Novel functions of lysyl-tRNA synthetase in invasive dissemination of colon cancer cells in 3D microenvironment

Abstract

Tumor-associated macrophage)의 근접 가능성은 이 두 세포 유형이 상호 작용할 수 있음을 시사한다. 따라서 KRS-의존적 암덩어리에서 암세포의 이탈에 대식세포가 미치는 영향을 분석하였다. KRS 발현이 높은 대장암 세포에서 사이토카인을 분석한 결과, KRS 발현이 낮은 세포보다 KRS 발현이 높은 세포가 GAS6, IL8, angiogenin을 더 많이 발현하였다. 그 중에서 GAS6는 M1에서 M2 집단으로의 대식세포의 polarization 야기하는데 주로 역할을 하였다. 핵으로 이동한 KRS는 GAS6의 promoter에 결합이 가능한 MiTF를 통해 GAS6 mRNA의 발현을 증가시켰다. 이러한 KRS 매개 암세포의 이탈은 크게 2가지의 KRS 역할에 의해 의존적임을 밝혔다. 첫째, 핵으로 이동한 KRS는 GAS6의 전사를 조절하여 주변의 대식세포들을 M2 집단으로 분극화시킨다. M2 대식세포에서 분비되는 FGF2/GROα/M-CSF는 암세포에서 ERKs/paxillin 및 STAT3와 NFkB를 포함하는 세포 내 신호 전달 경로를 활성화시켜 KRS 발현이 높은 세포뿐만 아니라 발현이 낮은 세포에서도 암세포 이탈 표현형을 유발한다. 둘째, 세포막으로 이동한 KRS는 라미닌 수용체와 함께 세포–ECM 상호작용에 매개하여, 세포 이동에 필요한 견인력 생성을 위한 세포 내 신호 전달 연계를 일으키는 역할한다. 정상 섬유아세포는 M2 대식세포 CM의 처리에 의해 암 관련 섬유 모세포(CAF

Cancer-associated fibroblast)로 분화되는 것으로 나타났고, CAF의 라미닌 발현을 유도하여 KRS 양성 암세포의 이탈 및 이동을 유도할 수 있는 미세환경을 구성한다. 결론적으로 대장암 세포 내에서의 높은 KRS 발현은 전이성 세포가 주변 조직으로의 침투 혹은 이탈을 용이하게 한다는 것을 알 수 있었기에, 이는 KRS가 대장암 전이를 막는 유망한 표적이 될 수 있음을 제시한다.

종양의 미세 환경은 암의 발생과 전이에 중요한 역할을 한다는 것이 잘 알려져 있다. 암세포의 세포-세포 및 세포-기질 부착 특성은 암 전이를 차단하기 위해 표적화 될 수 있다. 세포질의 lysyl-tRNA 합성 효소 (KRS 또는 KARS)는 본래 단백질 합성 과정에서 기능을 하지만, 세포막에 존재할 수 있는 KRS는 암전이에 관여한다고 확인한 바 있다. 본 연구는 3D 콜라겐 I 겔에서 KRS 양성 세포가 세포 이탈성 표현형을 명확하게 보인 반면, KRS 억제 세포는 이탈성 표현형이 차단된다는 것을 발견했다. 또한, KRS-의존적 침윤성 이탈 활성은 ERK/paxillin 활성을 유도하는 세포막 상의 인테그린 α6 및 p67 라미닌 수용체와의 연관성 있음을 확인하였다. 그리고 KRS 억제에 의한 세포 이탈성 표현형의 감소는 ERK/또는 paxillin의 transfection에 의해 회복하였다. 따라서, 3차원 세포배양 환경에서 대장암세포 내의 KRS는 p67 라미닌 수용체 (p67LR)/인테그린61/ERKs/Paxillin 신호 연결을 통해 암세포의 이탈 및 이동을 촉진시켰으며, 이는 세포가 이탈하는 동안 견인력이 생성됨을 추정할 수 있다. 침윤성 종양의 암세포 및 종양 관련 대식세포 (TAM