당뇨병 환자의 암 발생 위험이 훨씬 더 높다는 의견이 제기되어 왔다. IR(insulin receptor, 인슐린 수용체)와 IGFIR(insulin-like growth factor-1 receptor, 인슐린 유사 성장 인자-1 수용체)는 당뇨병은 물론, 암 연구에서 자세히 설명되는 표적이다. 흥미롭게도 최근 한 연구 결과는 IR/IGF1R 비율은 유방암 예후와 종양 치료에 매우 중요한 것으로 나타났다. 즉, IR/IGF1R 비율이 높은 여성은 인슐린의 성장 촉진 효과에 더 민감하므로 고인슐린혈증(hyperinsulinemia)뿐만 아니라 유방암 예후가 좋지 않았다. 여기에서 우리의 연구는 유방암 세포가 더 높은 IR/IGF1R 비율을 획득하는 방법과 관련하여 새로운 메커니즘을 제시한다.
무엇보다, TRIP-Br1 종양단백질(oncoprotein)이 유방암 세포에서 각각 IR와 IGF1R 발현을 양성 및 음성으로 조절함으로써 더 높은 IR/IGF1R 비율을 유지하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 입증했다. 먼저, TRIP-Br1이 IGF1R 발현에 미치는 영향을 2개의 대표적인 유방암 세포주(cell line)인 MCF7과 MDA-MB-231에서 테스트했는데, 여기에서 TRIP-Br1 침묵(silencing)은 IGF1R 발현을 유의하게 증가시켰다. 반대로, TRIP-Br1 과발현은 IGF1R 발현을 감소시켰다. 더욱이, TRIP-Br1 녹아웃 마우스(knock-out mouse) 역시 대조군 마우스(control mouse)보다 지방세포와 심장에서 IGF1R가 2~10배 증가함을 보였다. 다음으로, IGF1R 발현 수준은 TRIP-Br1 침묵만 또는 TRIP-Br1/NEDD4-1 이중 녹다운(knock-down)된 MCF7 및 MDA-MB231 세포주에서 유의하게 증가하였지만, TRIP-Br1/XIAP 이중 녹다운된 세포에서는 많지 않았다. 또한, IGF1R 분해와 관련하여 NEDD4-1의 효과를 추가로 테스트하였는데, NEDD4-1을 침묵시키면 MCF7 및 MDA-MB231 세포에서 단백질 합성 차단제인 사이클로헥시미드(CHX: cycloheximide)의 존재 하에서 내인성 IGF1R의 분해가 상당히 억제되었다. 종합적으로 판단할 때, TRIP-Br1은 어댑터 단백질(adaptor protein)로서 NEDD4-1 E3 유비퀴틴 라이게이스(ubiquitin ligase)를 통해 IGF1R과 상호작용한다.
더 나아가, 어떤 경로가 TRIP-Br1/NEDD4-1 매개 IGF1R 분해에 더 책임이 있는지 분석하였다. NEDD4-1 침묵은 MCF7WT-TRIP-Br1 세포에서 CQ 처리와 비교하여 MG132의 존재 하에서 IGF1R 단백질 수준을 현저하게 더 높은 수준으로 증가시켰다. 우리의 IP 데이터 는 MCF7KD-TRIP-Br1 세포와 비교하여 MCF7WT-TRIP-Br1 세포에서 더 높은 수준의 유비퀴틴화를 보여주었고, 이는 TRIP-Br1이 NEDD4-1과 IGF1R의 상호작용을 향상시킴으로써 IGF1R 유비퀴틴화에 책임이 있음을 시사하는 것일 수 있다. 전체적으로, 우리의 데이터는 내인성 IGF1R의 분해가 리소좀 경로보다는 프로테아좀/유비퀴틴화 경로를 통해 TRIP-Br1/NEDD4-1에 의해 적어도 부분적으로 발휘되었음을 보여준다.
우리의 동물 실험에 따르면, TRIP-Br1이 IR/IGF1R 비율에 영향을 주어 종양 형성과 성장을 촉진하는 것으로 나타났다. 또한, 하향 조절된 IR은 IGF1R의 발현을 증가시켜 결국 IR과 IGF1R 발현 사이의 역관계를 강화하였다. 더욱이 유방암 세포에서 IR 침묵은 항암제 치료에 반응하여 훨씬 더 낮은 세포 생존을 보였다. 이와 더불어, TRIP-Br1은 유방암에서 IR/IGF1R 비율을 통해 유방암 환자의 생존 시간에 영향을 미치지만 폐암이나 간암에서는 그러한 영향이 없었다.
이밖에 연구자는 또한 인슐린 결핍 마우스에서 TRIP-Br1 단백질 수치가 상당히 상승하였음을 발견하였다. 여기에서 IR 증가가 동반되었으나 심장이나 간 조직 샘플에서 IGFIR은 감소하였는데, 이로써 더 높은 IR/IGF1R 비율에 대한 TRIP-Br1의 긍정적인 효과가 확인되었다. 다시 말해, TRIP-Br1과 IR은 유의하게 더 높지만 IGF1R 발현 수준은 정상 마우스의 조직에 비해 인슐린 결핍 마우스에서 관찰되었으며, 결과적으로 인슐린 결핍 마우스가 더 높은 IR/IGF1R 비율이 보였다. 이러한 발견은 TRIP-Br1이 또한 IR을 긍정적으로 조절하지만 IGF1R 발현을 부정적으로 조절하여 인슐린 결핍 마우스에서 더 높은 IR/IGF1R 비율을 초래한다는 것을 강력하게 시사한다.
결론적으로, TRIP-Br1/NEDD4-1로 매개되는 IR/IGF1R 비율이 높으면 유방암 세포가 더 잘 증식하고 생존할 수 있다. 이 연구는 유방암 연구에서 중요한 단서와 표적을 제공할 수 있다.