DNA 메틸화는 DNA 염기서열의 변화 없이 유전자의 발현을 조절하는 epigenetic mechanism로서 유전자의 본성을 유지하는데 있어 중요한 기능을 한다. DNA 메틸화는 우리 인체에서 DNA 메틸트란스퍼레이스 효소에 의하여 그 반응이 일어난다. 종양억제 유전자와 같이 세포추기 조절 유전자도 암세포의 증식을 억제하는데 중요한 요소이다. 거의 모든 암에서 이러한 세포의 증식 억제에 관련된 여러 유전자들에서 과메틸화 현상이 일어나는데, 암세포의 증식을 막기 위해서는 이러한 세포주기 조절 유전자의 정상적인 발현이 필수적이다.
<h1>서 론</h1> <p>DNA methylation은 DNA 염기서열 중 cytosine 다음에 guanosine이 위치할 때 cytosine 5 번째 탄소에 methyl group \( \left(\mathrm{CH}_{3}\right) \) 이 첨가되는 반응이다. 이러한 현상은 DNA 염기서열에 변화가 없이 유전자의 발현을 조절하는 epigenetic mechanism으로서 유전자의 integrity를 유지하는데 있어 매우 중요한 기능을 한다. 최근 많은 선행 연구들이 거의 모든 암세포에서 유전자의 전반에 걸쳐서 global hypomethylation이 일어나는 반면, DNA 내에서 CpG dinucleotides의 밀도가 높은 소위 promoter 부근의 " \( \mathrm{CpG} \) island" 지역에서는 유전자 특이적인 hypermethylation이 공통적으로 일어난다고 보고하였다.</p> <p>DNA methylation은 우리 인체에서 DNA methyltransferase(DNMT)라는 효소에 의해 그 반응이 일어난다. 인체에서 일어나는 다른 많은 효소적 methylation 반응과 마찬가지로 DNA methylation 반응 또한 methyl doner로서 S-adenosyl-methionine(SAM) 을 이용하며, methylation 반응 후 부산물로서 S-adenosyl-homocysteine(SAH)을 만들어 낸다.ㅠ많은 선행연구들이 SAM이 methyl group을 기질(substrate)에 제공한 후 생성된 \( \mathrm{SAH} \) 가 SAM-dependent methylation 반응에 있어서 feedback inhibitor로 작용하여 methylation 반응을 억제시킨다고 하였다[13,14].</p> <p>Catechol-O-methyltransferase(COMT) 효소는 methyl doner인 SAM으로 부터 methyl group을 catechol 구조를 가지고 있는 기질로 전이시킨다. 이러한 COMT의 기질로서는 catecholamines, catechol estrogen과 같은 물질과 많은 종류의 catechol 구조를 포함하고 있는 내인성(endogenous)과 외인성(exogenous) 화학물질과 같이 다양한 물질들이 존재한다. 또한 catechol 구조를 포함하고 있는 많은 식이성 폴리페놀 (polyphenol)은 COMT 효소에 의한 methylation 반응에 있어서 훌륭한 기질이 된다. 이러한 식이성 폴리페늘은 우리 인체 내에서 흡수된 후 COMT 효소에 의해 methylation 반응이 일어나게 된다. 앞에서 언급한 DNA methylation 반응과 마찬가지로 COMT 효소에 의해 폴리페놀에 methyl group이 첨가되는 methylation 반응도 공통적으로 SAM을 methyl doner로 사용한다. 이는 또한 COMT나 DNMT 효소에 의한 두 methylation 반응 모두 부산물로서 \( \mathrm{SAH} \) 를 생성함을 의미한다. 이러한 선행연구를 바탕으로 식이성 폴리페놀의 COMT 효소에 의한 methylation 반응으로 인해 증가된 feedback inhibitor인 SAH가 DNMT에 의한 DNA methylation 반응 또한 억제시킬 것이라는 가정아래 최근 여러 가지 catechol 구조를 함유하고 있는 폴리페놀 성분이 DNA methylation에 미치는 영향에 대한 연구가 진행되었다. 1 결과 여러 가지 식이성 폴리페놀들, 예를 들어 커피에 포함된 caffeic acid, chlorogenic acid, 과일 주스에 다량 함유되어있는 quercetin, fisetin, myricetin, 또한 차에 다량 함유된 catechin, epicatechin, (-)-epigallocatechin-3-gallate(EGCG) 등과 같이 많은 화학물들이 in vitro DNA methylation을 강력하게 억제하였을 뿐만 아니라, 유방암 세포인 MDA-MB-231 세포와 MCF-7 세포와 esophageal squamous 암세포인 KYSE 150 세포, colon HT-29 암세포, prostate 암세포인 \( \mathrm{PC} \) 세포등과 같이 다양한 암세포에서 종양억제 유전자 중 하나인 retinoic acid receptor- \( \beta \) (RAR- \( \beta) \) 유전자의 methylation을 억제하였으며, 그 결과 unmethylation 상태의 RAR- \( \beta \) 유전자를 유의하게 증가시켰다고 보고하였다. 하지만 수많은 암세포에서 특정한 유전자의 과메틸화 현상이 동일하게 일어나는 것이 아니라 암세포의 종류에 따라서 크게 상이하게 나타난다.</p> <p>인체에 암이 발생하였을 때 암세포는 세포주기의 조절 기전을 상실하여, 계속 증식을 하게 된다. 이렇듯 종양억제 유전자와 더불어 p14, p15, p16과 같은 세포추기 조절 유전자(cell cycle regulators)도 암세포의 중식을 억제하는데 매우 중요한 요소이다. 거의 모든 암에서 이러한 세포의 증식 억제에 관련된 여러 유전자들에서 hypermethylation이 일어난다. 하지만 앞서 언급하였듯이 암세포의 종류에 따라 methylation 패턴이 매우 다양하게 나타난다. 공통점은 어떤 특정한 유전자에서 hypermethylation이 일어나는 곳은 주로 유전자 promoter 지역으로서, 이 부분의 hypermethylation은 그 특정 유전자의 발현을 억제시키는 역할을 한다. 암세포의 증식을 막기 위해서는 이러한 세포주기 조절 유전자의 정상적인 발현이 필수적이다. 하지만 식이성 폴리페놀이 세포주기 조절 유전자의 methylation에 마치는 영향에 대한 연구는 아직 많이 부족한 실정이다.</p> <p>따라서 본 연구의 목적은 식이성 폴리페놀인 caffeic acid, chlorogenic acid, 그리고 EGCG(그림 1)가 유방암 세포인 T-47D 세포의 세포주기 조절 유전자인 p16의 methylation 상태에 미치는 영향을 살펴보는데 있다.</p>