폐암 상피 세포주 A549에서 Sp1과 Sp3에 의한 ABCG2 유전자의 전사 조절 기전 연구

Abstract

ABCG2는 포유류 세포막에 존재하는 ATP binding cassette (ABC) transporter 단백질 군 중 하나로, 세포 내에 유입된 각종 대사산물이나 염색 시료, 항암제와 같은 화합물들을 ATP를 소모하여 세포 밖으로 유출시키는 기능을 가지는 단백질로 알려져 있다. 사람의 ABCG2 단백질은 일반적으로 여러 조직에서 발현되며, 특히 줄기 세포의 일부 세포군 (sub population)에서 매우 높게 발현한다. ABCG2는 cancer chemotherapy에 사용되는 많은 항암제들을 기질로 하는 가장 중요한 multi-drug resistance transporter로 인식되고 있으며, 이는 self renewal, proliferation capacity, chemoresistance와 같은 특징을 가지는 암 줄기 세포(cancer stem cell)에서도 발현한다고 보고되었다. 최근에 Sp1은 다양한 cancer cell type에서 다른 transcription factor들과 함께 작용하여 ABCG2의 발현을 조절한다고 알려졌다. 하지만 cell type에 따라 Sp1이 ABCG2의 발현에 있어 activator로 작용하는지, 반대로 repressor로 작용하는지에 대한 서로 다른 결과들이 보고된 바 있다. 이 논문에서는 폐암 상피세포주인 A549 cell을 이용하여 Sp1이ABCG2의 전사조절에 미치는 영향을 탐색하며, Sp1과 유사한 구조와 기능을 할 것이라 보고된 Sp3에 의한 전사조절의 변화를 확인하였다. 나아가 두 전사 인자의 발현을 조절함으로써, ABCG2의 발현이 변화할 수 있는지를 확인하는 동시에, 이를 통한 ABCG2의 발현 억제가 A549에서 항암제 처리시의 효과에 영향을 미치는지 분자 생물학적 실험방법을 통해 알아보았다. 생물정보학적 분석을 통해 ABCG2 유전자의 promoter에 Sp1 결합부위가 존재함을 확인하였고, 이 부위들에 Sp1과 Sp3가 A549 세포에서 in vitro 조건과 in vivo 조건에서 결합하고 있음을 Electrophoretic mobility shift assay와 Chromatin immunoprecipitation assay를 통해 확인하였다. 실험 결과 Sp1과 Sp3는 각각 ABCG2의 promoter region에 binding하며, 이들이 작용하여 ABCG2의 발현이 증가되는 것을 확인하였다. 또한 이들의 발현을 억제하였을 때 ABCG2의 발현이 감소한다는 것을 side population assay를 통해 확인할 수 있었다. 마지막으로, Sp1과 Sp3의 조절을 통해 ABCG2의 발현을 억제 시킨 후 anti-cancer drug인 cisplatin을 사용하였을 때, cell death가 더 많이 유도됨을 확인하였다. 따라서 우리는 이번 연구를 통해, Sp1과 Sp3가 ABCG2의 전사조절에 직접적인 영향을 미치며, 이들 전사 인자의 발현을 억제시킴으로써 ABCG2의 발현이 감소되고, 나아가 cancer치료에 있어 chemotherapy의 효율을 증가시킬 수 있음을 확인하였다.