배경: 이중 가닥 절단(Double-strand breaks, DSBs)은 주로 비동형 말단 결합(non-homologous end joining, NHEJ)과 상동 재조합(homologous recombination, HR)을 통해 복구된다. DSB는 고도로 세포독성이 강하므로, 주요 항암제 계열인 PARP 억제제(PARP inhibitors, PARPi)는 BRCA 변이를 포함하는 HR 결핍(HR deficiency, HRD) 종양을 표적하도록 설계된다. 그러나 많은 종양 세포는 종종 NHEJ의 불활성화를 통해 HRD 세포에서 HR을 회복함으로써 PARPi에 대한 내성을 획득한다. 따라서 NHEJ의 새로운 조절 인자를 규명하는 일은 PARPi 내성의 기전 이해에 중요한 통찰을 제공할 수 있다. 방법: 세포 내 DSB는 중성 코멧(neutral comet) 분석과 phospho-H2AX 면역블로팅을 사용하여 평가하였다. 형광 기반 리포터 분석으로 NHEJ 또는 HR을 통한 복구를 정량화하였다. 레이저 유도 미세조사(laser-induced microirradiation) 후 면역염색, 실시간 세포 영상(live-cell imaging), FokI 유도 단일 DSB 생성(FokI-inducible single DSB generation)을 이용해 DSB에 NHEJ 및 HR을 촉진하는 단백질의 동원을 분석하였다. 기능상실(loss-of-function) 실험은 siRNA 매개 억제 또는 CRISPR-Cas9 유전자 녹아웃을 사용하여 다수의 사람 암 세포주에서 수행하였다. 또한 PARP 억제제에 대한 내성을 평가하기 위해 세포 생존성(cell viability) 분석을 시행하였다. 아울러 공개 데이터베이스에 대한 생물정보학적 분석을 수행하여 TLK 발현과 BRCA1 상태 간의 연관성을 조사하였다. 결과: 우리는 인간 tousled-like kinase(TLK) 상동체(orthologs)가 BRCA1 변이 세포에서 DSB의 NHEJ 매개 복구 및 PARPi 감수성에 필수적임을 입증하였다. TLK1과 TLK2는 NHEJ 촉진에서 중복적 역할을 보이며, 이들 결핍은 DSB의 유의한 축적을 초래한다. TLK는 NHEJ 경로를 촉진하는 핵심 인자인 53BP1의 적절한 위치결정을 위해 필요하다. 그 결과, TLK 결핍은 BRCA1 결핍이 있는 삼중음성 유방암(triple-negative breast cancer, TNBC) 및 난소암(ovarian cancer, OVCA) 세포주에서 PARPi 내성을 유도하였다. 이는 BRCA1 결핍 세포에서 TLK 결핍이 DSB로의 53BP1 동원을 손상시키고 NHEJ 효율을 감소시키는 한편 HR을 회복시키기 때문이다. 결론: 우리는 TLK 단백질을 BRCA1 결핍 세포에서의 NHEJ 복구 및 PARPi 감수성을 조절하는 새로운 조절자로 규명하였으며, TLK 억제가 BRCA1 변이 암이 PARPi 내성을 획득하는 데 관여하는 이전에 인지되지 않았던 기전을 나타낼 수 있음을 시사한다.

*본 초록은 AI를 통해 원문을 번역한 내용입니다. 정확한 내용은 하기 원문에서 확인해주세요.