Effect of Tartary Buckwheat Sprout on Non-Alcoholic Fatty Liver Disease through Anti-Histone Acetyltransferase Activity

Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is caused by chronic lipid accumulation due to dysregulation of lipid metabolism in the liver, and it is associated with various human diseases such as obesity, dyslipidemia, hypertension, and diabetes. Histone acetylation is a representative epigenetic mechanism regulated by histone acetyltransferases (HATs) and deacetylases. We observed that tartary buckwheat sprout (TBS) suppressed lipid accumulation in HepG2 cells through its anti-HAT activity. We showed that TBS was a novel HAT inhibitor with specificity for the major HAT enzyme p300. Importantly, TBS reduced acetylation of total and histone proteins, H3K9, H3K36, and H4K8, resulting in decreased transcriptional activities of sterol regulatory element-binding protein 1c, ATP citrate lyase, and fatty acid synthase. These results suggest that TBS inhibits the NAFLD transcription-modulating activity of lipogenesis-related genes through modification of histone acetylation.

쓴메밀 새싹 추출물의 히스톤 아세틸화 효소 활성 저해에 의한 비알코올성 지방간 억제 효능

본 연구에서는 쓴메밀 새싹 추출물(TBS)을 대상으로 histone acetyltransferase(HAT) 활성 저해능을 평가하고 oleic acid와 palmitic acid(OPA)를 이용하여 HepG2 세포에서 비알코올성 지방간을 유도하여 그 효과를 검토하였다. HeLa 세포의 nuclear extract(NE)를 HAT의 source로 하여 in vitro에서 TBS에 의한 HAT 활성 저해능을 평가한 결과 추출물의 처리에 의하여 HAT 활성이 억제됨을 관찰할 수 있었다. 또한, 대표적인 HAT 단백질인 p300과 CBP를 이용하여 동일한 방식으로 HAT 억제능을 평가한 결과 TBS 처리에 의하여 두 단백질 모두 활성이 감소하였으며, 특히 TBS는 p300의 활성을 특이적으로 저해함을 확인할 수 있었다. 그뿐만 아니라 HepG2 세포에 $400{\mu}M$의 oleic acid 및 $100{\mu}M$의 palmitic acid와 함께 $200{\mu}g/mL$, $500{\mu}g/mL$의 TBS를 처리한 후 NE를 이용하여 세포 내 HAT 활성을 측정한 결과 역시 추출물 처리에 의하여 세포 내 HAT 활성이 저해되어 있음이 관찰되었다. TBS에 의한 HAT 활성의 억제는 세포 내 다양한 단백질들의 아세틸화 저해와 지질축적에 의하여 아세틸화 변형을 일으키는 것으로 알려진 histone H3K9, H4K8의 아세틸화 및 H3K36의 아세틸화를 감소시켰으며, 세포 내 지질합성과 관련된 대표적 유전자인 SREBP1c, ACLY, FAS의 전사 활성 역시 저해함을 관찰하였다. 이와 같은 변화를 통하여 OPA에 의하여 HepG2 세포 내에 축적되었던 지질은 TBS의 처리에 의하여 효과적으로 감소하였으며 이때 처리된 OPA와 소재에 의한 세포 내 독성은 관찰되지 않았다. 그러므로 이러한 결과는 TBS에 의한 HAT 활성의 저해가 히스톤 단백질의 아세틸활 변형을 억제하고 이를 통하여 지방 합성 관련 유전자들의 전사 활성을 감소시켜 결과적으로 세포 내 지질축적을 방지하는 것으로 생각되며, TBS은 비알코올성 지방간질환의 예방에 좋은 천연물 소재로 활용될 수 있을 것이라 여겨진다.