Effect of HPV16 E7 proteins on the cell cycle and growth of glioblastoma cell line under the hypoxic condition

Abstract

[한글]

악성 뇌종양 중 특히 glioblastoma는 저산소환경에서 방사선 항암 요법이나 약물 요법에 저항성을 갖는다고 알려져 있으나, 그 기전을 아직 밝혀지지 않았다. 저산소환경(Hypoxia)은 세포분열을 저해하거나 세포사를 일으키기도 하지만 고형종양(Solid tumor)의 미세환경에 존재하는 저산소환경은 Mutation을 축적시켜 암세포의 생존률을 증가시키는 한편, 임상적으로 방사선 항암 요법(radiotherapy)의 결정적인 장애가 될 수 있다. 그러므로 암세포의 방사선 항암 요법의 효과를 증진시키는 기술이 개발되어야 한다.인유두종 바이러스 16형 E7 단백질은 종양억제단백질(tumor suppressor protein)인 pRb의 작용을 방해하며, E2F-1를 불활성화 하거나 E2F-1과 연관된 유전자의 발현을 억제하므로, 세포의 형태나 환경적 요인에 따라 tumorigenesis를 증진시키거나 apoptosis를 증진시키는 것으로 보고되고 있으며, 방사선 조사 후 p53과 p21의 level을 증가시킨다.종양억제유전자인 p53은 DNA손상 뒤 G1-Checkpoint를 조절하며, G1 growth arrest를 중재하거나 DNA repair나 apoptosis에 관여한다. 최근에는 G2-M의 checkpoint로도 작용함이 알려져있다.본 실험에서 인유두종 바이러스 16형E7을 발현시킨 악성 뇌종양 세포의 세포주기 및 세포사에 미치는 영향을 조사한 결과, 저산소환경에 있는U87 MG cell에 방사선을 조사하면 세포들이 G2-M 시기에 arrest되는 반면, E7 유전자를 과발현시킨 U87 MG cell에서는 G0-G1 phase에서 세포가 arrest되면서 더 많은 세포사가 일어남을 관찰할 수 있었다. 한편p53 단백질의 경우 저산소환경에서 E7 유전자를 과발현시킨 U87 MG cell에 방사선 조사 후 발현량이 증가되었으며, 이는 E7 유전자가 p53의 안정화에 관여한다고 생각되어지며, E7 유전자를 이용한 유전자치료의 한 방법으로도 이용될 수 있을 것이다.

[영문]

Malignant brain tumors, especially glioblastomas U87 MG expressing wild-type p53 and U373 MG expressing mutant-type p53, are resistant to radiation therapy under hypoxic condition. Tumor-specific therapies that increased radiosensitivity under hypoxic cancer cells are clearly needed. Human papillloma virus-type16 E7, which inhibits pRb, can also abrogate growth arrest induced by DNA damaging agent in cultured cells. HPV-16 E7 induced increased levels of p53 and p21 proteins after irradiation. The p53 gene is critical to monitoring DNA damage. Wild-type p53 induced a G1 arrest, DNA repair, and apoptosis after exposure to ionizing radiation and accumulated under hypoxic condition. We investigated the relationship between HPV-16 E7 protein expression and radiosensitivity and evaluated the degree of cell death and apoptosis. In this study, we observed that U87 MG cells expressing HPV-16 E7 undergo cell death more severely than U87 MG cells after irradiation and post-irradiation under hypoxic condition. The expression of p53 was increased in the U87 MG-E7 cells after irradiation under hypoxia condition.