Expression of Phospholipase C Isozymes in Human Lung Cancer Tissues

인체 폐암조직에서 Phospholipase C 동위효소의 발현양상

Background : Phospholipase C(PLC) plays an important role in cellular signal transduction and is thought to be critical in cellular growth, differentiation and transformation of certain malignancies. Two second messengers produced from the enzymatic action of PLC are diacylglycerol (DAG) and inositol 1, 4, 5-trisphosphate (IP3). These two second messengers are important in down stream signal activation of protein kinase C and intracellular calcium elevation. In addition, functional domains of the PLC isozymes, such as Src homology 2 (SH2) domain, Src homology 3 (SH3) domain, and pleckstrin homology (PH) domain play crucial roles in protein translocation, lipid membrane modificailon and intracellular memrane trafficking which occur during various mitogenic processes. We have previously reported the presence of PLC-${\gamma}1$, ${\gamma}2$, ${\beta}1$, ${\beta}3$, and ${\delta}1$ isozymes in normal human lung tissue and tyrosine-kinase-independent activation of phospholipase C-${\gamma}$ isozymes by tau protein and AHNAK. We had also found that the expression of AHNAK protein was markedly increased in various mstologic types of lung can∞r tissues as compared to the normallungs. However, the report concerning expression of various PLC isozymes in lung canærs and other lung diseases is lacking. Therefore, in this study we examined the expression of PLC isozymes in the paired surgical specimens taken from lung cancer patients. Methods : Surgically resected lung cancer tissue samples taken from thirty seven patients and their paired normal control lungs from the same patients, The expression of various PLC isozymes were studied. Western blot analysis of the tissue extracts for the PLC isozymes and immunohistochemistry was performed on typical samples for localization of the isozyme. Results : In 16 of 18 squamous cell carcinomas, the expression of PLC-${\gamma}1$ was increased. PLC-${\gamma}1$ was also found to be increased in all of 15 adenocarcinoma patients. In most of the non-small cell lung cancer tissues we had examined, expression of PLC-${\delta}1$ was decreased. However, the expression of PLC-${\delta}1$ was markedly increased in 3 adenocarcinomas and 3 squamous carcinomas. Although the numbers were small, in all 4 cases of small cell lung cancer tissues, the expression of PLC-${\delta}1$ was nearly absent. Conclusion : We found increased expression of PLC-${\gamma}1$ isozyme in lung cancer tissues. Results of this study, taken together with our earlier findings of AHNAK protein-a putative PLD-${\gamma}$, activator-over-expression, and the changes observed in PLC-${\delta}1$ in primary human lung cancers may provide a possible insight into the derranged calcium-inositol signaling pathways leading to the lung malignancies.

배경 : Phospholipase C는 세포내 신호 전달과정의 초기 단계에 있어서， 매우 중요한 역할을 하는 효소로 알려져 있으며, 세포막에 존재하는 인지질 가운데 중요한 부분을 차지하는 $PIP_2$를 분해하여 제2전령물질인 DAG와 IP3를 생성한다. 이들 제2전령물질은 각각 PKC를 활성화시키고, 세포내의 $Ca^{2+}$농도를 증가 시켜서 세포내 여러 단백질 효소들을 활성화시키는 동시에, PLC 효소는 자체적으로 갖고 있는 고유의 SH2, SH3 및 PH domains 등의 기능 영역을 통해, 다른 신호 전달 인자들과 상호 작용하고, 세포막의 재구성이나, 세포분열, 발안과정에 관여 하게 된다. 이에 저자 등은 이전의 연구에서, 인체 정상 폐조직에서 PLC-${\beta}1$, -${\beta}3$, -${\gamma}1$ 및 -${\delta}1$ 동위효소가 존재함을 보고하였으며, bovine lung 내에서 PLC-${\gamma}1$ 동위 효소를 활성화 시키는 AHNAK 단백을 분리, 정제 및 클로닝 하였고, 이 AHNAK 단백이 인체 폐암조직내에서 정상조직에 비해 증가 되어 있음을 보고하여, 폐암의 발암과정에 있어서 칼슘-inositol 신호전달체계의 이상이 연관 되어있음을 제시하였다. 하지만 아직 인체 폐암조직이나 다른 종류의 폐질환에 대해서는， PLC 동위효소의 발현양상에 대한 보고가 없었으므로, 이에 저자 등은 수술로 적출한 인체 폐암 조직 내에서 PLC 동위 효소의 발현을 연구하여, 폐암의 발암과정에서 이들 효과가 갖는 역할을 규명하고자 하였다. 대상 및 방법 : 아주 대학교 병원에 내원하여 원발성 폐암으로 수술적 절제술을 받은 환자중에서, 신선냉동상태의 암조직과 동일환자의 정상폐조직이 확보가, 가능했던 37예의 환자를 대상으로 하였다. 이들조직을 대상으로 PLC-${\beta}1$, -${\beta}3$, -${\gamma}1$ 및 -${\delta}1$ 동위효소에 대해 Western blot 분석을 시행하였고, 대표적인 표본에 대해서는 PLC-${\gamma}1$에 대한 면역조직화학검사를 시행하였다. 결과 : 연구의 대상이었던 15예의 선암조직 모두에서, PLC-${\gamma}1$ 동위효소의 과발현을 관찰할 수 있었으며, 편평상피세포암 19예 중 16예에서 PLC-${\gamma}1$의 발현이 정상조직에 비해 증가하였음이 확인되었다. PLC-${\delta}1$ 동위효소의 경우, 대부분의 폐암조직에 감소되어 있었다. 하지만 이와는 반대로, 일부 선암 및 편평상피 암 조식(각3예)에서는, 현저한 증가를 보이기도 했다. 또한, 비록 그 증례수가 적기는 하였지만, 소세포 폐암 4예에서는, 모두에서 정상 폐조직보다, PLC-${\delta}1$ 효소의 발현이 현저히 감소되어 있음을 관찰하였다. 결론 : 이상의 결과로 미루어 폐암 조직 내에서 PLC-${\gamma}1$ 동위효소의 발현이 증가되어 있었는데, 이는 저자등이, 이미 보고한바 있는, PLC-${\gamma}1$의 활성화 AHNAK의 과발현과 함께, 폐암의 발암과정에, 칼슘-inositol 신호전달 채계의 이상이 관여할것이라는 실험적인 증거가 될수 있다고 하겠다. 하지만, PLC-${\delta}1$ 동위효소의 감소에 대해서는, 좀더 구체적인 기전의 규명 및 PLC-${\delta}1$ 효소의 역할에 대한 보다 많은 연구가 필요할것으로 사료된다.