흰쥐 신경교 세포에서 H2O2 유도성 칼슘 신호의 발생 기전

Abstract

[한글]

활성산소종은 세포의 대사과정에서 산소가 물로 환원되는 과정 중에 생성된 생물학적 부산물로서 독작용과 노화, 그리고 증식성 질환발생 등의 주원인으로 여겨지고 있다. 더불어 최근에는 주요한 세포 내 신호전달의 조절 매개체로서 다양한 세포 내 반응에 관여하는 것으로도 알려져 있다. 활성산소종 중 하나인 H2O2는 이차전령체로서 거의 모든 기타 신호전달계 단백들을 산화-환원 작용을 통해 영향을 주고 있다고 여겨지는데, 신호전달 체계 중 하나인 칼슘신호 단백 역시 활성산소종에 의해 영향을 받을 가능성이 있다. 그러나 아직까지 생리적 활성농도에서 활성산소종이 어떤 기전을 통해 칼슘 신호를 활성화시키는 지에 대해 정확히 알려져 있지 않다. 이에 본 연구에서는 흰쥐 신경교 세포에서 H2O2로 칼슘 신호가 유발되는 지와 이의 발생 기전을 알아보고자 하였다.신경교 세포를 H2O2로 처치하면 세포 내 칼슘농도의 주기적 변동이 유발되었으며, 이는 가역적이었다. 소포체 칼슘펌프 억제제인 thapsigargin을 전처치하면 H2O2 유도성 칼슘신호가 나타나지 않았다. 소포체 칼슘이온통로인 1,4,5 trisinositol phosphate (IP3) 수용체의 억제제인 2-aminoethoxydiphenyl borate (2-APB)를 전처치한 경우 H2O2 유도성 칼슘신호 생성이 유발되지 않았으나, 또 다른 소포체 칼슘 이온통로인 ryanodine 수용체를 억제한 경우 유발되었다. 환원제인 dithiothreitol 처치시 H2O2 유도성 칼슘신호가 억제되었다. H2O2는 세포막 인지질 분해소인 phospholipase C┚1 (PLC┚1)의 783 서열 타이로신기를 인산화시켰는데 이는 H2O2 농도에 의존적이었다. PLC의 저해제인 U73122와 siRNA를 이용한 PLC┚1의 발현 저하는 각각 H2O2 유도성 칼슘신호 생성을 억제하였다. 이상의 결과들로 미루어 흰쥐 신경교 세포에서 H2O2가 PLC┚1을 활성화시켜 IP3의존적인 칼슘 저장고로부터 칼슘을 동원하여 칼슘 신호를 생성시키는 것으로 판단된다.

[영문]Reactive oxygen species (ROS) are produced as the by-products of general metabolism, which are considered a major cause as cytotoxic effect, aging, and proliferational disease. Recently, ROS play an important role as regulatory mediators in a variety of signaling processes. H2O2, a kind of ROS, influences the function of various signaling molecules throughout changing redox state of target proteins, suggesting that H2O2 is an intracellular second messenger. In the present work, we have investigated the role of H2O2 in the regulation of intracellular Ca2+ signaling system in cultured rat astrocytes. H2O2 mobilized [Ca2+]i oscillations in a reversible manner. H2O2-induced [Ca2+]i oscillations were inhibited by the pretreatment with thapsigargin, an inhibitor of sarco/endoplasmic reticulum Ca2+ ATPase (SERCA) pump. H2O2-induced [Ca2+]i oscillations were not inhibited by the pretreatment with 100 M ryanodine, but inhibited by 2-aminoethoxydiphenl borate (2-APB), an inhibitor of 1,4,5 trisinositol phosphate receptors (IP3Rs) and dithiothreitol (DTT), a reducing agent. H2O2 induced phospholyation of tyrosine residue at 783 of PLC┚1 in a dose-dependent manner. U73122, an inhibitor of PLC, and RNA interference against PLC┚1 inhibited H2O2-induced [Ca2+]i oscillations. These results suggest that H2O2 activates IP3-dependent intracellular Ca2+ signaling system and the phospholyation of PLC┚1 and activation of IP3-dependent signaling are essential for generation of H2O2-induced Ca2+ oscillations in cultured rat astrocytes.