View : 895 Download: 0

PART Ⅰ. Therapeutic strategy of gefitinib resistance in NSCLC by HSP27 inhibition PART Ⅱ. Phosphorylation specific degradation of BRCA1 by CTSS in TNBC

Title
PART Ⅰ. Therapeutic strategy of gefitinib resistance in NSCLC by HSP27 inhibition PART Ⅱ. Phosphorylation specific degradation of BRCA1 by CTSS in TNBC
Authors
최슬기
Issue Date
2021
Department/Major
대학원 약학과
Publisher
이화여자대학교 대학원
Degree
Doctor
Advisors
이윤실
Abstract
PART Ⅰ. Large-scale cohort analysis of non-small cell lung cancer (NSCLC) revealed that heat shock protein 27 (HSP27) expression was well correlated with the epidermal growth factor receptor (EGFR) mutation and affected patient survival. Moreover, gefitinib (Gef)-resistant NSCLC cells had a higher expression of HSP27 than Gef-sensitive cells. Increased pAKT, involved in AKT protein stability, has been shown in Gef-resistant cells compared with Gef-sensitive cells. Increased phosphorylation of HSP27 by Gef augmented its protein stability and potentiated binding activity with pAKT, which resulted in increased Gef resistance. However, in Gef-sensitive cells, stronger binding activity between EGFR and HSP27 was observed and the knockdown of EGFR switched HSP27-EGFR binding to HSP27-AKT. Moreover, these phenomena occurred regardless of EGFR wild and mutant types. Functional inhibition of HSP27 inhibited the interaction between HSP27 and AKT, which yielded sensitization to Gef in Gef-resistant cells. From the data, it was suggested that the combination of EGFR-TKIs with HSP27 inhibitors may be a good strategy to overcome the resistance to EGFR-TKIs, especially in cancers with AKT pathway activation. PART Ⅱ. BRCA1 (breast cancer susceptibility gene 1), a tumor suppressor, participates in DNA repair, S and G2/M cell cycle checkpoints after damage, and transcriptional regulation of several genes. The increased expression by maintaining the stability of BRCA1 in the cancer cell can be a good therapy of breast cancer. In particular, CTSS interacts with BRCT domain of BRCA1 to induce ubiquitin-mediated degradation. As a result, CTSS inhibitors were treated with BRCA1 wild type-TNBC cell line with BRCA1 domain, BRCA1-induced breast cancer cell death was increased. Especially, this effect was shown in TNBC cell line which showed relatively low expression of BRCA1. I thought that the increased CTSS and BRCA1 phosphorylation by IR would be related to each other. As a result, CTSS directly binds to BRCA1 at S1387, leading to the ubiquitin-mediated degradation of BRCA1. These results suggest that CTSS induces degradation by recognizing specific phosphorylation sites of BRCA1. Moreover, it is a good target of therapeutic strategy to increase the stability of BRCA1 by inhibition of CTSS in TNBC which does not have good therapeutic targets. ;PART Ⅰ. 폐암은 조직학적 분류에 따라 소세포 및 비소세포폐암으로 구분한다. 폐암 환자 대부분은 비소세포폐암으로 특히 아시아인, 비흡연자, 여성에서 EGFR 돌연변이 비소세포폐암이 흔하게 나타난다. 이러한 EGFR (epidermal growth factor receptor, 표피성장인자 수용체) 돌연변이를 표적으로 하는 EGFR 티로신 키나아제 억제제(EGFR tyrosine kinase inhibitor, TKI)는 많은 국내외 제약회사에서 활발히 연구가 진행되고 있다. 하지만 EGFR TKI 처방을 받은 환자들의 대부분에서 1년 이내에 약물의 내성이 나타나게 되면서 새로운 치료법들이 다양하고 활발하게 제시되고 있으며 이에 따라 항암내성이 유발되는 메커니즘을 밝히기 위해 수많은 연구가 진행되고 있다. HSP27 (Heat Shock Protein 27)은 발암 촉진을 유발하는 대표적인 샤페론 단백질이며 특히 방사선 및 기존 항암제에 대한 내성 유발에 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. 실제로 많은 비소세포암 환자의 임상 자료에서도 EGFR과 HSP27의 밀접한 연관성이 있다는 결과가 있다. 본 연구에서는 첫 세대 EGFR TKI인 gefitinib에 대하여 민감성 세포주와 내성 세포주를 비교하여 HSP27이 두 세포주에서 어떤 차이를 보이는지 확인하고자 하였다. 그 결과, EGFR에 돌연변이가 나타난 세포주일수록 HSP27의 발현이 높게 나타나며, 또한 민감성 세포주일수록 HSP27이 EGFR과의 결합이 높게 나타나고, 내성 세포주일수록 pAKT와 HSP27의 결합이 높게 나타나는 것으로 나타났다. 두 세포주 모두에서 gefitinib과 HSP27 저해제인 J2를 함께 병용처리하였을 때, gefitinib의 효과가 증진되는 것을 확인하였다. 이러한 결과를 통하여, EGFR 돌연변이가 나타나는 세포에 gefitinib을 처리할 때 HSP27을 함께 억제해 준다면, gefitinib에 민감하게 반응할 경우, EGFR-HSP27의 결합이 줄어들어 gefitinib의 효과가 증진되며, 내성을 나타내는 경우 또한 pAKT-HSP27의 결합이 줄어들어 약물의 효과가 증진되고 내성을 극복 할 수 있음을 확인하였다. 결론적으로, 본 연구에서는 EGFR TKI 치료받는 비소세포암 환자들에게서 높은 확률로 약물의 내성이 나타나지만, 이 때 HSP27을 함께 저해해준다면, EGFR TKI의 약물 효과를 증진시키며, 더 나아가 내성을 극복할 수 있는 새로운 타겟이 될 수 있는 가능성을 제시하였다. PART Ⅱ. BRCA1 (Breast cancer susceptibility gene 1)은 유방암에서 잘 알려진 종양억제유전자로 주로 DNA repair, cell cycle arrest에 관여함으로써 암세포의 성장을 억제하고 조절한다. 특히나 이러한 BRCA1은 현재까지 확실한 표적치료법이 없고 유방암 중에서도 예후가 가장 좋지 않은 TNBC (Triple Negative Breast Cancer)에서 돌연변이가 많이 나타나며, BRCA1 발현 또한 낮게 나타난다. 본 연구에서는 CTSS(Cathepsin S)가 BRCA1이 BRCT 도메인과 상호작용하여 BRCA1의 ubiquitin-mediated 단백질분해를 유도하며, 이를 치료 타겟으로 접근하였을 때, BRCA1이 wild type인 TNBC 세포주에서 CTSS 저해제와 함께 사용하였을 때 방사선 민감성이 증가하며, 특히 CTSS가 BRCA1의 특정 인산화 위치를 조절한다는 선행연구에 이어 자세한 메커니즘을 밝히고자 하였다. CTSS가 BRCA1의 어떤 인산화 위치와 결합하는지 알아본 결과, BRCA1 serine 1387과 결합을 하여 BRCA1의 단백질분해를 촉진하고, TNBC 세포주에서 방사선저항성을 유발하는 것을 확인했다. 이러한 분자적 상호작용이 나타남에 따라, BRCA1 wild type과 비교했을 때, BRCA1 serine 1387을 인산화되지 못하게 하면, CTSS와 결합도 크게 줄어드는 반면 gadd45 프로모터 활성과 방사선에 의한 세포사멸이 증가되게 나타나는 것을 확인하였다. 이러한 실험결과를 통하여, 삼중음성 유방암에서 방사선저항성을 유발하는 CTSS가 BRCA1의 특정 인산화 위치인 serine 1387에 접근하여 BRCA1의 단백분해하는 분자적 메커니즘을 억제한다면, BRCA1의 단백질 안정성을 유지하여 삼중음성 유방암의 예후를 좋게 하는 새로운 치료전략이 될 수 있음을 시사한다.
Fulltext
Show the fulltext
Appears in Collections:
일반대학원 > 약학과 > Theses_Ph.D
Files in This Item:
There are no files associated with this item.
Export
RIS (EndNote)
XLS (Excel)
XML


qrcode

BROWSE