요즘 히스톤 디아세틸라아제 저해제(histone deacetylase inhibitors; HDACI)가 고형암 및 혈액암 치료를 위한 새로운 종류의 항암제로서 각광을 받고 있다. HDAC의 저해는 히스톤-DNA 상호작용을 약화시키고 전사인자(transcriptional factors)의 DNA 접근성을 높여주어 세포주기, 분화 및 사멸과 관련된 다양한 단백질의 발현을 변화시킬 수 있다. caspase-3는 세포사멸과정에서 중요한 역할을 하며, MAPKs의 변화는 는 암세포의 사멸 유도 시 매우 중요한 의미를 갖는다. 따라서 이 논문에서는 비소세포폐암 세포주인 460을 대상으로 sodium bytyrate (SB)라는 HDAC를 처리하여 세포의 생존율과 사멸을 측정하고 이와 관련된 세포생화학적 기전을 밝히고 MAPKs중 ERK의 인산화(phosphorylation)의 변화를 알아보고자 하였다.
<h1>서 론</h1> <p>히스톤 디아세틸라아제 저해제(histone deacetylase inhibitors; HDACI)는 최근에 고형암 및 혈액암 치료를 위한 새로운 종류의 항암제로서 주목을 받고 있다. 히스톤 디아세틸라아제(HDAC)는 뉴클레오솜 히스톤(nucleosomal histone)의 아미노 말단 잔기로부터 아세틸기를 제거함으로써 히스톤의 아세틸화를 조절하는 효소이다. HDAC의 저해는 히스톤 아세틸트랜스퍼라아제(histone acetyltransferase)에 의한 아세틸화 히스톤의 축적을 야기하게 된다. 따라서 이는 히스톤-DNA 상호작용을 약화시키고 전사인자(transcriptional factors)의 DNA 접근성을 증가시킴으로써 세포주기, 분화 및 사멸과 관련된 다양한 단백질의 발현변화를 초래할 수 있다. HDACI에 의해 세포사멸(apoptosis) 유도 단백질인 Bax, Bim, Bak 등은 상승조절되고 항세포사멸 단백질인 Bcl-2, BclxL, XIAP의 발현은 하강유도됨으로써, 이는 결국에 항암활성에 매우 중요한 역할을 하는 것으로 여겨지고 있다.</p> <p>세포사멸 또는 자연세포사(programmed cell death)는 배발생과정이나 조직분화 시에 나타나는 정상적인 세포생리적 현상으로 괴사(necrosis)와는 구분된다. 세포사멸은 단백질분해효소의 한 종류인 캐스파제(caspase)의 활성화에 의해 일어나는데, 일반적으로 두 가지의 대표적 기작으로 대별될 수 있다. 그 중 하나가 세포사 수용체(death receptors)를 통한 세포사멸기작으로, TNF-family death receptor (TNFR1, Fas, DR3, DR4, DR5를 통하여 Fas-associated death domain (FADD)에 연결되어 있는 initiator caspase인 caspase-8을 활성화 시키고 계속적으로 caspase-3의 활성화를 유도하여 세포를 사멸에 이르게 한다. 또 다른 하나는 미토콘드리아 경로를 통하여 세포를 사멸시키는 기작이 있다. 미토콘드리아의 외막이 Bax나 Bid와 같은 pro-apoptotic protein에 의해 상해를 입으면, 미토콘드리아의 막전위(membrane potential)가 떨어지면서 미토콘드리아 단백질인 cytochrome c나 AIF (apoptosis inducing factor), smac/DIABLO 등이 미토콘드리아의 막 밖으로 방출되게 된다. 세포질로 방출된 cytochrome c는 Apaf-1 (apoptotic protease activating factor-1)과 caspase-9과 복합체를 이루어 세포사소체(apoptosome)를 형성함으로써 결국에 caspase-3를 활성화 시킨다. 그러므로, caspase-3는 세포사멸과정에서 중추적인 역할을 한다.</p> <p>Mitogen-associated protein kinases (MAPKs)는 serine/ threonine kinases로 세포의 증식, 분화 및 사멸 등과 같은 다양한 세포반응의 조절에 관여하고 있다. 구조적인 차이에 의해서 이들 단백질은 extracellular signal-regulated kinase (ERK), c-Jun N-terminal kinase (JNK/SAPK)과 p38의 3가지 아형으로 나누어진다. 이중에서 ERK 경로는 주로 mitogen과 growth factor에 의해서 조절되면 세포의 성장, 생존 및 분화에 중요한 역할을 담당하고 있다. 그러나 JNK와 p38의 경우는 여러 가지 화학물질이나 환경적 스트레스에 반응하여 활성화되고, 그 활성 자체가 세포사멸의 유도과 관련이 있는 경우가 많다. MAPKs가 많은 암세포의 증식과 분화 및 사멸작용에 관련되어 있다고 밝혀져 있음으로, 암세포의 사멸 유도 시 MAPKs의 변화는 매우 중요한 의미를 갖는다.</p> <p>인체 암 중 폐암은 전 세계적으로 전립선암, 유방암 다음으로 높은 발병률을 보이며, 치사율은 가장 높은 암으로, 2003년 미국암학회(American Cancer Society)의 보고에 의하면 폐암환자의 평균 생존률은 \( 15 \% \) 정도인 것으로 나타났다. 우리나라에서도 현재 폐암발생이 급격히 증가하고 있는 추세이다. 원발성 폐암은 조직학적으로 크게 비소세포폐암(non-small cell lung cancer, NSCLC)과 소세포폐암(small cell lung cancer, SCLC) 두 가지로 나뉘며, 그 중 비소세포폐암이 전체 폐암의 \( 80 \% \)를 차지한다. 이 중 외과적인 수술이 가능한 환자는 \( 30 \% \) 미만이며 나머지는 전신적인 항암화학요법을 필요로 한다. 최근 들어 suberoylanilide hydroxamic acid (SAHA)와 trichostatin A (TSA)를 비롯한 여러 종의 HDACI가 폐암세포에도 처리되어 세포의 증식억제 효과 등이 시험되기 시작하였다. 그러나HDACI 노출에 의한 폐암세포 사멸과 관련된 세포 및 생화학적 기전은 아직 정확히 알려져 있지 않은 상태이다.</p> <p>본 연구에서는 비소세포폐암 세포주인 460을 대상으로 HDAC인 sodium bytyrate (SB)를 처리하여 세포의 생존율 및 사멸을 측정하고 이와 관련된 세포생화학적 기전을 규명하고 MAPKs중 ERK의 인산화(phosphorylation)의 변화를 조사하고자 하였다.</p>