Mechanism of the IL-4-Induced Growth Inhibition in Renal Carcinoma Cells

국문 초록 (Abstract)

IL-4는 여러 가지 종류의 조혈세포와 비조혈세포에 영향을 주는 다양한 특성을 가진 싸이토카인으로서, T 세포와 B 세포에서는 성장을 촉진시키지만, 신장암, 폐암, 위암, 유방암 세포와 같은 비조혈세포에서는 직접적으로 세포의 증식을 억제시키는 효과를 가지고 있다고 알려져 있다. 그러나, IL-4에 의해 유도되는 세포증식억제효과의 분자적 기전에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 최근 연구결과에서는 인체 유방암 세포에서 IL-4가 세포성장억제를 일으키고 세포사멸을 유도하는데 있어서 Stat6가 관여한다는 것과 인체 결장암 세포에서는 Stat1이 IL-4에 의한 증식억제 기전에 관여한다는 것을 보고하고 있다. 본 연구에서는 Stat6와 p38MAPK이 IL-4에 의한 항증식효과를 매개한다는 것을 발견하였다. IL-4를 처리한지 10분만에 Stat6는 인산화되고 핵으로 이동하여 DNA 결합 활성을 나타냈다. Stat6 siRNA는 GFP siRNA에 비해 IL-4에 의해 유도되는 항증식효과를 50%에서 70%까지 억제시켰고, 이때p21WAF1의 발현도 감소시켰다. Stat1 siRNA는 IL-4에 의한 성장억제효과에 전혀 영향을 주지 않았다. 또한, p38MAPK inhibitor인 SB203580과 p38 siRNA를 각각 처리했을 때에도 IL-4에 의한 성장억제가 유의하게 감소했고, IL-4를 처리한지 10분만에 p38MAPK가 인산화되었다. 그러나, SB203580이 Stat6의 인산화와 p21WAF1발현에는 영향을 주지 않았는데, 이는 IL-4가 성장억제를 일으키는데 있어서 Stat6의 활성과 p38MAPK의 활성이 각각 독립적으로 작용한다는 것을 의미한다. 흥미롭게도 IL-4는 Caki-1 세포주에서 세포노화현상을 유도했는데, IL-4를 처리하였을 때 세포노화현상의 특징들로 알려진 세포 크기의 증가, 세포 내 과립의 증가, 그리고 beta-galactosidase활성이 관찰되었다. 결론적으로, IL-4는 몇 가지 신장암 세포주에서 성장억제와 세포노화를 유도하고, Stat6와 p21WAF1에 의한 신호전달과정과 p38MAPK에 의한 신호전달과정이 서로 독립적으로 IL-4에 의한 세포성장억제효과를 매개한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Interleukin (IL)-4, originally known as a growth factor of lymphocytes, has a direct inhibitory effect on the growth of hematopoietic and nonhematopoietic tumor cells. Although IL-4 regulates lymphocyte proliferation by modulating p27KIP1 expression, the mechanism involved in the IL-4-induced growth inhibition of nonhematopoietic cancer cells has not been fully elucidated. Here, it is shown that the IL-4-induced increase of p21WAF1 expression and growth inhibition is mediated by signal transducer and activator of transcription (Stat) 6. Stat6 was activated by IL-4 stimulation. Phosphorylation, nuclear translocation, and DNA binding activity of Stat6 were observed as early as 10 min after IL-4 treatment. Stat6 siRNA prevented the IL-4-mediated growth inhibition by 50~70% compared to GFP control siRNA. Also, induction of p21WAF1 expression by IL-4 was blocked completely by Stat6 siRNA transfection. Stat1 siRNA did not affect the IL-4-induced growth inhibition. p38MAPK also contributed to the IL-4-induced growth inhibition. SB203580, an inhibitor of p38MAPK inhibitor, and p38 siRNA partially blocked the IL-4-induced growth inhibition, whereas SB202474, an analogue of SB203580 that does not inhibit p38 kinase activity, did not. p38MAPK was phosphorylated 10 min after IL-4 treatment. However, SB203580 did not affect phosphorylation of Stat6 and p21WAF1 expression indicating that Stat6 activation is independent of p38MAPK activation. Interestingly, IL-4 induced cellular senescence in Caki-1 cells. Characteristics of cellular senescence which include the enlarged and flattened shape, increased granularity, and the senescence-associated beta-galactosidase (SA-beta-gal) activity were observed in IL-4-treated Caki-1 cells. Altogether, these results show that IL-4 induces growth inhibition and senescence in some renal cancer cells, and that signaling pathways involving Stat6/p21WAF1 and p38MAPK independently mediate the growth inhibitory effect of IL-4.

목차 (Table of Contents)

• Table of Contents
• List of Tables
• List of Figures
• List of Abbreviations
• Abstract
• Introduction
• Materials and Methods
• Results
• Discussion
• References
• Abstract in Korean
• Acknowledgements