified an AP2α consensus region on the MUC8 gene promoter. Furthermore, using lentiviral vectors for RNA interference in human nasal polyp epithelial cells, we confirmed an essential role for AP2α in MUC8 gene expression. From these results, we conclude that PMA induces MUC8 gene expression through a mechanism involving PKC and MEK-ERK1/2- AP2α activation in human airway epithelial cells.