Role of heat shock protein 90 in angiotensin II-induced myocardial hypertrophy

Abstract

[한글]심근비대는 심근압력 과부하에 의해 발생하여 세포분열 없이 세포의 크기만 증가하는 현상으로서 비대 후 부정맥이나 심근경색 등의 과정을 겪게 된다. 8개의 아미노산으로 구성된 안지오텐신 II는 NF-κB의 활성을 증가시킴으로써 심근비대를 초래하며 동시에 세포사멸 (apoptosis)을 유도하는 것으로 알려져 있다. 열 충격 단백질들 가운데 하나인 Hsp90은 세포사멸에 대한 보호 기전과 동시에 심근비대 과정에서 NF-κB 활성을 유지하는데 기여한다고 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 안지오텐신 II에 의한 심근비대 과정에서 NF-κB 신호전달 과정에 대한 Hsp90의 영향과 이의 분자기전을 규명하고자 하였다. Hsp90의 특이적인 저해제인 geldanamycin과 17-AAG는 안지오텐신 II에 의해 유도되는 심근비대를 억제하였으며, NF-κB의 활성도 억제함을 확인하였다. 심근세포에 Hsp90 저해제를 처리하였을 때 NF-κB의 상위단계인 IKKα/β의 발현 수준과 NF-κB의 억제자인 IκBα의 인산화가 감소되는 것을 확인하였다. 특히 흥미롭게도 Hsp90 저해제에 의한 IκBα 단백질의 절단현상이 새롭게 관찰되었고, 이런 현상은 caspase-8의 억제제인 z-IETD-fmk에 의하여 감소하였으며, caspase-8가 IκBα 단백질의 절단에 직접 관여함을 확인하였다. Caspase-8에 의한 IκBα 단백질의 절단은 IκBα의 아미노 말단에서 유발되고 이는 유비퀴틴화 잔기의 탈락을 유발하여 IκBα가 인산화되더라도 유비퀴틴화 되지 못해 IκBα가 지속적으로 세포 내에 축적됨으로써 NF-κB 활성을 억제하는 것으로 사료된다. Hsp90 저해제에 의해 IκBα의 절단과 동시에 심근세포의 apoptosis가 유발되는데, caspase-8의 활성이 관찰되었다. 이때 FasL의 발현이 증가되고 FLIPS의 발현이 감소함을 확인하였는데, 이를 통해 caspase-8의 활성이 유도되어 IκBα의 절단을 증가시킨 것으로 생각된다. 이와 같은 결과들을 통하여 안지오텐신 II에 의한 심근세포의 사멸과 비대의 두 가지 경로에서 Hsp90은 caspase-8의 활성을 억제함으로써 NF-κB의 활성을 유지하여 apoptosis를 억제하면서 심근비대를 초래하는 것으로 사료된다.

[영문]Angiotensin II (AngII), vasoactive octapeptide, has a modulatory role on hypertrophic effect in cardiac cells. Hypertrophy is well characterized by an increased cell size and protein synthesis without cell division. Numerous studies have evidenced that AngII induces nuclear factor-κB (NF-κB) activation in cardiac cells and that activation of NF-κB is required for hypertrophic process. Interestingly, recent reports proposed that Hsp90 function was required for NF-κB activation. In this study, we investigated the role of Hsp90 on AngII-induced cardiac hypertrophy and molecular mechanism NF-κB pathway. Hsp90 inhibitors inhibited AngII-induced cellular hypertrophy and NF-κB luciferase activity in cardiac cells. Hsp90 inhibitor also inhibited the phosphorylation of IκBα and level of IKKα/β induced by AngII. Interestingly, accumulation of IκBα cleavage fragment was found in Hsp90 inhibitor-treated group. This IκBα cleavage, when pretreated with z-IETD-fmk, an inhibitor of caspase-8, was recovered. IκBα is directly cleaved by caspase-8 in vitro. Cleaved IκBα fragment does not contain the amino terminus baring two lysine residues which can be ubiquitinated by proteosome complex. So, even if IκBα is phosphorylated by any kinases, it can not go through proteosomal degradation, resulting in the maintenance of IκBα interaction with NF-κB. Hsp90 inhibitor induces cardiac cell apoptosis with caspase-8 activation and increase of FasL expression. However, the level of c-Flips was decreased by Hsp90 inhibitor. When caspase-8 inhibitor was added into Hsp90 inhibitor-treated cells, NF-κB activation was recovered. These results suggest that Hsp90 sustains NF-κB activity by blocking the caspase-8 activation, thereby representing a potential molecular switch where apoptosis is inhibited without affecting hypertrophy in cardiac cells.