초록 ▼

본 과제에서는 반복적인 저용량 자외선 조사에 의하여 세포노화를 유도하고, 세포노화와 자가포식의 관련성과 자외선에 의한 세포노화를 매개하는 신호전달 기전을 규명하였다. 반복적인 저용량 자외선(3-5J/㎡ UVC) 조사는 MCF-7과 HeLa를 포함한 여러 인체 암세포주와 nontransformed diploid fibroblast, MRC5 세포주에서 세포노화를 유도하였다. MCF-7과 HeLa 세포의 자외선 조사에 의한 세포노화 유도과정 중, acridine orange 염색으로 보았을 때 자가포식은 계속적으로 증가하는 것으로 관찰

본 과제에서는 반복적인 저용량 자외선 조사에 의하여 세포노화를 유도하고, 세포노화와 자가포식의 관련성과 자외선에 의한 세포노화를 매개하는 신호전달 기전을 규명하였다. 반복적인 저용량 자외선(3-5J/㎡ UVC) 조사는 MCF-7과 HeLa를 포함한 여러 인체 암세포주와 nontransformed diploid fibroblast, MRC5 세포주에서 세포노화를 유도하였다. MCF-7과 HeLa 세포의 자외선 조사에 의한 세포노화 유도과정 중, acridine orange 염색으로 보았을 때 자가포식은 계속적으로 증가하는 것으로 관찰되었다. 3MA, bafilomycin-A1, chloroquin과 같은 자가포식 억제제나 siRNA를 이용한 ATG6 녹다운은 자외선에 의한 세포노화를 방지하여 자가포식이 세포노화 유도에 필수적이었다. 그러나, rapamycin 처리나 LC3 과발현으로 자가포식을 유도하였을 때에도 세포노화는 억제되어, 적절한 수준의 자가포식이 세포노화 유도에 필요함을 알 수 있었다. 이는 자가포식과 세포노화에 대한 상반된 기존의 보고들을 설명해 주는 결과로 생각된다. 산화스트레스와 DNA 손상은 세포노화를 유도하는 중요한 스트레스로 알려져 있다. 자외선에 의한 세포노화 과정에서 활성산소 생산은 지속적으로 증가하였으며, Tiron, apocynin(NADPH oxidase 억제제) 처리나 Mn-SOD 과발현은 세포노화를 방지하였다. 그러나 glutathione precursor인 NAC는 세포노화에 영향을 미치지 못하여, 자외선에 의한 세포노화에서 주로 NADPH oxidase에 의해 생성된 superoxide anion에 의한 산화스트레스가 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었다. 자외선에 의한 DNA 손상은 ATR이 관여하는 DNA 손상반응을 유발한다. 본 연구에서도 ATR silencing은 자외선 조사에 의한 세포노화를 방지하였으나, ATM silencing은 세포노화를 방지하지 못하여 ATR이 관여하는 DNA 손상반응이 세포노화에 중요하다는 것을 확인하였으며, tiron이나 apocynin으로 산화스트레스를 감소시키면 ATR 활성이 감소되었다. 이는 DNA 손상반응의 활성화에 산화스트레스가 기여함을 보여주는 결과이다. 자외선에 의한 세포노화는 p53-의존적이었고, p21WAF1/CIP1의 발현 증가도 p53-의존적이며 세포노화에 중요한 것으로 나타났다. 다음으로는 자외선에 의한 세포노화를 매개하는 신호전달 기전을 조사하였다. MAP kinase 중에서는 p38만이 저용량 자외선 조사에 의하여 활성화되었으며, p38은 자외선 조사 15분 후부터 12시간까지 활성이 증가하였고, 36-48시간까지 활성 증가가 관찰되었다. p38의 활성 또는 발현 억제는 세포노화를 방지하여, p38이 자외선에 의한 세포노화 유도에 중요한 역할을 하는 것을 보였다. 또한 세포노화에 대한 p38의 효과가 MK2와 PRAK에 의해서 매개되는 것을 발견하였다. mTORC1 억제제인 rapamycin 처리나 raptor silencing은 세포노화를 방지하여, mTORC1의 활성이 자외선 조사에 의한 세포노화에 필요하다는 것을 알 수 있었고, 이 효과는 적어도 부분적으로는 대표적인 mTORC1 기질인 S6K1 에 의해서 매개되었다. 기대치 않게 rictor silencing 또한 세포노화를 방지하는 것을 발견하였으며, 이는 mTORC2 역시 세포노화 유도에 역할을 하는 것을 보여준다. AKT도 세포노화를 매개하는 대표적 신호전달 분자의 하나이며, mTORC2는 AKT의 S473을 인산화를 통해 AKT를 활성화시키므로, AKT가 자외선에 의한 세포노화를 매개하는지 조사하였다. AKT는 자외선 조사 후 30분부터 활성화되었으며, p38 활성화와 매우 유사한 kinetics를 보였다. 최근 mTORC2가 p38 활성을 조절한다는 보고가 있었으므로, 그 가능성에 대해서는 조사하고 있는 중이다. siRNA를 이용한 AKT 녹다운은 세포노화를 방지하였으나, PI3K억제제인 wortmannin은 세포노화에 영향을 미치지 못하였다. ATR, p38, mTORC1,2와 AKT의 상호관계를 규명하기 위한 실험에서 자외선 조사 24시간 후 p38은 산화스트레스에 의해서 활성화되지만, ATR, mTORC1, AKT보다는 상위에 위치하는 것으로 보였다. 또한 활성산소를 포함하여 ATR, p38, mTORC1,2 및 AKT 억제가 p53의 발현 증가를 방지하지 못하였으므로, p53은 산화스트레스와 p38의 상위에서 작용하는 것으로 보였다. p53의 발현 증가를 유도하는 초기 신호를 찾기 위하여 자외선 조사 직후부터 12시간 이내의 신호전달 경로를 규명하는 연구는 현재 진행 중이다.

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 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 9