근육과 뼈를 비롯한 체내의 다양한 조직들에 있어 동화작용을 하며 특히 골격근의 발달, 크기 및 부피 유지에 매우 중요한 물질로 알려진 엔드로젠은 수용체의 활성화로 골격근 관련 전사인자들과의 상호 작용을 촉진시켜 근 비대 기전에 중요한 역할을 하는 유전자들의 발현을 증가시킨다. 하지만 각중 동화작용 스테로이드의 부작용으로 인한 심각성 또한 제기 되고 있어 다양한 물질과 운동 중재의 필요성이 제기되고 있다. 때문에 골격근 세포의 증식을 돕고, 근단백질 합성을 증가시키며, 근단백질의 분해를 막아주는 역할을 하는 IGF-I 등과 같은 다양한 성장인자들과 관련하여 엔드로젠 수용체의 리간드 비의존적 활성화에 대한 가능성 및 연구 결과들이 제시되고 있다.
<h1>서 론</h1> <p>엔드로젠(androgen)은 근육과 며를 비롯한 체내의 다양한 조직들에 있어 동화작용(anabolic effect)을 하며 특히 골격근의 발달, 크기 및 부피 유지에 매우 중요한 물질이다. 엔드로젠 수용체는 핵 수용체과(nuclear receptor super-family)의 하위구성원인 스테로이드 수용체(steroid receptor)에 속하며, 대표적인 리간드 의존적 전사인자 (ligand-dependent transcriptional factor)로써 자신의 리간드인 엔드로젠과의 결합 이후 그 생물학적 기능을 수행한다. 엔드로젠 수용체는 비활성 상태, 즉 리간드와 결합 전 상태에는 복합체(complex)를 헝성하여 세포질(cytoplasm)에 존재하고 있다가 리간드와 결합 이후 HSPs를 분리시키고 핵으로 이동(translocation)하여 DNA 내에 엔드로젠 수용체를 인지하는 특정 염기서열인 엔드로젠 반응요소(androgen response elements, ARE)에 결합하게 된다. 이러한 엔드로젠 수용체의 활성화는 골격근 관련 전사인자들과의 상호 작용을 촉진시켜 근 비대 기전에 중요한 역할을 하는 유전자들의 발현을 증가시키는 것으로 보고되고 있다. 엔드로젠 수용체의 스테로이드는 노인들이나, 장기간 침상 생활로 인해 근 부피가 소실된 환자들, 또는 알레르기, 염증질환, 자가 면역질환의 면역 억제요법 등에 널리 이용 되어 왔으나 스테로이드의 이화작용(catabolism)에 의해 오히려 체중저하와 근 질량이 감소되는 근 위축을 유발시킨다고 보고되었다. 이와 같은 각중 동화작용 스테로이드 주입의 부작용에 대한 심각성 제기 연구 있으며, 스테로이드 치료에 있어 다양한 성장인자들과 같은 대체 물질과 운동 중재의 펼요성이 제기되고 있다. 이에 관련하여 최근에는 엔드로젠 수용체가 전립선 암 세포에서 리간드 비의존적(ligand-independent)으로 epidermal growth factor (EGF), insulin-like growth factor-I (IGF-I), keratinocyte growth factor (KGF) 등의 성장인자들에 의해 활성화 된다는 연구가 보고된바 있고, 근육 세포인 C2C12 세포에서도 엔드로젠 물질 없이 IGF-I에 의해 엔드로젠 수용체가 리간드 비의존적으로 활성화 되었다는 연구가 보고되었다.</p> <p>엔드로젠 수용체가 리간드와 결합하여 근육 세포 내에서 활성화되고, 엔드로젠 수용체 목표 유전자들의 발현을 조절하는 일련의 분자적 기작에 있어 중요한 역할을 하는 것이 엔드로젠 수용체 보조인자(coregulator)이며, 약 130여개 이상의 coactivator 또는 corepressor로 구성되어있다. 그 중 coactivator는 엔드로젠 수용체 전사인자들의 전사 개시전(pre-initiation) 단계에서 리간드와 결합한 엔드로젠 수용체 이합체(dimer)의 결합을 안정화(stabilization) 시키고 전 사 활성화를 촉진시키는 역할을 한다.</p> <p>p160 coactivators는 steroid receptor cofactor family로도 불리며, 크기가 \( 160 \mathrm{kDa} \)인 3가지 coactivator들을 일컫는데, steroid receptor coactivator 1 (SRC-1), glucocorticoid receptor interacting protein-1 (GRIP-1/TIF2/SRC-2), amplified in breast cancer-1 (AIB-1/SRC-3)으로 구성되어있다. SRC-1은 엔드로젠 수용체와의 결합을 통해 엔드로젠 수용체를 리간드 비의존적으로도 활성화 시킨다고 보고되어있다. GRIP-1 역시 엔드로젠 수용체의 전사 활성화에 필수적인 요소이며, 엔드로젠 수용체의 활성화와 상관없이 엔드로젠 수용체 비의존적(AR-independent)으로도 사람의 전립선 암 세포의 증식에 직접적으로 퐌여하는 것으로 알려져 있다. Androgen receptor associated protein 70 (ARA70)은 다른 coactivator에 비해 엔드로젠 수용체와 가장 긴밀한 상호작용을 하는 유전자로 경확하게 밝혀져 있어, 엔드로젠 수용체의 가장 특이적인 coactivator로 잘 알려져 있다. 관련 선행 연구들에 따르면 dominant negative ARA70 또는 ARA70-specific siRNA가 전립선 암 세포의 증식을 현저하게 억제시켰다는 결과를 제시하면서 ARA70가 엔드로젠 수용체의 활성화 기전에 매우 중요한 역할을 한다고 보고하였다. 이러한 coactivator들이 근육 세포 내에서 엔드로젠 수용체 활성화와 엔드로겐 수용체 목표 유전자들의 발현을 조절하는 분자적 기작에 있어 중요한 역할을 함에도 불구하고 관련 연구가 전립선 암세포를 중침으로 활발히 이루어지고 있으나, 근육에서 이들의 분자적 기전에 대한 연구는 많이 부족한 실정이다.</p> <p>IGF-I은 뇌하수체에서 분비되는 성장호르몬의 자극으로 간에서 생성된다. 그러나 골격근에서도 국부적 (locally)으로 생산되어 자기 자신(autocrine)이나 주변 세포들에(paracrine) 영향을 미치기도 한다. 또한 IGF-I은 골격근 세포의 증식을 돕고, 근단백질 합성을 증가시키며, 근단백질의 분해를 막아주는 역할을 하여 근비대에 필수적인 요소로 알려져 있다. Mitogen activated protein kinase (MAPK)는 IGF-I에 의해 활성화되는 주요 하부 신호전달 경로이자 근비대 관련 신호전달 체계에 있어 중요한 경로로 잘 알려져 있으며, MAPK 중 p38 MAPK와 extracellular regulated kinase 1 and 2 (ERK1/2)는 PI3K/Akt 경로와 함께 주요 IGF-I 하부 신호 전달 경로로 잘 알려져 있다. IGF-I이 근비대를 유도하는데 있어 ERK1/2 경로가 활성화되며, 과부하로 유도된 근비대에 있어서도 p38 MAPK의 환성이 증가하였다고 보고되어 있다.</p> <p>이와 같이 많은 선행 연구들에서 엔드로젠 수용체와 IGF-I은 근부피 유지 및 중대에 있어 펄수적인 요소로 언급 되어 왔고, 이들 각각이 근육에 미치는 영향 딫 신호전달 경로에 대한 연구는 매우 활발히 이루어져 왔다. 그러나 최근 엔드로젠 수용체의 리간드인 스테로이드 물질들에 대한 문제점과 대체 물질에 관한 필요성이 언급되고 있고, 그에 따라 IGF-I 등과 같은 다양한 성장인자들에 의한 엔드로젠 수용체의 리간드 비의존적 활성화에 대한 가능성 및 연구 결과들이 제시되고 있다. 따라서 엔드로젠 수용체 활성화의 보조 역할을 하는 엔드로젠 수용체 coactivator에 있어서도 비리간드에 의한 할성에 관한 연구가 필요하다고 사료된다.</p> <p>따라서 본 연구에서는 C2C12 근육 세포에서 IGF-I이 리간드 비의존적으로 엔드로젠 수용체 coactivator 유전자 발현에 영향을 미치는지를 알아보고자 하였다. 비록 p38 MAPK, ERK1/2 신호전달 경로가 IGF-I의 중요 하부신호 전달 경로임은 매우 잘 알려져 있지만, 근육 세포에서 엔드로젠 수용체 coactivator의 발현에 있어 이들 경로의 역할에 관한 연구는 전무한 실정이기 때문에 위 신호전달 경로를 차단하는 SB203580과 PD98059 억제제를 각각 IGF-I과 함께 처리시켜봄으로써 엔드로젠 수용체 coactivator 유전자 발현에 있어 p38 MAPK, ERK1/2 경로의 역할도 확인해 보고자하였다.</p>