Activation of the NF-$\kappa$B p50/p65 Complex in Human Lung Cancer Cell Lines

인체 폐암세포주에서 NF-$\kappa$B p50/p65 Complex의 활성화

Background: NF-$\kappa$B is a characteristic transcriptional factor whose functional activity is determined by post-translational modification of protein and subsequent change of subcellular localization. The involvement of the NF-$\kappa$B family of the transcription factors in the control of such vital cellular functions as immune response, acute phase reaction, replication of certain viruses and development and differentiation of cells has been clearly documented in many previous studies. Several recent observations have suggested that the NF-$\kappa$B might also be involved in the carcinogenesis of some hematological and solid tumors. Investigating the possibility that members of the NF-$\kappa$B family participate in the molecular control of malignant cell transformation could provide invaluable information on both molecular pathogenesis and cancer-related gene therapy. Method: To determine the expression patterns and functional roles of NF-$\kappa$B family transcription factors in human lung cancer cell lines NCI-H792, NCI-H709, NCI-H226 and NCI-H157 were analysed by western blot, using their respective antibodies. The nuclear and the cytoplasmic fraction of protein extract of these cell lines were subsequently obtained and NF-$\kappa$B expression in each fraction was again determined by western blot analysis. The type of NF-$\kappa$B complex present in the cells was determined by immunoprecipitation. To detect the binding ability of cell-line nuclear extracts to the KB consensus oligonucleotide, electrophoretic mobility shift assay(EMSA) was performed. Results: In the cultured human lung cancer cell lines tested, transcription factors of the NF-$\kappa$B family, namely the p50 and p65 subunit were expressed and localized in the nuclear fraction of the cellular extract by western blot analysis and immunocytochemistry. Immunoprecipitation assay showed that in the cell, the p50 and p65 subunits made NF-$\kappa$B complex. Finally it was shown by Electrophoretic Mobility Shift Assay(EMSA) that nuclear extracts of lung cancer cell lines are able to bind to NF-$\kappa$B consensus DNA sequences. Conclusion: These data suggest that in human lung cancer cell lines the NF-$\kappa$B p50/p65 complex might be activated. and strengthen the hypothesis that NF-$\kappa$B family transcription factors might be involved in the carcinogenesis of human lung cancer.

연구배경: NF-$\kappa$B는 단백질이 생성된 후의 변형(post-translational modification)과 세포내에서의 위치 변화(subcellular localization)에 따라 그 작용이 결정되는 특성을 가진 전사 인자로서 최초에는 면역반응에 있어 중요한 역할을 하는 사실이 알려졌으나 그후 이러한 작용이외에도 급성기 염증 반응, 바이러스의 증식, 세포의 발생과 분화에 있어 중요한 작용을 한다는 사실이 알려지게 되었다. 최근의 연구들에서 NF-$\kappa$B 전사 인자가 정상 세포로부터 암세포로의 형질전환에 있어서도 어떤 기능을 할 것이라는 사실들이 알려지게 되었다. NF-$\kappa$B가 암세포로의 형질 전환, 나아가 암세포의 생성에 어떤 역할을 제공한다면 이러한 사실은 나아가 향후의 암치료에 있어서도 유용한 지식이 될 수 있다. NF-$\kappa$B 전사 인자가 인체 암세포에 있어서 세포의 형질 변환에 연관될 수 있다는 사실은 몇몇 암종에서 알려져 있으나 폐암에서의 NF-$\kappa$B 전사 인자의 종양 생성기능에 있어서는 아직 연구된 바가 없다. 방 법: 본 연구에서는 배양된 인체 폐암세포주에 있어서 NF-$\kappa$B family 전사 인자들의 발현정도를 western blot를 이용하여 관찰하고 과발현된 NF-$\kappa$B 전사 인자의 세포내 위치가 세포핵인지 세포질내에 존재하는 것인지를 각각의 단백질 분획에서 western blot를 시행하여 관찰하였고 또한 immunocy-tochemistry를 시행하여 그 발현 양상을 확인하였다. 존재하는 NF-$\kappa$B 전사 인자가 어떠한 복합체의 형태인지를 알아보기 위하여 세포주의 단백 추출물에서 NF-$\kappa$B family 전사 인자에 대한 항체를 사용하여 immunoprecipitation을 시행하였다. 세포주 단백추출물의 $\kappa$B consensus oligonucleotide에의 결합여부를 보기위하여 electrophoretic mobility shift assay를 시행하였다. 결 과: 배양된 인체 폐암세포주에서는 NF-$\kappa$B family의 p50 subunit, p65 subunit가 발현되어 있었고 p50 subunit의 발현은 세포핵내에 국한하여 위치하고 있음을 western blot와 immunocytochemistry를 통하여 관찰할 수 있었다 immunoprecipitation assay는 세포내에서 p50 subunit가 p65 subunit와 복합체를 이루는 상태로 존재하고 있음을 보여주었다. 폐암세포주의 세포핵 추출물은 NF-$\kappa$B consensus oligonucleotide와 결합할 수 있음을 electrophoretic mobility shift assay를 통하여 확인할 수 있었다. 결 론: 인체 폐암세포주에서 NF-$\kappa$B family 전사 인자의 발현이 활성화되어 있으며 NF-$\kappa$B family 전사 영자가 인체 폐암 형성에 있어 어떤 역할을 할 가능성을 시사한다.