Mammalian sterile 20-like kinase 1 (Mst1) is originally characterized as a protein which is activated by certain types of cellular stress and has been shown to participate in a wide range of apoptotic responses. Here, I show that Mst1 has the possible role of a putative tumor suppressor in apoptosis and cell cycle regulation. First, Mst1 activation and Mst1-mediated apoptosis were regulated by the tumor suppressor RASSF1A. Whereas purified recombinant RASSF1A inhibited the kinase activity of purified recombinant Mst1 in vitro, overexpression of RASSF1A increased the kinase activity of Mst1 in intact cells, suggesting that regulation of Mst1 by RASSF1A in vivo involves more than the simple association of the two proteins. Both the activation of Mst1 and the incidence of apoptosis induced by Fas ligation were markedly reduced in cells depleted of RASSF1A by RNA interference and were increased by restoration of RASSF1A expression in RASSF1A-deficient cells. Moreover, the stimulatory effect of RASSF1A overexpression on Fas-induced apoptosis was inhibited by depletion of Mst1. These findings indicate that RASSF1A facilitates Mst1 activation and thereby promotes apoptosis induced by death receptor signaling.
Recently, a Drosophila homologue of Mst1/2, Hpo, has been shown to function as a tumor suppressor by restricting cell proliferation and promoting apoptosis, providing the support for a role of Mst1 as a regulator of cell cycle progression. Indeed, I found that Mst1 controls mitotic progression by regulating the kinetochore-microtubule attachment and chromosome alignment on the metaphase plate. In Mst1-depleted HeLa cells, chromosomes did not form stable attachment to spindle microtubules, leading to the persistence of unaligned chromosomes. These defects resulted in the activation of the Mad2- or Aurora B- dependent spindle checkpoints and delayed mitotic exit. In addition, Mst1 depletion induced a failure to recruit BubR1 to the kinetochores and suppressed hyperphosphorylation of BubR1, suggesting that Mst1 regulates the kinetochore-microtubule attachment and chromosome congression, at least in part, in a BubR1-dependent manner. Moreover, this apparent congression defect by Mst1 depletion caused chromosome mis-segregation.
Taken together, These findings suggest that Mst1 has a role in tumor suppression by acting in a common apoptotic pathway with the tumor suppressor RASSF1A and by contributing to proper chromosome segregation and thereby inhibiting the occurrence of aneuploidy.
Mammalian sterile 20-like kinase 1 (Mst1) 단백질은 세포 사멸을 유도하는 자극 물질에 의해 활성화된다고 알려져왔다. 본 연구는 Mst1 단백질이 세포 사멸과 세포 주기조절에 있어서 종양 억제 유전자로 기능할 수 있음을 보였다. 먼저, Mst1 단백질의 활성화와 Mst1에 의한 세포 사멸과정은 또 다른 종양 억제 유전자 RASSF1A에 의해 조절된다. 세포 밖에서 Mst1 단백질의 활성도는 정제된 RASSF1A 단백질에 의해 억제되지만 세포 내에서의 RASSF1A의 발현은 오히려 Mst1 단백질의 활성도를 높이는 것으로 확인되었다. 또한, Fas 에 의해 유도된 세포 사멸과정과 Mst1 단백질의 활성화는 RASSF1A 의 발현 억제로 감소하였으며 반대로 RASSF1A가 존재하지 않는 세포에서 RASSF1A의 발현을 다시 복구시키면 Mst1에 의한 세포사멸과정이 다시 복구되었다. 이와 함께, RASSF1A의 과발현에 의해 유도된 세포사멸과정은 Mst1의 발현 억제로 감소시킬 수 있었다. 따라서 이와 같은 발견은 RASSF1A가 Mst1의 활성화를 유도하고 이에 따라 Mst1이 매개하는 세포 사멸과정을 조절할 수 있다는 것을 의미한다.
최근에 초파리에서 Mst1의 homologue인 Hpo 가 세포 분열을 제한하고 세포사멸과정을 촉진함으로써 종양억제 유전자로서 기능할 수 있다는 사실이 보고되었다. 이것은 Mst1 단백질이 세포 주기 조절에 어떤 기능을 할 수 있을 것이라는 단서가 되었다. 실제로 본 연구에서는 Mst1이 동원체-미소관 접합과 염색체 정렬을 조절함으로써 올바른 세포 분열에 기여한다는 것을 보였다. Mst1의 발현을 감소시킨 세포에서 염색체는 미소관과 불안정한 접합을 보이며 염색체가 올바르게 정렬되지 못하였다. 이러한 비정상적인 상태는 Mad2 또는 Aurora B와 같은 세포 분열 감시 단백질의 활성화를 유도하여 세포 분열 과정의 중단을 야기하였다. 또한 Mst1의 발현 억제는 세포 분열 감시 단백질인 BubR1 이 동원체에 위치하는 것과 그것의 인산화를 막았다. 이와 같은 결과를 비추어볼 때 Mst1 은 BubR1의 기능을 조절함으로써 동원체-미소관 접합을 조절한다고 판단할 수 있다. Mst1의 이러한 역할은 결과적으로 염색체가 같은 양으로 올바르게 분열하게 함으로써 암세포에서 흔히 볼 수 있는 비정상적인 염색체 분열의 억제에 기여할 수 있다.
결론적으로 본 연구는 Mst1 단백질이 종양 억제 유전자 RASSF1A와 같은 경로에서 세포 사멸을 조절하고 염색체의 비정상적인 분열을 막음으로써 종양 억제 유전자로 활동할 수 있음을 보였다.
