Role of FAK Phosphorylation in Cobalt Chloride-Induced Epithelial-to-Mesenchymal-Like Transition

Hypoxia is a common condition found in a wide range of solid tumors and is often associated with metastasis and poor clinical outcomes. In the present study, we found that HIF-$1{\alpha}$ was induced by cobalt chloride (500 ${\mu}M$) treatment on human lung cancer cells, A549 and H460, for 24 hr. However, cobalt chloride (500 ${\mu}M$) did not affect cell proliferation of A549 and H460 in 48 hr. Cobalt chloride (500 ${\mu}M$) additionally induced epithelial-to-mesenchymal-like transition (EMT) such as reduced E-cadherin expression and increased ${\alpha}$-SMA expression. These results were confirmed by immunofluorecence experiment in H460 cells. E-cadherin was localized on the outer cell membrane. However, when the cells were treated with 500 ${\mu}M$ cobalt chloride for 24 hr, diffuse E-cadherin staining was observed, characteristic of a migratory mesenchymal phenotype. We also found that cobalt chloride induced integrin ${\beta}3$ expression and FAK phosphorylation in human lung cancer cells using western blotting and FACS anlaysis. Our data suggest that integrin ${\beta}3$-induced FAK phosphorylation may be developed into target molecules for blocking tumor metastasis.

Cobalt chloride에 의해 유도되는 상피-중간엽 이행에서의 국소부착 단백질의 인산화의 역할 규명

본 연구는 인간 폐암세포의 저산소 상태를 재현하기 위한 $CoCl_2$의 처리 조건을 최적화 하였고, 최적화 된 저산소 상태에서 인간 폐암세포의 암화 과정 및 기전을 규명하였다. 인간 폐암세포, A549와 H460에 500 ${\mu}M$ $CoCl_2$를 24시간 처리하였을 때 저산소 상태의 대표적인 전사인자, HIF-$1{\alpha}$의 발현이 증가함을 확인하였고 인간 폐암세포들의 성장에는 전혀 영향을 미치지 않음을 확인하였다. 또한 $CoCl_2$를 처리한 인간 폐암 세포에서 상피-중간엽 이행(epithelial-to-mesenchymal-like transition)의 대표적인 마커인 E-cadherin 발현의 감소와 ${\alpha}$-SMA의 증가를 확인하였고, 세포-세포 간 junction 부위가 깨어짐을 E-cadherin 형광염색 실험을 통하여 확인하였다. 더 나아가 $CoCl_2$를 처리한 인간 폐암 세포에서 상피-중간엽 이행의 분자적 기전을 밝히기 위해 세포벽에 존재하는 인테그린(integrin)의 발현을 웨스턴 블랏팅과 FACS분석을 통하여 알아본 결과, $CoCl_2$를 처리한 인간 폐암세포에서 인테그린 ${\beta}3$발현의 증가를 확인하였다. 뿐만 아니라, $CoCl_2$를 처리한 인간 폐암세포에서 인테그린 ${\beta}3$의 하부 신호전달 물질인 국소부착 카이네이즈(FAK)의 인산화가 증가함을 확인하였다. 상기의 결과로서, 국소부착 카이네이즈의 인산화를 저해함으로써 인간 폐암세포가 악성세포로 전이되는 것을 저해할 수 있을 것으로 기대 되어진다.