GSK-3β在人類腦神經膠質瘤細胞株誘導細胞自噬作用所扮演的角色

GSK-3β（Glycogen Synthase Kinase 3β） 對於細胞週期的進行、細胞凋亡、細胞自噬作用和侵襲性有著深遠的影響。然而，GSK-3β在其中所扮演的角色卻未完全了解。本研究利用各種激酶活性的GSK3β突變種（mock、 wild type、 S9A 和 K85R）轉染U87-MG人類腦神經膠質瘤細胞株，藉此分子探子來研究GSK-3β對於細胞週期的進行、細胞凋亡、細胞自噬作用和侵襲性的影響。本實驗發現wild type (GSK-3β) 或 kinase dead (GSK-3β K85R)增加了 GSK-3β本身在 serine9 的磷酸化。GSK-3β K85R持久表達的U87-MG細胞株細胞有促細胞增生的情形，然而constitutive active (GSK-3β S9A)卻沒有影響。細胞週期進行需cyclins, Cdks and Cdk inhibitors的調控，由實驗得知GSK-3β S9A持久表達的U87-MG細胞株p27蛋白表現增加。本研究並探討GSK-3β活性對於U87-MG細胞株是否會產生抗凋亡的特性，研究結果顯示Bcl-xL, Bcl and Mcl-1等抗凋亡蛋白及Bax and Bad 等促凋亡蛋白的表現，並沒有顯著差異，推測GSK-3β活化可能不會導致或抑制引發細胞凋亡的產生。此外，近來的研究證實了在MEF 和 COS-7 兩種細胞株中，當活化GSK-3β時，會誘導細胞自噬作用(macroautophagy)。本研究中，接著探討當活化GSK-3β時，在U87-MG人類腦神經膠質瘤細胞株中是否會刺激細胞自體吞噬作用的產生。利用持續保持激酶活性的GSK3β?n?n-S9A轉染U87-MG細胞株時，LC3-II的蛋白表現量增加；若利用失去激酶活性的GSK3β-K85R，轉染U87-MG細胞株時，LC3-II的蛋白表現量減少。所以，我們推測GSK3β?n?n的活化和自體吞噬小體（autophagosome）的形成有相關。進一步利用帶有綠色螢光蛋白的LC3的質體（GFP-LC3），再次轉染這些持續表現不同GSK3β突變株的U87-MG人類腦神經膠質瘤細胞株，觀察到GSK3β被抑制時，自噬小體形成也跟著減少。由這些研究結果，我們可以得知GSK3β在誘導細胞自體吞噬作用的過程，扮演著很重要的角色，並藉此探討GSK3β下游的基因是否有受到影響。而這樣的結果也可能是引起Doxorubicin這個化療用藥，常在乳癌的病人身上產生抗藥性的原因。先前研究已知GSK3β在Wnt訊息傳遞路徑扮演重要的角色，而本研究由轉染GSK3β?n?n-S9A U87-MG細胞株的侵襲性比wild type降低，推測GSK3β的活性亦直接影響了癌細胞的侵襲力。綜合以上數據本研究證實GSK3β的活性可調控U87-MG人類腦神經膠質瘤細胞株細胞週期的進行、細胞自噬作用和侵襲性，但對細胞凋亡沒有影響。