일반적인 세포들이 가진 한정적인 분열능에 의한 세포 복제성 노화뿐만 아니라 다양한 스트레스에 의해 야기 되는 세포주기의 비가역적인 중지를 세포 노화라고 한다. 발암유전자인 B-Raf를 세포에 과발현하면 세포 증식이 아닌 오히려 종양억제자 역할을 하는 INK4A/ARF 발현을 촉진하여 세포주기가 영구적으로 억제된다. 이러한 현상을 발암유전자 유도에 의한 노화 (Oncogene induced senescence; OIS)라고 한다. 지금까지 발암유전자에 의한 세포노화가 정상 세포에서 어떠한 생물학적 의미를 갖는지 잘 알려져 있지 않지만 암과 같은 무제한적 세포 증식을 위해서는 발암유전자가 보내는 노화 신호가 극복이 되어야 하기 때문에, 발암유전자에 의한 노화기전은 암에 대한 내재적 방어 기작이라고 볼 수 있다. 본 논문은 생리적 ...
일반적인 세포들이 가진 한정적인 분열능에 의한 세포 복제성 노화뿐만 아니라 다양한 스트레스에 의해 야기 되는 세포주기의 비가역적인 중지를 세포 노화라고 한다. 발암유전자인 B-Raf를 세포에 과발현하면 세포 증식이 아닌 오히려 종양억제자 역할을 하는 INK4A/ARF 발현을 촉진하여 세포주기가 영구적으로 억제된다. 이러한 현상을 발암유전자 유도에 의한 노화 (Oncogene induced senescence; OIS)라고 한다. 지금까지 발암유전자에 의한 세포노화가 정상 세포에서 어떠한 생물학적 의미를 갖는지 잘 알려져 있지 않지만 암과 같은 무제한적 세포 증식을 위해서는 발암유전자가 보내는 노화 신호가 극복이 되어야 하기 때문에, 발암유전자에 의한 노화기전은 암에 대한 내재적 방어 기작이라고 볼 수 있다. 본 논문은 생리적 저산소 조건(3% O2)과 병리적 저산소 조건(<0.5% O2)이 발암유전자 유도에 의한 노화에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 인간 섬유아세포인 IMR-90 세포에 발암유전자 ΔB-Raf가 4-hydroxytamoxifen 처리에 의해 일시적으로 발현되는 노화 시스템을 구축하여 생리적 혹은 병리적 산소 농도 조건에서 발암유전자에 의한 노화의 양상을 비교 조사하였다. 4일 혹은 6일간 ΔB-Raf 를 유도하였을 때 산소 농도에 관계없이 세포주기 억제인자인 p16INK4a 의 발현은 모두 증가하였다. 하지만 노화에 수반되는 세포질의 Senescence associated-β-galactosidase(SA-β-gal) 활성과 핵 내의 노화 관련 이형핵질의 변형(Senescence associated heterochromatin foci;SAHF) 등의 노화마커의 발현은 정상산소 조건과 비교하였을 때 0.5% 미만의 병리적 저산소 조건에서 현저히 낮음을 확인할 수 있었다. 발암유전자가 유도된 상황에서 병리적 저산소 상태에 6일 이상 머무르게 되면 SA-β-gal의 활성은 시간의 흐름에 따라 증가하여 21일째에 대부분의 세포가 활성을 나타냈고, SAHF는 6일차에 비해 21일째에 이형핵질의 변형을 나타내는 세포의 수가 증가하였으나 그 비율이 낮았다. 이를 통해 병리적 저산소 조건은 노화를 지연시킨다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 ΔB-Raf를 6일동안 유도하여 노화가 지연되고 세포사멸은 억제되는 병리적 저산소 조건에 있던 세포를 생리적 저산소 조건으로 산소 농도를 변화시켜주면 세포가 다시 성장하는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 본 논문의 결과를 종합해보면 저산소 상태에서 노화가 지연되고 미세환경의 변화를 통해 세포 성장이 재개되는 것을 볼 수 있었다.
일반적인 세포들이 가진 한정적인 분열능에 의한 세포 복제성 노화뿐만 아니라 다양한 스트레스에 의해 야기 되는 세포주기의 비가역적인 중지를 세포 노화라고 한다. 발암유전자인 B-Raf를 세포에 과발현하면 세포 증식이 아닌 오히려 종양억제자 역할을 하는 INK4A/ARF 발현을 촉진하여 세포주기가 영구적으로 억제된다. 이러한 현상을 발암유전자 유도에 의한 노화 (Oncogene induced senescence; OIS)라고 한다. 지금까지 발암유전자에 의한 세포노화가 정상 세포에서 어떠한 생물학적 의미를 갖는지 잘 알려져 있지 않지만 암과 같은 무제한적 세포 증식을 위해서는 발암유전자가 보내는 노화 신호가 극복이 되어야 하기 때문에, 발암유전자에 의한 노화기전은 암에 대한 내재적 방어 기작이라고 볼 수 있다. 본 논문은 생리적 저산소 조건(3% O2)과 병리적 저산소 조건(<0.5% O2)이 발암유전자 유도에 의한 노화에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 인간 섬유아세포인 IMR-90 세포에 발암유전자 ΔB-Raf가 4-hydroxytamoxifen 처리에 의해 일시적으로 발현되는 노화 시스템을 구축하여 생리적 혹은 병리적 산소 농도 조건에서 발암유전자에 의한 노화의 양상을 비교 조사하였다. 4일 혹은 6일간 ΔB-Raf 를 유도하였을 때 산소 농도에 관계없이 세포주기 억제인자인 p16INK4a 의 발현은 모두 증가하였다. 하지만 노화에 수반되는 세포질의 Senescence associated-β-galactosidase(SA-β-gal) 활성과 핵 내의 노화 관련 이형핵질의 변형(Senescence associated heterochromatin foci;SAHF) 등의 노화마커의 발현은 정상산소 조건과 비교하였을 때 0.5% 미만의 병리적 저산소 조건에서 현저히 낮음을 확인할 수 있었다. 발암유전자가 유도된 상황에서 병리적 저산소 상태에 6일 이상 머무르게 되면 SA-β-gal의 활성은 시간의 흐름에 따라 증가하여 21일째에 대부분의 세포가 활성을 나타냈고, SAHF는 6일차에 비해 21일째에 이형핵질의 변형을 나타내는 세포의 수가 증가하였으나 그 비율이 낮았다. 이를 통해 병리적 저산소 조건은 노화를 지연시킨다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 ΔB-Raf를 6일동안 유도하여 노화가 지연되고 세포사멸은 억제되는 병리적 저산소 조건에 있던 세포를 생리적 저산소 조건으로 산소 농도를 변화시켜주면 세포가 다시 성장하는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 본 논문의 결과를 종합해보면 저산소 상태에서 노화가 지연되고 미세환경의 변화를 통해 세포 성장이 재개되는 것을 볼 수 있었다.
Most cells have a finite ability of cell division and this phenomenon is called replicative senescence. Cellular senescence, a state of irreversible cell cycle arrest, can be triggered by various stresses as well as replicative senescence. Overexpression of oncogene RAS or RAF trigger cell growth si...
Most cells have a finite ability of cell division and this phenomenon is called replicative senescence. Cellular senescence, a state of irreversible cell cycle arrest, can be triggered by various stresses as well as replicative senescence. Overexpression of oncogene RAS or RAF trigger cell growth signals through activation of MAP kinase pathways but at same time lead to the irreversible cell cycle arrest by activation of INK4a/ARF locus. This phenomenon is called oncogene-induced senescence (OIS). For oncogene to induce infinite cell growth, cells overcome the senescence signal triggered by oncogenes. For this reason, oncogene-induced senescence is a natural surveillance mechanism to protect against tumorigenesis. This thesis investigates the effects of physiological hypoxia (3% O2) and pathological hypoxia (<0.5% O2) on OIS. We introduced constitutively active form of ΔB-Raf, as a fusion protein with hormone binding domain of estrogen receptor(ER) alpha, into human lung fibroblast, IMR90 cells by using retroviral infection to generate ΔB-Raf:ER expressing IMR-90 cells (ΔB-Raf:ER/ IMR-90 cells). Treatment of 4-hydroxytamoxifen (4-OHT), a ligand for ER can stabilize Raf:ER fusion protein. I found that four to six day treatment of 4-OHT up-regulated expression of p16INK4a, cell cycle inhibitory factor in ΔB-Raf:ER/IMR-90 cells, regardless of the oxygen concentration. Four to six day expression of ΔB-Raf:ER activated senescence associated -β-galactosidase (SA-β–gal) and increased senescence associated heterochromatin foci (SAHF) formation which are senescence markers under normoxic condition but not under pathological hypoxic condition. Even under pathological hypoxic condition, SA-β-gal activity and SAHF were increased day 21 after 4-OHT induction of ΔB-Raf:ER, suggesting that pathological hypoxic condition attenuates oncogene induced senescence. In addition, ΔB-Raf:ER/IMR-90 cells which were exposed to 4-OHT for 6 days under pathological hypoxia can resume the growth when cultured in the absence of 4-OHT under physiological hypoxia. This thesis suggests that pathological hypoxia attenuates OIS instead maintains cells in quiescent state which can resume cell growth.
Most cells have a finite ability of cell division and this phenomenon is called replicative senescence. Cellular senescence, a state of irreversible cell cycle arrest, can be triggered by various stresses as well as replicative senescence. Overexpression of oncogene RAS or RAF trigger cell growth signals through activation of MAP kinase pathways but at same time lead to the irreversible cell cycle arrest by activation of INK4a/ARF locus. This phenomenon is called oncogene-induced senescence (OIS). For oncogene to induce infinite cell growth, cells overcome the senescence signal triggered by oncogenes. For this reason, oncogene-induced senescence is a natural surveillance mechanism to protect against tumorigenesis. This thesis investigates the effects of physiological hypoxia (3% O2) and pathological hypoxia (<0.5% O2) on OIS. We introduced constitutively active form of ΔB-Raf, as a fusion protein with hormone binding domain of estrogen receptor(ER) alpha, into human lung fibroblast, IMR90 cells by using retroviral infection to generate ΔB-Raf:ER expressing IMR-90 cells (ΔB-Raf:ER/ IMR-90 cells). Treatment of 4-hydroxytamoxifen (4-OHT), a ligand for ER can stabilize Raf:ER fusion protein. I found that four to six day treatment of 4-OHT up-regulated expression of p16INK4a, cell cycle inhibitory factor in ΔB-Raf:ER/IMR-90 cells, regardless of the oxygen concentration. Four to six day expression of ΔB-Raf:ER activated senescence associated -β-galactosidase (SA-β–gal) and increased senescence associated heterochromatin foci (SAHF) formation which are senescence markers under normoxic condition but not under pathological hypoxic condition. Even under pathological hypoxic condition, SA-β-gal activity and SAHF were increased day 21 after 4-OHT induction of ΔB-Raf:ER, suggesting that pathological hypoxic condition attenuates oncogene induced senescence. In addition, ΔB-Raf:ER/IMR-90 cells which were exposed to 4-OHT for 6 days under pathological hypoxia can resume the growth when cultured in the absence of 4-OHT under physiological hypoxia. This thesis suggests that pathological hypoxia attenuates OIS instead maintains cells in quiescent state which can resume cell growth.
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