허혈성 심근세포 손상과정에서 Gadd45β의 역할과 조절기전

Abstract

본 연구에서는 허혈성 심근세포 손상과정에서 변화되는 유전자들을 탐색하고 기능상관관계를 관찰하여 허혈성 세포사멸의 원인이 되는 유전자를 발굴하고, 나아 가 그 유전자에 의한 심근세포사멸 신호전달체계를 규명함으로써 허혈성 심근손상 에 대한 새로운 치료방안을 모색하고자 하였다. 허혈/재관류성 심근경색 동물모델의 심장과 허혈/저산소 자극에 노출된 심근세 포에서 변화되는 유전자들을 microarray와 real-time PCR 기법을 이용하여 검색 하였다. 다음으로, 발굴된 손상관련 유전자 후보군을 대상으로, siRNA, 유전자 과발 현 (overexpression) 기법 등을 이용하여 유전자-기능상관관계를 조사함으로써 허 혈/저산소성 심근세포사멸 관련 마커유전자를 도출하였다. 나아가, 분자생물학적 기 법을 이용하여 유전자에 의한 세포사멸 조절기전을 밝히고자 하였다. 심근경색 동물모델의 심장과 허혈/저산소 자극에 노출된 심근세포에서 Gadd45β 유전자가 저산소성 심근세포사멸의 매개인자로 작용한다는 것과 Gadd45β의 상위 신호전달물질로서 p38이 관여한다는 것을 알 수 있었다. Gadd45β 유전자의 발현을 위한 전사인자(transcription factor)로서는 NF-kB가 아 닌 p53이 관여할 가능성이 EMSA, p53 siRNA 및 Gadd45β reporter assay 등의 결과로부터 제시되었다. p53 단백질의 발현과 인산화된 p53의 발현이 저산소에 의 해 증가하였으며 이에 반하여, p53의 mRNA 경우는 발현 변화가 관찰되지 않았다. 이는 p53 단백질 안정화가 인산화를 통하여 일어나며 이러한 안정화가 Gadd45β 유전자의 발현을 증가시키는데 중요할 것임을 시사하고 있다. p53 mutant plasmid 를 이용하여 p53 인산화의 부위를 조사해본 결과 p53의 Ser15와 Ser20위치의 인 산화가 Gadd45β의 mRNA 발현 유도에 필수적임을 알 수 있었다. Gadd45β mRNA 조절인자로서의 p38과 p53 전사인자간의 상관관계를 알아본 결과 p38에 의해 p53 이 인산화되는 것을 확인하였다. 이상의 결과를 요약하면, 심근세포에서 허혈/저산소 자극에 의해 p38이 활성 화되고 이로 인해 p53 단백질이 인산화됨으로써 p53 단백질의 안정화가 일어나고, 안정화된 인산화 p53 단백질이 Gadd45β 유전자의 전사인자로 작용하여 Gadd45β 의 mRNA 및 단백질 발현을 증가시키며 결과적으로 허혈/저산소성 심근세포 고사 가 일어난다는 것을 알 수 있었다. 결론적으로, 본 연구를 통하여 허혈/저산소성 심 근세포 사멸과정의 새로운 매개유전자로 발굴된 Gadd45β는 심근세포 사멸 치료법 의 새로운 타겟으로 활용될 수 있다고 사료된다.