Phosphorylated HSP27 is regulated by Smurf2 and involved in the radiation-induced pulmonary fibrosis through activation of NF-κB signaling

Abstract

Radiation therapy is commonly used to treat various cancer. In the case of thoracic cancer, radiation therapy can cause side effects such as lung fibrosis. This study showed a method for alleviating radiation-induced pulmonary fibrosis (RIPF) by elucidating the mechanism of fibrosis after Ionizing radiation (IR) and discovered the additional function of the HSP27 inhibitor, J2. In a previous study, when RIPF was progressed, the expressions of HSP27 and p-HSP27 were increased without changing their mRNA expressions. The increased HSP27 induced transcription of epithelial to mesenchymal transition (EMT)-related genes through NF-κB signaling activation and affected pulmonary fibrosis. Therefore, experiments were carried to determine the mechanisms of increasing p-HSP27 during RIPF, and to investigate whether p-HSP27 affects NF-κB signaling activation in the same way as HSP27. It was found that expression of Smad ubiquitin regulatory factor2 (Smurf2), E3 ligase of HSP27, decreased from mRNA levels after IR in L132 cells, human lung epithelial cells. Smurf2 interacted with HSP27 or p-HSP27 directly and the interaction between Smurf2 and p-HSP27 was stronger than that with HSP27. Furthermore, p-HSP27 increased the expression of EMT-related genes and the signal transduction pathways of NF-κB more than unphosphorylated HSP27. Finally, J2, which inhibits the function of HSP27 by forming the altered crosslinker of HSP27, suppressed not only HSP27 but also p-HSP27 regardless of the expression of Smurf2. Based on these results, HSP27, especially p-HSP27, maybe a good target for RIPF treatment. Since J2 inhibits not only HSP27 but also p-HSP27 regardless of the expression of Smurf2, it may be a good therapeutic agent for alleviating fibrosis, especially in the RIPF patient in which the expression of Smurf2 is decreased by IR. ;방사선 치료는 항암 치료에 흔히 사용되는 방법입니다. 흉부 암 환자의 경우, 방사선 치료는 폐 섬유화와 같은 부작용을 유발할 수 있습니다. 이 논문은 방사선 치료 이후 섬유화가 발생되는 기전을 규명하고 HSP27 억제제인 J2의 추가적인 기능을 발견함으로써 방사선에 의한 폐 섬유화(RIPF)를 완화하는 방법을 제시하고자 합니다. 이전 연구에서, RIPF가 진행되면 HSP27과 p-HSP27은 mRNA level의 변화 없이 protein level이 증가했고, 증가된 HSP27은 NF-κB activation을 통해 EMT 관련 gene의 전사를 유도하여 fibrosis에 영향을 주는 것을 규명하였습니다. 이에, 방사선에 의한 섬유화과정에서 어떻게 pHSP27이 증가되는지를 확인하고자 하였고 더 나아가 HSP27과 마찬가지로 p-HSP27도 NF-κB activation에 영향을 주는지에 대해 알아보고자 본 연구를 진행하였습니다. Human lung epithelial cell인 L132 cell에 IR 조사하였을 때 E3 ligase인 Smurf2가 mRNA 수준에서 감소하였고 이는 HSP27과 p-HSP27의 proteasomal degradation 조절에 의한 단백질 발현 증가와 관련이 있음을 확인하였습니다. 또한 Smurf2와 HSP27 또는 p-HSP27과의 interaction을 확인했고, 특히 unphosphorylated HSP27보다 p-HSP27과 더 많이 interaction 함을 확인하였습니다. 또한, p-HSP27가 unphosphorylated HSP27보다 EMT 관련 유전자의 발현과 NF-κB의 하위신호전달체계도 더 강화함을 확인하였다. 마지막으로 HSP27의 altered cross linker로 인해 HSP27의 기능을 저해하는 J2의 처리는 Smurf2의 존재 유무에 상관없이 HSP27뿐만 아니라 p-HSP27도 억제하였습니다. 이러한 결과들을 기반으로 HSP27, 특히 p-HSP27은 RIPF 치료에 있어 좋은 타겟이 될 수 있으며, J2는 Smurf2의 expression과는 상관없이 HSP27뿐만 아니라 p-HSP27도 억제하기 때문에 특히 IR에 의해 Smurf2가 감소되어 있는 RIPF 환자군에서 섬유화를 완화하는 데 있어 좋은 치료제가 될 수 있음을 시사합니다.