The study on anti-proliferative effect of ERBB3 knockdown and PI3K inhibitor on human colon cancer cell lines

Abstract

다양한 여러 암에서 receptor tyrosine kinases인 ERBB family(EGFR, ERBB2, ERBB3, ERBB4)들이 발현 되고 있다. 특히, EGFR과 ERBB2는 유전자 증폭이나 돌연변이 형태로 종종 발견 되어 왔기 때문에 EGFR과 ERBB2 는 암 치료에 중요한 target으로 이용 되고 있다. 최근, ERBB3는 EGFR과 ERBB2-targeted therapy가 진행되는 동안 암이 재발되는 과정에서 ERBB3가 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. 또한 ERBB3에 의해 활성화 되는 PI3K 신호전달 체계도 다양한 인간 암에서 중요한 핵심이라고 알려져 있다. 이 PI3K/AKT/BAD 신호전달 체계는 다양한 인간 암세포를 apoptosis로 유도한다고 보고 되고 있다. 최근 연구 결과 ERBB3와 ERBB4 발현이 제한 되고, PI3K 발현 억제제 처리에 에 의해 인간 대장암 세포가 세포사멸로 유도된다는 내용이 보고 되고 있다. 이 논문에서 ERBB3와 ERBB4 knockdown과 LY294002에 의한 대장암 세포의 죽음 메커니즘을 밝히기 위해 apoptosis를 조절하는 mitochondria components로의 PI3K/AKT downstream에서의 변화를 관찰하였다. ERBB3와 ERBB4를 knockdown한 결과 HCT116 세포뿐 만 아니라 다른 대장암 세포 주 에서도 세포성장이 억제 되었다. 그러나 이 세포 성장의 억제는 pro-apoptotic 또는 pro-survival 신호전달 체계의 변화를 수반하지 못하였다. LY294002에 의한 세포성장 억제는 대장암세포 주에 따라 달랐으며 LY294002에 대해 민감하게 성장이 억제 된 세포에서만 sub-G1기가 증가 하였다. 또한 phosphorylated PDK1의 발현은 LY294002의 농도 증가에 따라 감소 되었다. 반대로, AKT나 phosphorylated AKT의 발현은 LY294002의 농도변화에 따라 발현 양이 조절 되지 않았다. 흥미롭게도, EGFR, ERBB2, ERBB3 단백질 발현양은 LY294002에 의해 감소되었다. 이는 이들의 mRNA발현 양과는 상관없이 감소되었다. PI3K 억제제 의한 세포성장 저해는 EGFR family 구성원의 down-regulation과 EGFR과 PI3K가 공유하는 전달체계를 통해 매개된 결과이다. 즉, 이는 인간 대장암 세포치료에 유용할 것이다.;ERBB family receptor tyrosine kinases (EGFR, ERBB2, ERBB3 and ERBB4) are expressed in a variety of human cancers. Since amplification or mutation of EGFR and ERBB2 are often found in human cancers, EGFR and ERBB2 are important clinical targets for cancer therapy. Recently, ERBB3 is known to play an important role in recurrence of cancer during EGFR and ERBB2-targeted cancer therapy and ERBB3-mediated PI3K signal pathway is believed to hold a key post in various human cancers, since PI3K/AKT pathway is pivotal for cell proliferation in various human cancer cells. Recent studies have shown that knockdown of ERBB3 and ERBB4 or treatment with LY294002, an inhibitor of PI3K, induced the cell death in human colon cancer cell lines. To elucidate the mechanism of cell death by knockdown of ERBB3 and ERBB4 or LY294002 in human colon cancer cells, I investigated changes in downstream of PI3K/AKT signal pathways to the mitochondrial components of controlling apoptosis. The knockdown of ERBB3 and ERBB4 resulted in anti-growth of HCT116 cells including other colon cancer cell lines. However, this anti-proliferation effect was not accompanied with changes in pro-apoptotic or pro-survival signal pathways. The anti-growth effect of LY294002 was variable depending on colon cancer cell lines and a marked increase in sub-G1 phase was observed only in sensitive cell lines. The level of phosphorylated PDK1 was dependent on LY294002 concentration. On the contrary, either the level of phosphorylated AKT or AKT expression was not correlated with LY294002 concentration. Interestingly, EGFR, ERBB2 and ERBB3 protein levels were decreased by LY294002 treatment irrespective of mRNA expression levels. This result suggests that anti-growth by PI3K inhibitor is likely mediated through down-regulation of EGFR family members and EGFR and PI3K shares common pathways that can be useful in human colon cancer therapy.