Head-and-neck squamous cell carcinoma (HNSCC), the sixth leading cancer worldwide, shows high levels of YAP expression compared to other human cancers. YAP is a transcriptional regulator that plays a critical role in cancer cell survival and proliferation. However, the molecular mechanisms explaining upregulation of YAP1 expression are poorly understood. Excessive consumption of tobacco and alcohol are key risk factors of human papillomavirus-negative (HPV$^-$) HNSCC. These substances generate metabolites that increase reactive oxygen species (ROS) to abnormally high levels. It is unclear whether YAP1 expression and function are linked to the oxidative stress response in HPV$^-$ HNSCC. Here, I aimed to elucidate the mechanism of YAP1 upregulation involved in progression of HPV$^-$ HNSCC under oxidative stress condition. I identified TM4SF19 as a candidate for mediating transcriptional regulation of YAP in HPV$^-$ HNSCC, based on the analysis of previous whole-genome siRNA library screening and TCGA genomics data. TM4SF19 is one of the transmembrane 4 L six family proteins that have topological similarities to tetraspanins. Little is known about its biological function. I found that TM4SF19 controls the expression of YAP1 gene by regulating GABPβ1, a subunit of the GABP transcription factor complex that binds and activates the YAP1 gene promoter. I observed that the depletion of TM4SF19 reduces GABPβ1, thereby decreasing the transcriptional activity of GABP complex. Importantly, TM4SF19, which is localized to the ER membrane, undergoes dimerization and inversion in response to oxidative stress and consequently mediates the upregulation of YAP1 transcription by ROS elevation. I further found that TM4SF19 knockdown reduces key characteristics of malignant cells, such as active proliferation and migration. These results suggest that the novel transcriptional regulator TM4SF19 is a promising therapeutic target to suppress the oncogenic activity of YAP and also provide a new clue to understand HPV$^-$ HNSCC tumorigenesis involving YAP and oxidative stress.
두경부암(HNSCC)은 상기도 및 소화기 상부 점막 표면의 상피세포에서 생기는 암종으로 전 세계에서 6번째로 흔한 암이며 높은 사망률을 보인다. 암 세포의 생존과 성장에 중요한 역할을 하는 전사조절자 YAP은 다른 암종에 비해 인간유두종바이러스와 관련 없는(HPV$^-$) 두경부암에서 높게 발현되는데 이를 설명하는 기전은 명확하지 않다. 담배와 알코올 과다 섭취는 HPV$^-$ HNSCC의 주요한 위험 요인이며 활성산소 (ROS)를 비정상적으로 높이는 대사산물을 생성한다. HPV$^-$ HNSCC에서 YAP 과발현이 산화 스트레스 반응과 관련이 있는지는 알려지지 않았다. 본 연구에서는 산화 스트레스 조건에서 HPV$^-$ HNSCC 발달에 관여하는 YAP의 발현이 조절되는 기전을 밝히고자 하였다. 이를 위해 먼저 whole-genome siRNA library screening 및 TCGA 유전체학 데이터 분석으로 YAP1 유전자 전사를 촉진하는 인자를 발굴하였다. 최상위 후보로 선별된 TM4SF19은 tetraspanin과 유사한 구조를 가진 transmembrane 4L 6 family 단백질 중 하나이며 생물학적 기능은 거의 알려지지 않았다. 본 연구에서는 TM4SF19이 GABP 전사 인자 복합체의 소단위체인 GABPβ1을 조절하여 YAP1 유전자 발현에 영향을 미침을 발견하였다. 또한 TM4SF19이 ER membrane에 위치하며 산화 스트레스에 반응하여 이합체화 되어 YAP1 전사 상승을 매개함을 밝혔다. TM4SF19의 발현을 줄이면 활발한 세포 증식 및 이동과 같은 악성세포의 중요한 특징이 억제되었다. 이러한 결과는 새로운 전사 조절자인 TM4SF19이 YAP의 발암성 활동을 억제하는 유망한 치료 표적임을 시사하며, 산화 스트레스가 HPV$^-$ HNSCC 종양 발달을 촉진하는 새로운 기전을 제시한다.
