• 생명과학회지
• /
• 제26권3호
• /
• pp.376-386
• /
• 2016

에폽토시스에 의한 세포자멸사는 암세포에 대한 항암제 효능의 핵심적 기전이다. 항암제의 대표적인 두 종류로 알려진 DNA-손상 약제(DNA-damaging agents, DDAs)와 미세소관-손상 약제(microtubule-damaging agents, MDAs)가 암세포에 야기하는 초기 항암신호전달 기전은 다르지만, 최종적으로는 대부분 미토콘드리아 의존-에폽토시스를 통해 암세포를 사멸시킨다. 한편, DDAs에 의한 에폽토시스 유도에는 wild-type 종양억제 단백질 p53의 역할이 매우 중요하다. 그러나 인체 암의 약 50% 이상이 p53유전자의 돌연변이 때문에 종양억제 단백질로서의 p53 기능이 불활성화 되어 있다. 따라서 p53과 무관하게 에폽토시스를 유도할 수 있는 MDAs를 이용한 항암치료는 돌연변이 p53을 지닌 암세포에 대해 유리한 화학요법으로 이해된다. 최근 본 연구진은 인체 급성 백혈병 세포주인 Jurkat T 세포를 모델로 하여, MDAs (nocodazole, 17-α-estradiol, 혹은 2-methoxyestradiol)의 항암작용과 관련된 세포주기 정지 및 에폽토시스 유도 기전을 구명하였다. 그 결과, Jurkat T 세포를 MDAs로 처리할 경우, 유사분열방추사의 결함에 의한 세포주기(전중기, prometaphase) 정지, 장시간에 걸친 Cdk1의 활성화, 활성화된 Cdk1에 의한 에폽토시스 조절인자들(Bcl-2, Bcl-xL, Mcl-1 및 Bim)의 인산화, 이에 따른 Bak 활성화, 미토콘드리아막 손상 및 카스파아제 연쇄 활성화에 의해 에폽토시스가 유도됨을 밝혔다. 또한 동일한 MDA 처리 조건하에서 Bcl-2 혹은 Bcl-xL의 과발현시켜 에폽토시스 진행을 차단할 경우, Jurkat T 세포는 약제처리 후에 전중기 정지된 4N 상태에 도달하지만, 이어서 유사분열 불이행(mitotic slippage) 및 내재복제(endoreduplication)가 진행되어 다배수체들(polyploids; 8N, 16N)을 생성하게 됨을 확인하였다. 이러한 결과는 MDAs처리에 따른 다배수체들의 생성을 차단하는 세포 내 기전으로서, 전중기 정지된 4N 세포의 에폽토시스에 의한 제거가 매우 중요함을 보여준다. 특히, 다배수체는 유전적으로 매우 불안정하여 암세포의 항암제 내성 획득 및 암 재발과 직접 연관되는 것으로 알려져 있으므로, 에폽토시스 기전에 결함이 있는 암세포를 대상으로 MDAs를 이용한 항암 화학요법을 시행할 경우에는 다배수체 세포의 생성을 차단하기 위한 새로운 수단이 반드시 병행되어야 할 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
• /
• 제26권8호
• /
• pp.887-894
• /
• 2016

개똥쑥 추출물(AAE)은 암에 효과적인 약초로 알려져 있다. Apoptosis는 프로그램화된 세포사멸로 미토콘드리아는 세포사멸 조절에 중요한 역할을 한다. 이 연구는 A549 폐암세포에서 Bcl-2 하위조절과 미토콘드리아 경로를 통한 AAE의 p53 비의존적인 세포사멸을 보여주고 있다. AAE는 p-Akt, cox-2, p53 그리고 미토콘드리아 조절 단백질을 통해 암세포의 사멸을 촉진한다. p-Akt/cox-2 단백질은 세포 증식과 생존에 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. Bax, Bak, Bim과 같이 세포사멸을 촉진하는 Bcl-2 단백질은 미토콘드리아 외막의 투과성을 조절한다. AAE의 처리는 p-Akt, p-Mdm2, cox-2 그리고 anti-apoptotic 단백질과 같이 세포사멸을 억제하는 단백질들의 발현을 감소시키는 반면에 암 억제자인 p53과 pro-apoptotic 단백질들을 증가시킨다. Bax/Bak의 활성화는 caspase를 활성화시키기 위해 cytochrome c를 미토콘드리아에서 세포질로 방출하도록 한다. Caspase-3는 apoptosis 과정과 관련된 주요 effector caspase이다. Caspase-3는 일반적으로 pro-enzyme형태로 세포질에 존재한다. Apoptosis의 개시단계에서 caspase-3는 proteolytic cleavage에 의해 활성화되고 활성화된 caspase-3는 PARP를 분해한다. Apoptosis와 관련된 단백질들의 신호전달 사이의 상관관계를 알기 위해 Pifithrin-α (p53 inhibitor)와 Celecoxib (cox-2 inhibitor)을 처리했다. 이러한 결과를 통해 A549 폐암 세포에 AAE를 처리하였을 때 p53-independent 경로를 통해 apoptosis가 유도된다는 것을 확인하였다.