현미부수체 불안정성 위암에서 암 관련 유전자의 메틸화

Abstract

[한글]DNA 메틸화 (methylation)는 후생유전학적 변이 중의 한 과정으로서, 특히 promoter부위의 CpG island에 메틸화가 빈번하게 일어날 경우, 유전자의 전사 활성을 억제시키는 기능을 한다. 지금까지 promoter부위의 DNA 메틸화가 많은 암에서 발견되어 왔으며, 종양억제 유전자의 메틸화에 의한 불활성화가 암 발생과 밀접한 관련이 있음이 제시되었다. DNA메틸화에 의한 암 발생의 가장 좋은 예로서는 현미부수체 불안정성 (microsatellite instability, MSI)을 보이는 위암 (MSI-양성 위암)의 대부분에서 DNA 복제오류교정 유전자인 hMLH1의 메틸화가 빈번하게 일어나며, 이후 표적 유전자들의 변이가 진행된다는 사실을 들 수 있다.

본 실험은 MSI-양성 위암에서 일어난 hMLH1 promoter부위의 메틸화가 선택적 변화인지 아니면 유전체 전반에 동반된 변화인지를 밝히기 위해, MSI-양성 위암의 메틸화를 hMLH1유전자 및 4개의 종양억제 유전자 (p16, E-cadherin, Rb, VHL)에 대하여 methylation-specific PCR (MSP)을 이용하여 DNA메틸화를 각각 조사하였고, 유전체 전체의 메틸화 분석을 위해 각 예를 CpG island methylator phenotype (CIMP)으로 분류하여 비교 분석하였다.

연구대상으로는 20예의MSI-양성 위암과 18예의MSI-음성 위암을 선택하였다. MSI-양성 위암에서는 hMLH1유전자의 메틸화 빈도가 월등히 높았고 (80%), p16유전자는10%의 빈도를 보였으며, 그 외 E-cadherin, Rb, VHL에서는 메틸화가 관찰되지 않았다. MSI-음성 위암에서는 hMLH1과 p16유전자의 메틸화는 없었으나, E-cadherin (11.1%)과 Rb (22.2%) 유전자에서 메틸화가 관찰되었다. CIMP 분석을 통해 유전체 전체의 메틸화 양상을 살펴본 결과, 총 위암조직38예 중 3개 이상의 표지자에서 메틸화가 보였던 예 (CIMP+)가 2예 (5.2%), 2개의 표지자에만 메틸화가 보였던 예 (CIMP-I)가 7예 (18.4%), 그리고 1개 이하의 표지자에서만 메틸화가 있었던 예 (CIMP-)가 29예 (76.4%)였으며, 2예의 CIMP+는 모두 MSI-양성 위암이었다.

이상의 결과는 MSI-양성 위암에서의 DNA메틸화는hMLH1유전자에 선택적으로 일어나는 기전임을 시사한다.

[영문]DNA methylation is one of the epigenetic modifications, and cancers often exhibit an aberrant methylation of gene promoter regions that is associated with loss of transcriptional activity. Recently aberrant methylation is found in many tumors and can be associated with the inactivation of tumor suppressor gene expression. As an example for the role of DNA methylation in carcinogenesis, studies of sporadic gastric cancer exhibiting microsatellite instability demonstrated a high frequency of promoter region hypermethylation of hMLH1, a member of mismatch repair genes. However, it remains to be determined whether this methylation is only gene specific- methylation rather than a global methylation of the genome.

To characterize the mechanism responsible for frequent methylation of hMLH1 promoter in gastric cancer exhibiting MSI, we examined the promoter regions coding for hMLH1 and tumor suppressor genes (p16, E-cadherin, Rb, VHL) by methylation -specific PCR (MSP) method. In addition, CpG island methylator phenotype (CIMP) was determined to define the methylation status of the genome in 38 cases of gastric cancers (20 cases of MSI-positive, 18 cases of MSI-negative).

In MSI-positive tumors, most frequent methylation was observed in hMLH1 (80%) and p16 (10%) but no methylation was found in E-cadherin, Rb, VHL. In MSI-negative tumors, hMLH1 and p16 methylation showed rare but frequent methylation was observed in Rb (22.2%), E-cadherin (11.1%). In addition, of the 38 cases, 2 cases (5.2%) were CIMP+, 7 cases (18.4%) were CIMP-I, and 29 cases (76.4%) were CIMP-, and all of the CIMP+ cases were MSI-positive. In conclusion, these results suggest that hMLH1 methylation was gene specific event in gastric cancer with MSI.