The possible role of extracellular zinc ion in the activation of p70S6k, which plays an important role in the progression of cells from the $G_1$ to S phase of the cell cycle, was studied. Treatment of Swiss 3T3 cells with zinc sulfate led to the activation and phosphorylation of p70S6k in a dose-dependent manner. The activation of p70S6k by zinc treatment was biphaslc, the early phase being at 30 min followed by the late phase at 120 min. The zinc-induced activation of p70S6k was partially inhibited by down-regulation of phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA)-responsive protein kinase C (PKC) by chronic treatment with PMA, but this was not significant. Moreover, Go6976, a specific calcium-dependent PKC inhibitor, did not significantly inhibit the activation of p70S6k by zinc. These results demonstrate that the zinc-induced activation of p70S6k is not related to PKC. Also, extracellular calcium was not involved in the activation of p70S6k by zinc. Further characterizaiion of the zinc-induced activation of p70S6k using specific inhibitors of the p70S6k signaling pathway, namely rapamycin, wortmannin, and LY294002 showed that zinc acted upstream of mTOR/FRAP/RAFT and PI3K, as these inhibitors caused the inhibition of zinc-induced p70S6k activity. In addition, Akt, the upstream component of p70S6k, was activated by zinc in a biphasic manner, as was p70S6k. Moreover, dominant interferina alleles of Akt and PDKI blocked the zinc-induced activation of p70S6k, while the lipid kinase activity of PI3K was potently activated by zinc. Taken together, these data suggest that zinc activates p70S6k through the PI3K signaling pathway.
Cell cycle의 G1 phase에서 S phase로 진행하는데 있어서 중요한 역할을 하는 p70 S6 kinase가 세포 외부의 아연 이온에 의해 어떻게 조절되는지를 연구하였다. Swiss 3T3 cell line에 아연 이온을 처리하면 세포내의 p70S6k가 농도 의존적으로 활성화되었다. 이러한 활성화는 biphasic한 특성을 가지고 있다. 그 phase의 첫번째는 처리 후 30분, 두 번째는 처리 후 120분이었다. 한편, 아연에 의한 p70S6k의 활성화는 PMA의존적인 PKC의 활성을 낮추는 것에 의해 부분적으로 억제되었으나 그 정도가 미미했다. 더욱이, 칼슘 의존적인 PKC만을 억제하는 Go6976이라는 약품도 아연에 의한 p70S6k의 활성화를 억제하지 못했다. 이러한 결과들은 아연 이온에 의한 p70S6k의 활성화가 PKC와 관련이 없다는 것을 보여준다. 또한 세포 외부의 칼슘 이온도 p70S6k의 활성화에 영향을 주지 못했다. 그리고, p70S6k 상층의 효소들을 억제하는 약품인 rapamycin, wortmannin. LY294002 등을 이용한 실험에서 아연 이온이 mTOR와 PI3K의 상부에서 작용하고 있음을 알 수 있었다. 게다가, p70S6k의 상부에 있는 단백질인 Akt도 아연 이온에 의해 biphasic한 특성으로 활성화되었다. 또한 Akt와 PDK1의 dominant negative 유전자를 세포안에서 발현시켰을 때 아연 이온에 의한 p70S6k의 활성화가 현저히 억제되었다. 그리고, PI3K의 지질 인산화 효소 활성이 아연 이온에 의해 상당히 촉진되었다. 요컨대, 이 결과들은 아연 이온이 PI3K 신호 전달계를 통해 p70S6k를 활성화시킨다는 것을 보여주고 있다.
