[논문]염증성 장질환 모델 및 크론병 환자에서의 점막상피 HuR 단백질의 변화 분석

최혜진; 박재홍; 박지연; 김주일; 박성환; 오창규; 도기헌; 송보경; 이승준; 문유석

doi:10.5352/jls.2014.24.12.1339

염증성 장질환 모델 및 크론병 환자에서의 점막상피 HuR 단백질의 변화 분석
Tissue Distribution of HuR Protein in Crohn's Disease and IBD Experimental Model 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.24 no.12 = no.176, 2014년, pp.1339 - 1344

초록
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염증성 장질환은 점막의 만성적 궤양과 염증을 동반하는 면역질환으로 알려져 있으며, 특히 TNF${\alpha}$와 같은 염증성 사이토카인은 주요한 생물학적 치료의 표적으로 이용되고 있다. 염증성 사이토카인의 유전자발현에서 전사물의 안정화는 매우 중요한 조절과정이며, 특히 본 연구에서는 이 안정화에 핵심적인 단백질인 HuR의 발현과 조직 분포에 대하여 동물모델과 환자의 조직에서 분석하였다. DSS를 처리함으로 유도되는 장염증 동물 모델에서 HuR 단백질의 발현량이 높았음을 확인했고, 점막의 상피조직 및 선조직 상피세포에서 상대적인 발현이 증대되었다. 또한 단백질의 활성측면에서 세포질로 이동된 HuR 단백질의 양도 상대적으로 증가하였다. 공간분포적으로 보면 DSS에 의한 화학적 점막자극에 의하여 초기에는 villi 하부에서의 발현정도가 상대적으로 villus 말단에 비하여 높게 유지되었다. 크론병 환자의 생검을 통하여 정상부위와 병변부위에서 HuR 단백질을 비교분석 하였다. 크론병 환자들의 병변에서는 지속적으로 HuR의 발현이 증대되어 있음을 확인했으며, 동물조직과 유사하게 병변부위의 장관상피세포 및 선 상피에서 주로 발현양이 높았다. 이러한 결과는 염증성 장질환에서의 HuR 단백질이 초기 염증성 인자의 발현에 중요한 역할이 예상되며, 구체적인 분자기전의 규명도 향후 기대된다. 이를 근간으로 하여 염증성 장질환의 진단과 치료의 표적개발에서 유용하게 응용하고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Inflammatory bowel disease is an immune disorder associated with chronic mucosal inflammation and severe ulceration in the gastrointestinal tract. Antibodies against proinflammatory cytokines, including TNF${\alpha}$, are currently used as promising therapeutic agents against the disease. Stabilization of the transcript is a crucial post-transcriptional process in the expression of proinflammatory cytokines. In the present study, we assessed the expression and histological distribution of the HuR protein, an important transcript stabilizer, in tissues from experimental animals and patients with Crohn's disease. The total and cytosolic levels of the HuR protein were enhanced in the intestinal epithelia from dextran sodium sulfate (DSS)-treated mice compared to those in control tissues from normal mice. Moreover, the expression of HuR was very high only in the mucosal and glandular epithelium, and the relative localization of the protein was sequestered in the lower parts of the villus during the DSS insult. The expression of HuR was significantly higher in mucosal lesions than in normal-looking areas. Consistent with the data from the animal model, the expression of HuR was confined to the mucosal and glandular epithelium. These results suggest that HuR may contribute to the post-transcriptional regulation of proinflammatory genes during early mucosal insults. More mechanistic investigations are warranted to determine the potential use of HuR as a predictive biomarker or a promising target against IBD.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 염증성 장질환 동물모델 및 크론씨 병 환자의 점막에서 염증성 스트레스 바이오마커로서 점막 HuR 단백질을 분석하고자 한다. 특히 점막상피 장벽은 점막스트레스의 일차적인 인식 부위로서 환자에서의 점막상피 생검을 통하여 염증성 질환의 징후의 예후 인자로서 평가하고자 하며, 본 연구를 통하여 점막상피장벽의 염증성 스트레스 진단을 위한 주요한 생체 표지자로서 향후 개발하고자 한다.

대상 데이터

실험에 사용된 동물은 6주령 암컷 C57BL6 마우스로 ㈜효창 사이언스(대구, 한국)에서 구입하여 사용하였다. 사육실 환경은 온도 23±2℃, 습도 60±5 %, 명암주기 12시간으로 일정하게 유지하였고, 1주일간 마우스용 고형사료와 물을 충분히 공급하였다.
인간의 대장 조직 샘플은 CD 환자에서 대장 내시경 검사 시 병변 부분과 정상 부분에서 각각 얻었다. IBD의 진단은 병력, 신체 검사, 내시경 외관, 조직학적 소견, 방사선학적 연구를 기반으로 했다.

데이터처리

데이터는 Sigma Stat (Jandel Scientific, San Rafael, CA, USA)를 이용해서 분석하였다. 두 그룹의 데이터 비교는 Student's t test를 하였고, multiple groups 비교는 ANOVA를 실시한다.
데이터는 Sigma Stat (Jandel Scientific, San Rafael, CA, USA)를 이용해서 분석하였다. 두 그룹의 데이터 비교는 Student's t test를 하였고, multiple groups 비교는 ANOVA를 실시한다.

성능/효과

본 연구에서 사용된 DSS처리 동물실험에서 DSS 처리시작 후 5일까지는 명확한 HuR단백질의 발현양과 세포질 내 상대적인 비중이 증가하나, 그 후 화학적 궤양성 자극이 제거된 이후에는 다시 감소되거나 정상수치로 복귀하였다. 하지만 만성 질환을 가진 크론병 환자들의 병변에서는 지속적으로 HuR 단백질의 발현양이 증대되어 있는 것으로 보아 장내 궤양 및 염증성 환경의 만성적으로 조성되고 HuR 단백질의 위치적, 양적 증대를 유지하고 있는 것으로 사료된다. 향후 염증성 인자들의 발현을 촉진시킴을 예측 할 수 있다.
본 연구에서 사용된 DSS처리 동물실험에서 DSS 처리시작 후 5일까지는 명확한 HuR단백질의 발현양과 세포질 내 상대적인 비중이 증가하나, 그 후 화학적 궤양성 자극이 제거된 이후에는 다시 감소되거나 정상수치로 복귀하였다. 하지만 만성 질환을 가진 크론병 환자들의 병변에서는 지속적으로 HuR 단백질의 발현양이 증대되어 있는 것으로 보아 장내 궤양 및 염증성 환경의 만성적으로 조성되고 HuR 단백질의 위치적, 양적 증대를 유지하고 있는 것으로 사료된다.

후속연구

주로 p38 또는 ERK1/2 MAP Kinases에 의한 HuR의 세포질 내 이동성 촉진이 알려져 있으며[4, 5, 12, 18], 반대로 AMP-activated protein kinase는 HuR의 세포질 내 이동성을 억제하기에[21] 염증성 자극에 의한 HuR 단백질 발현 및 세포 내 이동에 대한 특이적인 신호전달 패턴을 규명하는 것이 중요하다. 또한 본 연구에서 관찰되는 총 HuR의 발현량 증대에 대한 정밀한 전사기구의 분석도 기대된다.
특히 종양화 과정에서 중요한 cyclooxygenase-2의 발현양과 HuR의 세포질 내 상대적인 농도가 carcinoma에서는 유의적인 상관성을 보이지만[2], 초기염증과 adenoma에서는 그 상관성이 나타나지 않는다. 향후 본 연구의 염증성 장질환에서의 HuR에 의한 TNF-α, cyclooxygenase-2를 포함한 표적 단백질의 탐색은 다양한 측면의 오믹스 기술을 이용하여 발굴하여 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	염증성 장질환(IBD, inflammatory bowel disease)이란?	크론병(CD, Crohn’s disease)과 궤양성 대장염(UC, Ulcerative colitis)으로 크게 대별되는 염증성 장질환(IBD, inflammatory bowel disease)은 소화기 장벽의 궤양과 이에 따른 만성적인 염증작용 및 합병증을 특징으로 하는 질환이다[3, 6]. 염증성 장질환의 원인은 명확하지 않으나 환경적인 요인, 미생물학적인 요인, 환자 패턴인식 수용체 유전자 등의 변이를 포함하는 유전학적 요인 그리고 면역학적인 요인 등이 관련된다.
	스트레스 상황에 따른 HuR 단백질의 mRNA 결합 양상의 차이는?	이 단백질은 ELAVL protein family 중의 하나로 평상시 대부분 핵 내에 존재하지만 성장인자와 여러 외부 스트레스인자에 대한 반응으로 세포질로의 이동이 증가한다. 특히 스트레스 상황에서 세포질에서 mRNA에 결합하여 보호하며, 스트레스가 해소된 이후에는 결합력이 감소하여 다시 분리된 전사체의 번역이 증대된다. 예를 들어 소포체 스트레스의 경우 대부분의 단백질 발현은 억제되지만, 세포의 운명에 필수적인 성장인자, 사이토카인 등은 stress granule 이라는 구조물 속에서 스트레스가 주어지는 시간 동안 전사체와 HuR와 결합하여 보호를 받다가 스트레스가 소멸된 이후에는 다시 발현이 증대된다[16].
	ELAV-like protein 1 (human antigen R, HuR) 단백질이 mRNA를 안정화 시키는 방법은?	염증성 사이토카인 mRNA의 안정성 조절을 위하여 세포는 다양한 형태의 RNA 결합 단백질을 분비한다. 대부분의 mRNA 결합단백질은 mRNA 불안정화를 유도하지만, ELAV-like protein 1 (human antigen R, HuR) 단백질은 매우 특이적으로 결합 전사체의 3′-비번역 부위(untranslated region (3′-UTR)의 AU-rich elements (AREs)에 결합함으로써 대부분의 경우 mRNA 안정화를 유도한다[17, 19]. 이 단백질은 ELAVL protein family 중의 하나로 평상시 대부분 핵 내에 존재하지만 성장인자와 여러 외부 스트레스인자에 대한 반응으로 세포질로의 이동이 증가한다.

참고문헌 (22)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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