Identification of regulatory mechanisms of CYP24A1 expression and VDR activity in Lung cancer

Abstract

LKB1(STK11)은 종양 억제유전자로써, 세포의 전사적 제어, 세포의 성장, 세포 극성, 세포 이동성 등 다양한 생물학적 기능을 조절하는 세린/트레오닌 키나아제 이다. LKB1은 폐암세포에서 약 17~30%정도 돌연변이 되어있으며, 아직까지LKB1돌연변이에 의한 치료제의 발굴은 미흡한 상황이다. 따라서 우리는 LKB1에 의해 조절되는 새로운 신호전달을 발굴하고자 하였다. 우리는 예비 연구에서 종양 억제 유전자 LKB1이 CYP24A1 발현에 영향을 미치는 것을 발견했다. CYP24A1(사이토크롬 P450 패밀리 24 하위 패밀리 A 멤버 1)는 비타민 D,1,25-디하이드록시비타민 D3(칼시트리올)을 분해시키는 효소로써 몸에 다양한 생물학적 기능을 가지는 비타민 D 신호 전달에 필수적이다. 그러나 최근 폐암세포에서 높은 CYP24A1 발현이 종양 유전자로 보고되었다. 게다가 CYP24A1의 과 발현은 VDR의 항암 효과를 상쇄한다고 보고되었지만, 아직까지 폐암에서 CYP24A1발현조절 기전은 아직 명확하지 않다. 이 연구를 통해 우리는 LKB1 야생 형과 비교하여 돌연변이 세포에서 호기성 해당과정의 증가를 확인하였고, 그 결과 해당과정으로 인한 젖산의 생성 증가는 CYP24A1 발현의 증가에 기여함을 제시하였다. 반대로 호기성 해당과정을 억제할 수 있는 저포도당 상태는 젖산을 감소시켰으며, 그로 인해 CYP24A1 발현이 감소되었으며, NaHCO3 처리 및 NaOH 에 의한 세포 외 알칼리화 는 CYP24A1 발현을 감소시킴을 확인하였다. 또한 해당과정 증가에 의한 세포질 pH의 감소는 CYP24A1 발현 증가에 필수적인 V-ATPase를 통한 리소좀의 산성화에 중요한 역할을 하며, 우리는 칼슘 의존적 전사 인자인 TFEB가 리소좀 에서 CYP24A1 발현을 부분적으로 조절 함을 밝혀냈다. ER 스트레스 유발 물질로 잘 알려진 Thapsigargin (TG), Tunicamycin (TM)은 ER의 칼슘 고갈과 함께 리소좀으로의 칼슘 방출을 억제하고, 리소좀 붕괴를 통해 기능을 저하시키고, 리소좀의 pH를 증가시켜 CYP24A1의 발현을 현저하게 감소시킨다. 우리는 LKB1의 새로운 종양 억제 메커니즘인 비타민 D 대사 경로에서 비타민 D분해 효소인 CYP24A1의 과발현으로 인한 내성 폐암 세포에서 산성 종양 미세 환경을 중화시키는 항암 전략을 제시한다.