초록 ▼

1. 케라틴 돌연변이와 대조군 생쥐의 치사율 비교: 2%의 DSS로 실험한 결과 hK8 WT 생쥐와 hK8 G62C 생쥐의 치사율은 비슷한 반면 (17%와 6%, P>0.38), hK8 S74A 생쥐의 치사율은 매우 높음 (94%, P<0.0001). 따라서 S74A 돌연변이가 장 손상 악화를 유발함. 그러나 hK8 G62C 생쥐의 치사율은 2% DSS 또는 2.5% DSS에서 hK8 WT 생쥐와 비슷함. 즉 P value가 각각 >0.38 또는 >0.2 이므로 통계적으로 차이가 없음. 그러므로 G62C 돌연변이는 장 손상 악화를

1. 케라틴 돌연변이와 대조군 생쥐의 치사율 비교: 2%의 DSS로 실험한 결과 hK8 WT 생쥐와 hK8 G62C 생쥐의 치사율은 비슷한 반면 (17%와 6%, P>0.38), hK8 S74A 생쥐의 치사율은 매우 높음 (94%, P<0.0001). 따라서 S74A 돌연변이가 장 손상 악화를 유발함. 그러나 hK8 G62C 생쥐의 치사율은 2% DSS 또는 2.5% DSS에서 hK8 WT 생쥐와 비슷함. 즉 P value가 각각 >0.38 또는 >0.2 이므로 통계적으로 차이가 없음. 그러므로 G62C 돌연변이는 장 손상 악화를 유발하지 않음 이러한 S74A 생쥐와G62C 생쥐 치사율의 차이는 아마도 S74A 돌연변이는 S74의 인산화가 전혀 되지 않는 반면 G62C 돌연변이는 S74의 인산화가 부분적으로 되기 때문이라고 사료됨 (S74의 인산화는 조직을 보호해 준다고 알려져 있음).
2. 병리학적 조직 손상 비교: K8 WT 또는 K8 G62C 생쥐에 비하여 K8 S74A 돌연변이 생쥐의 결장은 손상이 매우 심함. 특히 상피조직이 파손되어 거의 없어졌으며, 심한 edema와 blood cell infiltration을 보여줌. 이 결과는 K8 S74A 돌연변이 생쥐의 높은 치사율과 일치함.
3. 돌연변이와 대조군 생쥐에서의 결장 내 세포의 homeostasis 비교: Cleaved caspase 3(CC3) staining 결과 keratin 8 S74A돌연변이 생쥐의 결장에서는 CC3의 양이 확연히 증가하였으나 G62C 돌연변이 생쥐의 경우에는 대조군과 큰 차이가 없음.Ki-67 staining 결과도 CC3와 마찬가지로 S74A 돌연변이 생쥐의 경우에는 Ki-67의 양이 눈에 띄게 증가하였으나 G62C 돌연변이 생쥐의 경우에는 대조군과 큰 차이가 없음. 위 두 실험 결과, G62C 돌연변이는 생쥐의 장 내 세포의 homeostasis에 큰 영향을 미치지 못하는 반면, S74A 돌연변이는 결장내 세포의 세포 사멸과 동시에 세포 증식도 증가함을 의미함. 이러한 결과는 염증반응 중에 일어난다고 알려져 있음.
4. 돌연변이(S74A)와 대조군 생쥐의 결장 세포 내 주요 인산화 효소들의 활성 비교: p38 MAPK의 경우, 대조군 생쥐에서는 DSS를 5일 동안 먹였을 때는 먹이지 않았을 때와 비교하여 활성이 증가하였으나 7일 동안 먹였을 때는 활성이 사라졌음. 이와 달리,돌연변이생쥐에서는 날짜에 상관없이 DSS를 먹이자 활성이 감소하였음. p42/44 MAPK의 경우, DSS 처리에 따른 활성 변화는미미하였으나 대조군과 비교했을 때 전체적으로 돌연변이 생쥐에서 활성이 높게 나타남. 위 결과를 토대로 DSS에 의한 돌연변이생쥐의 높은 치사율과 결장 손상에는 p38과 p42/44 MAPK가 관여하고 있을 가능성이 있음. .
5. 기저 상태 (basal condition)에서 나이 든 keratin 8 대조군과 돌연변이 (S74A) 생쥐 (약 생후 1년)의 증상 비교: 돌연변이(S74A) 생쥐에서는 결장의 길이가 길어지고 두꺼워 졌으며, crypt 길이가 더 길어지고 lumen이 좁아진 변형된 결장이 관찰됨. 그러므로 나이가 들어감에 따라 장 질환이 발생되는 것이 확인됨.

Abstract ▼

Enterocytes express cytoskeletal keratin 8 (K8) as a major intermediate filament protein. A significant physiological function of K8 is to protect intestinal epithelia from colitis as shown in study of K8-null mice that develop chronic spontaneous colitis. K8 ser74 phosphorylation occurs under vario

Enterocytes express cytoskeletal keratin 8 (K8) as a major intermediate filament protein. A significant physiological function of K8 is to protect intestinal epithelia from colitis as shown in study of K8-null mice that develop chronic spontaneous colitis. K8 ser74 phosphorylation occurs under various stresses and represents a physiological stress marker for simple epithelia. We study the role of K8 ser74 phosphorylation in intestinal epithelia by using the mouse colitis model of dextran sulfate sodium (DSS). Human K8 ser74-to-Ala mutant (hK8 S74A) overexpressing mice are compared with hK8 WT mice after DSS administration. K8 S74A mice are significantly more susceptible to DSS-induced colon injury as compared with K18WT mice (94% and 17% lethality; p<0.0001). It is comparable sensitivity of K8-null mice vs nontransgenic FVB/n mice (83% and 15% lethality; p<0.0001). However, hK8 G62C mutant, partially blocked K8 S74 phosphorylation, overexperssing mice show similar sensitivity to DSS-induced colon injury as compared with control mice(6% and 17% lethality; p>0.38). The mortality data are confirmed by histopathological analysis that reveals more severe denudation of epithelial layer and mucodepletion of glands in S74A colon as compared with K8 WT and G62C colons. Notably, activation of p44/42 MAPK, related to cell proliferation, is upregulated, whereas expression of hsp70, well-established to play a cytoprotective role, is severely downregulated in S74A colon after DSS administration. In addition, 11% (4/37) of S74A mice develop anorectal prolapse at the age about 1 year but none of K8 WT and G62C mice suffer from the intestinal disorder. Therefore, K8 S74 phosphorylation plays a critical role in protection from intestinal injury.