Induction of transcription factor NF-kappa B by tumor necrosis factor alpha and interferon beta in human glioma cell lines

Abstract

Tumor Necrosis Factor alpha (TNF alpha) and Interferon beta (INF beta) are used to treat cancers such as human malignant gliomas. However, susceptibility to these cytokines varies among glioma cells, limiting the validity of treatment. To clarify the underlying mechanism for the different susceptibility to TNF alpha and INF beta, NF (Nuclear Factor)-kappa B activities induced by these cytokines were analyzed in two glioma cell lines: SK-MG1 sensitive to TNF alpha and INF beta, and U251-MG resistant to the cytokines. Under a non-stimulated state, NF-kappa B activity determined by Electrophoretic Mobility Shift Assay (EMSA) was detected in SK-MG1 cells, but was absent in U251-MG cells. Treatment with TNF alpha and/or INF beta induced NF-kappa B activity in both cell lines, especially as a single complex in SK-MG1 cells and as two complexes in U251-MG cells. Analysis by antisera specific to NF-kappa B components in EMSA indicated that the single complex in SK-MG1 cells induces a p50 homodimer, while the complexes in U251-MG cells show a p50 homodimer as well as p50-p65 heterodimer. Since a p50-p65 heterodimer activates NF-kappa B responsive genes, it is possible that the induction of NF-kappa B responsive genes by these cytokines may serve to protect the cells from the cytotoxic effects of cytokines.

腫瘍壊死因子α(TNFα)およびインターフェロンβ(INFβ)は、ヒトの悪性神経膠腫のような癌の治療に使われている。しかし、これらのサイトカインに対する感受性は、神経膠腫細胞間で変化し、治療の有効性を制約している。TNFαおよびINFβに対する異なった感受性の根拠となる機構を解明するために、これらのサイトカインによって誘導されたNF(核因子)-κB活性を、2つの神経膠腫細胞系、すなわちTNFαおよびINFβに対して感受性を持ったSK-MG1と、サイトカインに抵抗性を持ったU251-MGについて分析を行った。非刺激状態の下では、電気泳動易動度シフト分析(EMSA)により測定したNF-κB活性は、SK-MG1細胞中では検出されたが、U251-MG細胞中では検出されなかった。TNFαおよび/またはINFβでの処理は、両方の細胞系にNF-κB活性が、とくにSK-MG1細胞中では単独の複合体として、またU251-MG細胞中では2つの複合体として誘導された。EMSAにおいてNF-κBに特有の抗血清分析を行ったところ、SK-MG1細胞中の単独複合体はp50ホモダイマを誘導するが、U251-MG細胞中の複合体はp50-p65ヘテロダイマと同様にp50ホモダイマを誘導することが分かった。p50-p65ヘテロダイマはNK-κB関連遺伝子を活性化するので、これらのサイトカインによるNF-κB関連遺伝子の誘導がサイトカインの細胞障害作用から細胞を保護する働きをするものと思われる。