Anti-cancer Effect of Lysosomal Enzyme Inhibitors in Renal Carcinoma Cancer Cells

Abstract

카텝신은 암세포에서 발현이 높으며, 종양의 성장을 촉진 시키는 것으로 알려져 있다. 이 연구에서는 종양세포에서 카텝신 억제가 항암제에 대한 민 감성을 증가 시킬 수 있는지를 규명하였다. 카텝신 S의 억제제인 Z-FL-COCHO (ZFL)이 신장암 세포주에서 TRAIL 매개 세포사멸을 증진시킨다는 것을 확인할 수 있었다. ZFL은 Bcl-2와 c-FLIP 단백질의 발현을 감소시켰다. ZFL에 의해서 유도되는 p53은 전사단계에서 Bcl-2의 발현을 감소시키고, c-FLIP의 E3 ligase인 Cbl 증가는 c-FLIP의 감소를 유도하였다. 또, ZFL 은 Bim 발현의 증가를 유도하였다. ZFL은 소포체로부터 사이토졸의 칼슘 농도를 증가시키고, 소포체 스트레스를 야기하였다. 소포체 스트레스에 의 한 단백질탈인산화효소의 활성화는 Bim 단백질 안정성을 증가시켰다. 카텝 신 S siRNA 처리는 Bcl-2, c-FLIP, 및 Bim의 발현을 조절하였으며, 항암 제 매개 세포사멸을 증가시켰다. 마지막으로 카텝신 K는 탈유비퀴틴화 효 소의 증가를 통한 번역단계에서 Bim의 발현을 증가시켰다. 또, siRNA를 통한 카텝신 K의 감소는 TRAIL 매개 세포사멸을 증진시켰다. 따라서 카텝 신이 항암제에 대한 저항성에서 중요하다는 것을 확인하였고, 카텝신 활성 억제는 항암제의 민감성을 증진시키는데 중요한 역할을 할 것으로 보인다.

Cathepsins are highly expressed in cancer cells, and they have pro-tumoral effects. Here, I investigated whether inhibition of cathepsin could enhance sensitivity to anti-cancer drug. First, an inhibitor of cathepsin S (Z-FL-COCHO; ZFL) markedly induced apoptosis in human renal cancer cells treated with TRAIL. ZFL induced down-regulation of B-cell lymphoma-2 (Bcl-2) and cellular FLICE-like inhibitory protein (c-FLIP) expression. ZFL-induced p53 expression induced down-regulation of Bcl-2 at the transcriptional level, and increased Cbl, an E3 ligase of c-FLIP, resulted in induction of c-FLIP degradation. Second, ZFL induced up-regulation of Bcl-2-like protein 11 (Bim) expression. ZFL increased cytosolic calcium levels from endoplasmic reticulum (ER), and then induced ER stress. Induction of protein phosphatase 2A activity by ER stress increased Bim protein stability. I also found that down-regulation of cathepsin S by siRNA sensitized cancer cells to anti-cancer drug-mediated apoptosis. Finally, inhibitor of cathepsin K (Odanacatib) increased Bim expression at the post-translational levels through up-regulation of deubiquitinase (ubiquitin-specific peptidase 9, X-linked). I also found that down-regulation of cathepsin K by siRNA sensitized cancer cells to TRAIL-mediated apoptosis in Caki cells. Taken together, these results reveal the inhibition of cathepsins activity may play a crucial role in enhancement of sensitivity against anti-cancer drugs.