Tight junction protein 1 is regulated by transforming growth factor β and contributes to cell motility in NSCLC cell lines

Abstract

A Tight junction is a type of cell-cell interaction and has been implicated in the maintenance of cell polarity. Tight junction consist of many proteins including tight junction protein 1 (TJP1; known as Zonula dccludens-1; ZO-1). TJP1 has been reported to play roles in protein network at tight junction, as an adaptor protein and to be involved in a variety of cellular processes such as cell proliferation and cell adherence. TJP1 expression has reported to be altered during tumor development. Here, we have found that TJP1 expression was increased at RNA and protein levels in TGFβ-stimulated lung carcinoma cell line, A549 cells. It was also shown in other non-small cell lung cancer cell lines (NSCLC) such as A427 cells and NCI-H596 cells. SB431542, a type I TGFβ receptor inhibitor as well as SB203580, a p38 kinase inhibitor significantly abrogated the effect of TGFβ on TJP1 expression. DPI, an NADPH oxidase inhibitor also attenuated the expression of TJP1 in response to TGFβ in lung cancer cells, while SP600125, a c-Jun N-terminal kinase (JNK) inhibitor, PD98059, a MAPK kinase (MEK) inhibitor and Wortmaninn, a Phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) inhibitor did not show any significant effect on TGFβ-induced TJP1 expression in lung cancer cells. To identify the function of TJP1, we reduced TJP1 expression by lentiviral particle in A549 cells (A549-sh TJP1). TGFβ increased N-cadherin, and decreased E-cadherin in both A549-sh control cells and A549-sh TJP1 cells. However, knockdown of TJP1 in A549 cells attenuated woundhealing and invasion, suggesting a role of TJP1 for cell motility. In addition, A549-shTJP1 cells proliferate faster than A549-sh control cells. Taken together, these data suggest that TGFβ may enhance TJP1 expression in certain cancer cells which might be important for cancer cell biology. ;Tight junction은 세포와 세포를 연결하는 방식중의 하나이며 상피세포의 세포극성을 유지하는데 관여한다. Tight junction은 TJP1을 포함한 많은 단백질로 이루어져있다. TJP1은 protein network에서 adaptor protein 세포성장과 세포부착과 같은 다양한 세포활동에 관여한다고 알려져있다. TJP1의 발현은 암이 진행되는 동안 변한다고 알려져있다. TJP1의 RNA와 단백질 발현이 TGFβ를 처리한 폐암세포주인 A549에서 증가하였고, 또한 다른 비소폐암세포인 A427와 NCI-H596에서도 같은 결과를 보였다. TGFβ 수용체 1의 저해제인 SB431542 뿐만 아니라 P38 인산화효소 저해제인 SB203580를 처리하면 TJP1의 발현을 증가시키는 TGFβ의 효과가 뚜렷하게 감소하였다. NADPH 산화효소 저해제인 DPI 또한 폐암세포에서 TJP1의 발현을 증가시키는 TGFβ의 효과를 감소시켰다. 반면에 JNK 저해제인 SP600125와 MEK 저해제인 PD98059와 PI3 kinase 저해제인 Wortmaninn은 TGFβ의 효과를 감소시키지 못하였다. 따라서, 이러한 결과들은 TGFβ가 특정 암세포에서 TJP1의 발현을 증가시키고 암세포 연구에서 중요한 역할을 한다고 제시한다. TJP1의 역할을 알아보기 위해, A549에 Lenti-virus를 이용해 TJP1의 발현을 감소시켰다. A549-sh TJP1은 TGFβ에 의한 EMT 지표 단백질 발현과 신호전달 단백질의 인산화의 변화가 A549와 동일하게 일어났다. 세포군집형성과 세포성장 실험을 통해서는 A549-sh TJP1의 세포 성장이 A549-sh control보다 빠르다는 것을 확인했다. 또한 세포성장과 세포주기에 관련된 단백질들의 발현을 조사하여, A549-sh Control과 A549-sh TJP1 세포에서 Cyclin D1과 p53, p21, CDK4와 c-Myc의 발현이 변화하는 것을 관찰하였다. 본 연구 결과는 TJP1이 tight junction뿐 아니라 다양한 세포성장 및 이동성에 관여할 가능성을 제시한다.