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Ginsenoside Rg1 및 Rb1을 처리한 신경세포주(SH-SY5Y세포)의 유전자 발현양상
Gene Expression Profiling of SH-SY5Y Human Neuroblastoma Cells Treated with Ginsenoside Rg1 and Rb1 원문보기

생물정신의학 = Korean journal of biological psychiatry, v.12 no.1, 2005년, pp.42 - 61  

이준노 (국립서울병원) ,  양병환 (한양대학교 정신건강연구소 및 의과대학 신경정신과학교실) ,  최승학 (한양대학교 정신건강연구소 및 의과대학 신경정신과학교실) ,  김석현 (한양대학교 정신건강연구소 및 의과대학 신경정신과학교실) ,  채영규 (한양대학교 자연과학대학 분자생명과학부) ,  정경화 (한양대학교 자연과학대학 분자생명과학부) ,  이준석 (관동대학교 의과대학 명지병원 정신과학교실) ,  최강주 (KT & G 중앙연구소) ,  김영숙 (KT & G 중앙연구소)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Objectives:The ginsenoside Rg1 and Rb1, the major components of ginseng saponin, have neurotrophic and neuroprotective effects including promotion of neuronal survival and proliferation, facilitation of learning and memory, and protection from ischemic injury and apoptosis. In this study, to investi...

주제어

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문제 정의

  • 그러나 이런 기능은 Rb1보다 Rg1의 역할이 더 광범위하고 다양하게 나타났다. 그리고 특히 Rg1을 처리했을 때, 신호변환, 세포증식과 성장, 세포주기 조절 등에 관련된 유전자 발현을 증가시키는 기능을 더함으로서 신경세포의 유전자기전에 대한 ginsenoside의 가능한 역할에 대해 새로운 통찰을 제공한다. 또한 Rg1 처리 후 초기 신경발달 동안에 높은 발현을 보이고 아울러 신경가소성에 중요한 역할을 한다고 알려진 SCG10의 발현을 상향조절함으로서 Rg1이 신경세포증식이나 발아(sprouting), 성장에 어떤 역할을 할 것으로 생각되며, 나아가 신경세포의 시냅스 구조변화를 용이하게 하고, 구조적 가소성 작용에 중요한 역할을 함으로서 손상된 세포의 재건, 학습 및 기억항진 기능, 세포사멸 방지 및 퇴행성 신경질환의 예방에 이르기까지 일부 역할을 할 가능성을 제시한다.
  • 또한 ginsenoside의 유전자 발현에 대한 연구가 거의 없고 더구나 microarray를 이용한 연구는 저자가 아는 한 아직까지 보고된 바가 없다. 따라서 이 연구는 microarray를 이용 하여 인삼사포닌이 신경세포의 유전자 발현에 어떤 변화를 일으키는지 조사하여 가능한 분자생물학적 기전을 추정하고자 고안되었다. 그동안 유전자 발현에 자주 사용되었던 신경세포주의 하나인 SH-SY5Y 세포에 진세노사이드 Rb1과 Rg1을 처리한 후 human 8K cDNA microarray를 이용하여 유전자 발현양상을 최초로 분석하였다.
  • 더구나 그 기본이 되는 유전자 발현에 대한 연구가 거의 없으며 저자들이 아는한 microarray를 사용하여 ginsenoside 에 의한 유전자 발현분석을 보고한 경우는 아직까지 없 었다. 따라서 이 연구의 목적은 ginsenoside를 신경세포에 처리했을 때 과연 세포내의 유전자가 어떻게 발현될 것인가에 대한 일차적인 세포내부의 변화를 조사하기 위해 고안되었다. 유전자 발현변화는 전체 단백질수준 (proteomics)에서 측정되거나, mRNA수준(transcriptomics)에서 측정될 수 있겠으나 여기서는 transcriptome 분석에서 유용하게 널리 쓰이고 있는 cDNA microarray 방법을 사용하였다.
  • 이 연구에서 진세노사이드의 농도를 몇가지로 다르게 설정한 이유는 농도에 따른 세포증식에 대한 가장 큰 영향을 주는 적절한 농도를 알지 못했기 때문이며 시간을 12시간 간격으로 이틀간 실험한 이유도 가장 세포가 활발할 때의 시간을 정하기 위해서 였다. 이 실험에서는 Rb1군에서 Rg1군보다 초기부터 세포증식이 이미 진행되었고 현미경 사진상 80μM의 Rb1군이 확연히 구분될 정도로 증식이 두드러졌다.
  • 유전자 발현변화는 전체 단백질수준 (proteomics)에서 측정되거나, mRNA수준(transcriptomics)에서 측정될 수 있겠으나 여기서는 transcriptome 분석에서 유용하게 널리 쓰이고 있는 cDNA microarray 방법을 사용하였다. 이 연구에서는 신경세포의 유전자 발현연구에 흔히 사용되는 SH-SY5Y human neuroblastoma 세포45-47)에 Rb1과 Rg1을 처리한 후 8천개 이상의 Human cDNA가 포함된 microarrary를 사용하여 유전자 발현양상을 최초로 분석하여 ginsenoside의 신경세포에 대한 분자생물학적 기전을 추정하고자 하였다.

가설 설정

  • XAB2는 세포주기조절, pre-mRNA splicing 및 전사에 관여 하는 여러 기능이 있고, 특히 전사를 실제 방해하는 손상이 있을 때 혹은 전 유전체 복구(global genomic repair) 가 충분치 않을 때 전사조합복구(transcription-coupled repair)60)를 통해 우선적으로 제거하여 RNA 합성을 빠르게 회복시키는 기능을 한다.61) ZNF45은 일차적으로는 전사요소로서 작용하며 일부 세포증식이나 성장에도 영향을 준다.62)
  • Rb1과 Rg1, 특히 Rg1의경우 많은 RPs의 발현이 증가하였는데, 최근 DNA microarray 기술을 사용한 실험은 RPs mRNA의 발현이 성장상태에 따른 여러 변화들에 반응하여 철저히 조절된다고 보고된다.71) 인간 transcriptome의 체계적 분석은 번역조절이 RPs의 유전자 발현에서 필수적인 역할을 한다는 점은 분명한 것 같다.72) Rb1과 Rg1은 RPs의 발현을 증가시켜 단백질 합성을 위한 필수단백질을 만들어 냄으로서 단백질합성능력을 증가시켜 세포내 동화작용을 돕는 것으로 생각된다.
  • 이들 단백질들은 세포분열 촉진시도(mitogen challenge) 후에 빠르게 유도되며 세포환경과 핵심적인 세포주기기전 사이에서 어떤 연결을 제공한다.85) 일관된 성장촉진 역할을 가진 Dcyclin은 oncogenes으로서 작용할 수 있다. 사실상 Dcyclins의 과발현은 많은 human cancer에서도 보여진다.
  • 59 (3-fold)에 해당된다. 이 연구에서 발현의 차이를 보이는 유전자 선정은 Rg1의 경우 3-fold(M=1.59)로, Rb1의 경우 2-fold(M=1)로 임의로 정하였다. 일반적으로 통계적으로 의미있게 발현이 차이가 나는 유전자를 선별하기 위해서는 4회의 반복실험이 필요한 것으로 알려져 있지만 이 실험에서는 Digital Genomics에서 제공한 TwinChipTM을 이용한 Dye-swap 실험을 하여, 2회의 반복실험으로 4회와 동일한 결과를 얻을 수 있었고, Significance analysis of microarrays(SAM)를 이용 하여 의미 있게 발현이 변화하는 유전자를 선별하였다.
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