NF- Activation and cIAP Expression in Radiation-induced Cell Death of A549 Lung Cancer Cells

Background : Activation of the transcription factor NF-${\kappa}B$ has been shown to protect cells from tumor necrosis factor-alpha, chemotherapy, and radiation-induced apoptosis. NF-${\kappa}B$-dependent cIAP expression is a major antiapoptotic mechanism for that. NF-${\kappa}B$ activation and cIAP expression in A549 lung cancer cells which is relatively resistant to radiation-induced cell death were investigated for the mechanism of radioresistance. Materials and methods : We used A549 lung cancer cells and Clinac 1800C linear accelerator for radiation. Cell viability test was done by MTT assay. NF-${\kappa}B$ activation was tested by luciferase reporter gene assay, Western blot for $I{\kappa}B{\alpha}$ degradation, and electromobility shift assay. For blocking ${\kappa}B$, MG132 and transfection of $I{\kappa}B{\alpha}$-superrepressor plasmid construct were used. cIAP expression was analyzed by RT-PCR and cIAP2 promoter activity was performed using luciferase assay system. Results : MTT assay showed that cytotoxicity even 48 hr after radiation in A549 cells were less than 20%. Luciferas assay demonstrated weak NF-${\kappa}B$ activation of $1.6{\pm}0.2$ fold compared to PMA-induced $3.4{\pm}0.9$ fold. Radiation-induced $I{\kappa}B{\alpha}$ degradation was observed in Western blot and NF-${\kappa}B$ DNA binding was confirmed by EMSA. However, blocking NF-${\kappa}B$ using MG132 and $I{\kappa}B{\alpha}$-superrepressor transfection did not show any sensitizing effect for radiation-induced cell death. The result of RT-PCR for cIAP1 & 2 expression was negative induction while TNF-${\alpha}$ showed strong expression for cIAP1 & 2. The cIAP2 promoter activity also did not show any change compared to positive control with TNF-${\alpha}$. Conclusion : We conclude that activation of NF-${\kappa}B$ does not determine the intrinsic radiosensitivity of cancer cells, at least for the cell lines tested in this study.

A549 폐암세포주의 방사선-유도성 세포사에서 NF- 활성화 및 cIAP 발현

연구배경 : 세포에 방사선을 조사하면 세포사멸과 함께 AP-l, NF-${\kappa}B$와 같은 여러 전사인자가 활성화 되는 것으로 알려져 있다. 이중 염증과 면역반응의 중요한 전사인자인 NF-${\kappa}B$는 항아포프토시스의 기능이 있으며 NF-${\kappa}B$ 활성화를 차단함으로써 TNF-${\alpha}$나 daunorubicine 등에 의 한 항암효과를 상승시킬 수 있음이 밝혀져 있다. NF-${\kappa}B$의 항아포프토시스 기전은 NF-${\kappa}B$ 의존성 단백질인 cIAPI, 2의 전사발현 유도에 의한 것으로 cIAPl, 2는 caspase 3, 7, pro-caspase-9의 활성을 차단함으로써 아포프토시스를 억제하는 것으로 알려져 있다. 이에 저자들은 방사선 유도성 세포사멸에 비교적 내성을 보이는 A549 세포주에서 방사선에 의한 NF-${\kappa}B$ 활성화와 그에 따른 cIAP 발현유도를 조사하고 NF-${\kappa}B$ 활성화를 차단하여 방사선 유도성 세포사멸의 감작효과를 확인하기 위하여 본 연구를 시행하였다. 방 법 : 세포주는 A549 폐암세포주를 이용하였고, 방사선 조사는 Varian사의 Clinac 1800C 선형가속기를 이용하였으며 조사량은 10GY를 사용하였다. 세포독성 검사는 MTT Assay를 이용하였고, NF-${\kappa}B$ 활성화 검사는 luciferase reporter gene assay, electromobility shift assay, $I{\kappa}B-{\alpha}$ degradation에 대한 westem blot을 이용하였다. NF-${\kappa}B$활성을 차단하기 위하여 proteosome inhibitor인 MGI32와 $I{\kappa}B{\alpha}$-superrepressor plasmid를 transfection한 안정적 세포주 A549-$I{\kappa}B{\alpha}$-superrepressor를 이용하였다. cIAP의 발현은 RT-PCR을 이용하였고, cIAP2 promoter 활성은 NF-${\kappa}B$ site를 포함한 cIAP2 유전자 5' f1anking region(1.4kb)을 pGL2-Basic luciferase vector에 cloning 한 construct를 사용하여 transfection 후 luciferase assay를 시행하였다. 결 과 : A549 cell에서 10Gy 방사선 조사에 의한 세포독성은 24hr, 48hr에 각각 $10.82{\pm}.3%$, $17.7{\pm}6.4%$로 비교적 내성이 있음을 확인하였다. 방사선에 의한 NF-${\kappa}B$의 활성은 $I{\kappa}B-{\alpha}$ 분해에 대한 western blot과 EMSA로 확인하였으며 luciferase assay에서도 약 1.6 배 정도의 NF-${\kappa}B$ 활성화가 있었다. NF-${\kappa}B$활성을 차단하기 위해 사용한 MG132는 방사선 유도성 세포사멸에 영향을 주지 않았으며 A549-$I{\kappa}B{\alpha}$-superrepressor 세포주에서도 세포사멸의 감작효과는 없었다. 또한 RT-PCR 결과 방사선에 의한 cIAP1,2 mRNA 발현유도는 관찰되지 않았고 cIAP2 promoter luciferase assay에서도 cIAP2 전사활성 유도는 없었다. 결 론 : A549 폐암세포주에서 방사선에 의해 NF-${\kappa}B$의 활성화는 확인하였으나 활성화 정도가 미약하였고 NF-${\kappa}B$ 의존성 항아포프토시스 유전자인 cIAP가 방사선에 의해 발현유도 되지 않았으며, NF-${\kappa}B$ 활성을 차단함에도 세포독성에 감작효과가 없었으므로 A549 폐암세포주에서 방사선 유도성 세포사멸에 내성을 보이는 기전에는 NF-${\kappa}B$의 역할이 미미하리라고 사료된다.