락토페린은 주로 유즙에 많이 포함되어 있으며 인간 분비물 등에서도 발견되는 당단백질로써, 미생물 감염에 대한 방어작용이 있는 것으로 알려져 있다. 락토페린의 미생물에 대한 방어작용은 미생물 성장에 필요한 철이온이 락토페린에 결합하여 성장을 저해하기 때문인 것으로 알려져 있다. 락토페린은 이외에도 염증반응의 조절, 임파세포의 성장촉진 등 면역반응에도 관여하는데 이러한 활성은 철에 결합하는 성질과는 무관하게 일어나며 락토페린이 DNA에 결합하는 성질과 관련이 있는 것으로 추측되어진다. 락토페린은 DNA에 결합하여 유전자의 전사에 관여할 것으로 여겨지는데 그 동안 어떤 유전자의 발현에 관여하는지에 대해서 알려진 바가 없었다. 최근 본 연구팀은 락토페린이 포유세포의 세포유전자의 전사에 관여하는지를 분석한 결과 락토페린 결합부위를 가지고 있는 유전자중의 하나인 인간 인터루킨-1$\beta$ 유전자의 전사를 활성화시킨다는 연구 결과를 보여 주었다. 인간 myelogenous leukaemia 세포주인 K562 세포를 락토페린과 phorbolmyristate acetate(PMA)로 함께 처리하면 K562 세포의 인터루킨-1$\beta$ mRNA의 양은 PMA 단독으로 처리하였을 때 보다 상승적으로 더 많이 유도됨을 보여주었다. 또한 IL-1$\beta$/Luciferase 융합 유전자를 K562 배양세포에 넣어 전사 활성을 비교함으로써 락토페린에 의한 인터루킨-l$\beta$의 전사활성을 확인하였다. 락토페린을 전체, N-말단, 혹은 C- 말단 부위를 COS-1 세포에 발현시켜 전사 활성을 측정한 결과 C-말단 쪽은 전사활성이 없었으나 N-말단 90개 아미노산 부위(NIa라 명명)가 전사활성을 가지고 있음을 규명하였다. 본 연구결과는 락토페린이 인터루킨-l$\beta$의 유전자의 전사에 역할을 하고 있음을 보여 주고 있으며 또한 인터루킨-1$\beta$의 유전자 외에도 락토페린 결합 부위를 유전자의 조절부위에 포함하고 있는 세포 유전자의 전사도 관여할 수 있음을 제시하고 있다.
락토페린은 주로 유즙에 많이 포함되어 있으며 인간분비물 등에서도 발견되는 당단백질로써, 미생물 감염에 대한 방어작용이 있는 것으로 알려져 있다. 락토페린의 미생물에 대한 방어작용은 미생물 성장에 필요한 철이온이 락토페린에 결합하여 성장을 저해하기 때문인 것으로 알려져 있다. 락토페린은 이외에도 염증반응의 조절, 임파세포의 성장촉진 등 면역반응에도 관여하는데 이러한 활성은 철에 결합하는 성질과는 무관하게 일어나며 락토페린이 DNA에 결합하는 성질과 관련이 있는 것으로 추측되어진다. 락토페린은 DNA에 결합하여 유전자의 전사에 관여할 것으로 여겨지는데 그 동안 어떤 유전자의 발현에 관여하는지에 대해서 알려진 바가 없었다. 최근 본 연구팀은 락토페린이 포유세포의 세포유전자의 전사에 관여하는지를 분석한 결과 락토페린 결합부위를 가지고 있는 유전자중의 하나인 인간 인터루킨-1$eta$ 유전자의 전사를 활성화시킨다는 연구 결과를 보여 주었다. 인간 myelogenous leukaemia 세포주인 K562 세포를 락토페린과 phorbol myristate acetate(PMA)로 함께 처리하면 K562 세포의 인터루킨-1$\beta$ mRNA의 양은 PMA 단독으로 처리하였을 때 보다 상승적으로 더 많이 유도됨을 보여주었다. 또한 IL-1$\beta$/Luciferase 융합 유전자를 K562 배양세포에 넣어 전사 활성을 비교함으로써 락토페린에 의한 인터루킨-1$\beta$의 전사활성을 확인하였다. 락토페린을 전체, N-말단, 혹은 C- 말단 부위를 COS-1 세포에 발현시켜 전사 활성을 측정한 결과 C-말단 쪽은 전사활성이 없었으나 N-말단 90개 아미노산 부위(NIa라 명명)가 전사활성을 가지고 있음을 규명하였다. 본 연구결과는 락토페린이 인터루킨-I$\beta$의 유전자의 전사에 역할을 하고 있음을 보여 주고 있으며 또한 인터루킨-1$\beta$의 유전자 외에도 락토페린 결합 부위를 유전자의 조절부위에 포함하고 있는 세포 유전자의 전사도 관여할 수 있음을 제시하고 있다.
조골 세포의 분화에 중요한 역할을 하는 전사 인자인 Runx2는 그 역할은 많이 알려져 있지만, 이를 조절하는 신호 전달체계에 대해서는 많이 알려지지 않았다. 이에 본 연구에서는 조골 세포의 분화 및 증식에 영향을 미친다고 알려진 PKC 및 MAPK pathway가 Runx2에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. PKC활성화에 따른 Runx2의 전사 활성 및 발현 양상을 관찰하기 위해 6XOSE2-C2C12 cell에 PKC 활성제를 처리하여 luciferase assay와 Northern blot analysis를 시행하였다. MAPK 활성화에 따른 Runx2의 전사 활성을 관찰하기 위해 MAPK 활성제를 6XOSE2-C2C12 cell에 처리하여 luciferase assay를 시행하였다. 두 신호 전달 체계의 활성화에 따른 골 표지 유전자의 전사 양상을 관찰하기 위해 osteocalcin과 osteopontin을 transient transfection한 C2C12 cell에 각 신호 전달 체계의 활성제를 처리하여 luciferase assay를 시행하였다. 또한 각 신호 전달 체계가 상호 작용하는지 알아보기 위하여 MAPK 억제제를 전처리하여 MAPK pathway를 차단한 1 시간 뒤 PKC 활성제를 처리하고 luciferase assay를 시행하여 Runx2의 전사 활성을 관찰하였다. 이상의 실험으로 다음과 같은 결론을 얻었다. - PKC pathway의 활성화는 Runx2의 전사 활성 및 발현을 증가시키고 이로 인해 그의 영향을 받는 골 표지 유전자 (osteopontin, osteocalcin)의 전사도 증가한다. - MAPK pathway의 활성화는 Runx2 및 골 표지 유전자 (osteopontin, osteocalcin)의 전사활성을 증가시킨다. - PKC pathway는 MAPK pathway를 경유하여 Runx2의 전사 활성을 조절한다.
최근 오존층의 파괴로 인한 지구 자외선량의 증가로 피부암 및 광노화의 발생가능성이 증가되고있다. 광노화의 주요한 현상중의 하나는 탄력섬유상 물질이 축적되는 일광탄력 섬유증이다. 자외선은 탄력소 유전자의 전사과정증가를 유도하며 결국 비정상적인 탄력소의 증가를 유발한다는 보고가 있다. 본 연구에서는 피부 섬유아세포 및 각질형성세포를 배양하여 자외선이 탄력소 유전자발현에 미치는 영향 및 전사조절인자에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 피부섬유아세포에 UVB를 30mJ-200J/m 조사하여 nothern blotting한 결과 UV양이 증가함에 따라 탄력소 전사물이 증가되었고, 1001/$m^2$ 에서 최대의 증가를 보였다. 탄력소 promoter와 CAT을 접합시킨 pEP62 vector을 섬유아세포에 형질전환 시키고 UV에 의한 Promoter 활성을 본 결과 UV조사량이 증가할수록 활성이 증가되었고 200J/$m^2$ 에서 대조군에 비해 5배의 활성 증가를 보였다. 이 system에 광노화 억제물질로 알려진 retinoid를 5 $\times$$10^{-6}$M처리하였을 때 UV에 의한 탄력소 promoter활성을 약 1/3로 감소시켰다. 각질 형성세포에서 UVB에 의한 transcription factor의 활성을 mobility shift assay에 의해 조사한 결과 AP-1 및 NFkB가 활성화됨을 볼 수 있었다.
Crlz1 유전자는 B 세포 분화 과정 중 pre-B 세포 분화 단계에서 특이적으로 발현됨이 밝혀져 있다. Crlz1 유전자의 발현과 연관되는 3개의 DNase I hypersensitive site (HSS8, 9, 10)가 Crlz1 유전자의 전사 시작점으로부터 바로 위쪽의 chromatin 상에서 발견되었고, 그 중에서 HSS9/10은 Crlz1 promoter 지역에 해당하며 매우 높은 전사 활성을 가지는 것으로 이미 보고 되었다. 본 연구에서는 앞의 연구에서 더 나아가 HSS8이 Crlz1 promoter의 전사활성을 약 2 배 증가시키는 enhancer의 역할을 하고 있는 현상을 밝혔으며, 또한 HSS8의 위치가 Crlz1 유전자의 전사 시작점을 기준으로 하였을 때 -1055와 -1159 사이, 즉 104 bp 길이의 chromatin DNA 상에 존재하며, 이러한 HSS8의 위치는 luciferase reporter의 활성 측정으로 비교 분석되어진 deletion construct들의 전사 활성에 대한 결과와도 잘 부합되었다.
Sulforaphane은 십자가화 채소에 존재하는 화합물로 항염증, 항암 및 신생혈관 생성의 억제 효과가 알려짐으로써 최근 많은 연구가 활발히 이루어지고 있으나, LPS에 의한 MMP-9 활성 조절에 대한 연구는 매우 미흡한 편이다. 따라서 본 연구에서 sulforaphane이 LPS 유도에 의한 MMP-9 활성에 미치는 영향에 대해서 조사해 보았다. Raw 264.7 세포에 sulforaphane을 전처리 한 후 LPS를 처리하여 gelatin zymography를 실시해 본 결과, LPS에 의해 유도된 MMP-9 활성 증가가 sulforaphane 농도 의존적으로 감소됨을 확인 하였다. 또한 RT-PCR과 MMP-9의 luciferase assay를 통한 실험에서 sulforaphane의 MMP-9 억제효과가 전사단계에서 조절됨을 추측 할 수 있었다. MMP-9 promoter 부위에 여러 가지의 전사조절인자 결합부위가 존재한다. 특히 AP-1과 NF-${\kappa}B$가 중요 전사조절인자로 작용하여 MMP-9 발현조절에 관여한다. 본 실험에서 sulforaphane에 의한 MMP-9 억제효과 기전에 이들 전사조절인자들의 중요한 역할을 조사하였다. AP-1과 NF-${\kappa}B$ 결합부위를 변형 시킨 vector를 transfection하여 MMP-9의 promoter 활성을 측정한 결과, 정상 vector에 비해 그 활성도가 현저히 떨어짐을 확인하였고, LPS에 의해 증가되는 AP-1과 NF-${\kappa}B$의 basal promoter 활성 또한 sulforaphane에 의해 감소됨을 관찰 할 수 있었다. 이상의 결과에서 sulforaphane의 MMP-9 활성억제효과는 AP-1과 NF-${\kappa}B$와 같은 전사인자들이 MMP-9의 전사를 조절함으로써 일어나는 것임을 알 수 있었다. 그리고 sulforaphane은 세포의 invasion능력 또한 효과적으로 억제시킴을 관찰 할 수 있었는데 이는 MMP-9 활성억제효과와 밀접한 관련이 있음을 추측 할 수 있었다.
MCM 단백질의 암세포내에서 과발현 되는 원인을 규명하기 위하여 mcm7, 2 promoter영역의 전사인자 결합 부위의 역할을 조사하였다. 암세포에서 promoter 활성은 정상세포보다 8배정도 높은 활성을 나타내 특유 전사인자의 존재를 시사하였다. Promoter영 역 에는 E2F 결합부위 와 Myc/Max/Mad단백질 결합 부위로 알려진 I-box가 존재한다. 이들 각각의 변이체 promoter를 작성하여 암세포와 정상세포에서 luciferase reporter 활성을 측정하는 것으로 각 영역의 역할을 검토하였다. 그 결과 정상세포 내에서는 강한 repressor존재 또는 활성을 negative로 조절 할 수 있는 complex의 존재로 promoter활성이 조절되는 반면 암세포 내에서는 I-box에 결합하여 promoter를 활성화시키는 특유 단백질의 존재가 시사되었다.
본 연구에서는 김치유래의 Lactobacillus johnsonii의 anti-inflammation 효능을 확인하였다. Rat 유래 대식세포인 Raw 264.7세포에 Lactobacillus johnsonii 파쇄물을 처리하여 염증유발 marker인 TNFα와 IL1β의 발현량을 확인한 결과 250 ㎍/mL 추출물을 처리시 1 ㎍/mL LPS를 처리한 대조군 대비 각각 40.55%와 34.66%의 TNFα와 IL1β의 발현량 감소를 확인하였다. 또한 LPS에 의한 cytokine 발현의 핵심 전사인자인 NF-κB의 전사활성을 확인한결과 1 ㎍/mL LPS를 처리한 대조군 대비 NF-κB의 전사활성은 40.76% 억제됨을 확인하였다. 때문에 본 연구결과를 통해 Lactobacillus johnsonii 파쇄물은 LPS에 의한 cytokine의 발현을 방지 및 NF-κB전사활성 조절을 통해 항염 또는 피부진정 기능성 소재로써 가능성을 확인하였다.
연구배경 : 폐상피세포가 능동적으로 IL-8을 분비한다는 것은 주지의 사실이다. NF-${\kappa}B$는 IL-8 발현 조절에 있어서 가장 중요한 역할을 담당하는 전사인자이다. Triptolide는 최근 밝혀진 NF-${\kappa}B$ 억제제로서 중국한약제인 뇌공등 (Tripterygium Wilfordii)에서 추출된약제이다. 연자들은 새로운 NF-${\kappa}B$ 억제제인 triptolide가 폐상피세포에서 NF-${\kappa}B$ 의존성 IL-8 유전자의triptolide가 염증성 폐질환에서 새로운 치료제로서의 가능성을 확인하기 위하여 본 연구를 시행하였다. 방법 : 폐상피세포로서 A549 사용하였고 triptolide는 미국의 Pharamagenesis(Palo Alto, CA)사로부터 제공받았다. NF-${\kappa}B$ 활성유도물질로는 IL-$1{\beta}$(R&D)와 PMA(Sigma)를 이용하였다. IL-8 유전자의 발현은 RT-PCR과 ELISA를 이용하여 측정 하였다. NF-${\kappa}B$의존성 IL-8 유전자의 전사활성을 평가하기 위하여는 IL-8 NF-${\kappa}B$ luciferase construct를 안정적으로 유전자주입한 A549 IL-8 NF-${\kappa}B$ luciferase 세포주를 제조해 사용하였고 NF-${\kappa}B$ DNA 결합은 electromobility shift assay(EMSA)를 이용하였다. p65 전사활성을 assay하기 위해서는 Gal4-p65 fusion protein expression system을 유전자주입과 luciferase assay를 통하여 시행하였다. Transcriptional coactivator의 역할을 규명 하가 위하여서는 CBP(CREB-binding protein)와 SRC-1(steroid receptor coactivator-1) 발현 벡터를 유전자 주입하고 luciferase assay를 이용하여 확인하였다. 결과 : Luciferase assay로 triptolide가 PMA와 IL-$1{\beta}$자극에 의한 IL-8 NF-${\kappa}B$ 활성을 의미있게 감소시킴을 확인하였다. IL-8 ELISA와 RT-PCR로 triptolide가 PMA와 IL-$1{\beta}$ 자극에 의해 유도되는 IL-8 발현을 각각 단백질과 mRNA 수준에서 억제함을 관찰하였다. Triptolide가 PMA와 IL-$1{\beta}$에 의한 IL-8 NF-${\kappa}B$의 전사활성을 억제시킨 반면 EMSA와 $I{\kappa}B{\alpha}$ Western blot을 이용한 실험에서는 triptolide가 NF-${\kappa}B$ DNA 결합과 $I{\kappa}B{\alpha}$의 분해에 전혀 영향을 미치지 못함을 확인하였다. 이러한 전사활성 억제와 DNA 결합 간의 불일치의 원인으로서는 DNA 결합 이후에 발생하는 핵내 에서의 transactivation에 triptolide가 영향을 미치리라고 생각되어 p65 transactivation study를 Gal4-p65T A(p65의 transactivation domain) fusion protein 발현 시스템과 luciferase assay를 이용하여 시행한 결과 triptolide가 p65 transactivation을 억제함으로써 NF-${\kappa}B$를 억제함을 확인하였다. 그러나 CBP나 SRC-1과 같은 coactivator의 역할을 규명하기 위한 유전자주입 실험에서 triptolide에 의한 p65 transactivation 억제에 대해 CBP나 SRC-1의 과발현이 별다른 영향을 미치지 못하였다. 결론 : Triptolide는 폐상피세포에서 NF-${\kappa}B$ 의존성 IL-8 유전자의 전사활성을 억제하고 그 기전은 $I{\kappa}B{\alpha}$ 경로가 아닌 핵내에서의 p65 transactivation 억제에 의해 발생하며 이에는 CBP나 SRC-1과 같은 coactivator가 관여하지 않음을 확인하였다.
FOXL2는 winged-helix/forkhead(FH) 도메인 전사인자로서 FOXL2 유전자에 돌연변이가 발생할 경우 blepharophimosis-ptosis-epicanthus inversus syndrome이라 불리는 BPES 질병이 유발되게 된다. BPES는 상염색체 우성인 유전적 질환이다. BPES type I의 환자는 조기난소부전증(POF)과 안검하수 증상이 함께 나타나는 반면, BPES type II의 경우 안검하수 및 소안검 등 안면기형만이 유발된다. FOXL2 단백질이 결여된 난소에서 granulosa 세포의 분화가 멈추는 것으로 보아 FOXL2가 정상적인 난소의 folliculogenesis에 필수적인 역할을 하고 있음을 시사한다. 이전의 연구 결과에서, 본 연구진은 FOXL2와 상호작용하는 단백질에 대한 스크리닝을 통해 스테로이드 합성효소인 CYP19 전사활성에 영향을 미치는 steroidogenic factor-1(SF-1)을 동정하였다. 이번 연구를 통해 FOXL2가 CYP19의 전사를 향상시키고, SF-1에 의한 CYP19의 전사를 더욱 촉진시킨다는 것을 증명하였다. 이와 반대로, BPES 타입 I과 II에서 발견된 FOXL2의 돌연변이형들은 SF-1에 의해 증가된 CYP19의 전사활성을 향상시키는 능력이 감소함을 보여주었다. 본 실험을 통해 FOXL2 돌연변이에 의해 유발되어지는 BPES 질환의 병리생리학적인 이해에 대해 도움을 줄 수 있는 FOXL2의 야생형과 돌연변이형 사이의 서로 다른 기능적인 차이점을 규명하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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