The effect of necrosis on endoplasmic reticulum stress and unfolded protein response in glioblastoma

Abstract

Glioblastoma multiforme (GBM) is the most aggressive and malignant form of glioma, in addition to the most common type of primary brain tumor in adults. One of the remarkable characteristics that differentiates GBM from other types of glioma is the presence of necrosis. Previous studies have focused on the molecular mechanisms involved in necrosis formation in GBM; however, the effect of necrosis on cancer cells after necrosis formation remains unclear. Previous studies revealed that the exposure to necrosis induces the secretion of several chemokines such as interleukin (IL)-8, MCP1, and MIP-3α, which promote GBM migration and invasion or microglial infiltration. Under stressful conditions such as accumulation of misfolded proteins, glucose deprivation, or hypoxia, cancer cells evoke unfolded protein response (UPR) to adapt to these situations. In this study, I tested whether necrosis is associated with endoplasmic reticulum (ER) stress and the UPR in GBM. Furthermore, I examined the effect of necrosis on GBM progression by analyzing the signaling pathways and molecules involved in ER stress/UPR.;교모세포종은 성인에게서 가장 흔하고 악성인 종양으로, 그 예후가 좋지 않고 성상세포종의 한 종류로 다른 등급과는 다르게 괴사세포가 존재하는 특징을 갖는다. 암세포는 잘못 접힌 단백질의 축적이나, 포도당의 고갈 혹은 저산소증과 같은 스트레스 상태에서 비접힘단백질반응이 유도된다. 현재까지의 연구에서는 종양과 소포체 스트레스와의 연관성에 대해 많은 연구가 보고되어 있고, 괴사세포가 존재할 때 교모세포종에서 세포의 이동과 침윤 그리고 침투 등에 관여하는 IL-8과 MCP-1 과 같은 케모카인들을 분비한다고 보고되어 있다. 하지만, 교모세포종에 형성되어진 괴사세포가 암세포에서 어떠한 영향을 미치는지에 대해서는 여전히 불분명하다. 이 연구에서는 괴사가 교모세포종의 소포체 스트레스와 비 접힘 단백질 반응과 연관성이 있는지 확인해보고, 소포체 스트레스와 비 접힘 단백질 반응의 신호경로와 분자를 분석하여 괴사가 교모세포종 진행에 미치는 영향에 대해 확인하기 위해, 교모세포종 세포 중 하나인 CRT-MG 세포에 괴사 세포를 처리하여 면역 블로팅법을 수행하였다. 그 결과 p-IRE1α와 p-PKA의 단백질 발현이 감소하고, p-IκBα와 unsplicing XBP1의 단백질 발현이 증가하는 것을 확인하였고, 소포체 억제제인 탑시가르긴과 아데닐 사이클레이즈를 활성시키는 포스콜린을 처리하였을 때 증가하였던 unsplicing XBP1의 단백질 발현에는 큰 변화가 없었지만, p-IRE1α와 p-PKA의 단백질 발현은 증가하는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해, 교모세포종에서 괴사 세포의 노출이 p-IRE1α와 p-PKA의 하향 조절과 unsplicing XBP1의 축적을 통해 여러 비 접힘 단백질반응 관련 인자의 기능 장애를 유발하고, 포스콜린과 탑시가르긴의 처리를 통해 회복되는 것을 확인하였다.