Role of BAP1 and INO80 in human colon cancer cell survival

Abstract

The INO80 chromatin-remodeling complex functions in many nuclear processes, including DNA repair and replication, and is crucial for genome stability, cell survival and proliferation. BAP1, a nuclear de-ubiquitinating enzyme with tumor suppressor activity, stabilizes via deubiquitination and recruits INO80 to replication forks to ensure proper DNA replication, thereby maintaining genome stability, which suggested that INO80 functions as a tumor suppressor. However, our group and others have recently shown that INO80 is upregulated and functions as a tumor promoter in various human cancers, such as melanoma, and non-small cell lung, cervical and colorectal cancers. In this thesis, I investigated whether BAP1, as a positive regulator of INO80, could have an oncogenic role in colon cancer tumorigenesis. First, I examined the expression levels of BAP1 and Ino80, the catalytic subunit of INO80 complex, in eight different human colon cancer cells. I found that BAP1 and Ino80 are highly upregulated in all of the colon cancer cells analyzed compared to normal colon cells. I also observed that the levels of these two proteins are elevated in human colon cancer tissues compared to normal colon tissues. Interestingly, the effects of BAP1 and Ino80 depletion on cell viability differed depending on cancer cell types. Both BAP1 and Ino80 were critical for the survival of some colon cancer cells, such as SW48, HCT116 and DLD-1, suggesting that BAP1 may function oncogenically in these cancer types. In contrast, neither BAP1 nor Ino80 is critically required for the survival of other cancer cell types, such as SW480, HT29, HCT15, and LoVo. Therefore, the role of BAP1 and Ino80 in cell survival appears to depend on cancer cell types. Importantly, BAP1 depletion resulted in a decrease of Ino80 in SW48, HCT116 and DLD-1 cells, suggesting that the BAP1-mediated Ino80 stabilization mechanism works in these cancer cells. These results suggest that BAP1, likely in conjunction with Ino80, may function oncogenically in tumorigenesis of certain types of human colon cancer.;INO80 크로마틴 리모델링 복합체는 DNA 복제, 복구와 같은 다양한 핵 내 과정에 참여하며 세포 생존, 세포 증식에 필수적이다. BAP1은 암 억제인자로 작용하는 탈유비퀴틴 효소로서 INO80를 탈유비퀴틴화 시켜 안정화를 유도하고, DNA 복제 fork 쪽으로 결집시켜 효과적으로 DNA 복제가 일어나게 한다. 결과적으로 유전체 안정성 유지를 가능케하고, 이는 INO80가 암 억제인자로 작용하고 있다는 것을 시사한다. 그러나 본 연구진과 세계의 최근 연구에 따르면 INO80는 중피종, 비소세포 폐암, 자궁암, 대장암과 같은 다양한 암에서 발암 촉진인자로 작용하는 것으로 나타나고 있다. 본 연구에서는 INO80의 양성조절자인 BAP1이 발암 촉진인자로 작용해 대장암 발생에 관여하는지 조사하였다. 첫 번째로, 대장암 세포와 대장암 조직에서 BAP1과 INO80 복합체의 catalytic subunit인 Ino80의 발현양을 보았다. 그 결과 두 단백질의 발현양이 대장암 세포와 조직에서 정상 결장 세포와 조직보다 매우 높게 유지되고 있음을 확인했다. 다음으로 대장암 세포 종류에 따라 BAP1 또는 Ino80의 결손이 세포 생존에 끼치는 영향이 다르다는 것을 발견했다. SW48, HCT116, DLD-1 세포에서는 BAP1과 Ino80 모두 세포 생존에 중요하다는 것을 밝혔고, 이는 이 대장암 세포들에서 BAP1이 발암 촉진인자로서 기능할 것임을 나타낸다. 반면 HCT15, HT29, SW480, LoVo 세포에서는 Ino80 또는 BAP1의 결손이 세포 생존에 큰 영향을 끼치지 않았다. 즉, 대장암 세포 생존에 있어 BAP1과 Ino80의 역할이 대장암 세포 종류에 따라 다르다는 것을 증명했다. 중요한 점은 SW48, HCT116, DLD-1 세포에서 BAP1을 결손시키면 Ino80가 하향 조절 된다는 점이다. 이는 이 대장암 세포들에서 BAP1에 의한 Ino80의 안정화 조절 기작이 작용하고 있음을 보여준다. 이러한 결과들은 BAP1이 Ino80와 함께 특정 대장암 세포에서 종양 발생을 촉진시키는 역할을 할 것임을 나타내고 있다.