TIS21 inhibits cell migration and invasion

Abstract

TIS21/BTG2/PC3 is tumor suppressor gene and frequently downregulated in cancer tissue. In human tissue, decreased BTG2 is correlated with cancer cell metastasis, suggesting that suppression of BTG2 has a critical role in cancer cell migration and invasion. When we overexpressed TIS21 in A549 cells, cell migration and invasion were dramatically inhibited. Furthermore, cell morphology was changed like round shape. TIS21 overexpression was correlated with downregulation of focal adhesion kinase (FAK) tyr576 and tyr925 residues phosphorylation. However, tyr397 which was autophosphorylation site was not influenced by TIS21 expression. c-Src phosphorylation which was upstream of FAK was not influenced by TIS21, however, c-Src kinase activity was significantly decreased by TIS21. When we measured Src oxidized state in the cells, TIS21 increased Src reduction state and TIS21 inhibited ROS generation by localization in the mitochondria. Furthermore, TIS21 inhibited FoxM1 phosphorylation and downregulated MMP-2 expression. In conclusion, TIS21 inhibited cell migration and invasion by inhibition of Src by downregulation of ROS generation in mitochondria, furthermore, TIS21 inhibited FoxM1 phosphorylation and decreased MMP-2 expression. AKT interacted with TIS21 and phosphorylated TIS21 at Ser31 in vitro. Phosphorylated TIS21 by AKT led to the loss of its inhibitory effects on cells migration and invasion. Furthermore, AKT mediated phosphorylation of TIS21 also abrogated its inhibitory effects on FAK phosphorylation as well as MMP-2 mRNA downregulation.

TIS21/BTG2/PC3 ( 12 -O- tetradecanoylphorbol -13- acetate - inducible sequence21 )는 p53에 의해 유도되는 유전자로서, 증식억제 유전자 중 하나로 알려져 있다. 실제로, 본 연구에서 세포종류에 상관없이 TIS21이 세포 내에서 과 발현 되면 세포 증식이 감소하는 것은 물론 세포 크기 또한 작아진다는 것을 관찰한 바 있다. TIS21는 17KDa의 매우 작은 크기의 유전자이지만, 암세포의 세포주기 및 세포분화에 역할을 한다고 보고 되어 왔다. TIS21이 암세포에 중요한 기능을 하고 있을 가능성에도 불구하고 TIS21과 암 전이에 관련한 기전에 대하여 알려진 바가 미미하다. 본 연구에서는 폐암세포 중 하나인 A549 세포에 아데노바이러스 TIS21(Ad-TIS21)을 과 발현 시켜 실험을 진행하였다. TIS21이 과 발현된 세포 내에서 focal adhesion kinase(FAK) 의 Y576과 Y925의 인산화가 감소하는 것을 관찰하였고, TIS21의 과 발현된 세포에서 FAK의 상위 단계인 c-Src의 활성도가 감소하는 것을 관찰하였다. TIS21 과 발현 세포 내에서 환원된 Src이 증가하였으며, reactive oxygen species(ROS) 생성이 감소하였다. 또한 TIS21은 FoxM1의 인산화을 감소시켰고, matrix metalloprotase2(MMP2)의 발현 또한 감소시켰다. 또한 세포의 이동과 침투에 연관한 TIS21의 기능을 AKT가 조절하고 있는다. 이는 우리가 AKT에 의해 TIS21이 인산화가 되는 잔기를 변이 시킨 시스템을 사용하여 증명을 하였다. 그 결과, TIS21-Wt 그리고 탈 인산화 TIS21(TIS21-S31A)이 발현된 암 세포에서는 wound healing 저해, FAKY576의 인산화 감소 그리고MMP-2 mRNA 발현의 감소를 보이는데 반하여AKT에 의해 인산화 TIS21은 이러한 현상들이 나타나지 않고, 정상 암세포가 나타내는 양상과 비슷하게 회복되었다. 그러므로, 본 연구에서는 TIS21이 미토콘드리아에서의 ROS 생성을 감소 시킴으로써 Src의 활성을 감소 시키고 FoxM1 인산화의 감소에 따른 MMP2 발현을 억제하며, 이러한 기전은 AKT 키나아제에 의해 조절된다고 제시하고 있다. 그러므로 우리는 TIS21과 발현 시스템에서 이러한 기전을 통하여 세포의 이동성과 침투성을 억제한다는 결론을 내었다.