TIS21 inhibits cell migration by downregulating expression of matrix metalloproteinases

Abstract

Tetradecanoyl phorbol acetate-inducible sequence 21 (TIS21) is the mouse homolog of rat pheochromocytoma cell 3 (PC3) and human B-cell translocation gene 2 (BTG2). TIS21 regulates cell cycle progression and proneural genes expression by acting as a transcription coregulator that enhances or inhibits the activity of transcription factors. And In human tissue, BTG2 has a critical role in cancer cell migration and invasion. The matrix metalloproteinases (MMPs) are zinc-dependent endopeptidases that are capable of degrading all kinds of extracellular matrix proteins, but also can process a number of bioactive molecules, and to perform key functions in tumor progression, and in other diseases. In this study, we report that TIS21 can decrease the expression at both mRNA and protein levels of MMPs in human breast cancer (MDA-MB-231) cells and human dermal fibroblasts (HDF) cells, as confirmed by zymography, RT-PCR. Moreover we demonstrate that TIS21 decreases transcription factor (c-Fos, PEA3) of MMPs. We are going to examine the regulatory mechanism of TIS21-mediated MMPs proteoytic activity.

TPA inducible sequence 21 (TIS21)은 12-O-tetradecanoyl phorbol-13-acetate (TPA)에 의해 유도 되는 anti-proliferative family (APRO)유전자이다. 이 유전자는 mouse 에서는 TIS21, human 과 rat 에서는 각각 B-cell translocation gene-2 (BTG2), pheochromocytoma cell 3 (PC3)로 존재하는 동등 유전자이다. TIS21 은 DNA 수복조절인자, 배아세포 분화 기작 조절의 기능을 가지고 있으며 세포내의 전사 보조 인자, 신경세포 분화인자 및 성장억제인자, 조혈모세포 증식 억제인자로 보고된 바 있다. TIS21 의 주요 기능은 세포주기를 억제하여 세포의 노화, 사멸을 유도하고 암 세포의 생성과 증식에 중요한 ROS 의 생산을 감소시켜 암 세포의 전이를 감소 시킴으로써 암 억제 기능을 한다는 것이다. 또한 TIS21 의 발현이 정상 조직에 비해 암 조직에서 저하되고 특히 전이된 암에서 발현 저하가 있음을 관찰한 여러 연구들이 TIS21 이 암 억제 유전자로써 중요한 기능을 한다는 것을 간접적으로 증명해주고 있다. Matrix metalloproteinases (MMPs)는 zinc-dependent endopeptidase 이며 세포 외 기질 (ECM)이나 세포 부착 물질 (cellular adhesion molecule) 같은 물리적 장벽들을 분해하여 암 세포의 전이를 쉽게 하고 혈관 신생성을 촉진하며 암 세포가 전이될 2 차 조직의 환경을 적합하게 만드는 등, 암 세포의 성장과 전이에 중요한 역할을 한다. 따라서 본 연구는 암 전이에 중요한 역할을 하는 MMPs 와 암 억제 기능을 하는 TIS21 과의 상관관계를 연구하고자 하였다. Human breast carcinoma 세포 (MDA-MB-231), human dermal fibroblasts 세포 (HDF)에 아데노바이러스 TIS21 을 과발현 시켰을 때 세포의 이동성이 저해되는 것을 관찰하였고 MMP-9, 10 의 mRNA 발현 감소와 단백질 활성도의 감소도 관찰되었다. 이밖에 MMP-1, 2, 3, 14, 15, 19 의 mRNA 발현이 감소되었으며 MMPs 유전자의 promoter 에 결합하는 전사인자들 중 c-Fos, PEA3 의 발현 저하도 관찰 되었다. 아직 정확한 기전은 밝혀내지 못했지만 연구 결과를 통해 TIS21 이 MMPs 유전자의 promoter 에 결합하는 전사인자의 발현을 저해시켜 mRNA 발현을 떨어뜨리며 또한 MMPs 의 활성도를 조절하는 ROS 를 감소시켜 단백질 활성도와 세포의 이동성을 감소시킬 것으로 예상한다. TIS21 의 새로운 기능으로써 MMPs 의 발현, 활성 저해제의 가능성을 제시하며 앞으로의 연구를 통해 정확한 기전을 밝혀 낸다면 의미 있는 발견이 될 것이다.