초록 ▼

I. 연구개발의 목적 및 필요성
1) Statin제제에 의한 항암효과와 관련된 연구들을 종합해보면, 암세포 증식억제 및 apoptosis 유도 현상은 비스테롤성 화합물의 생성억제가 주요 원인으로 밝혀져 있지만, 이러한 결과는 대상 암세포주마다 상이한 결과가 나타남.
2 ) 본 연구진은 L P S에 의해 자극된 대식세포가 statin의 일종인 simvastatin에 의해 caspase 3 dependent와 AIF가 작용하는 caspase 3 independent 경로를 통해 apoptosis가 유도된다는 결과를 발표하였음

I. 연구개발의 목적 및 필요성
1) Statin제제에 의한 항암효과와 관련된 연구들을 종합해보면, 암세포 증식억제 및 apoptosis 유도 현상은 비스테롤성 화합물의 생성억제가 주요 원인으로 밝혀져 있지만, 이러한 결과는 대상 암세포주마다 상이한 결과가 나타남.
2 ) 본 연구진은 L P S에 의해 자극된 대식세포가 statin의 일종인 simvastatin에 의해 caspase 3 dependent와 AIF가 작용하는 caspase 3 independent 경로를 통해 apoptosis가 유도된다는 결과를 발표하였음. 또한 simvastatin이 암세포에서 apoptosis를 유발하고, 이러한 apoptosis과정은 p53의 안정화를 통한 활성화를 유도하여 p53과 Bax의 단백질의 미토콘드리아 막으로의 이동을 통한 막전위 손실을 일으켜 apoptosis에 기여하는 것을 보고하였슴.
3) 암세포의 성장은 정상세포와는 달리 콜레스테롤을 다량 요구하고 있으며, 암세포 증식에 중요한 역할을 수행하고 있는 ras 단백질과 같은 small GTPase의 활성이 증가된 상태로 있어, 이를 모두를 억제하는 statin을 암에 대한 선택적 치료제로 개발이 가능하여, 적어도 기존의 항암치료제와 복합적인 암치료 효과에 대한 연구가 시도되고 있슴.
4) 본 연구진에서 발견한 statin에 의한 ER stress가 eIF2a의 인산화를 촉진하여 p53의 apoptosis 기능을 촉진시킨다는 연구결과는 statin 제제에 의한 새로운 암세포 살상기전을 제시하는 것일 뿐만 아니라, ER stress에 의해 인산화된 eIF2a에 의한 p53 조절기전의 규명은 암 뿐만 아니라 당뇨병 또는 알츠하이머와 같은 퇴행성 질환에 대한 이해와 치료에 대한 새로운 접근 방법을 제시할 수 있을 것으로 사료됨.
II. 연구개발의 내용 및 범위
1) Statin에 의해 활성화되는 eIF2a가 p53 활성에 미치는 영향 분석
2) Statin에 의한 p53 안정화의 증가에 관여하는 단백질 분석
3) ER stress sensor 단백질의 statin 유도성 apoptosis에서의 관련성 분석
4) p53 안정화 조절에 필수적인 도메인 분석
5) p53 안정화에 관여하는 단백질과 eIF2a의 연관성을 분석하여 eIF2a와 p53 사이의 communication 경로 분석
6) Wild type p53와 돌연변이 p53의 post translational modification 비교 분석.
III. 연구개발결과
1) 저농도의 simvastatin은 암세포의 apoptosis를 유도함을 관찰하였고, MethA 세포의 apoptosis는 HMG CoA reductase의 산물인 mevalonate의 생성억제가 원인이며, apoptosis는 caspase 의존적 경로이고, 미토콘드리아의 막전위 손실이 나타남을 관찰.
2) Simvastatin에 의한 막전위 손실과정에서 p53과 Bax 단백질의 미토콘드리아 외막으로 이동하는 것을 관찰하였고, 또한 Bax의 활성 및 미토콘드리아 외막으로의 이동은 p53 단백질이 중요하게 작용하는 것을 관찰하였고, 결국 p53 단백질의 안정화 및 활성화가 simvastatin에 의한 apoptosis에 기여하고 있음을 확인하였음.
3) Simvastatin에 의해 ER stress 현상이 나타나는 것을 대표적인 ER stress marker 단백질의 변화를 통해 관찰할 수 있었고, 이러한 simvastatin에 의한 ER stress 현상은 메발론산 경로 의존적임을 관찰하였음.
4) Simvastatin 유도성 ER stress와 apoptosis의 연관성을 규명하기 위해 대표적 ER stress 억제제인 eIF2a 저해제(salubrinal)와 JNK 활성 저해제(SP600125)를 처리하여 확인해 본 결과 PERK eIF2α의 활성화가 미토콘드리아 막 전위 손실을 억제함으로써 apoptosis에 중요한 역할을 수행하는 것으로 확인되었슴.
5) 또한 simvastatin에 의한 eIF2a 활성 조절은 p53의 안정성을 증가시킬 뿐만 아니라 Bax 단백질의 활성화 및 p53 단백질의 미토콘드리아 외막으로의 이동에도 관여하는 것을 관찰할 수 있었음.
6) 종합해보면 simvastatin에 의한 apoptosis 과정에서 가장 주요한 요인으로 확인된 p53의 활성화(안정화 및 미토콘드리아 막 전위 손실)는 ER stress 신호전달경로의 eIF2a의 활성화와 깊은 연관성을 가지는 것으로 사료됨.
IV. 연구개발결과의 활용계획
1) eIF2a 활성에 의한 p53의 미토콘드리아로의 translocation에 의한 apoptosis 신호전달 경로 규명의 의한 신규 암치료 표적 발굴
2) ER과 tumor suppressor 사이의 상호 communication에 대한 세포생물학적인 원리 제시
3) Wild type p53과 mutant form p53의 ER stress에 의한 apoptosis유도에서의 기능적인 차이 분석에 의한 p53을 대상으로 하는 암치료 원리 제시 및 신규 암치료 표적 발굴
4) 특히 정상세포에 비해 암세포의 HMG CoA reductase 활성이 증가된 결과 콜레스테롤 합성이 활발한 암세포에 대한 치료제로 개발
5) 기존의 암치료제와 병행한 dual drug therapy로서 응용이 가능함.

Abstract ▼

Purpose
1) Although statin induced apoptosis depends on isoprenoids of mevalonate pathway such as FPP and GGPP, molecular mechanisms of statin induced apoptosis is not well understood.
2) We previously reported that simvastatin induces caspase independent ap optosis via translocation of AIF fr

Purpose
1) Although statin induced apoptosis depends on isoprenoids of mevalonate pathway such as FPP and GGPP, molecular mechanisms of statin induced apoptosis is not well understood.
2) We previously reported that simvastatin induces caspase independent ap optosis via translocation of AIF from mitochondria to nucleus in LPS activated RAW264.7 macrophage cells. We also reported that simvastatin induces apoptosis in various cancer cells, and statins stabilized p53 and activated mitochondrial apoptotic pathway.
3) Certain cancer cells express higher levels of HMG CoA reductase and low density lipid receptor to fulfill their greater need for isoprenoids and lipid, and this render them more sensitive than normal cells to statins.
4) This study aims to analyze the possible application of statin as a selective anticancer drug, and finding of new functional mechanism of anticancer effect of statin, and its application in cancer therapy. Furthermore, by elucidating the functional relationship of p53 and eIF2a, which are involved in cancer development and maintenance of homeostasis of cancer cells, we persue to establish basic grounds of cancer therapy by finding new target molecules.
Research Contents
1) Regulation mechanism of p53 by eIF2a in statin induced apoptosis
2) Analysis of E3 ligase for stabilization of p53 in response to statin
3) Relationship between ER stress signaling molecules and p53 in statin induced apoptosis
4) Analysis of critical domain of p53 during apoptosis by statins
5) Relationship between E3 ligase protein involving stabilization of p53 and eIF2a
6) Comparison of post translational modification in wild type p53 and mutant p53
Results
1) Statins induces apoptosis by depletion of isoprenoids of mevalonate pathway in mouse fibrosarcoma MethA cells.
2) Simvastatin induced apoptosis is accompanied with loss of mitochondrial membrane potential through stabilization and translocation of p53 to mitochondria, followed by Bax translocation to mitochondria.
3) Simvastatin activates endoplasmic reticulum stress by depletion of isoprenoids of mevalonate pathway.
4) Furthermore, ER stress mediated apoptosis by simvastatin was inhibited by specific inhibitor of eIF2a dephosphorylation, salubrinal, but not by JNK inhibitor, SP600125.
5) Modulation of eIF2a phosphorylation by expression of mutant eIF2a(51SA) in MethA cells is contributed to stablizaition and translocation of p53 and Bax to mitochondria.
6) Taken together, stabilization and activation of p53 is critical role in simvastatin induced apoptosis and crosstalk between phosphorylation of eIF2a and stabilization and translocation of p53 and Bax in response to statins.
Expected contribution
1) New target searching by elucidation of apoptosis signaling pathway of mitochindrial translocation of p53 by eIF2a.
2) Cell biological principle on inter communications between ER and tumor suppresor.
3) Analysis of functional differences between wild type p53 and mutant form p53 in apoptosis induction; presentation of cancer therapeutic principles and searching new anticancer target.
4) Development of therapeutic agents against the cancer cells active in cholesterol synthesis by higher HMG CoA reductase activity compared with normal cells.
5) Development of dual drug therapy with previously established anticancer drugs.

목차 Contents

• 1. 겉표지 ...1
• 2. 제출문 ...3
• 3. 보고서 요약서 ...4
• 4. 요약문 (한글) ...5
• 5. 요약문 (영문) ...7
• 6. 연구 성과 실적 및 향후 계획 ...9
• 6.1 총괄연구개발과제의 연구성과 실적 및 향후 계획 ...9
• 6.2 연구성과 유형별 세부 내역 ...10
• 7. 참여연구원 현황표 ...13
• II. 총괄연구과제 연구결과 ...14
• 1. 연구개발과제의 배경 및 필요성 ...15
• 2. 국내외 기술개발 현황 ...17
• 3. 연구개발과제의 추진체계 ...18
• 4. 연구개발수행 내용 및 결과 ...19
• 5. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ...25
• 5.1. 총괄연구개발과제의 목표달성도 ...25
• 5.2. 관련분야 기여도 ...26
• 6. 향후 연구성과 추진 계획 ...26
• 7. 연구개발결과의 파급효과 ...26
• 7.1. 기술적 파급효과 ...26
• 7.2. 경제.산업적 파급효과 ...26
• 7.3. 사회적 파급효과 ...26
• 8. 연구개발결과의 활용계획 ...27
• 8.1. 연구개발결과의 활용계획 및 추가연구의 필요성 ...27
• 8.2. 사업화(기업화) 목표 달성도 및 계획 ...27
• 8.3. 사업화 수준(계획 및 완료 포함) ...27
• 9. 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...27
• 10. 참고문헌 ...28
• IV. 첨부서류 ...34
• 1. 자체평가의견서 ...36
• 2. 실적 증빙자료 ...41
• 3. 기타 첨부서류 ...44