초록 ▼

본 연구에서는 Human HSF1의 새로운 redox-dependant mechanism을 발견하였는데 두 가지 서로 다른 disulfide bond (SS-I 및 SS-II)의 형성은 human HSF1의 활성화에 상반되는 작용을 일으킴을 알아냈다. HSF1의 열 활성화 (heat-activation)에 관한 연구를 바탕으로 HSF1의 활성조절에 가장 중요한 역할을 하는 intermolecular SS-1 bond의 형성과정을 다음과 같이 밝혀냈다. HSF1의 trimer 형성에는 서로 다른 monomer의 두 cysteine 잔

본 연구에서는 Human HSF1의 새로운 redox-dependant mechanism을 발견하였는데 두 가지 서로 다른 disulfide bond (SS-I 및 SS-II)의 형성은 human HSF1의 활성화에 상반되는 작용을 일으킴을 알아냈다. HSF1의 열 활성화 (heat-activation)에 관한 연구를 바탕으로 HSF1의 활성조절에 가장 중요한 역할을 하는 intermolecular SS-1 bond의 형성과정을 다음과 같이 밝혀냈다. HSF1의 trimer 형성에는 서로 다른 monomer의 두 cysteine 잔기 (C36과 C103 (C1과C2))의 결합과 함께 두 개의 방향족 아미노산(Trp37과 Phe104)간의 영향력이 중요한 역할을 한다. 또한 HSF1의 DNA-binding domain (DBD) 의 alpha-helix1 역시 HSF1의 활성화에 매우 중요한 작용한다. 특히 alpha-helix1에 위치한 소수성 아미노산인 Phe18은 DBD 내의 Tyr60과 그리고 Trp37은 DBD 내의 Phe104사이에 각각 π-π 상호작용을 하고 있음을 알아내었다. 이 두 가지 π-π 상호작용의 존재는 HSF1의 DBD로 하여금 열 충격 조건하에서도 안정성을 유지할 수 있게 한다는 것을 실험을 통해 증명했다.
또한 이상의 결과를 바탕으로 실제 in vivo에서 HSF1의 Cys36 및 Trp37, Phe104의 alanine point mutants를 mouse MEF hsf1 -/- cell line을 이용해 각종 활성을 비교하여 in vitro 상에서의 실험결과와 비교 검토하기 위하여 pCDNA3.1 mouse 벡터에 wild type mouse HSF1과 point mount mouse HSF1을 삽입시킨 plasmid를 만들었다. 이렇게 만든 plasmid들을 MEF hsf1 -/- cell line에 transfection시켜 열에 의한 HSP70의 발현여부를 확인함으로서 in vitro상의 분자 메커니즘이 실제 in vivo상에서도 작동되는지를 확인하였다. 그 결과 wild type HSF1에서는 HSP70의 발현이 stress에 의해 확인되었으나 mutant 에서는 발현되지 않았다. mutant HSF1에서는 HSE와의 결합을 하지 못하는 것을 알 수 있었다. 이 결과는 mutant에서는 HSF1의 trimerization이 일어나지 못하기 때문에 HSE와의 결합 활성을 상실하여 결국 HSP70이 발현되지 않는 것으로 확인된 결과이다. 이 결과는 두 cysteine[C1(amino acid 36), C2(amino acid 103)]사이의 SS-I bond와 α-helix1의 π-π 상호작용이 in vivo 상에서도 동일하게 영향을 미치는 중요한 구조 요인이라는 것이 확인된 중요한 결과를 얻었다.
본 연구의 결과들을 정리 해보면 stress는 aromatic-participant interaction을 통해서 세 개의 HSF1 monomers의 접근을 유도하며, 이 세 개의 monomer가 HSF1 trimer를 이루게 되고 trimer를 통해서 HSP70의 발현을 유도하게 된다. 이 결과는 HSF1이 HSP expression과 G2 cell cycle arrest를 통해 UV 또는 heat stress에 대해 cell을 보호한다는 증거를 제공한다. 또 중요한 점은 HSF1이 cell이 G2 checkpoint를 이루는데 필요하다는 것이다. HSF1이 없을 때는 HSP70 expression 또는 G2 arrest는 유도되지 않고, cell에서는 apoptosis가 진행된다. G2 cell cycle arrest에서 HSF1 또는 HSP70의 역할은 아직 불명확하다. 따라서 이에 대한 연구가 추후에 수행되어야 할 것이다.
결론적으로, aromatic 잔기는 HSF1의 trimerization activity에 매우 중요하다고 할 수 있다. Aromatic-participant interaction은 HSF1의 구조적인 변화를 불러올 수 있는 stress에 의해 유도될 수 있다. 생체내의 DNA binding과 stress들에의한 HSP70 gene의 전사활성은 G2 cell cycle arrest를 통해 apoptosis에 대해서 cell을 보호한다. HSP70은 암 발생과 화학요법의 방해의 원인이 되는 것으로 보고되고 있다.
이미 알려진 보고들에 의하면 p27은 transcriptional level에서 HSP27과 HSP70 expression을 억제함으로써 종양 억제 기능에 영향을 미친다는 보고도 있다. 그러므로 본 연구의 결과는 종양 및 암 형성을 억제하는 항암제 개발에 중요한 정보를 제공할 뿐 아니라 발암기전 및 apoptosis에 미치는 메커니즘 규명의 기초 자료로 매우 의미 있는 결과라 사료된다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목 차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 26
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 27
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 28
• Ⅲ. 연구성과 ... 30