TRAF6 as a novel survival factor in TNF-a signaling

Abstract

세포 생존과 사멸에 관여하는 여러 신호전달경로 중에서 TNF-a (tumor-necrosis factor-a)에 의해 유도되는 신호전달경로는 NF-kB 활성화에 의한 세포 생존과 caspase-8을 통한 세포사멸경로로 크게 구분된다. TRAF protein family 중에서 TNFR-associated factor 2인 TRAF2는 TNF-a에 의해 유도되는 세포사멸을 막는 중요한 인자로 잘 밝혀져 있으나 TNF-a의 신호전달경로에 관여하는 TRAF6의 역할에 대해서는 명확하지 않다. 본 논문에서는 TRAF6가 결핍된 쥐의 섬유아세포를 이용하여 TNF-a에 의해 유도되는 세포사멸에 TRAF6가 어떠한 역할을 하는지 규명하고자 하였다. 정상세포와 TRAF6가 결핍된 세포에서 TNF-a에 의해 유도되는 신호전달경로의 차이점을 조사하던 중 놀랍게도 TRAF6가 결핍된 세포에서 TRAF2가 결핍된 세포와 유사한 정도로 세포사멸이 일어나는 것을 관찰하였다. TRAF6가 결핍된 세포에 TRAF6를 넣어주어 TRAF6의 안정된 발현을 유도시킨 세포의 경우 TNF-a에 의한 세포사멸이 일어나지 않는 것을 확인함으로써 TRAF6가 TNF-a에 의해 유도되는 세포생존과 사멸을 조절하는데 중요한 역할을 함을 알 수 있었다. TNF-a는 NF-kB를 활성화시켜 NF-kB의 subunit인 p65를 핵으로 이동시켜 핵 내에서 target genes의 발현을 유도하여 세포의 생존과 사멸에 관여함이 잘 알려져 있다. 이에 이러한 신호전달경로가 TRAF6가 결핍된 세포에서도 작용할 것인지를 조사한 결과 P65의 핵으로의 이동은 정상적으로 일어나나 TNF-a에 의해 매개되는 NF-kB의 활성화와 transcriptional activity는 상당히 감소되어 있음을 확인할 수 있었다. 그렇다면 TRAF6에 의해 매개되는 이러한 세포생존의 작용기작을 더 자세히 규명할 필요성이 있었고 이에 TNF-a를 매개하여 일어나는 세포생존과 사멸에 관련된 여러 단백질들의 발현을 조사해 보았다. 그 결과 흥미롭게도 phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome인 PTEN의 발현이 TRAF6가 결핍된 세포에서 크게 감소되어 있었다. PTEN의 mRNA level과 transcriptional activity 또한 TRAF6가 결핍된 세포에서 감소되어 있었고 이를 통해 TRAF6가 transcriptional level 에서 PTEN의 발현을 조절함을 알 수 있었다. PTEN은 PI3K( phosphinositide 3-kinase)가 Akt를 활성화시키는 신호전달을 억제함으로써 감소된 PTEN의 발현은 세포사멸을 유도한다고 주로 알려져 있었다. 그러나 최근에 PI3K의 활성을 억제시킨 경우 세포사멸이 억제되었다는 보고가 있었던 바 PTEN이 PI3K/Akt의 신호전달경로를 조절하여 세포사멸을 유도할 수도 있을 것이라는 예상을 하게 되었고 이의 여부를 조사하였다. TRAF6가 결핍된 세포에서 감소된 PTEN의 발현은 PI3K의 활성을 증가시켰고 Akt와 GSK-3b의 phosphorylation도 증가시켰다. 또한 PI3K의 활성을 억제제인 LY294002로 억제시킨 경우 놀랍게도 TNF-a에 의한 세포사멸이 감소하는 것을 확인하였다. 결과적으로 TRAF6는 PTEN을 조절함으로써 TNF-a에 의해 유도되는 세포의 생존에 중요한 역할을 하며 조절되는 PTEN의 발현은 PI3K/Akt/GSK-3b의 신호전달경로를 조절함으로써 세포의 생존과 사멸에 관여할 것이다. 이러한 연구는 TNF-a에 의해 유도되는 세포생존과 사멸에 TRAF2외에 TRAF6도 중요하게 작용함을 밝혔고 또한 이러한 작용 기작의 하나로 PTEN/PI3K/Akt 의 신호전달경로가 작용함을 밝힌 점에서 그 의의가 있다고 할 수 있다고 할 수 있다.;Tumor necrosis factor receptor (TNFR) signaling functions both cell survival by activation of nuclear factor (NF)-kB and cell death through caspase-8 cascades. Previous reports show that TNFR-associated factor 2 (TRAF2) has crucial roles in the activation of antiapoptotic signals during TNF-a-mediated apoptosis. However, the role of TRAF6 in TNF-a-induced cell death is not clear. Here, I show that TNF-a induced cell death in TRAF6-deficient 3T3 cells (3T3 TRAF6), whose cell death was rescued by stable expression of TRAF6. Although nuclear translocation of NF-kB p65 following TNF-a treatment is unaffected in 3T3 TRAF6 cells, TNF-a-mediated NF-kB binding and kB-dependent gene transcription were substantially reduced in 3T3 TRAF6 cells when compared with those of wild-type 3T3 cells. To gain insights into the mechanism of TRAF6-mediated cell survival, the expression levels of anti- or proapoptotic proteins were investigated. Interestingly, the expression level of phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome (PTEN) was significantly reduced in 3T3 TRAF6 cells. Attenuation of the PTEN expression in TRAF6-deficient cells enhanced PI3-kinase activity stimulated by TNF-a, concurrent with Akt phosphorylation followed by GSK-3b inactivation. Inhibition of PI3-kinase activity in TRAF6-deficien cells resulted in the suppression of cell death induced by TNF-a. Taken together, these results suggest that TRAF6 is involved in TNF-a-induced cell survival via regulation of PTEN, whose expression may act as a negative regulator of PI3K/Akt/GSK-3b signaling pathway.