EXPRESSION OF PROTEIN KINASE C ISOFORMS IN CHEMICAL CARCINOGEN-INDUCED NEOPLASTIC TRANSFORMATION OF HUMAN EPITHELIAL CELLS

화학적 발암화에 따른 Protein Kinase C의 발현 변화

Protein kinase C (PKC) is known to play a pivotal role in neoplastic transformation cells and its high expression is often found in a variety of types of tumors including oral cancer. While PKC is associated with the altered signal transduction pathway of the tumor cells, it is still unclear which isoform is involved in the carcinogenesis process. Since the cellular distributions and the roles of PKC are isoform-specific, it is very important to identify the specific target molecules to improve our understanding of the carcinogenesis processes. Thus, the present study attempted to perform chemical carcinogen-induced neoplastic transformation of human epithelial cells and analyze the specific isoform of PKCs involved in the cellular transformation. The study analyzed overall PKC responses upon MNNG(N-Methyl-N'-nitro-N-nitroso guanidine) exposure with [$^3H$] PDBu binding assay. PKC translocation was observed at high doses of MNNG treatment in the presence of extracellular calcium. Such effects were not observed in the absence of extracellular calcium. Translocational effects with exposure of MNNG was further enhanced in the presence of hydrocortisone. The result suggests that the type of PKC involved may be $Ca^{2+}$-dependent classical isoform and steroid hormone enhances PKC activation. Among cPKC isoforms examined, only $PKC-{\alpha}$ and r showed significant translocation of protein levels from cytosolic fraction to membrane fraction, as analyzed by immunoblot. $PKC-{\varepsilon}$ in nPKC class showed an inch·eased translocation, but other forms in this class did not show the effect. None of isoforms in aPKC class was affected by MNNG treatment. The study demonstrated that there was a certain specificity in the patterns of isoform induction follwong chemical carcinogen exposure and helped identify all the types of PKC isoforms expressed in human epithelial cells. It was revealed that PKC isoforms were activated in an early resonse to chemical carcinogen, suggesting that PKC be associated with carcinogenesis process from an early stage in this particular cell system. The study will contribute to improving our understanding of chemical-induced carcinogenesis in human cells and may provide a scientific basis to introduce the specific PKC inhibitors as an anticancer drug of epithelial cell-origin cancers including oral cancer.

구강은 흡연이나 음주와 같은 화학적 발암물질이 쉽게 접촉할 수 있는 화학적 발암물질의 표적장기이며 구강암을 포함한 대부분의 암 발생의 근원이 되는 세포는 상피세포이다. 따라서 본 연구는 인체상피세포를 화학적 발암물질인 MNING에 노출시켜 발암화를 유도하고 이에 따른 작용 기전을 분석함으로써 구강암과 같은 상피세포 기원의 종양 발생기전을 이해하는 데 기여하고자 하였다. 인체 상피세포에 $0.001{\mu}g/ml$에서 $1{\mu}g/ml$ 용량의 MNNG를 투여한 결과 용량 의존적인 세포발암성을 나타내었으며 $0.01{\mu}g/ml$ 투여군이 가장 높은 암세포의 지표를 보였다. MNNG투여후 TPA를 처리한 결과 발암세포의 지표인 saturation density, soft agar colony formation, cell aggregation 등에서 MNNG의 단독 투여시보다 높은 발암성을 나타내었으며 최초의 foci출현시기도 단축되었다. 이와같은 결과는 Phorbol ester binding assay에서도 나타나 세포 발암화 촉진에 PKC활성이 관여함을 추정할 수 있다. PKC translocation 현상은 세포외 칼슘이 있을 경우에만 나타나 MNNG에 의한 PKC활성에 classical PKC가 관여함을 추정할 수 있었다. MNNG에 대한 초기반응으로 cPKC의 경우 $PKC-{\alpha}$와 $PKC-{\gamma}$가 고농도에서 활성의 증가를 보였으며 nPKC의 경우 $PKC-{\varepsilon}$가 뚜렷한 활성을 보여 이들 isoform이 MNNG에 의한 발암화 초기단계에 관여함을 암시하였다. 반면 aPKC는 어느 형태도 MNNG에 반응하지 않아 화학적 발암화 과정에 isoform의 특이성이 존재함을 입증하였다. MNNG에 의해 발암화 특성을 나타낸 세포는 $PKC-{\alpha}$ 및 $PKC-{\gamma}$의 지속적인 활성증가를 나타내어 발암의 초기단계부터 지속적이 활성을 유지하고 있는 isoform으로 추정된다. 본 연구결과 인체상피 세포의 모든 PKC isoform에 대한 발현을 분석하고 화학적 발암화에 관여하는 isoform을 선별해냄으로써 특정한 inhibitor 등을 상요한 발암화 억제제의 개발에 필요한 기초자료를 제공하였을 뿐만 아니라 구강암과 같은 상피세포 기원의 암발생 기전을 이해하는 데 기여할 것으로 사료된다.