[보고서]신규 항산화화합물, MCGA3의 피부암 억제효과 및 작용기전 연구

권미향

[국가R&D연구보고서] 신규 항산화화합물, MCGA3의 피부암 억제효과 및 작용기전 연구
Skin cancer chemoprevention by the novel antioxidant MCGA3 and its molecular mechanism 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	고려대학교 Korea University
연구책임자	권미향
보고서유형	최종보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2012-06
과제시작연도	2011
주관부처	교육과학기술부
연구관리전문기관	한국연구재단 National Research Foundation of Korea
등록번호	TRKO201300019174
과제고유번호	1345146744
사업명	여성과학자지원사업
DB 구축일자	2013-08-26

초록 ▼

암 정복을 위한 효과적인 전략으로서 화학적 암예방(Cancer chemoprevention)이 조명되고 있다. 본 연구과제는 국내 남해안에 서식하는 맹종죽엽으로부터 연구책임자가 분리한 신규 항산화화합물 MCGA3의 피부암 예방효과 및 피부세포 보호기능의 해석과 분자기전을 밝히는데 주요 목적이 있다. MCGA3의 강력한 ROS소거기능, 산화스트레스억제, 세포내 antioxidant defense system 활성화, Nrf2-관련 세포보호유전자인 HO-1 발현 등의 선행 연구결과들에서 MCGA3의 강력한 피부암 예방효과를 기대할수 있다. 선행된 암예방 분자기전연구들이 대부분, NF-kB, AP-1 전사인자 억제를 통한 관련 유전자조절에 초점이 맞추어져 있으나, 본 연구과제에서는 MCGA3에 의한 human keratinocytes 및 fibroblast 내 Nrf2활성화를 통한 세포방어시스템 강화 및 β-catenin/TCF 전사인자 신호전달체계를 연구하고, SKH-1 hairless 마우스 모델에서의 MCGA3의 피부암 예방효과 및 분자기전을 밝히는데 최종 연구 목표를 두고 있다. 따라서 본 연구과제의 중⋅장기적인 궁극적 목표는 식물 유래 MCGA3 화합물이 새로운 암예방 및 염증 치료제 개발을 위한 선도물질로 활용됨에 있다.
1차 년도 연구내용
◈ MCGA3의 human keratinocytes 및 fibroblast 세포보호효과
- 맹죽엽추출물로부터 MCGA3 화합물의 다량 분리 확보
- 광산화적(UVB) 피부세포주 상해에 대한 MCGA3의 세포보호 현상 확인
- 피부암세포주 (A431 cell line)의 세포사멸 및 증식억제 효과
2차 년도 연구내용
◈ 마우스 모델에서의 MCGA3의 피부암 예방효과
- TPA-유도 초기단계 피부암 모델에서의 MCGA3의 처리효과: short term effect
- Two-stage chemial carcinogenesis 에서의 MCGA3의 종양생성 억제효과: long term effect
- 세포내 염증, oxidative stress, hyperplasia: Western bolt and Immunohistochemical analysis
3차 년도 연구내용
◈ MCGA3의 피부암예방의 분자기전 연구
- 피부세포주 및 마우스 모델에서 MCGA3에 의한 Nrf2 활성화 확인
- Skin tumorigenesis 과정중 MCGA3에 의한 Wnt/β-Catenin/Tcf 경로 억제 검토
- c-Myc, c-jun, APC, GSK-3β, AKT, cyclin D 발현과 MCGA3 처리효과 확인
과제가 성공적으로 수행되었을 경우, 관련 chemoprevention 학술분야 기초자료의 제공과 국내 기능성식품 및 의약품 분야 BT 산업에 미치는 효과가 클 것으로 사료된다.
◈ 응용분야
- 피부세포의 광산화적 손상, 발암 진단을 과학적 접근 방법 확립
- 생리활성물질로서의 식물항산화물질의 항암기작 해석 가능
- 식물성분에 의한 화학적 암예방 연구 확대
- 피부 건강기능성 화장품, 식품 및 의약품 연구의 방향제시 와 응용
◈ 활용범위
- MCGA3의 피부암 및 염증 예방효과에 기초한 기능성 화장품 및 식품 개발에 활용
- MCGA3의 피부암 외 다른 상피암 치료제 개발을 위한 선도물질로 활용

목차 Contents

일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
목차 ... 3
I. 연구결과 요약문 ... 4
II. 연구내용 및 결과 ... 5
1. 연구과제의 개요 ... 5
2. 연구과제의 국내외 기술동향 ... 6
3. 연구수행 내용 및 결과 ... 7
4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 28
5. 연구결과의 활용계획 ... 28

표/그림 (15)

표 Cytotoxic effect of UVB irradiation in HaCaT. Confluent cells grown in 24-well culture plates were exposed to 1-24 mJ/cm2.
표 Time-dependent antinecrotic effect of MCGA3. (A) Cells preincubated with 20 μM MCGA3 for 0 – 30 h and after which the media were removed and cells were washed once with PBS and then fresh PBS was added and cells were exposed to UVB(20 mJ/cm2).
표 Effect of MCGA3 on intracellular ROS and ROS generation by UVB irradiation. Cells were grown in a two-well chambered coverglass and incubated with or without MCGA3 (10 and 20 μM)for 24 h and subsequently irradiated with or without 20 mJ/cm2 UVB.
표 Inhibitory effects of MCGA3 on UVB-mediated increased expression of MMPs and TIMP-1 in HaCaT cells. HaCaT cells were treated with different doses of MCGA3 (5– 20 μM) for 24 h after which the media were removed and cells were washed once with PBS and then fresh PBS was added and cells were exposed to UVB(20 mJ/cm2).
표 Effects of MCGA3 on UVB-mediated phosphorylation of c-jun and expression of c-fos in HaCaT cells. HaCaT cells were treated with different doses of MCGA3 (5– 20 μM) for 24 h after which the media were removed and cells were washed once with PBS and then fresh PBS was added and cells were exposed to UVB UVB(20 mJ/cm2).
표 Inhibitory effects of MCGA3 on UVB-mediated phosphorylation of ERK1⁄ 2, JNK1⁄ 2 and p38 in HaCaT cells. HaCaT cells were treated with different doses of MCGA3 (5– 20 μM) for 24 h after which the media were removed and cells were washed once with PBS and then fresh PBS was added and cells were exposed to UVB(20 mJ/cm2).
표 Observation of apoptotic cells using Annexin-V-FLUOS staining and confocal microscopy. Confluent A431 cells grown on covered chamber slides were pretreated with MCGA3 for 24 h.
표 Induction of apoptosis by MCGA3 in human epidermoid carcinoma A431 cells. A. Confirmation of apoptosis observed by DNA fragmentation analysis. B. Confirmaiton of the apoptotic enhancement observed by PARP cleavage.
표 A. Protein expression of PCNA, caspase 3, and caspase 8 determined by immunoblotting. B. Changes in the level of Bcl2 family. Confluent A431 cells were treated with MCGA3(0, 0.1, 1, 10, 20, 40, 80, 100 μM) for 24 hours,and then processed for whole celllysates.
표 Inhibitory effect of pomegranate fruit extract on TPAinduced skin edema in SENCA mice.
표 Inhibitory effect of MCGA3 on TPA -induced epidermal ODC protein expression in SENCA mice.
표 Inhibitory effect of MCGA3 on TPA-induced hyperplasia in CD-1 mice. Twenty-four after treatment of TPA or MCGA3 or TPA+MCGA3, the animals were sacrificed; skin biopsies were processed for hematoxylin and eosin staining.
표 Inhibitory effect of MCGA3 on DMBA-initiated and TPA-promoted tumor formation in CD-1 mice.
표 A, Epidermal HO-1 and firritin protein expression by topical treatment of MCGA3 in SENCA mouse. At different time after treatment, the animals were sacrificed, the skin lysates were obtained. B, MCGA3-induced HO-1 expression in SENCA mice. The skin punch biopsies were frozen in optimal-cutting- temperature compound under liquid nitrogen immediately after removal and immunostaining of HO-1 was performed as detailed in the materials and methods. A representative picture from 3 independent immunostaining is shown.
표 A, Dose-dependent-inhibitory effect of MCGA3 on TPA-induced activation of COX-2 and NF-kB. B. Time-dependent-inhibitory effect of MCGA3 on TPA-induced activation of COX-2 and iNOS in SENCA mice.

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