Adenylate Kinase 4 Knockdown Inhibits Cell Proliferation, Migration and Invasion in Human Colorectal Cancer Cells

Abstract

Colorectal cancer is a disease with high mortality due to frequent metastasis to other tissues or lymph nodes. Therefore, it is very important to suppress the early stages of metastasis in the treatment of colorectal cancer. Adenylate kinase is a representative enzyme that catalyzes the phosphorylation process between adenosine diphosphate (ADP), adenosine triphosphate (ATP), and adenylate monophosphate (AMP). Adenylate kinase 4 (AK4), a member of adenylate kinase, is located in the mitochondrial matrix and is known to play an important role in the cell survival and maintenance by interacting with ADP/ATP translocases (ANT). Other studies have shown that AK4 expression is involved in the progression and metastasis of lung and bladder cancer. In this study, experiments on human colon cancer cell lines were performed to determine whether AK4 is involved in the progression and metastasis of colorectal cancer. As a result, cell growth and proliferation were inhibited as the expression of AK4 was reduced in colorectal cancer cells, and the cell metastasis ability was also greatly reduced in vitro. Furthermore, inhibition of metastasis by AK4 appears to be based on epithelial-mesenchymal transition (EMT) mechanisms. Thus, based on these results, knockout mouse models using the CRISPR/Cas9 system have been established to investigate the activity of AK4 in vivo and further experimentation is required. Here, the intracellular role of AK4 is still unclear, suggesting that it may be a new target for the treatment of colorectal cancer by inhibiting the proliferation and metastasis of colorectal cancer cells.;대장암은 다른 조직 또는 주변 림프로의 빈번한 전이로 인해 그 사망률이 높은 질병이다. 따라서 대장암 치료에 있어서 전이의 초기 단계를 억제하는 것이 매우 중요할 것이다. 아데닐산 키나아제 (Adenylate kinase) 는 아데노신 이인산 (ADP) 과 아데노신 삼인산 (ATP), 그리고 아데노신 일인산 (AMP) 사이의 인산화 과정을 촉 매하는 대표적인 효소이다. 아데닐산 키나아제 구성원 중 하나인 아데닐산 키나아제 4 (AK4) 는 미토콘드리아 기질에 존재하며 아데노신 이인산/아데노신 삼인산 (ADP/ATP) 운반 효소와 상호작용을 통해 세포의 생존과 유지에 중요한 역할을 할 것으로 알려져 있다. 다른 연구에 따르면 폐암의 진행과 전이에 아데닐산 키나아제 4 의 발현이 관여하는 것으로 밝혀졌다. 또한 최근에는 방광암 세포의 전이 및 침습에도 영향을 미치는 것으로 알려졌다. 따라서 본 연구에서는, 인간 대장암 세포주에서 실험을 수행하여 아데닐산 키나아제 4가 대장암의 진행과 전이에도 관여하는 지 조사하였다. 그 결과 인간 대장암 세포주에서 아데닐산 키나아제 4의 발현이 감소함에 따라 세포 성장과 증식이 억제되었고, 세포의 이동과 침입 능력도 크게 감소하는 것을 시험관 내에서 확인하였다. 추가적으로 아데닐산 키나아제 4는 상피-중간엽 전이 기작에 작용할 가능성도 보였다. 이 결과에 근거하여, 생체 내에서 아데닐산 키나아제 4의 활성을 조사하기 위해 CRISPR/Cas9 기법을 이용한 유전자 제거 마우스 모델을 구축하였고 이를 이용한 추가적인 실험이 필요하다. 여기에서, 아데닐산 키나아제 4 의 정확한 역할은 여전히 불분명하지만, 대장암의 증식과 전이를 일부 억제함으로써 AK4가 대장암의 치료를 위한 새로운 표적이 될 수 있음을 시사한다.