The activity of CDK1-cyclin B1 affects tumorigenesis

Abstract

RARRES1은 다양한 암세포주에서 빈번하게 불활성화되는 유전자중 하나이다. RARRES1의 프로모터부분에 과메틸레이션(hypermethylation)이 되어있다는 발견 이후로, 몇몇 연구에서는 이 유전자의 기능을 밝히고자 하였다. 아직까지 RARRES1이 암억제유전자(tumor suppressor gene)인지 암유전자 (oncogene)인지는 불분명하다. 본 연구에서 우리는 RARRES1의 in vitro와 in vivo에서의 기능을 규명하고자 하였으며 나아가서 발암현상(carcino-genesis)과의 연관성에 대해서 알아보고자 하였다. HEK293 세포주에 RARRES1을 과발현시키면 유사분열 억제가 유도되었고, 이는 세포주기 조절 단백질인 cyclin B1과 CDK1의 발현 변화와 결합의 조절을 통해서임을 확인하였다. 흥미롭게도, RARRES1을 과발현시켰을 때 CDK1-cyclin B1의 복합체 형성이 억제되었다. 다음으로는 RARRES1의 생리학적인 기능을 규명하기 위해서, 우리는 conditional knockout 쥐를 만들었으며, 이 쥐에서 암 발생률이 증가함을 보였다. RARRES1 knockout 세포에서 CDK1-cyclin B1 활성이 눈에 띄게 증가하였고, 세포 주기 과정(cell cycle progression)에 조절 장애(dysregulation)를 유발함으로써 유사분열 결함(mitotic defects)과 염색체 불안정성(chromosomal instability)을 증가시키고, 결국에는 암 형성(tumor formation)을 촉진하는 것으로 보여진다. 마우스 동물 실험을 근거로, 우리는 RARRES1 유전자를 없애는 것만으로도 충분히 종양형성(tumorigenesis)을 야기시킬 수 있음을 알았다. 또한, RARRES1 결함(deficient)에 의한 CDK1-cyclin B1 활성이 세포주기를 조절함으로써 어떻게 염색체 불활성을 야기시키고 이것이 발암과정에 기여하는지를 입증하였다. 종합해보면, RARRES1는 세포주기의 미세 조정(fine tuning) CDK1-cyclin B1 복합성의 활성조절을 통해서 암억제유전자로서 기능을 할 수 있다는 것을 알 수 있다.;RARRES1 is among the most frequently inactivated genes in various cancer cell lines. After the discovery that the RARRES1 promoter is hypermethylated, several studies have attempted to reveal the function of this gene. Yet it is remains unclear whether RARRES1 acts as a tumor suppressor gene or an oncogene. In this study, we investigated the function of RARRES1 in vitro and in vivo and its association with carcinogenesis. In HEK293 cell lines, ectopic expression of RARRES1 induced mitotic arrest, likely by interacting with and regulating the expression of the cell cycle-regulated proteins cyclin B1 and CDK1. Interestingly, CDK1-cyclin B1 complex formation was inhibited upon recruitment of RARRES1. To characterize the physiological role of Rarres1, we generated conditional knockout mice, which showed increased tumor inc idence. CDK1-cyclin B1 activity was notably increased in Rarres1 KO cells, followed by dysregulated cell cycle progression, in association with mitotic defects and chromosomal instability, which may accelerate tumor formation. Based on these mouse model experiments, we show that Rarres1 deletion alone is sufficient to cause tumorigenesis. Also, our results demonstrate that CDK1-cyclin B1 activity controls the cell cycle and highlights how chromosomal instability caused by deficient RARRES1 could contribute to carcinogenesis. Together, RARRES1 could function as a tumor suppressor through regulation of cell cycle progression and CDK1-cyclin B1 complex activity.