Selenium, an essential biological trace element, reduces the incidence of cancer. Metastasis is a major cause of death among cancer patients. The main groups of proteolytic enzymes involved in the tumor invasion are matrix metalloproteinases (MMPs). Significant positive correlations have been found between MMP expression and various indicators of poor prognosis in virtually all types of cancer. Previous studies show that selenite inhibits tumor invasion by suppressing the expression of matrix metalloproteinases -2 and -9. Methylseleninic acid (MSeA), an immediate precursor of methylselenol, inhibits tumor cell growth in vitro and mammary carcinogenesis in vivo. In this study, it was demonstrated that MSeA suppressed pro-MMP-2 activation in a dose-dependent manner induced by 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate (PMA), and further decreased the invasiveness of HT1080 tumor cells. Membrane type-1-MMP (MT1-MMP) is a crucial element in the process of pro-MMP-2 activation. Pro-MMP-2 binds MT1-MMP, using the tissue inhibitor of metalloproteinase-2 (TIMP-2) as an adaptor, by forming a trimolecular complex on the cell surface. MSeA blocked MT1-MMP expression in a dose-dependent manner, but did not TIMP-2 expression. MMP-9 and TIMP-1 levels were not affected by treatment with MSeA. Selenite decreased protein levels of both pro-MMP-9 and -2, but did not active forms of pro-MMP-2. MT1-MMP expression is regulated by NF-κ. The nuclear DNA-NF-κ complex by EMSA was increased after 30$\sim$180 min of PMA treatment and MSeA diminished nuclear localization of the NF-κ complex. MSeA inhibits PMA-induced translocation of p65 to the nucleus through blockage of Iκ-α and p65 phosphorylation. Treatment with PDTC (a general inhibitor of NF-κ) reduced pro-MMP-2 activation and MT1-MMP expression induced by PMA. These data show that the effect of MSeA on MT1-MMP expression is mediated through suppression of NF-κ activity. Pretreatment with MSeA blocked the activation of pro-MMP-2 and NF-κ induced by phenazine methosulfate (PMS) and ciglitazone, which trigger pro-MMP-2 activation through the NF-κ pathway via reactive oxygen species (ROS) production. ROS production induced by PMA was partly decreased by MSeA. ROS inhibitors were effective in inhibiting pro-MMP-2 activation by PMA. This suppression of ROS production may be related to diminished NF-κ activity. Methylselenol generated by selenomethionine (SeMet) and methioninase (METase) inhibited pro-MMP-2 activation induced by PMA, confirming the effect of MSeA on pro-MMP-2 activity. Thus, these results suggest that MSeA blocks tumor invasion in vitro via inhibiting pro-MMP-2 activation mediated by suppression of MT1-MMP expression, which is regulated by the NF-κ signal pathway.
셀레늄은 생체 필수 미량 원소로서, 암의 발생을 억제한다고 알려져있다. 암의 전이는 암에 의한 사망의 중요한 원인이다. 이러한 암의 전이에 있어서 세포외기질의 분해에 관여하는 것으로 알려진 MMPs가 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. MMPs의 발현의 증가 또는 활성에 의해 암의 전이 정도가 증가하게 된다. 본 연구에서는 셀레늄과 MMPs의 활성조절에 대해 조사하였는데, 특이하게 Methylseleninic acid가 HT1080 세포에서 PMA에 의해 증가한 MMP-2의 활성을 저해시키는 것을 보았고, 더 나아가 HT1080 세포의 침윤을 억제시켰다. MT1-MMP는 MMP-2의 활성에 중요한 요소로서, TIMP-2를 매개체로 하여 pro-MMP-2와 복합체를 형성한다. Methylseleninic acid는 MT1-MMP의 발현억제를 통하여 PMA에 의해 증가한 MMP-2 활성을 억제하였고, TIMP-2의 발현에는 영향이 없었다. MMP-9과 TIMP-1의 발현 역시 영향이 없었다. 반면 selenite는 MMP-9과 MMP-2의 발현을 감소시켰지만, MMP-2의 활성을 저해시키지는 못했다. MT1-MMP 발현은 NF-κ에 의해서 조절된다 알려져 있는데, PMA를 처리한 뒤 30분쯤부터 6시간정도까지 NF-κ의 활성이 증진됨을 측정하였고, Methylseleninic acid는 농도의존적으로 이 활성을 저해하는 것을 확인하였다. 이는 Methylseleninic acid가 IκB의 인산화 저해와 그로 인한 p65의 핵 안으로의 이동을 막고 또한 p65의 인산화를 저해함으로서 이루어 지는 것으로 확인되어졌다. 또한 NF-κ inhibitor인 PDTC를 처리하였을 경우, MMP-2 활성과 MT1-MMP 발현이 저해되는 것으로 NF-kB와의 관련성을 확인할 수 있었다. 또한 ROS 생성을 통해 MMP-2 활성을 증가시키는 것으로 알려진, PMS와 Ciglitazone에 의한 MMP-2 활성 증가 역시 Methylseleninic acid에 의해 억제되는 것을 확인하였고, 이물질들에 의한 NF-κ 활성 증가 역시 저해됨을 확인할 수 있었다. 또한 PMA에 의한 ROS 증가와 ROS inhibitor에 의한 PMA에 의한 MMP-2 활성 저해를 통해 ROS의 연관성을 확인하였고, Methylseleninic acid의 ROS 억제 효과 역시 확인되어졌다. 마지막으로 SeMet와 METase에 의해 생성된 Methylselenol에 의해서 MMP-2 활성 저해를 확인함으로서, 그 전구체인 Methylseleninic acid의 영향을 재확인 할 수 있었다. 그래서 본 연구에서는 MSeA가 NF-κ 신호전달체계의 조절을 통해서 MT1-MMP의 발현을 저해함으로서 MMP-2 활성을 저해하고, 암세포 침윤을 막는 것을 확인 할 수 있었다.
