The molecular mechanism of anti-inflammatory signaling using a novel HAT (histoneacetyltransferase) inhibitor

Abstract

[한글]염증반응에서 HAT (histone acetyltransferase) 단백질은 p65를 아세틸화시켜 NF-κB의 활성을 증가시킨다. p300/CBP와 같은 HAT 단백질로 인한 p65의 과아세틸화는 NF-κB의 활성에 중요하다고 알려져 있고, 염증 관련 질병과 암으로 이어질 수 있어 항염증에 중요한 분자적 표적으로 여겨진다. 따라서, 본 연구에서는 항 HAT (histone acetyltransferase) 활성을 함유하고 있는 천연물을 선별한 후 EGCG가 HDAC, SIRT1 그리고 HMTase의 효소 활성에는 영향이 없고 특이적으로 HAT 효소들에 대해서 항 HAT 활성을 가지고 있음을 확인하였다. EGCG 처리 시 p300에 의해 유도된 핵내 p65의 아세틸화가 in vitro와 in vivo에서 감소되었고, 그 결과 세포질내 Iκ-Bα의 양은 증가하였으며, TNFα에 의해 유도된 NF-κB의 활성은 감소되는 것을 관찰하였다. 또한 EGCG 처리에 의해 NF-κB가 핵내로의 이동이 저해되었고, 여러 자극에 의한 염증 반응에서 p65의 아세틸화와 NF-κB 표적 유전자의 발현이 감소됨을 알 수 있었다. 더욱이, EGCG는 NF-κB 조절 유전자인 IL-6 promoter 부분에 HDAC3의 유도를 증가시키는 반면 p300의 결합을 감소시켰는데 이는 염증반응 기전에서 HDAC과 HAT 단백질의 양적균형이 전반적인 조절 유전자들의 발현 정도를 결정함을 알 수 있었다. 흥미롭게도, EGCG는 만성염증질환 모델인 Epstein-Bar Virus (EBV) 감염에 의해 유도된 싸이토카인 발현과 B 림프구의 분화를 효과적으로 억제시키는 것으로 관찰되었다.

이런 결과들로부터 EGCG가 항 HAT 활성을 함유하고 있음을 알 수 있었고, EGCG 처리 시 p65 아세틸화의 저해는 NF-κB의 활성을 억제시킴으로써 항 염증 분자적기전 및 염증관련 질환에서 아세틸화의 중요성을 확인하였다.

[영문]Since the p300/CBP-mediated hyperacetylation of RelA (p65) is critical for NF-κB activation, the attenuation of p65 acetylation is a potential molecular target for the prevention of chronic inflammation. During our on-going screening study to identify natural compounds with HATi activity, we identified EGCG as a novel HATi with global specificity for the majority of HAT enzymes but with no activity toward epigenetic enzymes including HDAC, SIRT1 and HMTase. At a dose of 100 ?M, EGCG abrogates p300-induced p65 acetylation in vitro and in vivo, increases the level of cytosolic Iκ-B?, and suppresses TNF?-induced NF-κB activation. We also showed that EGCG prevents TNF?-induced p65 translocation to the nucleus, confirming that hyperacetylation is critical for NF-κB translocation as well as activity. Furthermore, EGCG treatment inhibited the acetylation of p65 and the expression of NF-κB target genes in response to diverse stimuli. Finally, EGCG reduced the binding of p300 to the promoter region of IL-6 gene with an increased recruitment of HDAC3, which highlights the importance of the balance between HATs and HDACs in the NF-κB-mediated inflammatory signaling pathway. Importantly, EGCG at 50 ?M dose completely blocks Epstein-Bar Virus (EBV) infection-induced cytokine expression and subsequently the EBV-induced B lymphocyte transformation. These results demonstrate the crucial role of acetylation in the development of inflammatory-related diseases.