ras 유전자는 최초로 암과 연관된 암유전자로, 세포 외부 자극에 반응해 DNA 합성, 세포 분화, 세포 골격 변화, 세포 이동 등을 조절하는 중요한 분자 스위치 역할을 한다. H-ras, K-ras, N-ras 등 구조적으로 유사한 세 가지 isoform이 존재하며, 암환자의 \(30 \% \)에서 이 유전자의 변이를 찾아낼 수 있다. 번역후 변형이 Ras의 활성화에 중요하며, 이 중 첫 단계인 prenylation은 암을 유발하는 Ras가 세포의 형질전환에 필수적이라는 점에서 항암제 개발의 중요한 목표가 되었다.
<h1>서 론</h1> <p>ras 유전자는 인간의 암과 관련하여 발견된 최초의 암유전자이며, 또한 Ras는 세포 외부 자극에 의해 발생하는 세포내의 DNA합성, 세포분화, 세포 골격 변화, 세포 이동 등의 조절 신호의 중요한 분자 switch 단백질로 작용하고 있다. 구조적으로 유사한 H-ras, K-ras, N-ras와 같이 세 종류의 isoform이 존재하며 이 ras 유전자의 변이가 암환자의 \( 30 \% \)에서 발견된다. 특히 12,13,61번 위치의 아미노산에서 변이가 자주 발견된다. Ras isoform별로 발생하는 암 종류나 빈도가 상이한데 H-ras의 변이는 주로 갑상선암, 방광암이나 신장암에서 발견되며 K-ras의 변이는 췌장암, 폐암, 대장암에서 발견되고 N-ras의 변이는 골수암이나 임파암 등에서 주로 발견된다. Ras의 활성화에는 번역후 변형(post-translational mod-ification)이 중요하다. Ras의 정상적인 기능을 위해서는 단백질로 합성된 후 세포질과 endoplasmic reticulum (ER)에서 번역후 변형이 일어나서 세포막의 안쪽막에 삽입되어야 한다. Ras는 C-말단 부분에 CAAX (C, cysteine; A, aliphatic amino acid; X, any amino acid) motif를 가지는데 여기에 세 종류의 변형이 연속적으로 일어나게 된다: 1) cysteine 잔기의 pre-nylation, 2) 아미노산 AAX의 proteolytic cleavage, 3) pre-nylatn, cysteine의 methyl기 도입이 순차적으로 일어난다. 첫번째 단계인 Ras단백질의 prenylation이 가장 중요한데, 이 과정은 C-말단에 존재하는 CAAX motif 종류에 따라 cysteine 잔기에 farnesyl기 또는 geranylgeranyl기가 공유 결합된다. 이 prenylation은 farnesyl transferase (FTase)와 geranylgeranyl transferase (GGTase)에 의해 일어난다.</p> <p>발암원성 Ras 활성에 번역후 변형이 반드시 필요하다는 사실이 알려지면서 이 기전을 억제하여 항암제로 개발하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다. Ras의 번역후 변형 중 첫번째 단계인 prenylation이 rate-limiting step이며 발암원성 Ras가 세포의 형질전환에 필수적이라는 것이 알려져 이 prenylation에 관여하는 효소인 FTase나 GGTase를 억제하는 약물이 항암제 개발의 목표가 되었다. CAAX motif나 isoprenoid의 구조 유사성에 기초하여 새로운 화합물을 합성하거나, 천연물 library를 이용하여 FTase를 이용한 효소활성 측정법을 이용한 high throughput screening을 통해 발견하는 방법이 사용되고 있다. 많은 종류의 prenylation 억제제들이 개발되었고, 현재 몇 가지 후보 물질들은 항암 효과를 관찰한 임상실험 중에 있다.</p> <p>본 연구에서는 유한양행의 신약개발연구실에서 CAAX motif중 Cys-Ile-Ile-Met을 template peptide로서 사용하여 다양한 유포체들을 합성하여 FTase 억제 효과를 in vitro 상에서 screening하여 선택된 YH3938과 YH3945을 본 연구에 사용하였다. 발암원성 Ras 유전자를 isoform별로 발현하는 세포구에 서 YH3938과 YH3945의 세포증식과 세포형태에 대한 영향을 검토하여 효과가 있음을 조사하였고, 또한 분자적 기전을 밝히기 위해 SRE promoter 활성화에 대한 영향과 Ras 단백질의 prenylation을 조사하여 YH3938과 YH3945의 작용기전을 규명하였다.</p>