Abrogation of B-RafV600E induced senescence by AKT activation via FoxM1 expression in primary human hepatocytes

Abstract

Hepatocellular carcinoma (HCC) is one of the most common malignant tumors in the world. Hepatocarcinogenesis is a stepwise process and multiple genes alteration are involved such as activation of oncogenes, inactivation of tumor suppressor genes, activation of growth factor and their cognitive receptors, reactivation of developmental pathways and activation of cell cycle regulator. In general, MAPK and the PIK3CA signalling pathways have a key role in cell proliferation and survival and their oncogenic activation deeply contributes to pathogenesis of different solid tumors. B-Raf mutation has been reported in 61% of melanoma, 53% of papillary thyroid cancer and 11.5% of colorectal cancer patients. In case of hepatoma, 23% of B-RafV600E mutation has been reported. Furthermore, PI3K pathway activation was found about 40% of HCC cases. Therefore, in this study, we evaluated the role of B-RafV600E and PI3K pathway signaling in hepatocarcinogenesis. Overexpression of B-RafV600E in primary human hepatocytes caused cell growth arrest and increased senescence-associated beta-galactosidase (SA-β-gal) staining. Furthermore, we found that shPTEN induced cellular senescence. We further investigated that shPTEN and B-RafV600E co-infection effect in hepatocarcinogenesis and found that overcome of senescence was observed. At the mechanism level, B-RafV600E infection decreased FoxM1 expression. However, co-infection increased FoxM1 expression. Furthermore, B-RafV600E and FoxM1 co-infected hepatocytes also showed overcome of B-RafV600E induced senescence.

유전자의 변형이 발생하는데 크게 발암유전자의 활성, 발암억제유전자의 비활성화, 발달과정에 관여하는 신호전달경로의 재활성, 성장인자와 그 수용체의 활성화, 전사인자의 활성으로 나뉘게 된다. 일반적으로는 MAPK와 PIK3CA 신호전달경로가 세포증식과 성장에 중요한 핵심이 되며 이 경로에 관여하는 여러 가지 발암유전자 활성이 간세포암 뿐만 아니라 다양한 고형암에 기여하는 것으로 알려져 있으며, 세포 증식과 성장 그리고 간암세포의 전이에 관여하는 MAPK 신호전달 경로에 대한 연구를 진행하였다. MAPK 경로에 포함되는 발암유전자인 B-Raf 돌연변이는 흑색종에서 61%, 갑상선암에서 53%, 대장암에서 11.5%로 각각 보고 되었으며 또한 간세포암에서는 B-RafV600E 돌연변이가 23% 보고되어 있으며, 간암발생과정에 있어서 B-RafV600E의 역할에 대해 알아보고자 하였다. B-RafV600E를 인간 일차 간세포에 과발현시켰더니 세포성장이 멈추었고 SA-β-gal 염색의 비율이 증가함으로써 노화 현상을 관찰하였다. 다음으로 간세포암에서 PTEN의 발현이 ~40%정도 감소되어있어 인간 일차 간세포에 PTEN의 발현을 감소시켰더니 이 또한 노화가 나타나는 결과를 관찰하였고 다음으로는 PTEN의 발현 감소와 함께 B-RrafV600E를 인간 일차 간세포에 발현시켰더니 노화가 극복되는 결과를 관찰하였다. 더불어, 앞서 B-RafV600E에 의해 유도된 노화세포에서 FoxM1의 발현이 감소되는것을 확인하였는데 B-RafV600E와 FoxM1을 같이 인간 일차 간세포에 발현시켜보았더니 이 또한 노화가 극복되는 양상을 관찰할 수 있었다. 본 연구에서는 인간 일차 간세포를 이용하여 간암발생과정에 대한 기전을 밝히고자 하였으며 이를 토대로 간암환자를 위한 치료에 기여할 것이라고 예상하는바이다.