The effect of neddylation blockade on Slug-dependent cancer cell migration is regulated by p53 expression status

Abstract

The tumor suppressor p53 is frequently inactivated in human malignancies, which is associated with cancer aggressiveness and metastatic characteristics. Since p53 is known to be heavily involved in epithelial-mesenchymal transition (EMT), a primary step in cell migration, regulation of p53 is important to prevent cancer metastasis. p53 function can be modulated by diverse post-translational modifications such as phosphorylation, ubiquitination, and neddylation. Among them, neddylation is a reversible process that conjugates NEDD8 protein to target proteins and is known to inhibit transcriptional activity of p53. However, the role of p53 in cancer migration by neddylation has not been fully elucidated. In this study, we report that inhibition of neddylation induces cell migration depending on the presence of p53, specifically through the EMT-activator Slug. In wild-type p53 cancer cell lines, neddylation blockade increases transcriptional activity of p53 and expresses its downstream genes, p21 and MDM2, which eventually promotes proteasomal degradation of Slug. In the absence of p53, neddylation blockade rather increases cell migration by activating PI3K/Akt/mTOR/Slug signaling axis. Since mutant p53 is transcriptionally inactivated, but still binds to Slug, blocking neddylation does not affect the migration of cells expressing mutant p53. Thus, our findings highlight how the status of p53 affects neddylation-mediated cell migration in variety of cancer cell lines.

종양 억제인자 p53은 인간의 악성종양에서 빈번하게 비활성화되어 있으며, 이는 암의 공격성 및 전이성 특성과 연관이 있다. p53은 세포 이동의 주요 단계인 상피-간엽이행 (EMT)에 크게 관여하는 것으로 알려져 있으므로 p53의 조절은 암 전이를 예방하는 데 있어 중요하다. p53의 기능은 인산화, 유비퀴틴화, 네딜화 등과 같은 다양한 번역 후 변형을 통해 조절될 수 있다. 그 중 네딜화는 NEDD8 단백질을 표적 단백질에 접합시키는 가역적 과정이며, 이는 p53의 전사 활성을 억제하는 것으로 알려져 있다. 그러나 네딜화에 의한 암 이동에서 p53의 역할은 완전히 밝혀진 바 없다. 이 연구에서 우리는 네딜화 차단이 p53의 유무에 따라 EMT 활성인자인 Slug를 통해 세포 이동을 유도한다고 밝혔다. 먼저 야생형 p53 암 세포주에서 네딜화를 억제하면 p53의 전사 활성이 증가하고, 하류 유전자인 p21 및 MDM2가 발현된다. 따라서 p53/p21/MDM2/Slug의 복합체 형성이 증가하여 Slug의 단백질 분해를 촉진한다. p53이 없는 경우, MLN4924에 의한 네딜화 억제는 PI3K/Akt/mTOR/Slug 신호전달 과정을 활성화하여 세포 이동을 오히려 증가시켰다. 또한 p53 돌연변이 단백질은 전사가 비활성화되어있지만 여전히 Slug와 결합할 수 있기 때문에, 네딜화 차단은 돌연변이 p53을 발현하고 있는 암 세포 이동에 영향을 미치지 않았다. 따라서, 우리의 연구 결과는 다양한 암 세포주에서 p53의 상태가 네딜화에 의한 세포 이동에 영향을 미친다는 새로운 조절 기전의 가능성을 제시하였다.