國立成功大學補助優秀新進教師學術研究計畫
成果報告
單位: 生物訊息傳遞研究所
教師姓名: 陳炳焜 老師
計畫編號: 97-3800
計畫名稱: c-Jun/PP2B 複合體結合機制及在基因調控所扮演
的角色
執行期間: 03/2008~02/2009
前致癌基因 c-Jun 是轉錄因子 AP-1 的一員，它的細胞生理功能 包括調控細胞生長、增生、轉型及細胞凋亡(Shaulian & Karin, 2002)。 除此之外，c-Jun 也參與在血管新生及腫瘤細胞的轉移及入侵(Jochum et al., 2001)，因此，在一般的人類癌症中都可以發現不論是 c-Jun 的 表現量或是它的轉錄活性都是增加的(Eferl & Wagner, 2003)。對於 c-Jun 轉錄活性的調控已經很清楚的了解到在暴露於紫外線下，可以 增加 c-Jun N 端磷酸化以及促進它的轉錄活性(Karin, 1995)，另一方 面，如果 GSK3 及 CKII 酵素將 c-Jun C 端磷酸化，則會減低其結合到 DNA 以及與 Sp1 蛋白質結合的能力(Boyle et al., 1991; Chen et al., 2007; Lin et al., 1992)。根據我們最近的研究更進一步得知去磷酸酶 calcineurin (CaN)會將 c-Jun C 端 Ser-243 位置去磷酸化，因此促進 c-Jun 與 Sp1 結合的能力，並且加強了 c-Jun 調控基因表現的能力(Chen et al., 2007)。
對於 CaN 的細胞生理功能的了解，目前已知它是由一個具有催 化活性能力的單體 A (CnA)及鈣離子結合的調控單體 B (CnB)所組成 的複合體。CaN 可以調控高等真核生物不同的細胞生理功能，而且在 經由 CaN 訊息所活化的細胞功能，其中 CaN 的受質是會被嚴格控制 (Rusnak & Mertz, 2000)。更進一步，有證據顯示 CaN 參與腫瘤生成
的可能性，例如在人類直腸及神經癌病變中發現 CaN 的量及活性都 是增加的(Lakshmikuttyamma et al., 2005; Goto et al., 1987)，但是對於 CaN 如何造成人類腫瘤生成相關機轉的了解還是非常有限。
由於我們之前的研究發現 CaN 會促使 c-Jun C 端的去磷酸化 (Chen et al., 2007)，因此我們想進一步了解當 CaN 將 c-Jun C 端去磷 酸化後對於細胞生理功能會產生怎樣的影響。在經過許多嚴密及重複 實驗的檢驗，我們在本篇報告中首先使用螢光共振能量轉移技術證實 在活體細胞中，CaN 會透過 calmodulin 結合區域與 c-Jun 產生交互結 合作用，並且如果將 c-Jun 的 Ser-243 位置做點突變所得到的 c-Jun 突 變體 c-Jun-S243A，其蛋白質穩定性比原始形態的 c-Jun 要來的高。 並且如果使用 siRNA 將細胞內 CaN 去除則不僅會讓 c-Jun 被 ubiquitination 的量增加，比起原始形態的 c-Jun 其蛋白質的半衰期也 會下降。這些實驗結果顯示 CaN 會先與 c-Jun 結合，然後再將其 Ser-243 位置去磷酸化而達到增加 c-Jun 蛋白質的穩定。更進一步為了 釐清 CaN 所調控 c-Jun 蛋白質的穩定性與腫瘤新生有無關联，我們進 行了軟膠介質的實驗來分析 c-Jun 使細胞轉型癌化的能力，由實驗結 果得知當將細胞中的 CaN 去除後，會使得 c-Jun 誘導細胞轉型的能力 減低。最後，我們亦分析子宮頸癌病人的癌組織檢體中，c-Jun 表現 量及磷酸化狀態與 CaN 有無關聯。由實驗數據顯示超過 46%的病人
檢體中其 c-Jun 及 CaN 表現量皆增加，且伴隨著 c-Jun 的 Ser-243 磷 酸化的減少。不僅如此，我們亦推想會將 c-Jun C 端磷酸化的 GSK3 酵素活性應該會減低，因此我們也偵測檢體中 GSK3 的活性。由實驗 結果我們卻發現 GSK3 酵素活性在惡性腫瘤部位是增加的，根據此結 果，我們推測 GSK3 的活性對於在腫瘤中 c-Jun 的去磷酸化及蛋白質 穩定度增加是無關的。而此些實驗結果也說明了對於維持人類子宮頸 癌中 c-Jun 蛋白質的穩定度而言，CaN 的參與要比 GSK3 來的重要。 這些發現提供了一個新的訊息傳遞路徑來說明細胞內具有功能的 CaN 如何來維持 c-Jun 蛋白質的穩定從而促進細胞增生及轉型。關於 這 些 發 現 我 們 將 之 總 結 於 圖 一 。 此 成 果 亦 發 表 於 Oncogene 17, 2422-2429, 2008 在最近臨床的研究中發現利用 CaN 的抑制劑 CsA 以及 FK506， 會促進癌症治療藥 Taxol 誘殺人類膀胱癌細胞凋亡的作用(Nomura et al., 2002)。但是 CsA 由於本身會有免疫抑制作用，反而會促進腫瘤形 成的進展，所以並不適合用來當作癌症治療藥，因此 CaN/c-Jun 的調 控路徑可能可以提供我們作為癌症治療的新標的。總結我們的研究結 果，我們提供的證據顯示增加 GSK3 酵素活性對於在鱗狀子宮頸癌中 c-Jun 蛋白質的穩定並無影響，但是增加 CaN 的表現會促使 c-Jun 蛋 白質半衰期增長而導致蛋白質的量高度表現，因此增強了細胞轉型及 腫瘤癌化的能力。
參考文獻
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Chen BK, Huang CC, Chang WC, Chen YJ, Kikkawa U, Nakahama KI et
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CaN CaM domain c-Jun -243-P c-Jun -243 c-Jun c-Jun c-Jun c-Jun
c-Jun c-Jun stability
genes
Cell transformation
