Secretagogin Plays a Key Role in Insulin Secretion via Focal Adhesion Remodeling

Abstract

Secretagogin (SCGN) is a recently identified hexa EF-hand Ca2⁺ binding protein selectively expressed in pancreatic β-cells and neuroendocrine cells. It is a potential candidate as a biomarker of endocrine tumors, stroke and traumatic disorder. SCGN has been estimated to be implicated in insulin secretion from pancreatic β-cells. However, its role in insulin secretion remained unknown and was the major aim of this study. In this study, mouse insulinoma NIT-1 cells were used for all experiments. Glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) and H₂O₂-induced insulin secretion in cells knocking down SCGN significantly decreased in a dose dependent manner, although the secretion of exosome-like vesicles from NIT-1 cells was not affected by SCGN expression. The kinetic studies showed that SCGN plays a role in the second phase insulin secretion. Reduction of SCGN expression diminished cell adhesion and inhibited short term glucose-and H₂O₂-induced phosphorylation of FAK (Tyr-397), paxillin (Tyr-118), ERK1/2 (Thr-202/Tyr-204), and Akt (Ser-473), resulting in a blockage of actin cytoskeleton remodeling. In addition, knocking down SCGN also caused cell growth retardation but not changed cell cycles. Cell viability and caspase-3 activation in response to oxidative stress and ER stress were not affected by silencing SCGN. Furthermore, translin-TRAX complex as novel interacting proteins of endogenous SCGN was found employing immunoprecipitation combining with nanoUPLC-ESI-q-TOF tandem MS. These binding between SCGN and translin-TRAX complex occurred both in nucleus and cytosol, but did not affect the glucose-and H₂O₂-stimulated insulin secretion and cell adhesion molecule activations. In conclusion, SCGN plays a key role in cell adhesion and glucose-stimulated insulin secretion through FAK-mediated regulation of actin cytoskeleton remodeling. Additionally, SCGN has a possible role for regulating cell proliferation and multiple biological activities with various interacting proteins. ;Secretagogin (SCGN)은 비교적 최근에 알려진 6개의 EF-hand를 지닌 calcium 결합 단백질로 췌장의 베타세포와 신경 내분비 세포에 특이적으로 과발현되어있고 내분비암, 뇌졸중, 외상성 뇌손상의 생체지표로 사용될 수 있는 유력한 후보 단백질이다. 또한 SCGN은 췌장의 베타세포에서 인슐린 분비에 관여할 것으로 추정되고 있으나 현재까지 인슐린 분비에 대한 SCGN의 역할은 잘 알려져 있지 않은 상태이다. 본 연구에서는 인슐린 분비에 대한 SCGN의 역할을 밝히는 것에 주목하였고 모든 실험에서 mouse 인슐린 종 NIT-1 세포를 사용하여 실험하였다. 실험 결과, SCGN의 발현을 감소시킨 세포에서는 포도당 자극에 의한 인슐린 분비와 과산화수소에 의한 인슐린 분비가 모든 농도에서 크게 감소하는 것이 관찰 되었으나, NIT-1 세포에서 분비되는 exosome과 같은 형태의 vesicle 분비에는 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 그리고 SCGN은 두 단계로 이루어지는 인슐린 분비 중 제2단계 인슐린 분비에 관여하고 있음이 밝혀졌고 SCGN의 발현을 감소시키면, 세포 부착이 감소하고 포도당과 과산화수소에 의한 단기적인 FAK, paxillin, ERK1/2 와 Akt의 인산화가 저해되어 actin 세포골격의 변화가 일어나지 못하게 되면서 인슐린 분비가 이루어지지 못하는 것으로 나타났다. 한 편, SCGN의 발현을 감소시키면 세포의 성장이 느려지지만 세포 주기에는 영향을 미치지 않는 것이 밝혀졌고 산화적인 자극이나 소포체에의 자극에 의한 세포 사멸이나 caspase-3의 활성화에도 영향을 주지 않는 것을 확인 할 수 있었다. 추가로 본 연구에서는 translin과 TRAX 복합체가 SCGN과 상호작용하는 것을 nanoUPLC-ESI-q-TOF tandem MS를 이용하여 새롭게 찾아냈다. Translin-TRAX 복합체와 SCGN의 결합은 핵과 세포질 모두에서 일어나고 이들과의 결합은 SCGN의 인슐린 분비에 대한 작용과는 관련이 없는 것으로 나타났다. 결론적으로 SCGN은 세포 부착에 있어서 중요한 역할을 하고 FAK을 통한 actin 세포골격의 변화를 조절하여 포도당에 의한 인슐린 분비에 영향을 미치는 것이 밝혀졌다. 또한, SCGN은 여러 가지의 상호작용하는 단백질들과 함께 세포의 증식을 조절하는 등 세포내의 다양한 기능에 영향을 미칠 것으로 예상된다.