대부분의 생물체의 DNA는 복제가 이루어진 후에 cytosine의 5번 탄소에 methyl기가 부가되어 변형되며 암세포는 DNA methylation의 조절기작에 문제가 생긴다. 그리고 Dab2 유전자는 암세포에서 발현 억제가 되며 methyltransferase의 활성 조절이 암세포를 죽이는데 해결 실마리로 보인다.
<h1>고 찰</h1> <p>대부분의 생물체의 DNA는 복제가 이루어진 후에 cytosine의 5번 탄소에 methyl기가 부가되어 변형된다. 비록 원핵생물에서 methylation은 cytosine의 4번 질소(N4)나 adenine의 6번 질소(N6)에서 일어나지만, 포유동물에서의 DNA methyla-tion은 cytosine의 5번 탄소에 제한되어 있다. 그리고 대부분이 CpG에서 methylation이 일어난다. 모든 포유동물에서 CpG의 약 \( 80 \% \) 는 methylation되어 있고, 전체적인 Cpg의 빈도는 기대되는 cytosine과 guanine의 빈도보다도 약 5 배정도가 낮다. 그 이유는 진화과정에서 5-methylcytosine이 자발적인 가수분해에 의한 탈아미노화(hydrolytic deamination)로 thymine으로 변화되기 때문인 것으로 여겨지고 있다. 일반적으로 methylation이 잘 일어나지 않아 탈아미노화로부터 보호를 받고 있는 지역이 genome내에 존재하는데 이런 부위를 CpG islands라고 하며, 모든 유전자의 절반이상의 promoter 부위에 상당한다. 5-methylacytocine의 가수분해적인 탈아미노화에 의한 thymine으로 전환은 발암과정과 밀접한 관련이 있다. 실제로 5-methylcytosine이 thymine으로의 전환은 지금까지 암에서 발견되는 가장 일반적인 돌연변이 형태로 p53 유전자의 돌연변이 중 약 \( 30 \% \) 가 해당이 된다. Promoter 부위에 존재하는 CpG islands의 대부분은 그 유전자의 발현과 관계없이 일반적으로 unmethylation되어 있다. 따라서 조 직 특이적으로 발현되는 유전자라고 하더라도 CpG island를 가지고 있는 대부분의 유전자는 promoter부위에 methylation이 일어나지 않는 것이 정상적인 조절 기작인 것으로 보인다. 일반적으로 CpG island가 없는 promoter를 갖는 유전자는 promoter부위의 methylation과 유전자의 발현의 억제와 밀접한 관계가 있는 것으로 보인다. 그러나 imprint된 유전자나 불활성형인 X 염색체 상에 존재하는 유전자의 methyla-tion은 전사조절에 보다 직접적으로 관여되어 있는 것으로 보인다. 이 두 경우에는 어버이의 대립인자 중 단지 한쪽의 대립인자만이 활성화되고 그 대립인자들 중에 하나가 methylation이 되게 된다. 불활성형의 대립인자의 CpG island promoter의 methylation은 아마도 전사인자의 접근을 방해 할 수 있도록 염색체의 구조를 변화시키는 것으로 추정되고 있다.</p> <p>암세포에서 DNA methylation의 조절기작이 실질적으로 붕괴되는 것으로 나타났다. 많은 종양세포에서 광범위한 hy-pomethylation이 많은 연구자들에 의해서 보고되고 있지만 이런 현상은 암세포에 공통적인 현상은 아닌 것으로 보인다. 또한, 암세포에서 CpG island promoter의 hyperme- thylation에 대해서도 보고되어 있다. DNA methylation은 암세포에서 종양억제유전자의 기능이 상실되는 후천적인 기작을 설명하는 것 중의 하나이다. 따라서 이들 유전자의 기능손실을 위해서는 2개의 대립인자가 모두 methylation 되거나, 2개의 대립인자가 돌연변이가 일어나거나, 또는 각각의 대립인자가 methylation과 돌연변이가 복합적으로 일어나는 경우에 일어날 수 있다.</p> <p>본 연구에서는 전사인자의 하나인 c-Fos의 발현을 조절하여 세포의 증식을 조절하는 것으로 알려져 암억제 유전자의 하나일 것으로 추정되는 인간의 Dab2 유전자가 많은 암세포에서 그 발현이 억제되는 것에 주목하였다. 그 발현의 억제가 TATA box 주변의 CpG의 methylation과 관련이 있을 것으로 추정하고 Dab2 유전자의 발현이 되지 않는 유방암 세포주인 MDA MB-231세포를 선택하여 분석한 결과, Dab2 유전자의 TATA box의 상류 쪽에 2개, 하루 쪽에 2개의 CpG가 CpG가 methylation이 되어 있는 것을 확인하였다(Fig. 2). 이 methylation 된 CpG는 5-azacytidine의 처리에 의하여 de-methylation 되었고, 그 유전자의 발현이 회복되는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 3, 4).</p> <p>이상의 결과로부터 MDA MB-231 세포에서 Dab2 유전자는 promoter부위의 CPG의 hypermethylation에 의하여 그 발현이 억제되는 것으로 나타났다. 그러나 본 연구에서는 TATA box의 상류 쪽의 8개의 CPG 중에서 단지 2개(23번과 28번)만이 분석이 되었고 하류 쪽의 12개 중에서 단지 2개(35번과 40번)만이 methylation 상태를 확인할 수 있었다. 따라서 다른 CpG도 methylation되어 있을 가능성은 충분히 남아있다. 따라서 아직 얼마나 많은 \( \mathrm{CpG} \) 의 methylation이 Dab2의 발현에 영향을 미치는지는 알 수 없었다. 따라서 promoter 주변의 CpG중에서 어떤CpG의 methylation이 Dab2의 발현억제에 중요한 역할을 하는지를 확인하기 위해서는 5-azacytidine을 처리한 세포에서 다양한 CpG부위에서 demethylation이 이루어진 PCR 산물의 clone을 확보하여 bisulfite 반응에 의한 정확한 염기분석법으로 확인되어야 할 것이다. 본 연구에서 Dab2 유전자가 그 promoter의 hypermethylation에 의하여 발현이 억제되기 때문에 MDA MB-231세포는 c-Fos의 발현을 조절하지 못해서 세포가 암화된 것으로 추정할 수도 있겠지만, 이것이 세포를 암화시킨다는 직접적인 증거라고는 볼 수 없다. Dab2 유전자의 promoter 부위의 hypermethylation이 세포를 암화시키는지 아니면 암화되어서 methylation 조절기작이 괴란되어 Dab2가 hypermethylation 되었는지를 규명하는 일은 대단히 중요하다고 볼 수 있다. 따라서 methyltransferase의 활성을 조절하는 신호전달과 세포의 암화과정에 관여하는 신호전달기작의 상호 비교연구가 수반된다면 그 해결의 실마리가 얻어 질 수 있을 것으로 보인다.</p>