신경세포에서 deferoxamine에 의해서 조절되는 유전자의 DNA microarray 분석

Abstract

[한글]

Deferoxamine (DFA)는 환자의 몸속의 과도한 iron 제거에 사용하는 chelating agent로서 분자생물학 연구를 통해 iron의 흡수와 저장에 관여하는 iron regulatory protein 1 (IRP1) 발현을 조절한다고 알려져 있다. 이렇게 조절되는 IRP1은 신경세포의 소포체 (endoplasmic reticulum, ER) 스트레스의 일종인 세포 저산소성을 유도한다는 것이 최근에 밝혀져 DFA는 화학적 저산소성 유발약물로 인식되고 있다. 그러나 DFA에 의한 세포내 생리변화에 관한 정보는 거의 알려져 있지 않기에 DFA 처리한 PC12 세포를 대상으로 DNA microchip을 이용하여 특이적으로 over - / down-expression되는 유전자를 탐색하였다. DNA microarray 방법으로 통제표본(control sample)에 대비한 유전자 발현 변이를 확인한 결과, 646개의 유전자들에서 유의한 수준인 2배 이상의 발현 변이를 나타냈다. 2배 이상의 over-expression을 보였던 529개의 유전자 중에는 저산소성 반응(response to hypoxia) 및 세포 당 대사(cellular carbohydrate metabolism)에 관여하는 유전자들이 포함되어 있었으며, 2배 이상의 down-expression을 보인 117개의 유전자 중에는 세포주기(cell cycle)에 관여하는 유전자들과 상처 회복 반응(response to wound healing)에 관여하는 유전자들이 포함되어 있었다. 이들 중 over-expression하는 유전자 10개(AHNAK-related protein, Peptidoglycan recognition protein 1, adrenal gland protein AD-005, Cyclin-dependent kinase inhibitor 1A, lipocalin 3, Inositol polyphosphate-5-phosphatase D, Procollagen-type XII-alpha 1, Carbonic anyhydrase 12, Guanine deaminase, Chr-omodomain helicase DNA binding protein 6)와 down-expression하는 유전자 5개(Connective tissue growth factor, Cell division cycle 20 homolog, Prostaglandin-endoperoxide synthase 2, Polo-like kinase1, Tram1)를 선택하여 RT-PCR 방법으로 DFA에 의한 유전자발현을 재확인하고자 하였다. 그리고 Carbonic anyhydrase 12 (D+8), Guanine deaminase (D+9)의 유전자발현은 in vivo 실험하였다. 이 같은 결과에서 DFA은 PC12 세포에서 apoptosis 과정과 감염에 대한 손상 방어 유도를 위하여 저산소성 반응 및 세포당대사 관여 유전자 발현을 증강시켜 급격한 환경변화에 적응하고, 세포주기 및 상처회복 반응과정에서 탄력섬유(elastic fiber)와 세포외기질의 생합성을 조절함으로서 세포의 항상성을 유지시키는 작용에 관여한다는 사실을 알았다. 또한 PC12 세포에서 DFA에 의해서 조절되는 유전자일지라도 처리 농도와 시간에 따라서 발현양상이 다르며, 쥐를 이용한 실험에서 조직에 따라 특이적인 유전자발현 양상을 보인다는 점을 알게 되었다. 이 같은 결과는 배양신경세포에서 DFA를 이용한 저산소 유도실험의 기초자료 및 추후 분자수준의 연구를 발전시킬 시발점이 될 수 있을 것으로 사료된다.

[영문]