Novel functions of HSF1 and Snail1 in DNA-damage response

Abstract

암 치료의 최종 목적은 정상세포보다 암세포를 죽이는데있다. 암세포의 분화 과정은 정상세포보다 빠르게 일어나기 때문에, 항암제의 대부분은 세포주기 조절을 타켓으로 한다. DNA 에 손상을 주어 암세포의 죽음을 이끈다. 하지만, 미처 암세포가 죽기 전에 DNA 회복 유전자에 의해서 회복되게 된다. 그 과정 중에 부정확하고 비정상적인 회복이 발생하게 되면, 유전자 불안정성의 증가로 암세포는 더욱 활성화된다. 유전자 불안정성은 대부분의 암에서 나타나며, DNA 복구 유전자와 밀접한 관계를 보이고 있다. 특히, 방사선에 의한 유전자 복구 기작으로 non-homologous end joining (NHEJ) 가 대표적이다. DNA 복구 유전자가 암진행에 중요한 역할을 하지만, 아직까지 정확하게 DNA 복구 유전자의 암진행에 끼치는 기전에 대해서 밝혀진 바가 없다. Part I 에서는 HSF1과 DNA 복구 유전자인 Ku70 과 Ku86이 결합함을 밝혔고, 결합 위치는 모두 N-terminal domain 임을 제시한다. 또한, 방사선을 쪼였을 때, HSF1-Ku70과 HSF1-Ku86의 결합은 Ku70과 Ku86의 결합을 방해함으로써, 방사선에 의한 손상의 회복을 저해 할 뿐만 아니라, 유전자 불안정성을 유발한다. 하지만, 이 기작은 HSF1의 전사적 생산물인 열 충격 단백질과는 무관하게 일어나며, HSF1 인산화와에도 관련이 없다. 이 연구는 기존에 많이 주장 되고 있는 HSF1의 암진행 기작을 규명함에 의의가 있다. PART II에서는 기존에 Snail1 과 DNA-PKcs 의 결합을 보여준 논문을 기반으로 진행되었다. Snail1 과 Slug의 공통의 아미노산 펩타이드 (SP)를 처리를 통해서, Snail1-DNA-PKcs 의 결합이 떨어짐을 규명하였으며, 이로 인해 Snail1 의 phosphorylation 이 감소하여, Snail1의 stability 가 떨어져, tumor metastasis가 저해됨을 확인하였다. 또한, DNA-PKcs 기능의 회복으로 유전자 복구 기작의 회복과 유전자 불안성의 감소를 확인하였다. SP 에 의해 나타나는 기작은 DNA-PKcs 가 존재할 경우에만 효과가 나타난다. 또한, SP 처리로 방사선에 대한 민감성의 커져서 암세포의 사멸 현상 나타나는 것을 확인하였다. 이는 p53 의존적인 양상을 보인다. 이의 연구들을 토대로 DNA 복구 유전자와 관련있는 유전자를 찾아내고, 유전자들의 새로운 기능을 밝힘으로써, 암 연구에 대한 또 다른 전략적인 방안을 제시한다.;Previously, we reported that HSF1 is phosphorylate by Plk1 in mitosis, and that prolonged Plk1-mediated HSF1 phosphorylation affects the metaphase to anaphase transition and produces aneuploidy in functional p53- defective cells through a mechanism independent of the transcriptional activation of HSF1. Here we further identified a novel role for HSF1 as an inhibitor of NHEJ repair. HSF1 interacted directly with both of the Nterminal sequences of the Ku70 and Ku86 proteins, which resulted in inhibition of the endogenous heterodimeric interaction between Ku70 and Ku86. This HSF1-mediated blocking of the Ku70 and Ku86 interaction induced defective DNA repair activity and ultimately resulted in genomic instability after ionizing radiation (IR), which was similar to effects seen in Ku70 or Ku80 knockout cells. The binding activity between HSF1 and Ku70 or Ku86 was dependent on DNA damage response such as IR exposure, but not on the heat shock mediated transcriptional activation of HSF1. Moreover, the phosphorylation status of HSF1 did not affect the binding activities of HSF1-Ku70 or HSF1-Ku86. Furthermore, the defect in DNA repair activity mediated by HSF1 was observed regardless of p53 status. Rat mammary tumors derived using dimethylbenz(a)anthracence revealed that high levels of expression of HSF1 interfere with the binding of Ku70-Ku80. This data suggests that HSF1 interacts with both Ku70 and Ku86 to induce defective DNA repair activity and genomic instability, which in turn suggests a novel mechanism of HSF1-mediated cellular carcinogenesis.