[논문]미토콘드리아 기능 이상과 암

한유선; 제갈명은; 김영진

doi:10.5352/jls.2019.29.9.1034

미토콘드리아 기능 이상과 암
Mitochondrial Dysfunction and Cancer 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.29 no.9, 2019년, pp.1034 - 1046

한유선 (부산대학교 분자생물학과) , 제갈명은 (부산대학교 분자생물학과) , 김영진 (부산대학교 분자생물학과)

초록
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미토콘드리아는 세포 에너지 공급을 위한 에너지 대사의 주요 세포 소기관으로 칼슘 조절, 활성 산소(ROS) 생성, 세포 사멸(apoptosis)을 조절하는데도 중요한 역할을 한다. 이러한 미토콘드리아에 발생한 기능 이상은 신경퇴행질환, 루게릭병, 심혈관계 질환, 정신 질환, 당뇨, 암과 같은 다양한 질병과 연관이 있다. 미토콘드리아 기능 이상 관련 질병들은 노화와 관련된 질병이 주를 차지하며, 이 논문에서는 그 중에서도 암에 초점을 맞춰 서술하고자 한다. 미토콘드리아 기능 이상은 발암을 유도하며, 많은 암 종에서 발견된다. 암종에 따라 미토콘드리아 기능 이상을 일으키는 요인들이 다르며, 이러한 변화는 치료 내성, 전이와 같은 암 악성화도 유발한다. 미토콘드리아 기능 이상의 요인으로는 미토콘드리아 수 부족, 주요 물질 제공 불능, ATP 합성 기능 이상 등이 존재하나, 암 발병과 악성화에 영향을 미치는 주요 원인으로 미토콘드리아 DNA (mtDNA)의 감소(depletion)를 들 수 있다. 미토콘드리아 기능 이상은 분자 활성 변화 혹은 발현 변화를 통해 암 악성화를 일으키나, 어떠한 변화가 암 악성화를 야기하는지 구체적으로 알려진 바가 없다. 미토콘드리아 기능 이상과 암의 상관관계는 대부분 미토콘드리아 기능 이상 세포를 이용하여 연구하는데, 그 제작 방법으로는 EtBr에 의한 화학적 방법과 shRNA, Crispr/Cas9과 같은 유전자 수선 (gene editing) 방법 등이 있다. 이러한 기법으로 제작된 미토콘드리아 기능 이상 세포주는 암을 비롯한 미토콘드리아 기능 이상에 의한 다양한 질병 연구에 이용되고 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

The mitochondria is the major cellular organelle of energy metabolism for the supply of cellular energy; it also plays an important role in controlling calcium regulation, reactive oxygen species (ROS) production, and apoptosis. Mitochondrial dysfunction causes various diseases, such as neurodegenerative diseases, Lou Gehrig's disease, cardiovascular disease, mental disorders, diabetes, and cancer. Most of the diseases are age-related diseases. In this review, we focus on the roles of mitochondrial dysfunction in cancer. Mitochondrial dysfunction induces carcinogenesis and is found in many cancers. The factors that cause mitochondrial dysfunction differ depending on the types of carcinoma, and those factors could cause cancer malignancy, such as resistance to therapy and metastasis. Mitochondrial dysfunction is caused by a lack of mitochondria, an inability to provide key substances, or a dysfunction in the ATP synthesis machinery. The main factor associated with cancer malignancy is mtDNA depletion. Mitochondrial dysfunction would leads to malignancy through changes in molecular activity or expression, but it is not known in detail which changes lead to cancer malignancy. In order to explore the relationship between mitochondrial dysfunction and cancer malignancy in detail, mitochondria dysfunctional cell lines are constructed using chemical methods such as EtBr treatment or gene editing methods, including shRNA and CRISPR/Cas9. Those mitochondria dysfunctional cell lines are used in the study of various diseases caused by mitochondrial dysfunction, including cancer.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. Mitochondrial DNA [123].
그림 Fig. 2. mtDNA mutations in cancer [78].
표 Table 1. mtDNA mutation region in cancer [78]
그림 Fig. 3. Schematic representation of correlation between mitochondrial dysfunction and cancer.
표 Table 2. Construction of mitochondria dysfunctioned cell line using EtBr
표 Table 3. Construction of mitochondria dysfunctioned cell line using gene editing

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

따라서, 미토콘드리아는 신호 전달에도 중요하게 작용하며, 다양한 질병과도 연관성을 보이고 있어 많은 연구가 진행 중에 있다. 본 총설에선 여러 연구를 통해 밝혀진 미토콘드리아와 암 간의 상관 관계에 대해 정리하고자 한다.
미토콘드리아 기능 이상은 대부분 자체 수선 능력을 넘어선 손상 축적으로 발생하기에, 노화될수록 많은 손상에 노출된다. 이들 질병 치료를 위한 많은 연구들이 진행 중에 있으며, 이를 토대로 본 논문에서는 미토콘드리아 기능 이상과 암과의 상관 관계에 대해 고찰하였다. 많은 암 종에서 mtDNA 돌연변이와 미토콘드리아 손상에 의한 에너지 대사에 변화가 관찰되며, 이러한 변화가 암 발생 과정과 악성화 현상을 촉진시킨다.
미토콘드리아 돌연변이와 관련이 있는 다른 질병의 경우, 환자로부터 직접적인 조직을 얻는 것이 힘들기 때문에 연구 진행에 어려움이 있어왔다[85]. 이러한 문제점들을 보완하기 위해서 in vitro에서 EtBr을 처리하거나 gene editing을 이용하여 환자에게서 나타나는 현상을 재현할 수 있는 미토콘드리아 기능 이상 세포를 제작하여 연구를 진행하였다[141].

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	미토콘드리아는 어떤 역할을 하는가?	미토콘드리아는 세포 에너지 공급을 위한 에너지 대사의 주요 세포 소기관으로 칼슘 조절, 활성 산소(ROS) 생성, 세포 사멸(apoptosis)을 조절하는데도 중요한 역할을 한다. 이러한 미토콘드리아에 발생한 기능 이상은 신경퇴행질환, 루게릭병, 심혈관계 질환, 정신 질환, 당뇨, 암과 같은 다양한 질병과 연관이 있다.
	미토콘드리아 기능 이상은 무엇으로부터 발생하는가?	특히 노화 관련 질병에 많은 영향을 미치는데, 미토콘드리아 기능 이상으로 인한 ATP 합성 감소는 노화에서 나타나는 특징으로 특히 만성 질환에서 자주 나타난다. 미토콘드리아 기능 이상은 미토콘드리아 수 부족, 주요 물질 제공 불능, 혹은 전자 전달과 ATP 합성 기전의 이상으로부터 발생한다[94]. 이는 주로 미토콘드리아에서 부산물로 생성되는 활성 산소가 축적되어 mtDNA를 파괴시켜 나타나는 것으로 알려져 있다[29, 134].
	미토콘드리아 질병 중 미토콘드리아 손상으로 인한 기능 이상 질환으로 무엇이 있는가?	그 외 미토콘드리아 손상으로 인한 미토콘드리아 기능 이상 질환으로는 신경퇴행질환(알츠하이머병, 파킨슨병, 헌팅턴병, 루게릭병, 프리드라이히 운동실조증)[55, 103, 118], 심혈관계질환(아테롬성 동맥경화증, 심장과 혈관 상태)[72, 126], 당뇨병, 신진 대사 장애[80, 93] , 자가 면역 질환(다발성 경화증, 전신 홍반성 루프스, 제 1형 당뇨병)[30, 81, 84], 신경행동 질환과 정신 의학 질병(자폐 범주성 장애, 조현병, 조울증, 감정장애)[61, 96, 100], 위장 장애[17], 만성 피로 증후군[89], 근골격 질환(섬유근육통, 골격근 비대/위축)[21, 102], 암[114], 만성감염[2] 등이 있다.

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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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