Lovastatin이 human endothelial nitric oxide synthase 유전자 표현에 미치는 영향

Abstract

[한글]

죽상경화증의 치료 및 예방에 널리 사용되는 statin계 약물은 세포내 cholesterol 생합성을 억제하여 혈중 LDL-cholesterol 합성을 감소시킨다. 과거에는 이들 약물의 작용이 단지 혈중 cholesterol을 낮추어서 나타나리라 생각되었으나, 최근들어 statin계 약물이 다양한 기전에 의해 죽상경화증을 예방함이 알려지고 있다. Statin계 약물은 nitric oxide의 유리를 증가시켜 혈관 내피세포의 기능을 회복시키며, 이는 endothelial nitric oxide synthase (eNOS) 의 발현 증가와 밀접한 관련이 있다. eNOS 유전자 발현의 조절 기전에 대해서는 주로 전사단계에 대해 많은 연구가 이루어 졌으며, 전사 후 단계에 의해서도 조절될 수 있슴이 보고되고 있다. 본 연구에서는 lovastatin이 전사 후 단계에서 eNOS 유전자 발현에 미치는 영향을 사람의 혈관내피세포에서 관찰하였다.

20 μM의 lovastatin 처치 후 eNOS mRNA 치는 12시간에서 submaximal 치에 도달하였고 24시간 이후에는 plateau를 이루는 것을 알 수 있었다. 또한, 전사 억제제인 5,6-dichloro-1-beta-D-ribofuranosylbenzimidazole와 번역 억제제인 cycloheximide를 처리했을 경우 lovastatin에 의한 증가가 완전히 봉쇄됨을 알 수 있었다. Lovastatin의 작용은 25-hydroxycholesterol는 약 40%, cholesterol 생합성 과정의 중간 산물인 mevalonate는 약 50% 봉쇄하였다. Geraniol과 farnesyl pyrophosphate는 lovastatin 단독투여군보다 약 50%의 감소를, geranylgeranyl pyrophosphate는 mevalonate를 처리한 수준까지 감소하였다. 또한 eNOS mRNA 반감기는 25-hydroxycholesterol, mevalonate, geranylgeranyl pyrophosphate에 의해 감소하였다. eNOS cDNA를 4부분으로 나누어 pEGFP-C2 vector에 삽입하여 chimeric gene construct를 만든 후 transfection 실험을 시행하였다. 이중 3''-untranslated region을 포함한 pEGFP/heNOS_D 유전자 mRNA 치가 lovastatin에 의하여 유의미하게 증가하였고, geranylgeranyl pyrophosphate에 의하여 유의미하게 감소되었다.

위의 실험결과는 human eNOS 유전자 발현에 미치는 lovastatin 의 작용은 세포내 geranylgeranyl pyrophosphate의 결핍에 따른 mRNA 안정성 증가에 부분적으로 기인함을 제시하고 있다. 이 과정을 매개하는 cis-acting element는 eNOS mRNA의 3''-말단 부위에 있다고 생각된다.

[영문]Clinical benefits of cholesterol reduction have been established in large-scale primary and secondary intervention trials with HMG-CoA reductase inhibitors (statins). Although the beneficial effects of statins are primarily attributed to their lipid-lowering effects, it is suggested that there may be beneficial effects of these agents that are independent of serum cholesterol levels. Statins induce the release of nitric oxide (NO) and restoration of endothelial functions, which is closely related with the increase of endothelial nitric oxide synthase (eNOS) gene expression. There are many reports concerning the regulatory mechanism of eNOS gene expression at both transcriptional and posttranscriptional levels. This study was aimed to investigate the effects of lovastatin on the expression of eNOS gene at the posttanscriptional level.

After treatment of 20 μM lovastatin, eNOS mRNA levels reached submaximal levels at 12 hours and reached plateau at 24 hours. In the presence of 5,6-dichloro-1-beta-D-ribofuranosylbenzimidazole, a transcri- ption inhibitor, or cycloheximide, a translation inhibitor, such effects of lovastatin were blocked. Mevalonate or 25-hydroxycholesterol, metabol- ites of cholesterol biosynthetic pathway, blocked lovastatin''s effects. Geraniol or farnesyl pyrophosphate partially blocked lovastatin''s effect (50% of control, respectively). Geranylgeranyl pyrophosphate (GGPP) completely blocked the effects of lovastatin. Mevalonate, GGPP or 25-hydroxycholesterol decreased eNOS mRNA half-life significantly. We prepared the pEGFP vector containing a fragment of eNOS cDNA, and then we performed the transfection experiments. Treatment with lovastatin increased pEGFP/heNOS_D mRNA levels, which was completely blocked by GGPP treatment. pEGFP

heNOS_D contains the 3''-untranslated region of eNOS cDNA.

Based on these results, the effects of lovastatin on the expression of human eNOS are at least partially caused by the increased mRNA stability, which is attributed by the lack of cellular GGPP. Our data suggest that cis-acting elements mediating this process exist in the 3'' end of the eNOS mRNA.